集成运算放大电路
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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。
集成运算放大电路
1.1 集成运放的基本组成
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
uN
输入级
uP
(差动放大）
中间级
(电压放大）
输出级
uo
(互补输出）
输入端:同相输入端, 反相输入端
偏置电路
输入级---主要由差动放大电路构成，以减小运放的零漂 和其他方面的性能
中间级---主要作用是获得高的电压增益
输出级---由电压跟随器组成，降低输出电阻，提高输出功 率 偏置电路---则是为各级提供合适的工作
vP
P
N vNiP
A
iN
反相输入端
V
u
vOO
i
O
+∞
A －
+
uo
V
输入与输出的关系： 当vi从反相输入端输入时，vo与vi反相； 当vi从同相输入端输入时，vo与vi同相；
uP=uN 称“虚短”
1. 2.
•集成运放输入级一般采用的电路是（ ） （A）差分放大电路 （B）射极输出电路
（C）共基极电路 （D）电流串联负反馈电路
•集成运放有（ ）。 （A）一个输入端、一个输出端 （B）一个输入端、二个输出端
（C）二个输入端、一个输出端 （D）二个输入端、二个输出端
vi从反相输入端输入时，vo与vi反相 vi从同相输入端输入时，vo与vi同相
各元件特点
• 电容——隔直通交 • 电感——通直阻交 • 二极管——单向导电 • 三极管——放大电流 • 集成——虚短，虚断
1.4 理想集成运放
ri≈∞
Avo→∞
使 iP≈ 0、iN≈ 0
uo/ui →∞
称“虚断”
Ui ≈ 0
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
uN
输入级
uP
(差动放大）
中间级
(电压放大）
输出级
uo
(互补输出）
输入端:同相输入端, 反相输入端
偏置电路
输入级---主要由差动放大电路构成，以减小运放的零漂 和其他方面的性能
中间级---主要作用是获得高的电压增益
输出级---由电压跟随器组成，降低输出电阻，提高输出功 率 偏置电路---则是为各级提供合适的工作
vP
P
N vNiP
A
iN
反相输入端
V
u
vOO
i
O
+∞
A －
+
uo
V
输入与输出的关系： 当vi从反相输入端输入时，vo与vi反相； 当vi从同相输入端输入时，vo与vi同相；
uP=uN 称“虚短”
1. 2.
•集成运放输入级一般采用的电路是（ ） （A）差分放大电路 （B）射极输出电路
（C）共基极电路 （D）电流串联负反馈电路
•集成运放有（ ）。 （A）一个输入端、一个输出端 （B）一个输入端、二个输出端
（C）二个输入端、一个输出端 （D）二个输入端、二个输出端
vi从反相输入端输入时，vo与vi反相 vi从同相输入端输入时，vo与vi同相
各元件特点
• 电容——隔直通交 • 电感——通直阻交 • 二极管——单向导电 • 三极管——放大电流 • 集成——虚短，虚断
1.4 理想集成运放
ri≈∞
Avo→∞
使 iP≈ 0、iN≈ 0
uo/ui →∞
称“虚断”
Ui ≈ 0
集成运算放大电路
uA741 （单运放）是高增益运算放大器，用于军 事，工业和商业应用 .这类单片硅集成电路器件提 供输出短路保护和闭锁自由运作。
这些类型还具有广泛的共同模式，差模信号范围和 低失调电压调零能力与使用适当的电位。 uA741 芯片引脚和工作说明： 1和5 为偏置 (调零端) ，2 为正向输入端， 3为反向输入端，4 接地， 6为输出， 7接电源 8空脚
集成运放的输出电压与输入电压（即同相输入端与反相输入端之 间的差值电压）之间的关系曲线称为电压传输特性。对于正、负两 路电源供电的集成运放，其电压传输特性如图3 -4(a)所示。 曲线分线性区（图中斜线部分）和非线性区（图中斜线以外的部 分）。在线性区，输出电压随输入电压（Up - UN）的变化而变化； 但在非线性区，只有两种可能：或是正饱和，或是负饱和。
低输入偏置电流：100nA最大值（LM324A）
每个封装有4个放大器 内部补偿 共模范围扩展至负电源 行业标准的引脚分配 输入端的ESD钳位提高了可靠性，且不影响器件工作 提供无铅封装
特性(Features):
· 内部频率补偿
· 直流电压增益高(约100dB) · 单位增益频带宽(约1MHz)
· 电源电压范围宽：单电源(3—30V)；
· 双电源(±1.5 一±15V) · 低功耗电流，适合于电池供电 · 低输入偏流 · 低输入失调电压和失调电流 · 共模输入电压范围宽，包括接地 · 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 · 输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)
由于外电路没有引入负反馈，集成运放的开环增益非常高，只要加 很微小的输入电压，输出电压就会达到最大值所以集成运放电压传 输特性中的线性区非常窄，如图3 -4(a)所示。理想运放传输特性无 线性区，只有正、负饱和区，如图3 -4(b)所示。
模拟电子技术 第十章 集成运算放大电路
I I 0
虚断
对于工作在非线性区的应用电路，上述两个特点是分析其 输入信号和输出信号关系的基本出发点。
19
什么情况下放工作于非线性区？
运放在非线性区的条件：
电路开环工作或引入正反馈！ iF
ui
UO RF UOPP U+-U-
iI
R1
i+ + i- -
Auo
uO
R
-UOPP
20
实际运放 Auo ≠∞ ，当 u+ 与 u-差值比较小时， 仍有 Auo (u+ u- )，运放工作在线性区。
在运算电路中，无论输入电压，还是输出电压， 均是对“地”而言的。
23
一、比例运算电路
作用：将信号按比例放大。 类型：反相比例放大、同相比例放大。 方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联 负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍
数无关，与输入电压和外围网络有关。
24
一、比例运算电路
1.反相比例运算电路
虚短 虚断
2. 理想运放的输入电流等于零。
对于工作在线性区的应用电路，“虚短”和“虚断”是 分析其输入信号和输出信号关系的基本出发点。
17
如何使运放工作在线性区？
理想运放的线性区趋近于0，为了扩大运放的线性区 或使其具有线性区，需给运放电路引入负反馈： 运放工作在线性区的条件： 电路中有负反馈！
但线性区范围很小。
uO
例如：F007 的 UoM = ± 14 V，Auo 2 × 105 ， 线性区内输入电压范围
实际特性
0 u+u
U OM u u Auo 14 V 2 105 70 μV
非线性区
集成运算放大电路
多路电流源电路如图所示，已知所有晶体管的特性均相同， UBE均为0.7V。试求IC1、IC2各为多少。：
因为T1、T2、T3的特性均相同， 且UBE均相同，所以它们的基极、 集电极电流均相等， 设集电极电流为IC。 先求出R中电流，再求解IC1、IC2
IR
VCC U BE3 U BE 0 100μA R
偏置电路：用于设置各级放大电路的静态工作点，采用电流源电路
4.1.3 集成运放的符号和电压传输特性
非线性区
线性区
从外部看，可认为集成运放是一个双端输入、单端输 出、具有高差模放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、能 较好抑制温漂的差分放大电路。 uo=Aod(uP-uN) 差模开环放大倍数Aod，通常非常高可达几十 万倍。对理想运放：Aod→∞ Rid →∞ Ro=0
集成运放的选择： 1 信号源的性质 根据信号源是电压源还是电流源，内阻大小、输入信号幅 值及频率的变化范围等，选择运放的rid、-3dB带宽、转换 速率SR等参数 2 负载的性质 根据负载电阻大小，确定所需运放的输出电压和输出电流 幅值。 3 精度要求 根据精度要求选择运放的Aod、UIO、IIO、SR等参数 4 环境条件 根据环境温度变化范围，选择运放失调电压及失调电流的 温漂dUIO/dT dIIO/dT
供偏置电流，又可以作为放大器的有源负载使用。
3．集成运放的主要品种是BJT集成运放、FET集成运放
以及由这两种工艺结合而得到的BiMOS和BiCMOS集成 运放。集成运放的参数有几十个之多，正确掌握了它的 主要参数的物理意义，才能在使用中恰当地选择元器件。 4．除了通用集成运放以外，还有大量特殊类型的运放。
输入级：一般是双端输入的差分放大电路，它的好坏直接影响集成运放 的性能参数(如输入电阻、共模抑制比等)。一般要求输入电阻大、差模 放大倍数高，抑制共模信号能力强。 中间级：主要是放大作用，多采用共射或共源放大电路，经常用复合管 做放大管，以恒流源作集电极负载，Au可达千倍以上。 输出级：应具有输出电阻小、输出电压线性范围宽，非线性失真小等特 点。多采用互补对称输出电路。
集成运算放大电路
电极经ＲC接VCC，发射极经电阻ＲE接VEE。电路中两管集电极负载电
阻的阻值相等，两基极电阻阻值相等，输入信号ui1和ui2分别加在两
管的基极上，输出电压u0从两管的集电极输出。这种连接方式称为
双端输入、双端输出方式。
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4.2 差分放大电路
2. 抑制零点漂移的原理
（1）依靠电路的对称性
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第一节 心脏除颤仪
2. 病人准备 ①卧硬板床，解开衣领、裤带，去除身上
的金属物品。 ②择期电复律者术晨禁食，术前排空大小
便。 ③给予吸氧，建立静脉通路。 3. 护士准备 衣帽整洁，仪表端庄，熟练
操作除颤仪。 4. 物品准备 除颤仪、导电糊（或浸湿生
理盐水的纱布）、治疗碗（清洁上一纱页布下1一页 返回
1
u i1 u i2 2 u id
或
uid 2ui1
图4-4电路中，在输入差模信号uid时，由于电路的对称性，使
得V1和V2两管的集电极电流为一增一减的状态，而且增减的幅度相
同。如果V1的集电极电流增大，则V2的集电极电流减小，即iC1＝-iC2。
显然，此时RE上的电流没有变化，说明RE对差模信号没有作用，在RE
4.1.1 前级、后级静态工作点相互影响
前级的集电极电位恒等于后级的基极电位，前级的集电极电阻
RC1同时又是后级的偏流电阻，前、后级的静态工作点就互相影响，
互相牵制。
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4.1 直接耦合放大电路及问题
因此，在直接耦合放大电路中必须采取一定的措施，必须全面 考虑各级的静态工作点的合理配置，当放大电路的级数增多时，这 个问题显得更加复杂。常用的办法之一是提高后级的发射极电位。 在图4-1中是利用V2的发射极电阻RE2上的压降来提高发射极的电位。 这一方面能提高V1的集电极电位，增大其输出电压的幅度，另一方 面又能使V2获得合适的工作点。在工程中还有其他方法可以实现前、 后级静态工作点的配合。
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。
集成运算放大电路全篇
Y0 Y1 Y2 Y3 B
注：式中Aod为差模开环放大倍数。
二、 集成运放中的电流源电 路
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
+VCC
IR
B IC0
T0
R 2IB
A
IB0
IB1
IC1 T1
UBE0= UBE1， β0=β1=β， IC0=IC1=IC= βIB ， IC1为输出电流， IR为基准电流。
基准电流表达式：
IR
用
uP
集成运放组成方框图：
输入级
uN
中间级
输出级 uO
偏置电路
1) 输入级 又称前置级，常为双输入高性能差分放大电路（高Ri 、大Ad、 大KCMR、静态电流小）。输入级的好坏直接影响着集成运放的大多数性能 参数。
2) 中间级 主放大器，使集成运放具有较强的放大能力，多采用共射 （或共源）放大电路。放大管经常采用复合管，以恒流源做集电极负载。
R`3
C`1 R`3
2.1k
2.1k
R`5 240k
C`1
R`4 25k
R`5 240k
－ ＋
R7 100k
－∞ A3
(以下电路同上，仅C1、C2 值不同，电路从略）
图5.6 十五段优质均衡器
(2) 当R4的滑动触头移到最左边时，其电路如图8.7（a）所示。
C1
R3
R3
C2 R5
R4 R5
－∞
R6
B点的电流方程为：
IR
IB2
IC
IC2
1 2
IC2
2
2
2 2
2
I
C
2
IC2
(1
第4章集成运算放大电路
2020年4月8日星期三
Shandong University
第3页
模拟电路
二、集成运放电路的组成
两个 输入端
一个 输出端
若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个 双端输入、单端输出的差分放大电路。
2020年4月8日星期三
Shandong University
第4页
模拟电路
集成运放电路四个组成部分的作用
模拟电路
第四章 集成运算放大电路
§4.1 概述 §4.2 集成运放中的电流源 §4.3 电路分析及其性能指标
2020年4月8日星期三
Shandong University
第1页
模拟电路
§4.1 概述
一、集成运放的特点 二、集成运放电路的组成 三、集成运放的电压传输特性
2020年4月8日星期三
Shandong University
2020年4月8日星期三
Shandong University
第5页
模拟电路
三、集成运放的电压传输特性 uO=f(uP-uN)
在线性区：
uO＝Aod(uP－uN) Aod是差模开环放大倍数。
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。
特点：IC1具有更高的稳定性。
2020年4月8日星期三
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第9页
三、微电流源
模拟电路
要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。
IE1 (UBE0 UBE1) Re
U BE
I UT
I I e ， I e E
S
E0 E1
模电课件第四章集成运算放大电路
第四章 集成运算放大电路
§4.1集成运算放大电路概述 一、集成运放的电路结构特点
集成运算放大电路：高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
2019/7/28
模电课件
二、集成运放的电路组成
1、输入级：运算放大器的输入级通常是差分放大电路，其主 要功能是抑制共模干扰和温漂，双极型运放中差分管通常采 用CC-CB复合管，以便拓展通频带。 2、中间级：电压放大，要求：放大倍数要尽可能大，通常采 用共201射9/7/2或8 共源电路，并采用恒模电流课源件 负载和复合管以增加电压 放大倍数。
工作在放大状态。
当T0与 T1特性参数完全一致时，由U BE0 = U BE1可推得
IB0 = IB1 = IB IC0 = IC1 = Io 由基极输入回路得，
Io
IR
VCC
U BE R
I0 2IB
I0
2
I0
所以，I0
1 1 2
IR
基准电流
输出电流
当
时，I0 IR 。
在集成运放电路中通常只能制作小容量（几十pF）电容，不能 制作大201容9/7/量28 电解电容，级间通常模采电课用件 直接耦合。
四、以电流源为有源负载的放大电路
在集成运放的共射（共源）放大电路中，为了提高电压放大 倍数，常用电流源电路取代Rc （或Rd ），这样在电源电压不 变的情况下，既获得合适的静态电流，又可以得到很大的等效 的Rc（或 Rd ）。
（1） 运放电路的结构分解 输入级是一个差动放大电路，主要由T1、T3（共集-共基组合）
和T2、T4组成。中间放大级由T16、T17、T13组成共集—共射电路； 输出级由T14、T18 、 T19组成互补输出电路。
§4.1集成运算放大电路概述 一、集成运放的电路结构特点
集成运算放大电路：高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
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模电课件
二、集成运放的电路组成
1、输入级：运算放大器的输入级通常是差分放大电路，其主 要功能是抑制共模干扰和温漂，双极型运放中差分管通常采 用CC-CB复合管，以便拓展通频带。 2、中间级：电压放大，要求：放大倍数要尽可能大，通常采 用共201射9/7/2或8 共源电路，并采用恒模电流课源件 负载和复合管以增加电压 放大倍数。
工作在放大状态。
当T0与 T1特性参数完全一致时，由U BE0 = U BE1可推得
IB0 = IB1 = IB IC0 = IC1 = Io 由基极输入回路得，
Io
IR
VCC
U BE R
I0 2IB
I0
2
I0
所以，I0
1 1 2
IR
基准电流
输出电流
当
时，I0 IR 。
在集成运放电路中通常只能制作小容量（几十pF）电容，不能 制作大201容9/7/量28 电解电容，级间通常模采电课用件 直接耦合。
四、以电流源为有源负载的放大电路
在集成运放的共射（共源）放大电路中，为了提高电压放大 倍数，常用电流源电路取代Rc （或Rd ），这样在电源电压不 变的情况下，既获得合适的静态电流，又可以得到很大的等效 的Rc（或 Rd ）。
（1） 运放电路的结构分解 输入级是一个差动放大电路，主要由T1、T3（共集-共基组合）
和T2、T4组成。中间放大级由T16、T17、T13组成共集—共射电路； 输出级由T14、T18 、 T19组成互补输出电路。
第四章 集成运算放大电路
2. 最大输出电压 op-p 最大输出电压U
Uo / V － 10 Uid ＋ ∞ ＋
－0.4
－0.2 －0.1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 Uid / mV
－0.3
－10 线性区
集成运放的传输特性
3. 差模输入电阻 id 差模输入电阻r rid的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号 源索取电流的大小。要求rid愈大愈好, 一般集成运放 rid为几百千欧至几兆欧, 故输入级常采用场效应管来 提高输入电阻rid。 F007的rid=2 M 。认为理想集成运 放的rid为无穷大。
动态时，加入差模信号uid，根据差分放大电路的特点， T1 管的集电极电流在静态电流IC1的基础上增加了∆iC1，T2管的集 电极电流在静态电流IC2的基础上减小了∆iC2，∆iC1=-∆iC2。 由于 iC4 和 iC1 是 镜 像 关 系 ， ∆iC4=∆iC1 ， 因 此 ∆io=∆iC4-∆iC2=∆iC1-(∆iC1)=2∆iC1。 可见这个电流值是单端输出电流的两倍， 即等于 差分放大电路双端输出时的电流值。因此，用电流源作为差分 放大电路的有源负载，可将双端输出信号“无损失”地转换成 单端输出信号。
若电路中有共模信号输入，T3 管和T4 管的集电极电流相等 (忽略T7管的基极电流)，T3管和T5管的集电极电流相等，又由于 R1=R3，因此T6管的集电极电流和T5管的集电极电流相等， 如此 推来，T6管和T4管的集电极电流相等，而T16管的基极电流为T4 管和T6管的集电极电流之差，所以T16管的基极电流近似为零， 可见共模信号输出为零，电路具有较高的抑制共模信号的能力。
2. 偏置电路 偏置电路由T8~T13、电阻R4和R5组成。其中T10、T11、 T12 和R4、R5构成主偏置电路，该电路中R5上的电流是F007偏置电 路的基准电流，由图可知
第四章集成运算放大电路
( R L // rce 2 // rce 4 )
rbe
若RL<<(rce1∥rce2)， 则
Au
RL
rbe
返回
4.3 集成运放电路简介
图4.3.1 F007电路原理图
图4.3.2 F007电路中的放大电路部分
1. 输入级 在输入级中，T1 、T3 和T2 、T4 组成共集-共基差分放大电 路， T5~T7和电阻R1~R3构成改进型电流源电路，作为差放的有
号变化速度的适应能力，是衡量运放在大幅值信号作用时工作
速度的参数，单位为V/μs。在实际工作中，输入信号的变化律
一定不要大于集成运放的SR。信号幅值越大、频率越高，要求 集成运放的SR就越大。
理想运算放大器
理想运放的技术指标
在分析集成运放的各种应用电路时，常常将集成运放看成 是理想运算放大器。所谓理想运放, 就是将集成运放的各项技术
图4.2.2 比例电流源
图4.2.3 微电流源
二、 改进型的镜像电流源(获得稳定输出的电流）
1. 加射极输出器的电流源
2. 威尔逊电流源
三、 多路电流源电路
IR IE0 I C1 I E1 IC 2 IE2 IC3 IE3 Re0 R e1 Re0 Re2 Re0 Re3 IR
IR I c1 V CC U R
BE
2
IR IR
2. 比例电流源
IR V cc U
BE 0
3. 微电流源
Re0 R e1 IR
I C1 I E1 U BE 0 U BE 1 Re
IC1 UT Re 1n IR IC1
R Re0
, I c1
集成运算 放大电路
4. 设置所需放电能量，按下energy select钮，单相波除 颤能量选择360焦耳，双相波除颤选择200焦耳。
5. 充电，按下charge钮，充电完毕后红灯亮。
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第一节 心脏除颤仪
安放电极板，前-侧位，前电极板（STERUM）置于胸骨右 缘第二肋间（心底部）即右侧锁骨下方，侧电极板（APEX） 放在左侧腋中线第五肋间（心尖部），电极的中心适在腋中 线上，两者间距不得少于10cm，并与胸壁紧密接触，以保 证电流最大限度通过心肌。若取前后位，电极板分别放在心 尖部和右肩胛下角处。
二、集成运放的主要参数 集成运放的参数是评价其性能优劣的主要技术指标，也是正
确选择和使用它的基本依据。 开环差模电压增益是指集成运放在开环状态（即无外加反馈
回路）下输出空载时的直流差模电压放大倍数。
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第二节 集成运算放大电路
最大共模输入电压Uicmax运放对共模信号有抑制能力，但这 个能力只是在规定的限制值内才有，一般运放的Uicmax接近 或高于电源电压。
第五章 集成运算放大电路
第一节 直接耦合放大电路和差动放大电 路
第二节 集成运算放大电路 第三节 基本运算放大电路 第四节 集成运算放大电路的应用
第一节 直接耦合放大电路和差动放大 电路
一、直接耦合放大电路 1．级间耦合方式 由于集成运放要求能放大交流信号和直流信号，所以集成运
放的级间耦合不能采用具有隔断直流作用的电容耦合和变压 器耦合，必须采用直接耦合方式将放大器的级与级之间直接 连接，或采用能通过直流的电阻性元件（如电阻、二极管、 稳压管等）相连。但采用直接耦合方式以后，各级的静态工 作点不再独立，而是互相牵制。所以必须采取一定的措施， 保证各级有合适的工作状态和足够的动态范围。 图5-1和图5-2所示即为两种常用的直接耦合方式。
5. 充电，按下charge钮，充电完毕后红灯亮。
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第一节 心脏除颤仪
安放电极板，前-侧位，前电极板（STERUM）置于胸骨右 缘第二肋间（心底部）即右侧锁骨下方，侧电极板（APEX） 放在左侧腋中线第五肋间（心尖部），电极的中心适在腋中 线上，两者间距不得少于10cm，并与胸壁紧密接触，以保 证电流最大限度通过心肌。若取前后位，电极板分别放在心 尖部和右肩胛下角处。
二、集成运放的主要参数 集成运放的参数是评价其性能优劣的主要技术指标，也是正
确选择和使用它的基本依据。 开环差模电压增益是指集成运放在开环状态（即无外加反馈
回路）下输出空载时的直流差模电压放大倍数。
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第二节 集成运算放大电路
最大共模输入电压Uicmax运放对共模信号有抑制能力，但这 个能力只是在规定的限制值内才有，一般运放的Uicmax接近 或高于电源电压。
第五章 集成运算放大电路
第一节 直接耦合放大电路和差动放大电 路
第二节 集成运算放大电路 第三节 基本运算放大电路 第四节 集成运算放大电路的应用
第一节 直接耦合放大电路和差动放大 电路
一、直接耦合放大电路 1．级间耦合方式 由于集成运放要求能放大交流信号和直流信号，所以集成运
放的级间耦合不能采用具有隔断直流作用的电容耦合和变压 器耦合，必须采用直接耦合方式将放大器的级与级之间直接 连接，或采用能通过直流的电阻性元件（如电阻、二极管、 稳压管等）相连。但采用直接耦合方式以后，各级的静态工 作点不再独立，而是互相牵制。所以必须采取一定的措施， 保证各级有合适的工作状态和足够的动态范围。 图5-1和图5-2所示即为两种常用的直接耦合方式。
第四章 集成运算放大电路
（输出级偏臵的一部分；中间级的有源负载。）
34
§4-3．集成运放电路简介
F007简介 输入级
T1—T4：CC-CB差动放大
偏置电路
各部分的作用： 1.输入级：KCMR↑，Ri↑，IQ↓， 一般采用双端输入的差放电路。
5
§4-1．集成运算放大电路概述
三、集成运放的电压传输特性
集成运放符号： 电压传输特性：
uo f (uP uN )
同(反)相输入端是指运放的输入电 压与输出电压的相位关系。 可以认为集成运放是双端输入、单 端输出的差放电路。
10
集成运算放大器的符号和基本特点
3. 理想运放工作在线性区的两个特点 证：uo = Aud (u+ – u–) = Aud uid u+ – u– = uo/Aud 0 2) i+ i– 0 (虚断) 证： i+ = uid / Rid 0 同理 i – 0 1) u+ u–(虚短)
32
§4-3．集成运放电路简介
33
§4-3．集成运放电路简介
F007简介 偏臵电路 T12、R5、T11：主偏臵—R5中电流为基准电流
Im 2VCC U EB12 U BE11 0.73mA R5
T10、T11：微电流源
T8、T9：镜像电流源
T12、T13：镜像电流源
（输入级偏臵）
21
IR
Re2的作用：增大IE2，提高β。
§4-2．集成运放中的电流源电路
二、改进型电流源电路 2.威尔逊电流源 工作点稳定，输出电阻大。
I C2
2 (1 2 )IR IR 2 2
22
§4-2．集成运放中的电流源电路
04-1集成运算放大电路概述
U CC U BE 1 R
由于 UBE1 = UBE2，VT1 与 VT2 参数基本相同，则
IC2
+UCC IREF R 2IB IB1 + UBE1
IC2
IB2 + VT2 UBE2
IB1 = IB2 = IB；IC1 = IC2 = IC
I C 2 I C1 I REF 2 I B I REF 2
ln
I C2 I S2
VT1
VT2 Re
I S1 I S 2
U T ln I C1 I C2 I C 2 Re
若 IC1和 IC2 已知，可求出 Re。
11
12
+UCC IREF R 2IB
IC2
IC1
VT1
VT2 Re
10
基本关系
U B E1 U B E2 I E 2 Re I C2 Re
因二极管方程
U BE U BE
I C I S (e
UT
1) I Se
I C1 I S1
UT
IC1
)
+UCC IREF R 2IB
IC2
U BE 1 U BE 2 U T (ln I C 2 Re
集成电路简称 IC (Integrated Circuit)
集成电路按 其功能分 数字集成电路
模拟集成电路
模拟集成 电路类型
集成运算放大器；集成功率放大器； 集成高频放大器；集成中频放大器； 集成比较器；集成乘法器；集成稳压 器；集成数/模和模/数转换器等。
1
集成运放的外形
(a)
(b)
(c)
(a)为双列直插式；(b)、(c)为扁平式。
由于 UBE1 = UBE2，VT1 与 VT2 参数基本相同，则
IC2
+UCC IREF R 2IB IB1 + UBE1
IC2
IB2 + VT2 UBE2
IB1 = IB2 = IB；IC1 = IC2 = IC
I C 2 I C1 I REF 2 I B I REF 2
ln
I C2 I S2
VT1
VT2 Re
I S1 I S 2
U T ln I C1 I C2 I C 2 Re
若 IC1和 IC2 已知，可求出 Re。
11
12
+UCC IREF R 2IB
IC2
IC1
VT1
VT2 Re
10
基本关系
U B E1 U B E2 I E 2 Re I C2 Re
因二极管方程
U BE U BE
I C I S (e
UT
1) I Se
I C1 I S1
UT
IC1
)
+UCC IREF R 2IB
IC2
U BE 1 U BE 2 U T (ln I C 2 Re
集成电路简称 IC (Integrated Circuit)
集成电路按 其功能分 数字集成电路
模拟集成电路
模拟集成 电路类型
集成运算放大器；集成功率放大器； 集成高频放大器；集成中频放大器； 集成比较器；集成乘法器；集成稳压 器；集成数/模和模/数转换器等。
1
集成运放的外形
(a)
(b)
(c)
(a)为双列直插式；(b)、(c)为扁平式。
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VCCUBE0 R
(1)
当 1 时，T1管的集电极电流
IC1IE1UBE0ReUBE1
(2)
(2)式中 (UBE0 – UBE1) 大概几十毫伏，因此只要 几千欧的 Re 就可以得到几十微安的IC1，所以称 为微电流源。
由式
IC1
Re0 Re1
IRU ReT1lnIICR1
可得
IC1
UT Re
ln
+VCC
IC0=IC1=IC ，IR为基准电流。
T0
C
T1
A点的电流方程I为E2：IC2IBIC2IC
IC0
2IB
IC
A
1
IC
2
IE2
2
IC2
IB2
IE2
1
B
T2
2
IC2
(1)
IR R
IC2 B点的电流方程为：
IR IB 2 IC IC 2 1 2 IC 22 2 2 2 2 IC 2
பைடு நூலகம்
UBE
UT
ln
IE IS
(2)
B
IC0
T0
A T1
IB0
IB1
Re0 IE0
IE1 Re1
因 将T(30)与式T代1 特入性 (1)完式全得U相：B同E0，U 故B：E1UTlnIIE E10 IE1Re1IE0Re0UTlnIIE E1 0
(3) (4)
当 2时，IC0IE0IR，IC1 IE1，所以
IC2(122 22)IRIR
(2)
2.4 多路电流源电路
基于比例电流源的多路电流源：
+VCC
IR R
C B
IC0
T0
A
IC1 D
T1
IC2 E
T2
由左图得：
IC3
U BE 0 I E 0 R e 0
U BE 1 I E 1 R e1
T3
U BE 2 I E 2 R e 2
Re0 IE0
3) 输出级
应具有输出电压线性范围宽、输出电阻小（即带负载能力强）、
非线性失真小等特点。多采用互补对称输出电路。
4) 偏置电路 用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点。与分立元 件放大电路不同，集成运放采用电流源电路为各级提供合适的集电极 （或发射极、漏极）静态工作电流，从而确定合适的静态工作点。
IR IC1
(3)
2.2.2 改进型电流源电路
一、加射极输出器的电流源
+VCC
图中三个管子的特性完全相同，所以β0=β1=β2=β， 由于UBE0= UBE1，所以IB0=IB1=IB ，IR为基准电流，
IR R
B IC0
T0
T2
IB2 A
IE2
IB0
IB1
Re2
IC1 T1
输出电流 IC1的表达式为：
集成运算放大电路
一、集成运算放大电路概述
1) 集成电路是一种将“管”与“路”紧密结合的器件，即 通过专门的工艺，把晶体管、二极管、电阻和电容等元 件以及它们之间的连线集成在一块硅片上且具有特定功 能的器件。
2) 由于集成放大电路最初多用于模拟信号的运算，故被称 为集成运算放大电路，简称集成运放。
3) 集成运放因性能好、价格低，故被广泛的应用在模拟信 号的处理及发生电路当中。
1.3 集成运放的电压传输特性
同相输入 端
uP
uN
+ Aod
-
线性区
uO
饱和区
uO
+UOM
O
饱和区
uP - uN
反相输入 端
(a) 集成运放的符号
-UOM (b) 集成运放的电压传输特性
集成运放的电压传输特性用方程描述为： uOf(uPuN)
当集成运放工作在线性区时，有开环差模输出： uOAod (uPuN)
注：式中Aod为差模开环放大倍数。
二、 集成运放中的电流源电 路
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
+VCC
IR
B IC0
T0
R 2IB
A
IB0
IB1
IC1 T1
UBE0= UBE1， β0=β1=β， IC0=IC1=IC= βIB ， IC1为输出电流， IR为基准电流。
基准电流表达式：
IRV CC R U BE IC2IBIC2IC
Re1 IE1
Re2 IE2
Re3 IE3
U BE 3 I E 3 R e 3
(1)
由于各管的b-e间电压UBE数值大致相等，所以由(1)式可得到以下近 似关系：
IE 0 R e 0 IE 1 R e 1 IE 2 R e 2 IE 3 R e 3 (2)
三、 集成运放电路简介
1) 集成运放本质上是一种高性能的直接耦合放大电路 2) 分析集成运放的原则：“化整为零”，即将电路分为偏置电
若将(5)式中的对数项忽略，则：
IC1
Re0 Re1
IRU ReT1lnIICR1
(5)
IC1
Re0 Re1
IR
(6)
其中，基准电流：IR
VCCUBE0 RRe0
(7)
2.2.1 微电流 源
+VCC
IR
B IC0
T0
R IB0+IB1
A
IB0
IB1
IE1
IC1
T1 Re
由图示电路得基准电流：
IR
IC1 IC0 IR IB2
IR
IE2
1
IR
2IB1
1
IR
2IC1
(1 )
(1)
对上式整理得： IC1 1
IR 2
IR
(2)
(1)
由(2)式得：即使 β 很小时，也有 IC1 IR，即IC1与IR保持很好的镜像关系。
2.3 威尔逊电流源
图中三个管子的特性完全相同，所以β0=β1=β2=β，
路、输入级、中间级和输出级。 1) 为了克服温漂，输入级几乎全采用差分放大电路 2) 为了提高放大倍数，中间级多采用共射放大电路 3) 为了提高带负载能力且具有尽可能大的不失真输出电压
1.1 集成运放的电路结构特点
1、PNP管 纵向PNP晶体管(电流放大系数大) 横向PNP晶体管（发射结与集电结耐压高）
2、集成运放的特点 以晶体管和场效应管为主要元件，电阻与电容的数量很少。
3、分立元件电路特点 除放大管（包括晶体管和场效应管）外，其余元件多为电 阻、电容、电感等。
1.2 集成运放电路的组成及其各部分的作
(1)
IC
2
IR
(2)
当 2 时，输出电流
IC1IR
VCCUBE R
(3)
缺点：在电源电压一定的情况下，输出电流既不能太小，也不能太大。
2.1 比例电流源
由图示电路得：
+VCC
U B0 E IE 0 R e 0 U B1 EIE 1 R e 1 (1)
IR R IB0+IB1
IC1
由晶体管发射结电压与发 射极电流的近似关系得：
用
uP
集成运放组成方框图：
输入级
uN
中间级
输出级 uO
偏置电路
1) 输入级 又称前置级，常为双输入高性能差分放大电路（高Ri 、大Ad、 大KCMR、静态电流小）。输入级的好坏直接影响着集成运放的大多数性能 参数。
2) 中间级 主放大器，使集成运放具有较强的放大能力，多采用共射 （或共源）放大电路。放大管经常采用复合管，以恒流源做集电极负载。