北航模电第四章

共四部分问题：集成运算放大器由哪几部分构成？各部分的作用？4.1 集成运放的主要技术参数返回4.1.1主要直流和低频参数•输入失调电压V IO 及温度系数a VIO •输入偏置电流I IB •输入失调电流I IO 及温度系数a IIO •差模开环电压增益A vd •共模抑制比K CMR •电源电压抑制比K SVR •最大差模输入电压V Idm •最大共模输入电压V Icm •输出峰－峰电压V op －p4.1 集成运放的主要技术参数返回4.1.2 交流参数•开环带宽BW•单位增益带宽BW G•转换速率SR （有时称为压摆率）•全功率带宽BW P•建立时间t set •等效输入噪声电压e n 和电流i n4.1.1.8 最大差模输入电压V Idm是运放两输入端允许加的最大电压差，超过Vidm，运放的输入级对管将被反向击穿，甚至损坏。

返回4.1.1.9 最大共模输入电压V Icm是运放共模抑制特性明显恶化时的共模输入电压值可定义为，在标称电源电压下，将运放接成电压跟随器时输出产生1％的跟随误差的输入电压值；或定义为K CMR下降6dB时所加的共模输入电压值。

4.1.1.10 输出峰－峰电压V op－p在标称电源电压及指定负载下，运放输出的低频交流电压负峰－正峰的值，有时称为输出摆幅。

4.1.2 集成运放的主要交流参数返回4.1.2.1 开环带宽BW在正弦小信号激励下，运放开环电压增益值随频率从直流增益下降3dB所对应的信号频率定义为BW4.1.2.2 单位增益带宽BW G运放的低频闭环增益为1及正弦小信号激励下，闭环增益随频率从1下降到0.707所对应的频率定义为BWG4.1.2.3 转换速率S R（有时称为压摆率）输入阶跃信号时，输出最大变化率4.1.2.5 建立时间tset返回在运放闭环电压增益为1，规定负载并阶跃大信号条件下 ，运放输出电压达某一特定值范围所需的时间定义为tset运算放大器外形图运算放大器外形图4.2 集成运放电路简介4.2.1 双极工艺典型集成运放电路741返回偏置电路返回若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则 这个电流往往是偏置电路中的基准电流。

返回 输出级 T14,T20构成互补输出。

T18, T19接成二极管，消除 交越失真。

电流采样电阻返回 中间级是主放大器，它 所采取的一切措施都是为 了增大放大倍数。

F007的中间级是以复合 管为放大管、采用有源负 载的共射放大电路。

由于 等效的集电极电阻趋于无 穷大，故动态电流几乎全 部流入输出级。

输入级的分析共集-共基形式 T1和T2从基极输入、射极输出 T3和T4从射极输入、集电极输出 T3、T4为横向PNP型管，输 入端耐压高。

共集形式，输入 电阻大，允许的共模输入电压 幅值大。

共基形式频带宽。

输入级的分析T7的作用：抑制共模信号 + _ + + + + + _ _ + 放大差模信号 T5、T6分别是T3、T4的有源 负载。

特点： 输入电阻大、差模放大倍 数大、共模放大倍数小、 输入端耐压高，并完成电 平转换（即对“地”输出）。

+ _作用？4.2.2 CMOS工艺典型运放电路返回4.3 集成运放的等效模型及运算特性4.3.1 理想集成运放理想集成运放具有以下主要特征（1）输入失调电压VIO ，及其温漂，时漂，随电源电压漂移均为零（2）输入偏置电流I IB ，失调电流I IO 及其温漂，时漂，随电源电压漂移均为零（3）等效输入噪声电压及其噪声电流为零（4）输出电阻Ro ＝0（5）开环差模电压增益为无限大（6）开环差模输入电阻为无限大（7）共模输入电阻及共模抑制比为无限大（8）（－3dB)带宽为无限大（9）转换速率S R 为无限大4.3.2 理想集成运放的等效模型4.3.3 理想集成运放等效模型的应用举例【例1】理想集成运放构成的反相电路【例2】理想集成运放构成的同相电路4.4 运算放大器的应用返回4.4.1 反馈的基本概念1. 什么是反馈 反馈放大电路可用 方框图表示。

要研究哪些问题？ 电子电路输出量的一部分或全部通过一定的方式 引回到输入回路，影响输入量，称为反馈。

怎样引回 是从输出 电压还是 输出电流 引出反馈 多少 怎样引出 影响输入电压 还是输入电流返回2. 正反馈和负反馈引入反馈后其变化是增大？ 还是减小？引入反馈后其变化是 增大？还是减小？从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出 量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈； 或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负 反馈，否则为正反馈。

一、在分析信号运算电路时对运放的处理由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻 高，输出电阻小，在分析时常将其理想 化，称其所谓的理想运放。

理想运放的条件 运放工作在线性区的特点返回Ao = ∞ri = ∞ ro = 0u o = Ao ( u + − u − ) 虚短路I i = 0 虚开路u+ =u−放大倍数与负载无关。

分析多 个运放级联组合的线性电路时 可以分别对每个运放进行。

4.4.2 反相放大器（比例 运算电路）返回1. 放大倍数i2 i1 ui R1 RP ΔR2u+ = u− = 0uo i1= i2虚开路 虚短路_ ∞ + +虚开路ui uo =− R1 R2uo R2 =− Au = u1 R1返回i2 i1 ui R1 RP ΔR2_ ∞ + +2. 电路的输入电阻 ri= ui / i1 =R1 uo RP =R1 // R2为保证一定的输入 电阻，当放大倍数 大时，需增大R2，平衡电阻，使输入端对地 的静态电阻相等，保证静 态时输入级的对称性。

返回3. 反馈方式 i2 i1 ui R1 RP Δ R2电压并联负反馈 输出电阻很小！_ ∞ + +4. 共模电压u+ + u− =0 2输出/入电阻小、共模电 压为 0 以及“虚地”是 反相输入的特点。

电位为0，虚地反相比例电路的特点：返回1. 共模输入电压为0，因此对运放的共模抑制比 要求低。

2. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为 是0，因此带负载能力强。

3. 由于并联负反馈的作用，输入电阻小，因此对 输入电流有一定的要求。

4.2.3 同相放大器（比例运算电路） R2虚短路返回u-= u+= uiuo虚开路 虚开路_ ui R1 RP∞ +uo − ui ui = R2 R1+结构特点：负反馈引到反 相输入端，信号从同相端 输入。

反馈方式：电压串联负反馈。

输入电阻高。

ΔR2 uo = (1 + )ui R1uo R2 = 1+ Au = u1 R1同相比例电路的特点：返回1. 由于电压负反馈的作用，输出电阻小，可认为 是0，因此带负载能力强。

2. 由于串联负反馈的作用，输入电阻大。

3. 共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比 要求高。

同相放大器的特例-电压跟随器 结构特点：输出电压全 部引到反相输入端，信 号从同相端输入。

电压 跟随器是同相比例运算 ∞ _ uo 放大器的特例。

+ + ui u =u =u =u Δo − + i返回此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输 出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出 器相同，但是电压跟随性能好。

一、反相求和运算ui1 ui2R11 R12R2返回_ +∞ +uoR P = R11 // R12 // R FRP实际应用时可适当增加或减少输入端的个 数，以适应不同的需要。

ui1R11iF_ + RPR2u+ = u− = 0i11 + i12 = iFuo返回i11ui2R12∞ +i12R2 R2 uo = −( ui1 + ui 2 ) R11 R12调节反相求和电路的某一路信号的输入电阻，不影 响输入电压和输出电压的比例关系，调节方便。

二、同相求和运算R1 RF∞返回ui1 ui2R21 R22uo++R1 // RF = R21 // R22实际应用时可适当增加或减少输入端的个 数，以适应不同的需要。

R1 R21 R22 -RF∞u+ 与 ui1 和 ui2 uo 的关系如何？ 此电路如果以 u+ 为输 入 ，则输出为：ui1 ui2++RF )u + u o = (1 + R1返回流入运放输入端的电流为0（虚开路）R22 R21 u+ = u i1 + ui 2 R21 + R22 R21 + R 22 RF R 22 R 21 u o = (1 + )( u i1 + ui2 ) R1 R 21 + R 22 R 21 + R 22注意：同相求和电路的各输入信号的放大倍数互相影响，不能 单独调整。

返回R1 R21 R22 -RF∞ui1 ui2+ R´+uo左图也是同相求和运算 电路，如何求同相输入 端的电位？提示： 1. 虚开路：流入同相端的 电流为0。

2. 节点电位法求u+。

三、单运放的加减运算电路ui1 ui2 ui3 ui4 R1 R2 R3 R4 R5 ∞ + + R6返回_uoR1 // R2 // R5 = R3 // R4 // R6实际应用时可适当增加或减少输入端的个 数，以适应不同的需要。

返回 4.4.4 差动放大器（单运放的加减运算电路的 特例） u+ = u− R2ui1 ui2 R1 R1_∞ +uo+ R2uo − u− u− − ui1 = R2 R1 ui 2 − u + u + = R1 R2解出：ΔR2 uo = (ui 2 − ui1 ) R1三运放电路ui1 +返回∞A + R auo1 R1 – + R1 uo2 R2∞– ui2 +∞A +RW b RA +uoR2ui1+∞A + R a虚短路：u+=uuo1返回ua = ui1虚开路：i=0ub = ui 2– ui2 +∞A +RW b R uo2uo1 − uo 2 u a − ub = 2 R + RW RWuo 2 − uo1 =ui1 − ui 2 = RW2 R + RW (ui 2 − ui1 ) RWuo1 R1 – + R1 R2∞• 三运放电路是差 动放大器，放大 倍数可变。

uo • 由于输入均在同 相端，此电路的 输入电阻高。

返回A +uo2R2R2 uo = (uo 2 − uo1 ) R1R2 2 R + RW uo = ⋅ (ui 2 − ui1 ) R1 RW。