第三章集成运算放大电路.ppt
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第3章 直接耦合放大电路和集成运算放大器
+ u i1
Rid 2 Rb rbe －
（4）输出电阻
Ro 2Rc
+
ui2
_ReV
－
EE
2. 双端输入单端输出
(1)差模电压放大倍数
Aud
Rc 2Rb
//
RL rbe
+VCC
Rc
Rc
+
这种方式适用 于将差分信号转换
Rb T1 RL
uo1 －
T2 Rb
为单端输出的信号。 +
－
R3
R2 R1
流电阻并不大。
_
V EE
恒流源使共模放大倍数减小，而
不影响差模放大倍数，从而增加
共模抑制比。
3.2.4 差动放大电路的四种接法
差动放大器共有四种输入输出方式:
1. 双端输入、双端输出（双入双出） 2. 双端输入、单端输出（双入单出） 3. 单端输入、双端输出（单入双出） 4. 单端输入、单端输出（单入单出）
用于衡量差分放大对管输入电流的大小。
IIB
1 2
IB1 IB2
4.开环差模电压放大倍数 Aod ：
无反馈时的差模电压增益。
一般Aod在100～120dB左右，高增益运放可达140dB以上。
Au = 10000
若输出有1 V的漂移
电压 。
+
ui
则等效输入有100 —
Rc1 Rb1
T1 Re1
Re2
+ VCC
+u o T2
- VEE
uV的漂移电压
等效 100 uV
漂移
3. 减小零漂的措施
电工与电子技术第三章 集成运算放大器及其应用
各级工作点相互影响 适于放大直流或变化缓慢的信号 电压放大倍数为各级放大倍数之积 零点漂移
零点漂移---当输入信号为零时，输出端电压 偏离原来的起始电压缓慢地无规则的上下漂动， 这种现象叫零点漂移。
产生原因---温度变化、电源电压的波动、电 路元件参数的变化等等。
第一级产生的零漂对放大电路影响最大。
∴ i 1＝ i f
即 ui/R1=－uo/ Rf
uo、ui 符合比例关系，负号表示输出输入电 压变化方向相反。
电路中引入深度负反馈， 闭环放大倍数Auf 与运放的Au无关，仅与R1、Rf 有关。
当R1＝Rf 时， uo＝－ui ，该电路称为反相器。 R2－－平衡电阻 同相端与地的等效电阻 。其作用是保持输入 级电路的对称性，以保持电路的静态平衡。
共模信号－－极性相同，幅值相同的信号。
u i1= u i2
差模输入（信号）
ui1 ui2 ui 2
IC1 IC2
UCE1 UCE2 u0 UCE1 Δ UCE2 2 UCE1
Ad 2 UCE1 / ui 2 UCE1 / 2ui1 UCE1 / ui1
i3 ui3 R3
i f u0 Rf
ui1 R1 i1
Rf if
ui2 R2 i2 ui3 R3 i3
－ ＋ ＋∞
uo
RP
u0 ui1 ui 2 ui 3 R f R1 R2 R3
uo R f ( ui1 ui2 ui3 ) R1 R2 R3
若 R1 R2 R3 R f
AOUi
uo
I－≈I+ ≈0
二、Rf if
ui R1 i1 R2
第三章 第六章 集成运算放大电路PPT课件
▪ 集成运放电路符号
反相输入端
u-
-
同相输入端
u+
+
uo
输出端
1
由于实际电路较复杂 ，因此读图时，应根据电路组成， 把整个电路划分成若干基本单元进行分析。
▪ 集成运放电路组成
采用1~2级共发电路
输入级
中间增益级
输出级
采用改进型 差分放大器
偏置电路 采用电流源
采用射随器或 互补对称放大器
2
型号命名
➢ 双入单端输出
ii T1
+
+
ui1
-
RC RL uo1= uod
-
半电路差模交流通路
VCC
RC
T1
+
RL +-uo
ui1
-
REE
VEE
RC T2
+ ui2 -
与双端输出电路的区别：仅在于对RL的处理上。
R id
u id ii
2Ri1 2rbe
Ro1 dRo1RC
不变 减小
注A意ud1 ： u左uoidd1出（2uＴuo 1i 1 １）A为2u 1 负，12右 出(R（CrbＴ/e/ R２L)）为 正Au，d2 电减压小 增益仅为单管共射电路的一半！对臂输出，极性相反1！2
表示为 u’’i1 = u’’2 = uic
共模输入电压 uic = (ui1 + ui2 ) / 2
▪ 任意信号：均可分解为一对差模信号与一对共模
信号之代数和。
即
ui1 = uic+ uid / 2 ui2 = uic - uid / 2
6
例：ui1=10.02v, ui2=9.98v，求uid, uic
反相输入端
u-
-
同相输入端
u+
+
uo
输出端
1
由于实际电路较复杂 ，因此读图时，应根据电路组成， 把整个电路划分成若干基本单元进行分析。
▪ 集成运放电路组成
采用1~2级共发电路
输入级
中间增益级
输出级
采用改进型 差分放大器
偏置电路 采用电流源
采用射随器或 互补对称放大器
2
型号命名
➢ 双入单端输出
ii T1
+
+
ui1
-
RC RL uo1= uod
-
半电路差模交流通路
VCC
RC
T1
+
RL +-uo
ui1
-
REE
VEE
RC T2
+ ui2 -
与双端输出电路的区别：仅在于对RL的处理上。
R id
u id ii
2Ri1 2rbe
Ro1 dRo1RC
不变 减小
注A意ud1 ： u左uoidd1出（2uＴuo 1i 1 １）A为2u 1 负，12右 出(R（CrbＴ/e/ R２L)）为 正Au，d2 电减压小 增益仅为单管共射电路的一半！对臂输出，极性相反1！2
表示为 u’’i1 = u’’2 = uic
共模输入电压 uic = (ui1 + ui2 ) / 2
▪ 任意信号：均可分解为一对差模信号与一对共模
信号之代数和。
即
ui1 = uic+ uid / 2 ui2 = uic - uid / 2
6
例：ui1=10.02v, ui2=9.98v，求uid, uic
电子课件电子技术基础第六版第三章集成运算放大器及其应用
1. 组成框图 集成运算放大器的组成框图如图所示，通常包括输入级、 中间级、输出级和偏置电路。
集成运算放大器的组成框图
（1）输入级 通常是具有较大输入电阻和一定放大倍数的差动放大电路 ，利用它可以使集成运算放大器获得尽可能高的共模抑制比 。 （2）中间级 中间级的作用是使集成运算放大器具有较强的放大能力， 通常由多级共射极放大器构成。
一、零点漂移
放大直流信号和缓慢变化的信号必须采用直接耦合方式， 但简单的直接耦合放大器，常会发生输入信号为零输出信号 不为零的现象。产生这种现象的原因很多，如温度的变化、 电源电压的波动、电路元件参数的变化等，都会使静态工作 点发生缓慢变化，该变化量被逐级放大，便会使放大器输出 端出现不规则的输出量，这种现象称为“零点漂移”，简称“零 漂”。
三、集成运算放大器的主要参数
为了表征集成运算放大器的性能，生产厂家制定了很多参 数，作为合理选择和正确使用集成运算放大器的依据。下面 介绍几项主要的参数，见表。
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器的主要参数
§3-3 集成运算放大器的基本电路
学习目标
1. 了解理想集成运算放大器的基本概念。 2. 了解集成运算放大器线性工作区和非线性工作区的 特性及工作特点。 3. 理解集成运算放大器“虚短”“虚断”的概念。 4. 了解集成运算放大器电路直流平衡电阻的配置。
2. 消除自激振荡 集成运算放大器是多级放大器，具有极高的电压放大倍数 ，但它极易产生自激振荡，使运算放大器不能正常工作。为 了防止自激振荡的产生，通常按产品手册要求，在补偿端子 上接指定的补偿电容或 RC 移相网络，以便消除自激振荡现 象。
四、集成运算放大器的保护 电路
1. 防止电源极性接反 为了防止电源极性接反而损坏集 成运算放大器，可利用二极管的单向 导电特性来控制，如图所示，二极管 V1、V2 串入集成电路直流电源电路 中，当电源极性接反时，相应的二极 管便截止，从而保护了集成电路。 防止电源极性接反保护电路
集成运算放大器的组成框图
（1）输入级 通常是具有较大输入电阻和一定放大倍数的差动放大电路 ，利用它可以使集成运算放大器获得尽可能高的共模抑制比 。 （2）中间级 中间级的作用是使集成运算放大器具有较强的放大能力， 通常由多级共射极放大器构成。
一、零点漂移
放大直流信号和缓慢变化的信号必须采用直接耦合方式， 但简单的直接耦合放大器，常会发生输入信号为零输出信号 不为零的现象。产生这种现象的原因很多，如温度的变化、 电源电压的波动、电路元件参数的变化等，都会使静态工作 点发生缓慢变化，该变化量被逐级放大，便会使放大器输出 端出现不规则的输出量，这种现象称为“零点漂移”，简称“零 漂”。
三、集成运算放大器的主要参数
为了表征集成运算放大器的性能，生产厂家制定了很多参 数，作为合理选择和正确使用集成运算放大器的依据。下面 介绍几项主要的参数，见表。
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器的主要参数
§3-3 集成运算放大器的基本电路
学习目标
1. 了解理想集成运算放大器的基本概念。 2. 了解集成运算放大器线性工作区和非线性工作区的 特性及工作特点。 3. 理解集成运算放大器“虚短”“虚断”的概念。 4. 了解集成运算放大器电路直流平衡电阻的配置。
2. 消除自激振荡 集成运算放大器是多级放大器，具有极高的电压放大倍数 ，但它极易产生自激振荡，使运算放大器不能正常工作。为 了防止自激振荡的产生，通常按产品手册要求，在补偿端子 上接指定的补偿电容或 RC 移相网络，以便消除自激振荡现 象。
四、集成运算放大器的保护 电路
1. 防止电源极性接反 为了防止电源极性接反而损坏集 成运算放大器，可利用二极管的单向 导电特性来控制，如图所示，二极管 V1、V2 串入集成电路直流电源电路 中，当电源极性接反时，相应的二极 管便截止，从而保护了集成电路。 防止电源极性接反保护电路
集成运算放大电路
功耗
描述放大电路在工作过程 中消耗的能量，包括静态
电流、动态功耗等。
参数与性能指标的测试方法
01
02
03
输入阻抗测试
通过测量输入电压和电流 的比值来计算输入阻抗。
输出阻抗测试
通过测量输出电压和电流 的比值来计算输出阻抗。
开环增益测试
通过测量放大电路在不同 频率下的电压增益来计算 开环增益。
参数与性能指标的测试方法
描述放大电路对电源的需求和 功耗特性，包括电源电压、静 态电流等。
主要性能指标
线性度
描述放大电路输出信号与输 入信号之间的线性关系，包 括失真度、线性范围等。
精度
描述放大电路输出信号的 精度和稳定性，包括失调
电压、失调电流等。
带宽
描述放大电路在不同频率下 的响应速度和带宽范围，包 括通频带、增益带宽积等。
集成运算放大电路
目录
• 集成运算放大电路概述 • 集成运算放大电路的应用 • 集成运算放大电路的参数与性能指标 • 集成运算放大电路的设计与实现 • 集成运算放大电路的发展趋势与展望
集成运算放大电路概
01
述
定义与特点
定义
集成运算放大电路是一种将差分 输入的电压信号转换成单端输出 的电压信号，并实现电压放大的 集成电路。
特点
具有高放大倍数、高输入电阻、 低输出电阻、低失真度、低噪声 等优点，广泛应用于信号放大、 运算、滤波等领域。
工作原理
差分输入
集成运算放大器采用差分输入方式， 将两个输入端之间的电压差作为输入 信号。
放大与输出
反馈机制
集成运算放大器采用负反馈机制，通 过反馈网络将输出信号的一部分反馈 到输入端，以改善电路的性能。
模电第三部分 集成运算放大电路PPT课件
1、具有恒流源的差分放大电路 2、高输入阻抗的差分放大电路 3、带有负反馈的差分放大电路
# 阅读资料明确改 进的原因和电路的 分析方法。
第三讲 集成运算放大电路
集成运放是一种高增益的直接耦合放大器；是模拟集成电路中发 展最早应用最广泛电路。经常用于模拟信号的处理和产生电路之中， 因其性能高价格低，基本上取代了分立元件放大电路。
VCC
－ R
VBE
只要参考电流IR恒定，IO就恒定
2、比例电流源
由电路可得 UBE1 +IE1Re1= UBE2+IE2Re2
由PN结电流方程可得 UUBBEE1≈－UUTIBnE2=IIEUS TInIIEE12
IE2Re2=
IE1Re1
+UTIn
IE1 IE2
IC2=
Re1 Re2
IR
+
UT In Re2
一、集成运放电路概述 1、电路特点
① 采用直接耦合方式。
② 利用对称结构改善电路性能。
③ 常用有源器件代替无源器件。
2、电路结构及功能
集成运放种类很多，电路也不尽相同，但从电路的组成结 构看，任何一个运放都由输入级、中间级、输出级和偏置电路 四部分组成。
输入级
中间级 偏置电路
输出级
二、集成运放电路读图
第三部分 集成运算放大电路
一、集成运放中的电流源 二、差分放大电路 三、集成运算放大电路
第一讲 集成运放中的电流源
能够输出恒定电流的电路称为电流源电路。电流源电路在集成 电路中作为偏置电路和有源负载为各级放大电路提供所需的偏流和提 高放大倍数。
一、基本电流源电路
1、镜像电流源 图中T1和R构成T2的偏置电路， 为T2提供偏流IR，T2的集电极 电流为输出电流IO
# 阅读资料明确改 进的原因和电路的 分析方法。
第三讲 集成运算放大电路
集成运放是一种高增益的直接耦合放大器；是模拟集成电路中发 展最早应用最广泛电路。经常用于模拟信号的处理和产生电路之中， 因其性能高价格低，基本上取代了分立元件放大电路。
VCC
－ R
VBE
只要参考电流IR恒定，IO就恒定
2、比例电流源
由电路可得 UBE1 +IE1Re1= UBE2+IE2Re2
由PN结电流方程可得 UUBBEE1≈－UUTIBnE2=IIEUS TInIIEE12
IE2Re2=
IE1Re1
+UTIn
IE1 IE2
IC2=
Re1 Re2
IR
+
UT In Re2
一、集成运放电路概述 1、电路特点
① 采用直接耦合方式。
② 利用对称结构改善电路性能。
③ 常用有源器件代替无源器件。
2、电路结构及功能
集成运放种类很多，电路也不尽相同，但从电路的组成结 构看，任何一个运放都由输入级、中间级、输出级和偏置电路 四部分组成。
输入级
中间级 偏置电路
输出级
二、集成运放电路读图
第三部分 集成运算放大电路
一、集成运放中的电流源 二、差分放大电路 三、集成运算放大电路
第一讲 集成运放中的电流源
能够输出恒定电流的电路称为电流源电路。电流源电路在集成 电路中作为偏置电路和有源负载为各级放大电路提供所需的偏流和提 高放大倍数。
一、基本电流源电路
1、镜像电流源 图中T1和R构成T2的偏置电路， 为T2提供偏流IR，T2的集电极 电流为输出电流IO
第3章 集成电路运算放大电路
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3.2集成运算放大电路简介
2.理想集成运放的两个重要结论
(1)因rid→∞有i+≈i-≈0，即理想运放两个输入端的输 入电流近似为零。 (2)因Auo→∞，故有u+≈u-即理想运放两个输入端的电 位近似相等。
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3.2集成运算放大电路简介
3.集成运放的传输特性
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3.1 差分放大电路
3.动态特性
(1)差模特性 电路的两个输入端各加上一个大小相等、极性相反的 电压信号，称为差模输入方式。此时，uIl =uI /2，uI2 = - uI /2，若用uID 表示差模输入信号，则有uID =uI1 –uI2。 在差模输入信号作用下，差动放大电路一个管的集电极电 流增加，而另一管的集电极电流减少，使得uO1 和uO2 以相 反方向变化，在两个输出端将有一个放大了的输出电压 uO 。 这说明，差动放大电路对差模输入信号有放大作用。
1．通用型 2．低功耗型 3．高精度型 4．高阻型
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3.2集成运算放大电路简介
3.2.5 理想运算放大器
1.理想集成运放的特性
（1）开环电压放大倍数Aod = ∞ ；
（2）差模输入电阻rid = ∞ ； （3）输出电阻ro =0；
（4）共模抑制比KCMR = ∞ ；
（5）输入偏置电流IB1 =IB2 =0。
请看例题
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3.3集成运算放大器的基本运算电路
3.3.2 同相比例运算电路
如图3－7所示，输入信号ui经外接电阻R2送到同相输入 端，而反相输入端通过电阻R1接地。反馈电阻RF跨接在输出 端和同相输入端之间，形成电压串联负反馈。
多级放大电路及集成运算放大器
上题用分贝可表示为 输入电阻、输出电阻
1.共集－共射极组合电路
如图3.7所示，电路增益主要由共射极电路提供，共集电极电路主要用来提高输入电阻。 输入电阻
3.1.3组合放大电路
根据前面分析：三种基本组态电路的性能各有特点，根据三种组态电路不同的特点，将其中任意两种组态相组合，可以构成不同的放大电路，使其更适合实际电路的需要。下面介绍几种常见的组合放大电路。
变压器耦合 变压器耦合是利用变压器将前级的输出端与后级的输入端连接起来，这种耦合方式称为变压器耦合，如图3.3所示。将V1的输出信号经过变压器T1送到V2的基极和发射极之间。V2的输出信号经T2耦合到负载RL上。Rb11、Rb12和Rb21、Rb22分别为V1管和V2管的偏置电阻，Cb2是Rb21和Rb22的旁路电容，用于防止信号被偏置电阻所衰减。
高频区放大倍数的下降原因是由于三极管结电容和杂散电容的容抗随频率增加而减小所引起。结电容通常为几十到几百皮法，杂散电容也不大，因而频率不高时可视为开路。在高频时输入的电流被分流，使得IC减小，输出电压降低，导致高频区电压增益下降，如图3.10所示。
图3.10 高频通路
通频带 把放大倍数Aum下降到 时对应的频率称为下限频率fL和上限频率fH，夹在上限频率和下限频率之间的频率范围称为通频带fBW。
幅频特性 共射极放大电路的幅频特性如图3.9所示。从幅频特性曲线上可以看出，在一个较宽的频率范围内，曲线平坦，这个频率范围称为中频区。在中频区之外的低频区和高频区，放大倍数都要下降。 引起低频区放大倍数下降的原因是由于耦合电容C1、C2及Ce的容抗随频率下降而增大所引起。
图3.9共射极放大电路的幅频特性 电路； (b)幅频特性
共模抑制比
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
1.共集－共射极组合电路
如图3.7所示，电路增益主要由共射极电路提供，共集电极电路主要用来提高输入电阻。 输入电阻
3.1.3组合放大电路
根据前面分析：三种基本组态电路的性能各有特点，根据三种组态电路不同的特点，将其中任意两种组态相组合，可以构成不同的放大电路，使其更适合实际电路的需要。下面介绍几种常见的组合放大电路。
变压器耦合 变压器耦合是利用变压器将前级的输出端与后级的输入端连接起来，这种耦合方式称为变压器耦合，如图3.3所示。将V1的输出信号经过变压器T1送到V2的基极和发射极之间。V2的输出信号经T2耦合到负载RL上。Rb11、Rb12和Rb21、Rb22分别为V1管和V2管的偏置电阻，Cb2是Rb21和Rb22的旁路电容，用于防止信号被偏置电阻所衰减。
高频区放大倍数的下降原因是由于三极管结电容和杂散电容的容抗随频率增加而减小所引起。结电容通常为几十到几百皮法，杂散电容也不大，因而频率不高时可视为开路。在高频时输入的电流被分流，使得IC减小，输出电压降低，导致高频区电压增益下降，如图3.10所示。
图3.10 高频通路
通频带 把放大倍数Aum下降到 时对应的频率称为下限频率fL和上限频率fH，夹在上限频率和下限频率之间的频率范围称为通频带fBW。
幅频特性 共射极放大电路的幅频特性如图3.9所示。从幅频特性曲线上可以看出，在一个较宽的频率范围内，曲线平坦，这个频率范围称为中频区。在中频区之外的低频区和高频区，放大倍数都要下降。 引起低频区放大倍数下降的原因是由于耦合电容C1、C2及Ce的容抗随频率下降而增大所引起。
图3.9共射极放大电路的幅频特性 电路； (b)幅频特性
共模抑制比
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
《电工电子》教学课件03集成运算放大器构成的运算电路的设计
它由四部分组成，即输入级、中间级、输出级和 偏置电路。
（一）输入级：一般是由BJT、JFET或MOSFET组成 的高性能差分放大电路，它必须对共模信号有很强的 抑制力，而且采用双端输入双端输出的形式。
（二）电压放大级： 提供高的电压增益，以保证运
放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带 有源负载的高增益放大器。
图 (b)为集成运算放大器的电压传输特性曲线。集 成运算放大器的电压传输特性是指开环时，输出电 压与差模输入电压之间的关系。在线性区uo Aod (uP uN。) 由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性 区时的最大输入电压Up－Un的数值仅为几十～一 百多μV。当其大于此值时，集成运放的输出不是, +Uom就是-Uom，即集成运放工作在非线性区。
（三）输出级：一般是由电压跟随器或互补电压跟随 器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（四）偏置电路：提供稳定的几乎不随温度而变化的 偏置电流，以稳定工作点。
3.1.2 集成运算放大器的符号和电压传输特性
(a)
(b)
图 (a) 为运算放大器的符号。 运算放大器的符号中有 三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相 输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用 符号‘+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信 号变化的极性与输出端相反，用符号“-”表示。输出端 在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。大多数 型号的集成运放均为两组电源供电。
和电容元件位置互换，便得到图所示的微微分，即实现 了微分运算。
vO
iR R
iC R
RC
dvC dt
RC
dvi dt
3.2.4 微分电路的作用 微分电路的应用是很广泛的，在线性系统中，除
（一）输入级：一般是由BJT、JFET或MOSFET组成 的高性能差分放大电路，它必须对共模信号有很强的 抑制力，而且采用双端输入双端输出的形式。
（二）电压放大级： 提供高的电压增益，以保证运
放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带 有源负载的高增益放大器。
图 (b)为集成运算放大器的电压传输特性曲线。集 成运算放大器的电压传输特性是指开环时，输出电 压与差模输入电压之间的关系。在线性区uo Aod (uP uN。) 由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性 区时的最大输入电压Up－Un的数值仅为几十～一 百多μV。当其大于此值时，集成运放的输出不是, +Uom就是-Uom，即集成运放工作在非线性区。
（三）输出级：一般是由电压跟随器或互补电压跟随 器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（四）偏置电路：提供稳定的几乎不随温度而变化的 偏置电流，以稳定工作点。
3.1.2 集成运算放大器的符号和电压传输特性
(a)
(b)
图 (a) 为运算放大器的符号。 运算放大器的符号中有 三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相 输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用 符号‘+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信 号变化的极性与输出端相反，用符号“-”表示。输出端 在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。大多数 型号的集成运放均为两组电源供电。
和电容元件位置互换，便得到图所示的微微分，即实现 了微分运算。
vO
iR R
iC R
RC
dvC dt
RC
dvi dt
3.2.4 微分电路的作用 微分电路的应用是很广泛的，在线性系统中，除
第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第二节负反馈放大电路
差动放大电路及集成运算放大器
3.2.2.3 电压反馈和电流反馈 根据反馈信号在放大电路输出端取样信号方式的不同，
可分为电压反馈和电流反馈。
图3-9 电压反馈和电流反馈
差动放大电路及集成运算放大器
（1）电压反馈
如图3-9(a)所示，放大电路的输出电压直接送至反馈网 络的输入端。
则：Xf =Ｆuo。 这种反馈方式叫做电压反馈。
Xi
1
该式表明 Af 为 A 的 1 Af 。1 AF 叫做“反馈深度”，
其值越大，则反馈越深。它影响着放大电路的各种参数，也
反映了影响程度。
差动放大电路及集成运算放大器
|1+AF｜＞１时为负反馈；因此时｜Aｆ｜＜｜A｜，说明
引入反馈后放大倍数下降。
｜1+AF｜＜１时为正反馈。因此时｜Aｆ｜＞｜A｜，表
明引入反馈后放大倍数增加，但这种情况下电路不稳定。
当1+AF＝０时，则AF＝－１，此时｜Aｆ｜→∞，意味着
在放大器输入信号为零时，也会有输出信号，这时放大器处 于自激振荡状态，形成振荡器（在第四章讨论）。
差动放大电路及集成运算放大器
当|AF|»１时，为深度负反馈，在深度负反馈时：
Af
A AF
1 F
放大器的开环放大倍数：A XO Xi
反馈网络的反馈系数： F X f XO
放大器的闭环放大倍数：
Af
XO XS
差动放大电路及集成运算放大器
在负反馈状态下，Ｘf与ＸＳ反相，则Ｘｉ＝ＸＳ－Ｘf ； 即：Ｘｓ＝Ｘｉ＋Ｘf，则：
Af
XO XO / Xi XS XS / Xi
A Xi X f
A 1 AF
并联叠加，电流ｉs与ｉf 相加形成净输入电流ii，这就叫并 联反馈。负反馈时， ii = is－if 。
集成运算放大器电路PPT
3. 集成运放的符号和电压传输特性 uO=f(uP-uN)
在线性区：
uO＝Aod(uP－uN) Aod是开环差模放大倍数。
非线 性区
由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多微伏。
(uP－uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是 ＋UOM , 就是－UOM，即集成运放工作在非线性区。
一、概述
集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。
1. 集成运放的特点
（1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采 用差分放大电路和电流源电路。 （2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂 并不增加制作工序。 （3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制 作的大电阻。 （4）采用复合管。
（2）多集电极管构成的多路电流源
设三个集电区的面积分别为S0、S1、S2，则
IC1 S1 ，IC2 S2 IC0 S0 IC0 S0
根据所需静态电流，来确定集电结面积。
（3）MOS管多路电流源
基准电流
MOS管的漏极 电流正比于沟道 的宽长比。
设宽长比W/L=S，且T1～T4的宽长比分别为S0、S1、
＋
uo = ui
＋
ui负半周，电流通路为
地→ RL → T2 → -VCC，
uo = ui
两只管子交替工作，两路电源交替供电， 双向跟随。
4. 交越失真
＋ ＋
信号在零附近两 只管子均截止
开启
消除失真的方法：
电压
设置合适的静态工作点。
三、消除交越失真的互补输出级
• 对偏置电路的要求：有合适的Q点，且动态电 阻尽可能小，即动态信号的损失尽可能小。
第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第三节集成运算放大器及其应用
差动放大电路及集成运算放大器
3.3.3.4 差模输入电阻rid
是指运放在输入差模信号时的输入电阻。对信号源来说，
差模输入电阻rid的值越大，对其影响越小。理想运放的rid
为无穷大。
3.3.3.5 开环输出电阻ro
运放在开环状态且负载开路时的输出电阻。其数值越小，
带负载的能力越强。理想运放的ro = 0。
i11
ui1 R11
；i12
ui 2 R12
该参数表示运放两个输入端之间所能承受的最大差模电 压值，输入电压超过该值时，差动放大电路的对管中某侧的 三极管发射结会出现反向击穿，损坏运放电路。运放μA741 的最大差模输入电压为30V。
差动放大电路及集成运算放大器
3.3.3.2 最大共模输入电压Uicmax
这是指运算放大器输入端能承受的最大共模输入电压。 当运放输入端所加的共模电压超过一定幅度时，放大管将退 出放大区，使运放失去差模放大的能力，共模抑制比明显下 降。运放μA741在电源电压为±15V时，输入共模电压应在 ±13V以内。
如果输入信号从同相输入端引入，运放电路就成了同相 比例运算放大电路。如图3-20所示。根据理想运算放大器的 特性：u u ui i1 i f 得：
i1
u R1
ui R1
if
u uo RF
ui uo RF
因而: uo
1
RF R1
ui
Auf
uo ui
1
RF R1
差动放大电路及集成运算放大器
该电路的反馈类型为串联电.3.4.3 反相加法器 如果在反相输入比例运算电路的输入端增加若干输入支
路，就构成反相加法运算电路，也称求和电路，如图3-22所 示。
电子技术第三章集成电路-107页精品文档
3.1 集成运放的简介
集成电路简介
*集成电路:是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接 同时制造在一块半导体芯片上, 组成一个不可分的整体。 *集成运算放大器:是一种具有很高放大倍数的多级直接耦 合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电 路。 *集成电路优点:工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、 功耗小,可靠性高、价格低。 *集成电路分类：模拟集成电路、数字集成电路；小、中、 大、超大规模集成电路；
A u d u i1 1 u o u i2 d 2 u u o 1 i1 2 i i b b R R b c / R r b / L e 2 R R b c /r R b / Le
输入和输出方式
1. 双端输入、双端输出:输入输出端没有接地.
(1)差模电压放大倍数 :
Aud1
(Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
+ V CC
Rc + uo - Rc
(2)共模电压放大倍数
Rb T1
+
u-o 1
RL
+
u-o 2
T2 Rb
Auc 0
+
(3)差模输入电阻
u i1
R i d 2R brbe
3.3 差动放大电路
典型结构与原理
*原理分析要点:(1)差分放大电路的静态和动态计算方法与
基本放大电路基本相同。为了使差分放大电路在静态时,其
输入端基本上是零电位，将Re从接地改为接负电源－VEE。 (2)分析方法要注意2个等效关系:①对每个三极管Re等效2
倍Re,②差模输入的虚地问题.
+ V CC
集成运算放大器PPT课件
因虚断，i– = 0 所以 ii1+ ii2 = if
ui1 ii1 R11
– +
+
R2
R2= R11 // R12 // RF
+ uo
ui1 u ui2 u u uo
R11
R12
RF
– 因虚短, u–= u+= 0
若 R11 = R12 = R1
则：uo 若 R1 = RF
RF R1
ui 2
平衡电阻：
R21 // R22 = R1 // RF
uo
(1
RF R1
)( R22 R21 R22
ui1
R21 R21 R22
ui2 )
第23页/共45页
反相加法运算电路的特点：
1. 输入电阻低；
ui2
R12
RF
2. 3.
共模电压低； 当改变某一路输入电阻时，
ui1
R11 – +
+
ui
–
R2
– +
+
+ uo
–
由虚短及虚断性质可得
u+= u-= 0, i1 = if
i1
ui R1
if
CF
duC dt
ui R1
CF
duC dt
CF
duo dt
uo
1 R1CF
uidt
第27页/共45页
若输入信号电压为恒定直流量，即 ui= Ui 时，则
1
uo R1CF
Uidt
Ui R1C F
电压表的量程选为 50 V 是否有意义？
解：(1)
uo
=－
电子技术基础课件第3章 集成运算放大器及正弦波振荡电路
图中VT3组成分压式工作点稳定电路，该电路当温度发生变 化时，Ie3基本不变，且
从而阻止了Ic1、Ic2随温度升高而增大，起到抑制零漂的作用。
*3.1.4 差动放大电路的4种接法
1．单端输入、双端输出式 单端输入、双端输出式差动放大电路如图3.3所示。
2．双端输入、单端输出式 双端输入、单端输出式差动放大电路如图3.4所示。
② 中间级。其作用是提供较高的电压放大倍数，一般由共发射 极放大电路组成。
③ 输出级。输出级的作用是提供一定的电压变化，通常采用互 补对称放大电路。
④ 辅助环节。使各级放大电路有稳定的直流偏置。
2．集成运放符号
集成运放是高电压放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直 接耦合放大电路，由于直接耦合放大电路存在零点漂移问题，所 以对零漂影响最大的第一级电路往往采用差动放大器。
（a）新符号
（b）旧符号
图3.9 集成运放的图形符号
3．主要参数 集成运放的性能可以用各种参数来反映，为了合理正确地
选择和使用集成运放，下面介绍集成运放的主要性能指标。 ① 开环电压放大倍数Auo：指无反馈时集成运放的差模电压放大 倍数。 ② 差模输入电阻rid：指差模输入时运放无外加反馈回路时的输 入电阻。
集成电路按电路功能可分为模拟集成电路和数字集成电路， 模拟集成电路主要有集成功率放大器、集成运算放大器、集成 稳压器等。由于集成电路体积小、稳定性好，因而在各种电子 设备及仪器中得到了广泛的应用。
3.2.1 集成电路的特点
与分立元件电路相比，集成电路具有以下突出特点。 1．可靠性高、寿命长 2．体积小、重量轻 3．速度高、功耗低 4．成本低
3．抑制零点漂移的措施 ① 选用稳定性能好的高质量的硅管。
② 采用高稳定度的稳压电源可以抑制电源电压波动引起的零漂。
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第三章集成运算放大电路
第一节集成运算放大电路基础知识 第二节放大电路中的反馈 第三节集成放大器的应用
第一节集成运算放大电路基础知识
一、集成放大器概述
传统的放大电路由分立元件构成，就是由各种单个元件连接 起来的电子电路，这种由分立元件构成的电路称为分立电路。集 成电路是相对于分立电路而言，就是把整个电路的各个元件以及 相互之间的连接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分 割的整体。
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第一节集成运算放大电路基础知识
2.集成放大器的分类 (1)通用型 (2)低功耗型 (3)高精度型 (4)高阻型 图3 -2所示为集成电路的几种封装形式。
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第一节集成运算放大电路基础知识
二、集成放大器的电路组成、符号及参数
1.集成放大器的组成 集成运放是一种高电压放大倍数(通常大于104)的多级直接藕
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第二节放大电路中的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ馈
一、反馈的基本概念
1.反馈的概念 将放大电路输出信号(电压或电流)的一部分或全部，通过某
种电路(称为反馈电路)送回到输入回路，从而影响输入信号的过程 称为反馈。反馈到输入回路的信号称为反馈信号。
如图3 -7所示为负反馈放大电路的原理框图。
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第二节放大电路中的反馈
合放大器，内部电路通常由输入级、中间级、输出级和偏置电路 四个部分组成，如图3 -3所示。 2.集成运算放大器的电路符号
图3 -4所示为集成运算放大器的电路符号。
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第一节集成运算放大电路基础知识
3.集成放大器的主要参数 (1)最大输出电压UOPP 能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输出电压称 为运算放大器的最大输出电压。 (2)开环电压放大倍数Auo 在没有外接反馈电路时所测出的差模电压放大倍数，称为开 环电压放大倍数。 (3)输入失调电压Uio 理想的集成运放，当输入电压ui2 = ui1时，输出电压uio = 0， 但在实际的运放由于制作工艺问题使得在输出uo = 0时，其输入端 却要加一个补偿电压，称为输入失调电压Uio, Uio一般在几个毫伏 级，显然越小越好。
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第一节集成运算放大电路基础知识
(4)输入失调电流Iio 输入失调电流是指输入信号为零时，两个输入端静态基极电
流之差。 (5)输入偏置电流IB
输入信号为零时，两个输入端静态基极电流的平均值，称为 输入偏置电流。 (6)最大共模输入电压UICM
集成运放对共模信号具有抑制的性能，但这个性能是在规定 的共模电压范围内才具备。如果超出这个电压，运算放大器的共 模抑制性就大为下降，甚至损坏器件。
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第一节集成运算放大电路基础知识
2.理想集成运放的分析方法 理想运放的电路符号如图3-6 ( a )所示，图中的∞表示开环电
压放大倍数为无穷大的理想化条件。图3-6 ( b)所示为集成运放的 电压传输特性，它描述了输出电压与输入电压之间的关系。该传 输特性分为线性区和非线性区(饱和区)。当运放工作在线性区时， 输出电压和输入电压是一种线性关系，即
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第一节集成运算放大电路基础知识
这时集成运放是一个线性放大元件。但由于集成运放的开环 电压放大倍数极高，只有输入电压ui=u+-u-极小(近似为零)时，输 出电压uo与输入电压ui之间才具有线性关系。当ui稍大一点时，运 放便进入非线性区，运放工作在非线性区时，输出电压为正或负 饱和电压，与输入电压ui=u+-u-的大小无关，即可近似认为
2.反馈的分类及判别方法 (1)正反馈与负反馈
在反馈放大电路中，由于是将输出量通过反馈网络引回到输 入回路来影响输入量，这必然会使电路的放大倍数受到影响。其 影响有两种可能:一种是反馈量xf与输入量xi比较的结果，使净输入 量xd增大，导致放大倍数提高，此为正反馈;另一种是反馈量xf与 输入量xi比较的结果使净输入量xd减少，导致放大倍数降低，此为 负反馈。正反馈和负反馈也叫反馈的极性。可见，放大电路中引 入不同极性的反馈，对电路的影响截然不同。正反馈能使放大倍 数提高，但正反馈过强时，将引起电路产生自激振荡，破坏了放 大电路性能，因此，放大电路中很少采用正反馈，一般多用于振 荡电路之中。负反馈虽然使放大倍数降低，但却以此为代价换得 放大电路性能的改善，因此，被广泛地采用。
图3 -1所示是半导体硅片集成电路放大了的剖面结构示意图。 它把小硅片电路及其引线封装在金属或塑料外壳内，只露出外引 线。
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第一节集成运算放大电路基础知识
1.集成放大器的特点 (1)在集成电路工艺中难于制造电感元件 (2)运算放大器的输入级都采用差动放大电路，它要求两管的性能应 该相同。 (3)在集成电路中，比较合适的阻值大致为10Ω~30 k Ω。 (4)集成电路中的二极管都采用晶体管构成，把发射极、基极、集电 极三者适当组配使用。
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第一节集成运算放大电路基础知识
三、理想集成放大器
1.集成放大器的理想特性 (1)开环差模电压放大倍数趋近于无穷大，即Auo→∞ (2)差模输入电阻趋近于无穷大，即rid →∞ (3)输出电阻趋近于零，即ro→∞ (4)共模抑制比趋近于无穷大，即KCMRR →∞ (5)输入失调电压Uio、输入失调电流Iio及它们的漂移均为零
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第一节集成运算放大电路基础知识
为了使运放能在线性区稳定工作，通常把外部元器件如电阻、 电容等跨接在运放的输出端与反相输入端之间构成闭环工作状态， 即引入深度电压负反馈，以限制其电压放大倍数。工作在线性区 的理想运放，利用上述理想参数可以得出以下两条重要结论: (1)因rid有i+≈i - ≈ 0，即理想运放两个输入端的输入电流近似为零由 于两个输入端并非开路而电流为零，故称为“虚断”。 (2)因Auo →∞ ，故有u+ ≈ u- ，即理想运放两个输入端的电位近似相 等由于两个输入端电位相等，但又不是短路，故称为“虚短”。 如果信号从反相输入端输入，而同相输入端接地，根据u+ ≈ u-可得 出:反相输入端的电位接近于“地”电位，但并不真的接地，即电 流不能流入“地”，通常称为“虚地”。
第一节集成运算放大电路基础知识 第二节放大电路中的反馈 第三节集成放大器的应用
第一节集成运算放大电路基础知识
一、集成放大器概述
传统的放大电路由分立元件构成，就是由各种单个元件连接 起来的电子电路，这种由分立元件构成的电路称为分立电路。集 成电路是相对于分立电路而言，就是把整个电路的各个元件以及 相互之间的连接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分 割的整体。
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第一节集成运算放大电路基础知识
2.集成放大器的分类 (1)通用型 (2)低功耗型 (3)高精度型 (4)高阻型 图3 -2所示为集成电路的几种封装形式。
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第一节集成运算放大电路基础知识
二、集成放大器的电路组成、符号及参数
1.集成放大器的组成 集成运放是一种高电压放大倍数(通常大于104)的多级直接藕
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第二节放大电路中的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ馈
一、反馈的基本概念
1.反馈的概念 将放大电路输出信号(电压或电流)的一部分或全部，通过某
种电路(称为反馈电路)送回到输入回路，从而影响输入信号的过程 称为反馈。反馈到输入回路的信号称为反馈信号。
如图3 -7所示为负反馈放大电路的原理框图。
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第二节放大电路中的反馈
合放大器，内部电路通常由输入级、中间级、输出级和偏置电路 四个部分组成，如图3 -3所示。 2.集成运算放大器的电路符号
图3 -4所示为集成运算放大器的电路符号。
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第一节集成运算放大电路基础知识
3.集成放大器的主要参数 (1)最大输出电压UOPP 能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输出电压称 为运算放大器的最大输出电压。 (2)开环电压放大倍数Auo 在没有外接反馈电路时所测出的差模电压放大倍数，称为开 环电压放大倍数。 (3)输入失调电压Uio 理想的集成运放，当输入电压ui2 = ui1时，输出电压uio = 0， 但在实际的运放由于制作工艺问题使得在输出uo = 0时，其输入端 却要加一个补偿电压，称为输入失调电压Uio, Uio一般在几个毫伏 级，显然越小越好。
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第一节集成运算放大电路基础知识
(4)输入失调电流Iio 输入失调电流是指输入信号为零时，两个输入端静态基极电
流之差。 (5)输入偏置电流IB
输入信号为零时，两个输入端静态基极电流的平均值，称为 输入偏置电流。 (6)最大共模输入电压UICM
集成运放对共模信号具有抑制的性能，但这个性能是在规定 的共模电压范围内才具备。如果超出这个电压，运算放大器的共 模抑制性就大为下降，甚至损坏器件。
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2.理想集成运放的分析方法 理想运放的电路符号如图3-6 ( a )所示，图中的∞表示开环电
压放大倍数为无穷大的理想化条件。图3-6 ( b)所示为集成运放的 电压传输特性，它描述了输出电压与输入电压之间的关系。该传 输特性分为线性区和非线性区(饱和区)。当运放工作在线性区时， 输出电压和输入电压是一种线性关系，即
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这时集成运放是一个线性放大元件。但由于集成运放的开环 电压放大倍数极高，只有输入电压ui=u+-u-极小(近似为零)时，输 出电压uo与输入电压ui之间才具有线性关系。当ui稍大一点时，运 放便进入非线性区，运放工作在非线性区时，输出电压为正或负 饱和电压，与输入电压ui=u+-u-的大小无关，即可近似认为
2.反馈的分类及判别方法 (1)正反馈与负反馈
在反馈放大电路中，由于是将输出量通过反馈网络引回到输 入回路来影响输入量，这必然会使电路的放大倍数受到影响。其 影响有两种可能:一种是反馈量xf与输入量xi比较的结果，使净输入 量xd增大，导致放大倍数提高，此为正反馈;另一种是反馈量xf与 输入量xi比较的结果使净输入量xd减少，导致放大倍数降低，此为 负反馈。正反馈和负反馈也叫反馈的极性。可见，放大电路中引 入不同极性的反馈，对电路的影响截然不同。正反馈能使放大倍 数提高，但正反馈过强时，将引起电路产生自激振荡，破坏了放 大电路性能，因此，放大电路中很少采用正反馈，一般多用于振 荡电路之中。负反馈虽然使放大倍数降低，但却以此为代价换得 放大电路性能的改善，因此，被广泛地采用。
图3 -1所示是半导体硅片集成电路放大了的剖面结构示意图。 它把小硅片电路及其引线封装在金属或塑料外壳内，只露出外引 线。
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第一节集成运算放大电路基础知识
1.集成放大器的特点 (1)在集成电路工艺中难于制造电感元件 (2)运算放大器的输入级都采用差动放大电路，它要求两管的性能应 该相同。 (3)在集成电路中，比较合适的阻值大致为10Ω~30 k Ω。 (4)集成电路中的二极管都采用晶体管构成，把发射极、基极、集电 极三者适当组配使用。
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第一节集成运算放大电路基础知识
三、理想集成放大器
1.集成放大器的理想特性 (1)开环差模电压放大倍数趋近于无穷大，即Auo→∞ (2)差模输入电阻趋近于无穷大，即rid →∞ (3)输出电阻趋近于零，即ro→∞ (4)共模抑制比趋近于无穷大，即KCMRR →∞ (5)输入失调电压Uio、输入失调电流Iio及它们的漂移均为零
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第一节集成运算放大电路基础知识
为了使运放能在线性区稳定工作，通常把外部元器件如电阻、 电容等跨接在运放的输出端与反相输入端之间构成闭环工作状态， 即引入深度电压负反馈，以限制其电压放大倍数。工作在线性区 的理想运放，利用上述理想参数可以得出以下两条重要结论: (1)因rid有i+≈i - ≈ 0，即理想运放两个输入端的输入电流近似为零由 于两个输入端并非开路而电流为零，故称为“虚断”。 (2)因Auo →∞ ，故有u+ ≈ u- ，即理想运放两个输入端的电位近似相 等由于两个输入端电位相等，但又不是短路，故称为“虚短”。 如果信号从反相输入端输入，而同相输入端接地，根据u+ ≈ u-可得 出:反相输入端的电位接近于“地”电位，但并不真的接地，即电 流不能流入“地”，通常称为“虚地”。