集成运算放大器 课件

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5.2.3 集成运算放大器的理想特性 （集成运放的理想特性） 集成运放的理想特性） 集成运放的理想特性为： 集成运放的理想特性为： 1.输入信号为零时，输出端应恒定为零； 输入信号为零时，输出端应恒定为零； 输入信号为零时 2.输入阻抗 i=∞； 输入阻抗r ； 输入阻抗 3.输出阻抗 o=0； 输出阻抗r ； 输出阻抗 4.频带宽度 频带宽度BW应从 应从0→∞； 频带宽度 应从 ； 5.开环电压放大倍数 VO=∞。 开环电压放大倍数Α 开环电压放大倍数 。 在实际应用和分析集成运放电路时， 在实际应用和分析集成运放电路时，可将实际运放视 为理想运放，以简化分析。 为理想运放，以简化分析。 电子发烧友
CF741外接线图 外接线图
脚1、4、5外 、 、 外 为反相输入端（ 为反相输入端（输出信 接调零电位器 号与输入信号反相位） 号与输入信号反相位） 电子发烧友
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国产第一代集成运放F004接线如图所示 。 圆壳式集成 接线如图所示。 国产第一代集成运放 接线如图所示 运放的管脚顺序是，管脚向上， 运放的管脚顺序是 ，管脚向上，序号自标志起从小到大按 顺时针方向排列。管脚功能如下： 顺时针方向排列。管脚功能如下： 接正电源（ 脚7接正电源（+15）V，脚4 接正电源 ） ， 接负电源（ 接负电源（−15）V，脚6为输出 ） ， 为输出 端， 接调零电位器， 脚1、4、8接调零电位器， 、 、 接调零电位器 为同相输入端， 脚3为同相输入端，脚2为反相输 为同相输入端 为反相输 入端， 之间的300kΩ电阻 入端，脚5、6之间的 、 之间的 Ω 的作用是消除自激， 及RP、CP的作用是消除自激， 可通过调试决定数值。 可通过调试决定数值。 不同类型运放的管脚排列 和管脚功能是不同的， 和管脚功能是不同的，应用时 可查阅产品手册来确定。 可查阅产品手册来确定。
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7. 共模抑制比 CMR 共模抑制比K 电路开环情况下，差模放大倍数A 电路开环情况下，差模放大倍数 VD与共模放大倍数 AVC之比。KCMR越大，运放性能越好。一般在 之比。 越大，运放性能越好。一般在80dB以上。 以上。 以上 8. 输出电压峰 峰值VOPP 输出电压峰-峰值 峰值 放大器在空载情况下，最大不失真电压的峰 峰值 峰值。 放大器在空载情况下，最大不失真电压的峰-峰值。 9. 静态功耗 D 静态功耗P 电路输入端短路、输出端开路时所消耗的功率。 电路输入端短路、输出端开路时所消耗的功率。 10. 开环频宽 开环频宽BW 开环电压放大倍数随信号频率升高而下降3dB dB所对应 开环电压放大倍数随信号频率升高而下降 dB所对应 的频宽。以上参数可根据集成运放的型号， 的频宽。以上参数可根据集成运放的型号，从产品说明 书等有关资料中查阅。 书等有关资料中查阅。
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三、集成运放产品分类简介 1. 通用型 通用型集成运放的特点是： 通用型集成运放的特点是：最大差模输入电压和最大共 模输入电压大；输出有短路保护功能； 模输入电压大；输出有短路保护功能；电源电压适用范围 不需外接补偿电容。如性能较好的CF741等。 宽；不需外接补偿电容。如性能较好的 等 2. 特殊型 特殊型集成运放的特点是突出某项性能指标。 特殊型集成运放的特点是突出某项性能指标。如： 差模输入电阻不小于10 （1）高输入阻抗型 差模输入电阻不小于 9Ω。 ） 小于2µV⁄οС。 （2）高精度型 ∆VIO⁄ ∆Τ小于 ） 小于 。 增益带宽大。 （3）宽带型 增益带宽大。 ） 最大功耗不大于6mW mW。 （4）低功耗型 当电源电压 ±15V 时，最大功耗不大于 mW。 ） 转换速率大于30Vµs。 （5）高速型 转换速率大于 ） s 输出电压较高。 （6）高压型 输出电压较高。 ）
二、主要参数 1. 输入失调电压VIO 输入失调电压 输入电压为零时，为了使放大器输出电压为零， 输入电压为零时，为了使放大器输出电压为零，在输入 端外加的补偿电压。一般为毫伏级。 端外加的补偿电压。一般为毫伏级。它表征电路输入部分不 对称的程度， 越小，运放性能越好。 对称的程度，VIO越小，运放性能越好。 2. 输入失调电流 IO 输入失调电流I 输入电压为零时，为了使放大器输出电压为零，在输入 输入电压为零时，为了使放大器输出电压为零， 端外加的补偿电流。其值为两个输入端静态基极电流之差。 端外加的补偿电流。其值为两个输入端静态基极电流之差。 3. 输入偏置电流 IB 输入偏置电流I 输入电压为零时，两个输入端静态基极电流的平均值。 输入电压为零时， 两个输入端静态基极电流的平均值。 一般为微安数量级， 越小越好。 一般为微安数量级，IIB越小越好。
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5.2.2 集成运算放大器的放大倍数和参数 一、两种放大倍数 1. 开环放大倍数 VO 开环放大倍数A 开环放大倍数A 无反馈时集成运放的放大倍数。 开环放大倍数 VO：无反馈时集成运放的放大倍数。
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5.2.4 集成运算放大器的应用举例 一、数学运算方面的应用举例 1. 简单的比例运算功能 （1）反向输入比例运算电路 是电压并联负反馈放大电路。 是电压并联负反馈放大电路。
ri 根据运放“理想特性”，∞ 根据运放“理想特性” = 值，则 iI = 0
（5.2.3） ） （5.2.4） ）
输出电压
Rf vO = − vI R1
结论， 结论，反相输入比例运算电路的闭环放大倍数AVF只取决 于 Rf 与 R1 之比，与开环放大倍数 AVO无关；输出电压与输入 之比， 无关； 电压成反相比例关系。 电压成反相比例关系。 端的电位接近于零电位， 由于 vA ≈ 0 ，即A端的电位接近于零电位，但实际并没 端的电位接近于零电位 有接地，所以通常把A端称为 虚地” 端称为“ 有接地，所以通常把 端称为“虚地”。
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5.2.1 集成运算放大器的外形和符号 1. 集成电路的外形： . 集成电路的外形： 国产集成运放的封装外形主要采用圆壳式和双列直插式。 国产集成运放的封装外形主要采用圆壳式和双列直插式。 2. 集成运放的型号 国家标准（ 国家标准（GB3430-82）规定，由字母和阿拉伯数字表 ）规定， 例如CF741、CF124等，其中 表示国家标准， F表示 表示国家标准， 表示 示 ， 例如 、 等 其中C表示国家标准 运算放大器，阿拉伯数字表示品种。 运算放大器，阿拉伯数字表示品种。
AVO ， =∞
，vo 而
又是有限
vO ， vA = A ≈ 0 VO
（5.2.2） ）
Hale Waihona Puke 所以i1 = iF
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故反相输入比例运放的闭环放大倍数
AVF = vO − Rf iF R = =− f vI R1i1 R1
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4. 开环电压放大倍数 VO 开环电压放大倍数A 电路开环情况下，输出电压与输入差模电压之比。 电路开环情况下，输出电压与输入差模电压之比。AVO 越大，集成运放运算精度越高。一般中增益运放的A 越大，集成运放运算精度越高。一般中增益运放的 VO可 达105倍。 5. 开环输入阻抗 i 开环输入阻抗r 指电路开环情况下，差模输入电压与输入电流之比。 指电路开环情况下，差模输入电压与输入电流之比。 ri越大，运放性能越好。一般在几百千欧至几兆欧。 越大，运放性能越好。一般在几百千欧至几兆欧。 6. 开环输出阻抗 o 开环输出阻抗r 电路开环情况下，输出电压与输出电流之比。 越小， 电路开环情况下，输出电压与输出电流之比。 ro越小， 运放性能越好。一般在几百欧左右。 运放性能越好。一般在几百欧左右。
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4. 集成运放的图形符号 . 是国家新标准（ 图（a）是国家新标准（GB4728•13—85）规定的符号； ）规定的符号； 是曾用过的符号。画电路时， 图（b）是曾用过的符号。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 号表示同相输入端， 出端，输入端标“+”号表示同相输入端，标“-”号表示反相 号表示反相 输入端。 输入端。
AVO vO vO = = vB − v A v I
（5.2.1） . . ）
2. 闭环放大倍数 VF 闭环放大倍数A 闭环放大倍数 AVF ：有反馈时集成运放的放大倍数称为 闭环放大倍数。其数值根据具体电路的反馈情况来计算。 闭环放大倍数。其数值根据具体电路的反馈情况来计算。
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3. 集成运放的管脚顺序及功能 国产第二代集成运放CF741接线如图所示 。 双列直插 接线如图所示。 国产第二代集成运放 接线如图所示 式集成运放的管脚顺序是，管脚向下，标志于左， 式集成运放的管脚顺序是，管脚向下，标志于左，序号自 下而上逆时针方向排列。管脚功能如下： 下而上逆时针方向排列。管脚功能如下： 为输出端 接正电源 (+9~+18)V 接负电源（ 接负电源（为空脚 9~-18）V ） 为同相输入端 （输出信号与输 入信号同相位） 入信号同相位）
5.2 集成运算放大器
集成电路：把晶体管、电阻、 集成电路：把晶体管、电阻、电容以及连接导线等集中 制造在一小块半导体基片上而形成具有电路功能的器件。 制造在一小块半导体基片上而形成具有电路功能的器件。 集成电路的优点：体积小、重量轻、安装方便、功耗小、 集成电路的优点：体积小、重量轻、安装方便、功耗小、 工作可靠等。 工作可靠等。 集成电路的类型： 集成电路的类型：以集成度即管子和元件数量可分为一百 以下的小规模集成电路；一百至一千个之间的中规模集成电路； 以下的小规模集成电路；一百至一千个之间的中规模集成电路； 一千至十万个之间的大规模集成电路； 一千至十万个之间的大规模集成电路；十万以上的超大规模集 成电路。 成电路。按所用器件又可分为双极型器件组成的双极型集成电 单极型器件组成的单极型集成电路； 路；单极型器件组成的单极型集成电路；双极型器件和单极型 器件兼容组成的集成器件。此外，还有线性集成电路和数字集 器件兼容组成的集成器件。此外， 成电路等。 成电路等。 集成运算放大器（简称集成运放）：直接耦合的高放大 集成运算放大器（简称集成运放）：直接耦合的高放大 ）： 倍数的线性集成电路。 倍数的线性集成电路。