集成运放的种类和主要性能指标
4.4集成运放的性能指标及低频等效电路
4.4 集成运放的性能指标及其低频等效电路
性能指标等效电路
一、集成运放的主要性能指标
1、开环差模电压增益A od
集成运放无外加反馈时的差模放大倍数
3、差模输入电阻r id
2、共模抑制比K CMR oc
od CMR A A K =)
(N p o
od
u u u A -∆∆=
Id
Id id I U r ∆∆=
4、输入失调电压U Io
使输出电压为零时,在输入端加的补偿电压5、输入失调电压温漂d U Io / d T 6、输入失调电流I IO
7、输入失调电流温漂d I Io / d T 8、输入偏置电流I IB
2
1B B IO I I I -=212
1
B B IB
I I I +=
9、最大共模输入电压U Icm
集成运放所能承受的最大共模电压10、最大差模输入电压U Idm
集成运放反相与同相输入端之间
能承受的最大电压
11、-3dB带宽f H
A od下降3d
B 时的频率
12、单位增益带宽f C
13、转换速率SR
二、集成运放的低频等效电路
-
-+
+
O
u Id od u A 2
-++⋅
u u A oc -+
o
r id
u -
+
id
r 2
IO I 2
IO I IB I IB
I io u -
+
+
u -u 输入端等效电路
输入端等效电路
R id
I
u -
+O
u I
od u A o
r -
+
简化的集成运放低频等效电路。
集成运放的性能指标
集成运放的性能指标学习要求:●掌握开环差模电压放大倍数、共模抑制比、差模输入电阻、输入失调电压和输入失调电流等参数的物理意义;●了解输入失调电压温漂、输入失调电流温漂dI IO/dT、输入偏置电流、最大差模输入电压、最大共模输入电压、–3dB带宽、单位增益带宽和转换速度等参数的物理意义。
1.开环差模电压放大倍数Aod开环差模电压放大倍数A od是指集成运放在开环情况下的空载电压放大倍数。
A od,其值越大越好。
通用型运放一般在范围。
2.共模抑制比K CMR共模抑制比K CMR是集成运放的开环差模电压放大倍数和开环共模电压放大倍数之比的绝对值,即。
它是衡量输入级差放对称程度及表征集成运放抑制共模干扰信号能力的参数。
其值越大越好,通用型运放在65-110dB之间。
3.差模输入电阻差模输入电阻是差模信号输入时,运放的开环输入电阻。
愈大,从信号源索取的电流愈小。
4.输入失调电压U I0及其温漂dU IO/dT由于集成运放的输入级电路参数不可能绝对对称,所以当输入并不为零。
U I0是使输出电压为零时在电压为零时,输出电压输入端所加的补偿电压,其数值是电压的负值,即U I0=。
U I0愈小,表明电路参数对称性愈好。
dU IO/dT是U I0的温度系数,其值愈小,表明运放的温漂愈小。
5. 输入失调电流I I0及其温漂dI IO/dTI I0=|I B1-I B2|,I I0的大小反映了输入级差放管输入电流的不对称程度。
其值愈小愈好。
dI IO/dT是I I0的温度系数,其值愈小,表明运放的质量愈好。
6. 输入偏置电流I IB输入偏置电流I IB是输入电压为零时,集成运放两输入端静态基极(栅极)电流的平均值,即I IB=(I B1+I B2)/2。
I IB愈小,信号源内阻对集成运放静态工作点的影响也就愈小,I I0往往也愈小。
7. 最大差模输入电压U IdMaxU IdMax是运放两输入端间所能承受的最大差模电压值。
集成运放的分类
集成运放的分类1. 通用型这类集成运放具有价格低和应用范围广泛等特点。
从客观上判断通用型集成运放,目前还没有明确的统一标准,习惯上认为,在不要求具有特殊的特性参数的情况下所采用的集成运放为通用型。
由于集成运放特性参数的指标在不断提高,现在的和过去的通用型集成运放的特性参数的标准并不相同。
相对而言,在特性参数中具有某些优良特性的集成运放称之为特殊型或高性能型。
由于各生产厂家或公司的分类方法不同,在这个厂定为特殊型的,而在另一个厂家可能定为通用型。
且特殊型性能标准也在不断提高,过去定为特殊型的,现在可能定为通用型。
下面介绍的方法只是作为大致的标准,在选用器件时,还是应该以特性参数值作为选择器件的标准。
根据增益的高低可分为低增益(开环电压增益在60~80dB)的通用I型,主要产品有F001,4E314,X50,BG301,5G922,FC1,FC31,μA702等。
中增益(开环电压增益在80~100dB)的通用Ⅱ型,主要产品有F709,F004,F005,4E304,4E320,X52,8FC2,8FC3,56006,BC305,FC52,μA7093等。
高增益(开环电压增益大于100dB)的通用Ⅲ型,主要产晶有F741,F748,F101,F301,F1456,F108,XFC77,XFC81,XFC82,F006,F007,F008,4E322,8FC4,7XC141,5624,XFC51,4E322,μA741等。
2.低输入偏置电流、高输入阻抗型在有些应用场合,如小电流测量电路、高输入阻抗测量电路、积分器、光电探测器、电荷放大器等电路,要求集成运放具有很低的偏置电流和高的输入阻抗。
场效应管型集成运放具有很低的输入偏置电流和很高的输入阻抗,其偏置电流一般为0.1~50pA,其输人阻抗一般为10~10Ω。
高输人阻抗运放一般指输入阻抗不低于10MΩ的器件。
对于国外高输入阻抗运放,其输入阻抗均在1000CΩ以上,如μA740,;μPC152,8007等。
集成运放的主要技术指标-完整版课件
十二、 单位增益带宽 BWG
Aod 降至 0 dB 时的频率,此时开环差模电压放大倍 数等于 1 。
十三、 转换速率 SR
额定负载条件下,输入一个大幅度的阶跃信号时, 输出电压的最大变化率。单位为 V / s 。
在实际工作中,输入信号的变化率一般不要大于集 成运放的 SR 值。
其他技术指标还有:最大输出电压、静态功耗及输 出电阻等。
定义:
K CMR
20 l g
Aod Aoc
多数集成运放在 80 dB 以上,高质量的可达 160 dB。
九、最大共模输入电压 UIcm
输入端所能承受的最大共模电压。
十、最大差模输入电压 UIdm
反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。
十一、 - 3 dB带宽 fH
表示 Aod 下降 3 dB 时的频率。一般集成运放 fH 只有 几赫至几千赫。
一般运放:UIO 为 1 ~ 10 mV; 高质量运放:UIO 为 1 mV 以下。
三、输入失调电压温漂 UIO
定义:
UIO
dUIO dT
一般运放为 每度 10 ~ 20 V;
高质量运放低于每度 0.5 V 以下;
四、输入失调电流 IIO
定义: 当输出电压等于零时,两个输入端偏置电流 之差,即
一般运放为 几十 ~ 一百纳安;高质量的低于 1 nA。
五、输入失调电流温漂 IIO
定义:
IIO
dIIO dT
一般运放为 每度几纳安;高质量的每度几十皮安。
六、输入偏置电流 IIB
定义: 输出电压等于零时,两个输入端偏置电流的
平均值。
IIB
1 2
(
I
B1
IB2 )
集成运算放大器的主要参数与分类
集成运算放大器的主要参数与分类集成运算放大器主要参数(1)共模输入电阻(RINCM)该参数表示运算放大器工作在线性区时,输入的共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比。
(2)直流共模抑制(KCMRDC)该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同宜流信号的抑制能力。
(3)交流共模抑制(KCMRAC)该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力,是差模开环增益除以共模开环增益的函数。
(4)增益带宽积(GBP)增益带宽积Auo×f是一个常量,定义在开环增益随频率变化的特性F060S120曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。
(5)输入偏置电流(/IB)该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。
在电路外接电阻确定之后,输入偏置电流的大小主要取决于运放差分输入级BJT的性能。
当它的∥值太小时,将使偏置电流增加。
从使用角度来看,偏置电流越小,由信号源内阻变化引起的输出电压变化也越小,故它是重要的技术指标。
一般为lOnA~lUA。
(6)输入偏置电流温漂(TCIB)该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。
TCIB通常以pA/℃为单位。
(7)输入失调电流(/o。
)在BJT集成电路运算放大器中,输入失调电流厶。
是指当输出电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差,即L。
=l/BP+/BNJ。
由于信号源内阻的存在,厶。
会引起一输入电压,破坏放大器的平衡,使放大器输出电压不为零,所以希望厶。
越小越好。
它反映了输入级有效差分对管的不对称程度,一般约为InA~O.lpA。
(8)输入失调电流温漂(Taos)该参数指在规定温度范围内输入失调电流厶。
的温度系数,也是对放大器电路漂移的量度,不能用外接调零装置来补偿。
CIOS通常以pA/℃为单位。
(9)差模输入电阻(Ri。
)该参数表示输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比,电压的变化导致电流的变化。
在一个输入端测量时,另一输入端接固定的共模电压。
集成运算放大器
A/D转换方法
– 计数法 速度慢 – 双积分式A/D转换器 精度高、干扰小 速度慢 – 逐次逼近式A/D转换器 原理同计数式相似,只是从最高位开始,通过试探值来计数。
例1:ADC0804 (8位,100us,转换精度 ±1LSB,内带可控三态门)。
例2:ADC570 (输入电压:0~10V 或 -5V~+5V)
例3. 8位以上A/D转换器和系统连接。 ADC1210:12位,100us,启动端SC,结束转换CC。
例4. ADC0809: 逐次逼近式8通道8位ADC。
同时有模拟电路和数字电路的系统中地 线的连接
模拟电路 ADC DAC 数字电路
模拟电路 AGND
数字电路 DGND
模拟地
公共接地点
if RF
R1 R2
R3 RP
- +
u0
ui 1 ui 2 ui 3 uo R1 R2 R3 Rf 可得: uo R f ( ui 1 ui 2 ui 3 ) R1 R2 R3 若R1=R2=R3=R,则 u R f ( u u u ) o i1 i2 i3 R
集成运算放大器
1.集成运算放大器概述
集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出 电阻的多级直接耦合放大电路,一般由四部分组成:
输入级:一般是差动放大 器,利用其对称特性可以 提高整个电路的共模抑制 比和电路性能,输入级有 反相输入端“-”、同相 输入端“+”两个输入端; 中间级:的主要作用是
3、差动比例运算电路
R1=R2,R’=RF Uo=-RF/R1(Ui1-Ui2)
差动比例运算电路 又称减法运算电路
04-2集成运放的种类和主要性能指标
12、 单位增益带宽 BWG
Aod 降至 0 dB 时的频率,此时开环差模电压放大倍 数等于 1 。
13、 转换速率 SR
额定负载条件下,输入一个大幅度的阶跃信号时, 输出电压的最大变化率。单位为 V / s 。 在实际工作中,输入信号的变化率一般不要大于集 成运放的 SR 值。 其他技术指标还有:最大输出电压、静态功耗及输 出电阻等。 11
(6)高压型
性能特点:输出电压动态范围大,电源电压 高,功耗大。
(7)大功率型
性能特点:可提供较高的输出电压较大的输 出电流,负载上可得到较大的输出功率。
5
4.2.2 集成运放的主要技术指标
集成运算放大器的符号
反相输入端
u–
同相输入端
u+ +
Aod +
uo
输出端
1、开环差模电压增益 Aod
指差模电压放大倍数,一般用对数表示,定义为
定义:
K C MR
Aod 20 lg Aoc
9
多数集成运放在 80 dB 以上,高质量的可达 160 dB。
9、最大共模输入电压 UIcm
输入端所能承受的最大共模电压。
10、最大差模输入电压 UIdm
反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。
11、 3 dB带宽 fH
表示 Aod 下降 3 dB 时的频率。一般集成运放 fH 只 有几赫至几千赫。
1
2、集成运放的种类
按工作原理分:
电压放大型、电流放大型、跨导型、互阻型等
按可控性分:
可变增益型运放、选通控制型运放等
按性能指标分:
高阻型、高速型、高精度型、低功耗型等
还可以分为单电源、双电源、单运放、双运放、 四运放、双极型、CMOS型、BiFET型等种类。
集成运算放大器的组成以及各组成部分的特点
集成运算放大器的组成以及各组成部分的特点集成运算放大器(Integrated Operational Amplifier,简称Op Amp)是一种常用的集成电路芯片,是现代电子电路中不可或缺的基础组件之一、它主要由差分放大器、电压放大器、恒流源、输出级等几个主要组成部分构成,并具有高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗、宽频带等特点。
在电子电路设计和实际应用中,集成运算放大器应用广泛,被广泛应用于放大、滤波、积分、微分、比较和运算等许多各种电路。
一、差分放大器:差分放大器是集成运算放大器的核心部分,它由两个共射放大器组成的,具有以输入信号差模态进行放大的功能。
差分放大器的特点主要有以下几点:1.高增益:差分放大器的增益是非常高的,通常可以达到几万倍以上,可以在输入信号很弱的情况下放大到足够的幅度。
2.共模抑制比较高:差分放大器可以抑制输入信号的共模干扰,使得只有差模信号被放大,提高了系统的稳定性和抗干扰能力。
3.输入阻抗较高:差分放大器的输入阻抗一般在几十到几百兆欧之间,可以将输入信号的阻抗影响降到最低,不会对源产生较大的负载。
4.低失调电压:差分放大器的失调电压很小,通常只有几微伏,可以保证输出信号的准确性和稳定性。
二、电压放大器:电压放大器是集成运算放大器的主要功能之一,它可以将小信号放大到较大的幅度。
电压放大器具有以下几个特点:1.高增益:电压放大器的增益通常在几千倍到几万倍之间,可以放大输入信号的幅度,以适应后续电路的要求。
2.输入阻抗高:电压放大器的输入阻抗较高,通常在几百兆欧或以上,可以减少对源电路的负载,避免信号失真。
3.输出阻抗低:电压放大器的输出阻抗很低,通常在几十欧姆以内,可以提供较大的输出电流,提高系统的稳定性和抗干扰能力。
4.宽频带:电压放大器的带宽很宽,可以在较高的频率范围内放大信号,使得系统的传输速度更快。
三、恒流源:恒流源是集成运算放大器的重要组成部分,它主要用于提供恒定的电流源,供电放大器工作。
集成运放的主要参数
集成运放的主要参数
为了正确选择和合理使用集成运放,必需了解其主要参数的意义和大小范围,现介绍如下:
1.开环差模电压放大倍数(开环电压增益)Auo
它是打算运算精度的主要参数,在输出端开路,没有外接反馈电路,在标称电源电压作用下,两个输入端加信号电压,测得的差模电压放大倍数Auo。
Auo越大,运算精度就越高。
典型运算放大器的Auo≈105(或100dB)目前高质量的集成运放Auo可达107以上(或140dB)。
2.开环差模输入电阻rid
它是指集成运放两个输入端加差模信号时的等效电阻。
表征输入级从信号源取用电流的大小。
一般rid为3MΩ左右,目前高的运放可达1000MΩ以上。
3.开环输出电阻ro
开环输出电阻表征运放带负载的力量,它是指没有外接反馈电路时,输出级的输出电阻。
其阻值越小越好,一般为600Ω以下。
4.最大输出电压UOM
输出端接上额定负载与标称电源电压作用时,所能输出的不明显失真的最大电压,称为最大输出电压,一般为±13V以下。
5.输入失调电压Uio
在抱负状况,输入信号电压为零,输出直流电压也为零。
但在实际上,输入信号电压为零时,输出电压不等于零。
为使输出电压为零,
在输入端加一个补偿电压,该补偿电压称为输入失调电压Uio。
它表征输入级差动放大电路两个晶体管不对称的程度,Uio越小越好,一般为几毫伏。
6.共模抑制比KCMR。
它表示运放的差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数Ac之比的肯定值,KCMR越大,说明运算放大器的共模抑制性能就越好。
集成运算放大器的分类和组成
集成运算放大器的分类和组成一、集成运算放大器的分类集成运算放大器可以按照人们的不同需求进行多种划分,具体有以下几种类别。
1.按照集成运算放大器的参数分类(1)通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大、面广,其性能指标适合一般性的使用。
如mA741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
(2)高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid(109~1012)W,IIB为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。
常见的集成器件有LF356、LF355、LF347(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
(3)低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总希望运算放大器的失调电压较小且不随温度的变化而变化。
低温漂型运算放大器就是为此而设计的。
目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件*****等。
(4)高速型运算放大器在快速A/D和D/A转换器中,要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不适合高速应用的场合的。
高速型运算放大器的主要特点是具有高转换速率和宽频率响应。
常见的运放有LM318、mA715等,其SR=50~70V/ms,*****z。
(5)低功耗型运算放大器由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,因此随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。
理想集成运放的性能指标
理想集成运放的性能指标1 理想集成运放性能指标理想集成运放作为一种功率放大器,具有体积小,功耗低,低失真音频和空白电路器件等优点。
理想集成运放的性能指标在确定放大器是否合格方面可以提供有用的信息,有助于确定放大器的功率范围。
1.1 静态特性与功率放大器的静态特性有关的性能指标包括增益,电压增益和电流增益,以及增益带宽等。
典型的理想集成运放的性能指标如下:放大器的电压增益为0.5V/V ~ 1.5V/V,电流增益为2A/V ~ 10A/V,输入增益带宽10MHz ~ 17MHz,输入电阻1KΩ ~ 10KΩ,晶体管的摩尔失步率20dB~50dB。
1.2 动态特性除静态性能指标外,动态特性也是影响放大器性能的重要因素。
常用的理想集成运放性能指标有增益稳定度、均衡元件稳定性、增益驻波比、输入参考电阻零点补偿因子等。
增益稳定度一般应大于85dB,低频增益驻波比一般不小于40dB,输入参考电阻零点补偿因子一般应小于5mV/V。
1.3 稳压电路性能稳压电路是理想集成运放系统的基本组成部分。
稳压电路的性能可以用几个参数来表示,包括输出电压,输出电压稳定度,输出电流,输出电流波动,瞬态响应和负载调整率等。
一般来说,理想集成运放系统的输出电压应小于11V,输出电压稳定度应小于1‰,输出电流应小于50mA,负载调节率应大于2%。
理想集成运放是一种高性能的功率放大器,对它的装备要求相比一般的功率放大器更加苛刻。
因此,如何按照性能参数要求进行选择以及如何进行调试,准确认识运放的性能特性,对于实施理想集成运放有着至关重要的作用。
理想集成运放的性能指标包含了静态特性、动态特性和稳压电路性能等三个因素,为使放大器具有更好的质量,应详细认识这些性能指标,并严格按照规定的要求进行设计和调试。
集成运放的性能指标归纳
4.3 集成运放的性能指标归纳1.开环差模电压放大倍数Aod开环差模电压放大倍数A od是指集成运放在开环情况下的空载电压放大倍数。
A od ,其值越大越好。
2.共模抑制比K CMR共模抑制比K CMR是集成运放的开环差模电压放大倍数和开环共模电压放大倍数之比的绝对值,即。
它是衡量输入级差放对称程度及表征集成运放抑制共模干扰信号能力的参数。
其值越大越好。
3.差模输入电阻是差模信号输入时,运放的开环输入电阻。
差模输入电阻4.输入失调电压U I0及其温漂dU IO/dTU是使输出电压为零时在输入端所加的补偿电压,其数值是=0时,输出电压折合到输入端电压的负值,即U I0=。
U I0愈小,表明电路参数对称性愈好。
dU IO/dT是U I0的温度系数,其值愈小,表明运放的温漂愈小。
5.输入失调电流I I0及其温漂dI IO/dTI I0=|I B1-I B2|,I I0的大小反映了输入级差放管输入电流的不对称程度。
其值愈小愈好。
dI IO/dT是I I0的温度系数,其值愈小,表明运放的质量愈好。
6.输入偏置电流I IB输入偏置电流I IB是输入电压为零时,集成运放两输入端静态基极(栅极)电流的平均值,即I IB=(I B1+I B2)/2。
I IB愈小,信号源内阻对集成运放静态工作点的影响也就愈小,I I0往往也愈小。
7.最大差模输入电压U IdMaxU IdMax是运放两输入端间所能承受的最大差模电压值。
超过该值,输入级某一側的晶体管将出现反向击穿现象。
8.最大共模输入电压U ICMaxU ICMax是两输入级能正常工作的情况下允许输入的最大共模信号。
当共模输入电压超过此值时,集成运放便不能对差模信号进行放大。
9.–3dB带宽fH–3dB带宽f H是指开环放大倍数A od随输入信号頻率升高而下降3dB所对应的频宽。
其值愈大愈好。
10.单位增益带宽是使A od=1(失去电压放大能力)时的信号频率,与晶体管的特征频率相类似。
集成运算放大器特点及性能参数
集成运算放大器特点及性能参数标准硅工艺的集成模拟运算放大器的特点是开环输入阻抗低,输入噪声低、增益稍低、成本低,精度不太高,功耗较高。
这是由于标准硅工艺的集成模拟运算放大器内部全部采用NPN-PNP管,它们是电流型器件,输入阻抗低,输入噪声低、增益低、功耗高的特点,即使输入级采用多种技术改进,在兼顾起啊挺能的前提下仍然无法摆脱输入阻抗低的问题,典型开环输入阻抗在1M欧姆数量级。
为了顾及频率特性,中间增益级不能过多,使得总增益偏小,一般在80~110dB之间。
标准硅工艺可以结合激光修正技术,使集成模拟运算放大器的精度大大提高,温度漂移指标目前可以达到0.15ppm。
通过变更标准硅工艺,可以设计出通用运放和高速运放。
典型代表是LM324。
在标准硅工艺中加入了结型场效应管工艺的运算放大器主要是将标准硅工艺的集成模拟运算放大器的输入级改进为结型场效应管,大大提高运放的开环输入阻抗,顺带提高通用运放的转换速度,其它与标准硅工艺的集成模拟运算放大器类似。
典型开环输入阻抗在1000M 欧姆数量级。
典型代表是TL084。
在标准硅工艺中加入了MOS场效应管工艺的运算放大器分为三类,一类是是将标准硅工艺的集成模拟运算放大器的输入级改进为MOS场效应管,比结型场效应管大大提高运放的开环输入阻抗,顺带提高通用运放的转换速度,其它与标准硅工艺的集成模拟运算放大器类似。
典型开环输入阻抗在10^12欧姆数量级。
典型代表是CA3140。
第二类是采用全MOS场效应管工艺的模拟运算放大器,它大大降低了功耗,但是电源电压降低,功耗大大降低,它的典型开环输入阻抗在10^12欧姆数量级。
第三类是采用全MOS场效应管工艺的模拟数字混合运算放大器,采用所谓斩波稳零技术,主要用于改善直流信号的处理精度,输入失调电压可以达到0.01uV,温度漂移指标目前可以达到0.02ppm。
在处理直流信号方面接近理想运放特性。
它的典型开环输入阻抗在10^12欧姆数量级。
几种常用集成运算放大器的性能参数
几种常用集成运算放大器的性能参数1.通用型运算放大器A741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
μ通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。
例2.高阻型运算放大器,IIB为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。
常见的集成器件有LF356、LF355、LF347(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
Ω这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>(109~1012)3.低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。
低温漂型运算放大器就是为此而设计的。
目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。
4.高速型运算放大器s,BWG>20MHz。
μA715等,其SR=50~70V/μ在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。
高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。
常见的运放有LM318、5.低功耗型运算放大器W,可采用单节电池供电。
μA。
目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10μ由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。
集成运放的性能指标
F007C
fH= 7Hz
4.4.1 主要性能指标
二、动态参数
5.单位增益带宽 f c (BWG) :(unit gain band width)
Aod 下降到 1 时所对应的频率 ,定义为单位增益 带宽 f c 。
6.转换速率S R (压摆率):(slew rate)
一、通 用 型
技术指标比较适中,价格低廉。
典型:CF741 (A741)
输入失调电压:1~2 mV 输入失调电流:2 A 差模输入电阻:2 M 开环增益:100 dB 共模抑制比:90 dB 输出电阻:75 共模输入电压范围:13 V 转换速率:0.5 V/s
二、高速型和宽带型
用于宽频带放大器,高速A/D、D/A,高速数据
OP177
UIO 4μ V
IIO 0.3nA
dUIO 0.03 μ V/ C d IIO 1.5 pA/ C
dT
dT
CF714
UIO 30 ~ 60 μ V dUIO 0.3 ~ 0.5 μ V/ C dT
运放两输入端能承受的最大差模输入电压,超 过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。
CF741 为 30 V
4.4.1 主要性能指标
一、静态参数
7.最大共模输入电压UIcmax :(maximum common mode input voltage)
在保证运放正常工作条件下,共模输入电压的 最大值。共模电压超过此值时,输入差分对管出现 饱和,放大器失去共模抑制能力。
采集测试系统等。这种运放的单位增益带宽和压摆 率的指标均较高,用于小信号放大时,可注重 fH 或 fc ,用于高速大信号放大时,同时还应注重SR。
集成运放内部电路和性能指标
运放的功放级 功率放大器
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本次课
6.5 集成运放电路举例
6.7 集成运算放大器的主要性能指标
〔包括 2.5.3 有限的压
摆率〕
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集成运放的特点及构成
以具有代表意义的通用型模拟集成运 算放大器为例。
介绍通用型模拟集成运算的结构、原 理、应用、特点等。
大。 VT2、VT4 横向PNP管, CB电路,有利提高差模输入电压。
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输入级分析
VT5、VT6、VT7为比例电流源。 组成差放的有源负载,可提高增益〔单端
输出相当双端输出〕。 完成双端—单端化输出转换。 同时具有共模拟制作用。
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输入级分析
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模拟集成电路特点
从制造工艺来看: 采用直接耦合的电路结构〔不宜做大电容
和电感〕;
输入级〔及其它〕常用差动电路〔利用对 称性做补偿〕;
大量采用恒流源电路〔做偏置和有源负 载〕,做晶体管比做电阻等元件还容易。 也常常采用组合电路形式。
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集成电路的优点
有体积小、功耗小、功能强、可靠性好的 优点,故得到广泛应用开展。
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运放的选择
见P65 表2.5.2 常用集成运算放大器型号及参数举例 通用741系列 通用324系列〔4运放〕 高速318系列 低功耗/高精度/低漂移/高输入阻抗的OP07/OP77
系列
高精度/低噪声/低漂移/低偏流的O27/OP37系列
集成运放的主要参数以及测试方法
集成运放的性能主要参数及国标测试方法集成运放的性能可用一些参数来表示。
集成运放的主要参数:1.开环特性参数(1)开环电压放大倍数Ao。
在没有外接反馈电路、输出端开路、在输入端加一个低频小信号电压时,所测出输出电压复振幅与差动输入电压复振幅之比值,称为开环电压放大倍数。
Ao越高越稳定,所构成运算放大电路的运算精度也越高。
(2)差分输入电阻Ri。
差分输入电阻Ri是运算放大器的主要技术指标之一。
它是指:开环运算放大器在室温下,加在它两个输入端之间的差模输入电压变化量△V i与由它所引起的差模输入电流变化量△I i之比。
一般为10k~3M,高的可达1000M以上。
在大多数情况下,总希望集成运放的开环输入电阻大一些好。
(3)输出电阻Ro。
在没有外加反馈的情况下,集成运放在室温下其输出电压变化与输出电流变化之比。
它实际上就是开环状态下集成运放输出级的输出电阻,其大小反映了放大器带负载的能力,Ro通常越小越好,典型值一般在几十到几百欧。
(4)共模输入电阻Ric。
开环状态下,两差分输入端分别对地端呈现的等效电阻,称为共模输入电阻。
(5)开环频率特性。
开环频率特性是指:在开环状态下,输出电压下降3dB所对应的通频带宽,也称为开环-3dB带宽。
2.输入失调特性由于运算放大器输入回路的不对称性,将产生一定的输入误差信号,从而限制里运算放大器的信号灵敏度。
通常用以下参数表示。
(1)输入失调电压Vos。
在室温及标称电源电压下,当输入电压为零时,集成运放的输出电位Vo0折合到输入端的数值,即:Vos=Vo0/Ao失调电压的大小反映了差动输入级元件的失配程度。
当集成运放的输入端外接电阻比较小时。
失调电压及其漂移是引起运算误差的主要原因之一。
Vos一般在mV级,显然它越小越好。
(2)输入失调电流Ios。
在常温下,当输入信号为零时,放大器两个输入端的基极偏置电流之差称为输入失调电流。
即:Ios=Ib- — Ib+式中Ib-、Ib+为放大器内两个输入端晶体管的基极电流。