集成运算放大电路PPT课件
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集成运算放大器电路-模拟电子电路-PPT精选全文完整版
第4章 集成运算放大器电路
4―3―2差动放大器的工作原理及性能分析 基本差动放大器如图4―12所示。它由两个性能参
数完全相同的共射放大电路组成，通过两管射极连接 并经公共电阻RE将它们耦合在一起，所以也称为射极 耦合差动放大器。
I UE (UEE ) UEE 0.7
RE
RE
第4章 集成运算放大器电路
IC2
R1 R2
Ir
(4―7) (4―8)
第4章 集成运算放大器电路
可见，IC2与Ir成比例关系，其比值由R1和R2确定。 参考电流Ir现在应按下式计算：
UCC
Ir
UCC U BE1 Rr R1
UCC Rr R1
(4―9)
Ir
Rr
IC2
IB1
V1
＋
UBE1 －
IE1
R1
IB2 ＋
UBE2 － R2
(4―11)
Ir
IC1
IB3
IC1
IC3
IC1 IC2,
IC3
3 1 3
IE3
IE3
IC2
IC1
1
IC2
2
若三管特性相同，则β1=β2=β3=β,求解以上各
式可得
IC3
(1 2ຫໍສະໝຸດ 222)Ir
(4―12)
第4章 集成运算放大器电路
利用交流等效电路可求出威尔逊电流源的动态内阻
Ro为
Ro 2 rce
4―2 电流源电路
电流源对提高集成运放的性能起着极为重要的作 用。一方面它为各级电路提供稳定的直流偏置电流， 另一方面可作为有源负载，提高单级放大器的增益。 下面我们从晶体管实现恒流的原理入手，介绍集成运 放中常用的电流源电路。
模电课件集成运放基本电路
R f 8 R f 20
R2
R3
加减运算电路旳设计环节 R1 24k 先根据函数关系画出电路，R2然 后30计k算参数
解(1) 画出电路 (2) 计算电阻
平衡电阻
R3 12k R 80k
Rf
R’ // R1 // R2 =Rf // R3
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui 2
Rf R3
ui 3
（由2虚）断因：为i叠 加i点为0虚地，i输i1 入ii信2 号ii3之间i f
满u足i1 线u0性 叠u加i2 定 0u理 ，互ui不3 影0u响。u0 uo
R1
R2
R3
Rf
uo 由由u虚R虚Rf 短地uu：i：1 u0i2 ui3
ui3 ui2
ii3 ii2
R3 R2
Rf
若 R1 ＝ R2 ＝ R3 ＝ R
换作用
1反相微分器 平衡电阻R’=Rf
iC
C
duC dt
由虚断：i i 0 iC i i f i f
iC
u uo Rf
C d ui
dt
由“虚
地u” 0
u
uo
iC
R
f
C
iiCi
ui
dui t
RuC
dt
u
u R
if ii+
Rf
uo
2实际应用旳微分器Zf
uRωi ↑限i→Zi制11/输uω入Ci电↓- →流i，C ↑降→低高高频u频噪o 噪声声uo Cf相位补u 偿i，+ 克制自激振荡
由虚短： u u
uo ui2
R1 R f RRf R2 R R1
集成运算放大电路-PPT文档资料
2、具有恒流源的实际电路：
选取合适的参数，使I1、I2>>IB，则 ：
I 0 ,I I B 1 2
U R2 R2 V EE R1 R 2 U R 2 U BE 3 R3
பைடு நூலகம்
IC 3 I E3
若UBE3不变，则IC3几乎为常量。
若温度变化引起UBE3变化，则：
IC3 IE3 UR2 (UBE3 UBE3) R 3 R 3
二、基本差分放大器电路：
1、电路组成与静态分析： （1）电路结构： 电路结构完全对称、电路参数完全对称、 共用发射极电阻、采用两组电源、两个 输入端（可分开/可单独）、一个输出端 （可单端/可双端）。
（2）静态分析：
IBQ VEE UBEQ
VEE IBQRb UBEQ 2IEQRe IBQ[Rb 2(1 )Re ] Rb 2(1 )Re VEE UBEQ 2Re
6.2 差分放大电路
一、直接耦合多级放大电路中的零点漂移现象：
在采用直接耦合的多级放大电路中，由于各级静态工 作点相互关联，当温度、元器件参数、电源电压变化 时，会引起电路各处电压电流的微小变化，此变化会 被逐级放大，最后，即使无输入信号，在多级放大器 的输出端仍有输入电压，当此输出电压足够大时，有 可能淹没有效信号。此现象称为零点漂移现象，简称 为零漂。 在引起零漂的各条件中，温度是不可控的，其它参数 在集成环境下可控，故往往称零漂为温漂。
IEQ ICQ IBQ UCEQ UCQ UEQ (VCC ICQRc ) (UBEQ UBQ) VCC ICQRc UBEQ
可见，该电路与前相似，静态工作点稳定—— 与温度基本无关。 实际上，其稳定静态工作点的过程与前述电路 亦相同——通过发射极电阻的“负反馈”实现。
模电课件53集成电路运算放大器
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(maximum common mode input voltage)在保证运放正常工作条件下， 共模输入电压的允许范围。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。
11
二、运算放大器的动态技术指标
1.开环差模电压放大倍数 Avd ：(open loop voltage gain)运放在无外加反馈条件下，输出电压的变化量 与输入电压的变化量之比。
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5
3.运算放大器的符号和型号
(1)集成放大器的符号
按照国家标准符号如图5.15所示。
(a)
(b)
图5.15 模拟集成放大器的符号
(a) 国家标准符号 (b)原符号
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6
(2)集成运算放大器的型号命名
数字序号
(与世界上其它厂家同类型产品的序号相同。)
其它例如:集成功率放大器的型号命名 CD－－－－
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4.高输入阻抗型
用于测量设备及采样保持电路中。 例如： AD549
IIB 0.040p A
Rid 1013
CF155/255/355
IIB 30p A
Rid 1012
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5.低功耗型
用于空间技术和生物科学研究中，工作于较低 电压下，工作电流微弱。 例如：
用于精密仪表放大器，精密测试系统，精密
传感器信号变送器等。 例如：
OP177 VIO 4μ V
IIO 0.3nA
dVIO 0.03μ V/ C d IIO 1.5pA/C
dT
dT
CF714
VIO 30 ~ 60 μ V dVIO 0.3 ~ 0.5 μ V/ C dT
《集成运放》课件
集成运放的电路实现
集成运放的内部电路图包括差动放大器、级联放大器和输出放大器等部分。 集成运放的引脚及功能有正输入端、负输入端、输出端、电源引脚和参考电压引脚等。 在电路设计中，通过合理设计反馈电路，可以控制集成运放的放大倍数、频率响应和稳定性。
集成运放应用实例
比较器电路设计：使用集成运放实现信号的比较和判断，常用于开关控制和传感器应用。 运算放大器电路设计：集成运放作为核心部件，实现了模拟电路中的加法、减法、乘法和除法等基本运算。 滤波器电路设计：通过集成运放结合电容和电感等元件，实现对信号频率的选择性放大或抑制。
《集成运放》PPT课件
什么是集成运放
集成运放是一种高度集成的电子器件，集成了运算放大器功能的集成电路。 它在电子系统设计中起着重要的作用。
集成运放广泛应用于模拟电路、信号处理和测量领域，能够实现信号放大、 滤波、比较和运算等多种功能。
根据应用需求的不同，集成运放可以分为不同的类型，如低功耗运放、高速 运放和精密运放。
不同类型集成运放的区别：根据应用需求选择适合的类型，如低功耗、高速 或精密运放。
集成运放的性能等。
集成运放的应用注意事项：在设计中要注意信号电平、电源电压和负载特性 等因素的合理选取和匹配。
总结
集成运放具有优点和局限性。它提供了高度集成的运算放大器功能，简化了电路设计和制造工艺。 未来，集成运放的发展趋势是向更高性能、更低功耗和更小尺寸方向发展。 以上是本PPT课件的大纲，包含集成运放的基本概念、电路实现、应用实例、常见问题与解决方法以及选型及 应用注意事项。欢迎大家观看学习！
集成运放常见问题与解决方法
集成运放的电压偏移问题：通过调整电源电压、使用补偿电路或选择零漂较 小的运放来解决。
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。
集成运算放大器的运用.pptx
度系数的热敏电阻RT,也可消除UT =kT/q引 起的温度漂移，实现温度稳定性良好的对数
运算关系。
第25页/共54页
•
二、反对数(指数)
•
指数运算是对数的逆运算，在电路结构上只要将对数运算器的电阻和
晶体管位置调换一下即可，如图7.1.16所示。
uBE
uo Rif RiC RISe UT
uBE ui
第7页/共54页
• 7.1.2
(Adder)
•1.反相输入求和电路 (Inver ting Adder)
•（ 1 ） 电 路 如 图 7 . 1 . 4 所 示 。 •直 流 平 衡 电 阻 ：
if Rf
R1 i1
ui1
i2 i-
ui2
-
RP R1 R2 R3 R f
R2
i+ +
+
uo
R3
（2）关系式：
图7.1.4 反相求和运算电路
因为反相端“虚地”(Virtual Ground)，
i1 i2 i f
ui1 ui2 uo
R1 R2
Rf
uo
Rf R1
ui1
Rf R2
ui 2
第8页/共54页
若 R1 R2 R
则
uo
Rf R
(ui1 ui2 )
例1：利用集成运放实现以下求和运算关系：
反向饱和电流的影响，RT是热敏电阻，用以补偿UT引起的温度漂移。由图
可见:
uo
(1
R3 R2 RT
)u A
uA
u BE 2
uBE1
UT
ln
ic 2 IS2
UT
ln
ic1 IS1
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
=－
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补 温度
IC2↑
偿 T↑
IC1↑
作 用
T↓则相 反
IREF↑
适用范围：
IC2↓ IB↓ VB↓
VR(=IREFR)↑
适用于较大工作电流
（mA级）的场合。
.
22
缺点：
①当直流电源VCC变化时，输出电流IC2几乎 按同样的规律波动，因此不适用于直流源 在大范围内变化的集成运放。
②若输入级要求微安级的偏置电流，则所用电 阻将达到兆欧级，在集成电路中无法实现。
①差模输入电压uId【d：differential】 即：两个输入信号的电压大小相等，但极性
相反。 uId ——也称为差模信号
②共模输入电压uIc【c：common】 即：两个差放管的输入电压大小相等，且极
性相同。uIc ——也称为共模信号
分 别
uIduI1uI2
1 uI1 uIc 2uId
表
(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。
.
15
4. 典型集成运放F007内部电路【简化图】
.
16
几种集成运放实物图
.
17
5.2 集成运放中的电流源电路
电流源电路的作用： （1）可以为放大电路提供稳定的偏置 电流； （2）还可以作放大电路的有源负载。
——多采用共射（或共源）放大电路（∵它们 的AV大）；
——多采用复合结构（∵它们的AV大）；
.
11
（3）（互补）输出级
要求： ①Ro小，带负载能力强； ②非线性失真小。
多采用电压跟随 器或互补电压跟 随器组成电路， 保证功率放大。
（4）（直流）偏置电路 用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点
——采用电流源电路为各级提供合适的静态工作
②通过电容耦 合——称阻容 耦合
③通过变压器 耦合
4
.
5
集成电路－AVR单片机
.
6
背面焊. 点图
7
局部焊点
.
8
4.1集成运算放大器概述
二.通用集成电路运算放大器的内部组成及使用
1. 典型集成运放的方框图：
uI1
uO 负 载
uI2
该方框图分成3个级，四个部分。
每一部分构成的电路，称为单元电路。 返回
T1 + -UBEI1B1
+ T2 IB2 UBE2-
RC无关。所以，无论Rc的 值如何， IC2的电流值将
保持不变。
.
21
（2）镜像电流源的特点
优点： ①结构简单； ②T1管对T2管具有一定的温度补偿作用，使得
VCC
IC2的温度稳定性较好。
IREF
IC1
T1 + -UBEI1B1
RC IC2
VB + T2 IB2 UBE2-
返回
.
18
一.基本电流源
1.镜像电流源 【也称电流镜（Current Mirror）】
（1）工作原理分析
VCC
设T1、T2的参数完全相同，即： 1=2 UBE1=UBE2
IREF
IC1
T1 + -UBEI1B1
RC IC2
+ T2 IB2 UBE2-
IB1=IB2IB IC1=IC2IC
IE1=IE2
得： IE1Re1IE0Re0UTlnIIE E10
当 2 时 I C 0 I E ， 0 I R ,I C 1 I E 1
得： IC1R Ree10IRR UeT1lnIIC R1
.
9
（1）（差分式）输入级【又称前置级】 要求： ①Ri高，以便把外加信号尽可能多的吸入电路 中去； ②差模放大倍数大，抑制共模信号的能力强。
——往往都是用双端输入的高性能差分放大 电路。
.10ຫໍສະໝຸດ 2）中间（放大）级作用：主要用来提高电压增益。在这一级把信 号尽量放大，使集成运放具有较强的放 大能力。
整理后，得
IC2
1
1
2
I REF
当满足条件β>>2时， 2 0
有 IC2 IREF
.
20
即 IC2IRE FVCCRUBE 1 且通常有VCC>>UBE1
IC2 IREFVRCC
V无CC关
由推导可见，IREF由VCC和
IREF
RC IC2 R决定，而IC2像IREF的镜
IC1
像，与其本身一侧的电阻
优点：密度高、引线短、外部接线大为减少，
提高电子设备的可靠性和灵活性，并降低了
成本。 .
返回 3
特点
1. 电路参数一致性好，大量采用差分放大电
路和恒流源电路。 2. 用有源器件代替电阻。
常用耦合方式 有三种：
3. 采用复合结构的电路。 4. 级间采用直接耦合方式。 5. 允许采用复杂电路形式。
.
①直接耦合
第4章 集成运算放大电路
.
1
本章主要内容
1. 介绍集成放大电路的特点。
2. 电流源电路——集成运放中的电流源电路 ※
①镜像电流源
包括 ②改进电流源
各自适用范围
③微电流源
.
2
4.1 集成运算放大电路概述
一.集成电路特点
简称IC【Integrated Circuit】 60年代初发展起来。 它是在半导体制造工艺的基础上，将各种元 器件和连线等集成在一片硅片上而制成的。
电流，从而确定了合适的静态工作点。
.
12
2. 集成运放的使用
（1）集成运放的符号说明
这两个电压可不画
同相输入端
uI P1 N uIiI1
2 iI2
反相输入端
+VC
C
A
-VEE
uO O
输入与输出的关系：
当uI从反相输入端输入时，uO与uI反相；
当uI从同相输入端输入时，uO与uI同相；
.
13
（2）输入电压的两种形式
1
示 为
uIc
2
uI1
uI2
1 . uI2 uIc 2uId
14
3. 集成运放的符号和电压传输特性 uO=f(uP-uN)
+UOM
饱和区
在线性区：
uO＝Aod(uP－uN) Aod是开环差模放大倍数。
线性区
-UOM
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。
③该电路限制β>>2时才成立，若β值很小时，
IC2与IREF就存在一定的差别，不能达到很好 的镜像。
.
23
2.比例电流源
IR
VCCUBE0 RRe0
由电路：U B 0E IE 0 R e 0 U B 1 E IE 1 R e 1
又：
UBE
UT
ln
IE IS
所以： UBE0UBE 1UTlnIIEE10
ICEO1= ICEO2
电源VCC通过电阻R和T1产
生一个基准电流IREF，则
IREFVCCRUBE1
.
19
而 IC1IRE F2IB 又 IC1 IC2
VCC
IC2IREF2IB
又
IB IB2
IC2
2
IC2
IREF
RC IC2
IC2 IREF2IC2
IC1
T1 + -UBEI1B1
+ T2 IB2 UBE2-