2集成运算放大器

在规定的工作温度范围内， 在规定的工作温度范围内，输入失 调电流对温度的变化率。 调电流对温度的变化率。即温度每 改变1℃时所造成的失调电流增益。 1℃时所造成的失调电流增益 改变1℃时所造成的失调电流增益。 6．输入失调电压温漂dUIO/ dT 输入失调电压温漂 在规定的工作温度范围内，输入失 在规定的工作温度范围内， 调电压对温度的变化率。 调电压对温度的变化率。即温度每 改变1℃时所造成的失调电压增益。 1℃时所造成的失调电压增益 改变1℃时所造成的失调电压增益。 7.共模输入单端输出
β(Rc // RL )
2( R + rbe ) s
Ad =− u
rid = 2( R + rbe ) s
rod= Rc
输出表达式中A 从c2 输出表达式中Aud没有负号
④单端输入单端输出
β( Rc // RL )
2( R + rbe ) s
Ad =± u
rid ≈(R+ rbe ) 2
CMRR — Common Mode Rejection Ratio
电路开环情况下， 电路开环情况下，差模放大倍数 Aud与共模放大倍数Acd之比 与共模放大倍数Acd之比。 Aud与共模放大倍数Acd之比。KCMR越 运放性能越好。一般在80dB以上。 80dB以上 大，运放性能越好。一般在80dB以上。 KCMR=∣Aud/Acd∣或 ∣ KCMR =20lg∣Aud/Acd∣(dB) ∣ 8.带宽 8.带宽BW 放大倍数Aud下降3 dB所对应的频宽 放大倍数Aud下降3 dB所对应的频宽 Aud下降
简称集成运放 (integrated amplifier)
集成运放是一种高放大倍数、 集成运放是一种高放大倍数、高输入电 低输出电阻的多级直接耦合放大电路。 阻、低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
二. 集成运算放大器的组成与分类
1.四大组成部分: 1.四大组成部分: 四大组成部分
输入级： 输入级：
4、差模电压放大倍数Aud ①双端输入双端输出
输入、输出均不接地的。 输入、输出均不接地的。
差动放大器双入 —双出微变等效电路 双出微变等效电路
Ad =− u
β(Rc //
RL ) 2 R + rbe s
rid = 2(Rs + rbe )
ro = 2R c
②单端输入双端输出
输出负载不接地
②单端输入双端输出
管子和元件数量
小规模集成电路(SSI):一百以下 小规模集成电路(SSI):一百以下 (SSI):
中规模集成电路(MSI): 中规模集成电路(MSI): 一百至一千个之间 大规模集成电路(LSI): 大规模集成电路(LSI): 一千至十万个之间 超大规模集成电路(VLSI): 超大规模集成电路(VLSI): 十万以上
增益 差模电压增益 共模电压增益 共模抑制比
u A = od ud u id
u A = oc uc u ic
共模抑制比是衡量放大电路抑 制零点漂移能力的重要指标。 Aud
KCMRR = Auc
差模电压放大倍数A 差模电压放大倍数 ud; 共模电压放大倍数A 共模电压放大倍数 uc 共模抑制比K 共模抑制比 CMR; 输入电阻r 输入电阻 id 输出电阻r 输出电阻 od
F007（5G24） F007（5G24）外引线图
+15V
+V CC
IN−
IN+
反相 输入端
2 3 4 7
1
Ao
6
OU T
同相 输入端
1
5
输出端
−VEE
顶 视 图 接
-15V
线
图
集成电路的优点： 集成电路的优点： 体积小、重量轻、安装方便、 体积小、重量轻、安装方便、功耗 工作可靠等。 小、工作可靠等。 集成电路的类型: 集成电路的类型
4．输入失调电压UIO 输入失调电压 输入电压为零时， 输入电压为零时，为了使放大器 输出电压为零， 输出电压为零，在输入端外加的补偿 电压。一般为毫伏级。 电压。一般为毫伏级。它表征电路输 入部分不对称的程度， 越小， 入部分不对称的程度，UIO越小，运 放性能越好。 放性能越好。 5．输入失调电流温漂dIIO/dT 输入失调电流温漂
集成运放的图形符号
画电路时，通常只画出输入和输出端， 画电路时， 通常只画出输入和输出端， 输入端标“ 号表示同相输入端 输入端标 “ +”号表示同相输入端 ， 标 ”号表示反相输入端 号表示反相输入端。 “-”号表示反相输入端。
集成电路的特点： 集成电路的特点：
⑴不易制造大电阻。需要大电阻往往 不易制造大电阻。 使用有源负载。 使用有源负载。⑵元器件具有良好的一 致性和同向偏差， 致性和同向偏差，特别有利于实现需要 对称结构的电路。 只能制作几十pF pF以 对称结构的电路。⑶只能制作几十pF以 下的小电容。 下的小电容。集成放大器都采用直接耦 合方式。如需大电容，只有外接。 合方式。如需大电容，只有外接。⑷不 能制造电感，如需电感只能外接。 能制造电感，如需电感只能外接。⑸ 集成电路的芯片面积小，集成度高， 集成电路的芯片面积小，集成度高，功 耗很小毫瓦以下。 耗很小毫瓦以下。
三. 集成运算放大器的主要技术指标 1．开环差模电压放大倍数Aud 开环差模电压放大倍数 无反馈时差模信号的放大倍数， 无反馈时差模信号的放大倍数， Aud=Uod/UId 增益（gain） 增益（gain） Gud =20lg︱Aud︱(dB) ︱ =20︱Uod/UId︱(dB) ︱
2.输入偏置 2.输入偏置IIB 输入偏置 常温下输入信号为零， 常温下输入信号为零，两输入端 偏置电流的平均值。 偏置电流的平均值。IIB=(IIB－+IIB＋)/2 － ＋ 3．输入失调电流IIO 输入失调电流 常温下输入电压为零时， 常温下输入电压为零时，两输入 端偏置电流之差。 端偏置电流之差。IIB=∣IIB－+IIB＋∣。 ∣ － ＋ µA741：50-100nA. ：
2.集成运算放大器 2.集成运算放大器
运算放大器: ⑴ 运算放大器 (operational amplifier) 具有一定功能的完整电路,高放 具有一定功能的完整电路, 大倍数的直接耦合放大器。 大倍数的直接耦合放大器。 ⑵ 集成运算放大器 (integrated operational amplifier)
集成电路中元器件的特点
• 单个的精度不是很高,但由于是在同一硅片 单个的精度不是很高, 用相同工艺生产出来的， 上、用相同工艺生产出来的，性能比较一致 • 元器件相互离得很近,温度特性较一致 元器件相互离得很近, • 电阻一般在几十欧至几十千欧、太高或太低 电阻一般在几十欧至几十千欧、 都不易制造 • 电感难于制造,电容一般不超过200pF,大电容 电感难于制造,电容一般不超过200pF,大电容 200pF, 不易制造
4-2 集成运算放大器简介 一. 集成电路与集成运算放大器 1.集成电路( circuit,IC)： 1.集成电路(Integrated circuit,IC)： 集成电路 把晶体管、二极管、 把晶体管、二极管、电阻以及连 接导线等集中制造在一小块半导体基 片上, 片上,构成一个具有一定功能的完整 电路的器件。 电路的器件。
RL β(Rc // ) 2 Ad =− u Rs + rbe
rid = 2(Rs + rbe ) ro = 2R c
③双端输入单端输出 将差分 信号转 换为单 端输出 的信号
双入单出因只利用了一个集电极输出的变化量， 双入单出因只利用了一个集电极输出的变化量， 所以它的差模电压放大倍数是双出的二分之一。 所以它的差模电压放大倍数是双出的二分之一。
特殊型集成运放的特点是突出某 项性能指标。 项性能指标。如：
高输入阻抗型(差模输入电阻不小于109 Ω) (1) 高输入阻抗型(差模输入电阻不小于 高精度型: (2) 高精度型: IO/∆ 小于2 V/° ∆VIO/∆T小于2µV/°C 。 (3) 宽带型: 增益带宽大。 宽带型: 增益带宽大。 低功耗型:当电源电压± V时 (4) 低功耗型:当电源电压±15 V时，最大功耗 不大于6mW。 。 不大于 高速型:转换速率大于30 V/µ (5) 高速型:转换速率大于30 V/µs。 (6) 高压型:输出电压较高 高压型:
中间级： 中间级： 采用有源负载的共发射极电路 有源负载的共发射极电路， 采用有源负载的共发射极电路，增 益大。 益大。目的是为了获得较高的电压 放大倍数。 放大倍数。电压放大级的主要作用 是提高电压增益， 是提高电压增益，它可由一级或多 级放大电路组成. 级放大电路组成. 输出级： 输出级： 一般由电压跟随器或互补电压跟随器所 组成，目的是为了降低输出电阻 降低输出电阻， 组成，目的是为了降低输出电阻，提高 带负载能力, 带负载能力,给出足够的输出电流io 。 线性范围宽、输出电阻小（ 线性范围宽、输出电阻小（即带负载能 力强）、非线性失真小等。 ）、非线性失真小等 力强）、非线性失真小等。
非线性集成电路: 非线性集成电路:输出对于输入信号 的变化成非线性关系.例如，振荡器, 的变化成非线性关系.例如，振荡器,调制 集成稳压电源。 器,集成稳压电源。 通用型集成运放特点是： 通用型集成运放特点是：最大差模 输入电压和最大共模输入电压大； 输入电压和最大共模输入电压大；输出 有短路保护功能；电源电压适用范围宽； 有短路保护功能；电源电压适用范围宽； 不需外接补偿电容。如性能较好的CF741 不需外接补偿电容。如性能较好的CF741 等
输入电阻高、静态电流小、共模抑制比高， 输入电阻高、静态电流小、共模抑制比高， 常采用差动放大电路。 常采用差动放大电路。目的是为了减小放 大电路的零点漂移、提高输入阻抗。 大电路的零点漂移、提高输入阻抗。 利用 电路的对称特性可以提高整个电路的共模 抑制比和其他方面的性能。 抑制比和其他方面的性能。