“集成运算放大电路”教学设计

Ⅰ组织教学

集中学生注意力，做好平时考勤工作。

Ⅱ新课引入

1、直接耦合放大电路静态工作点的设置；

2、多级放大电路的动态分析方法；

Ⅲ新课讲授

3.6 集成运算放大电路

1、集成运算放大电路的组成及各部分的作用

集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，它的方框图如下图所示。

运算放大器方框图

1）输入级要使用高性能的差分放大电路，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。

2）中间放大级要提供高的电压增益，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。

3）互补输出级由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅功率放大器。

4）偏置电流源可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。

2、集成运算放大器的引线和符号

1）集成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…+‟或…IN+‟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异，用符号“-”或“IN-”表示。输出端一般画在输入端的另一侧，在符号边框内标有…+‟号。实际的运算放大器通常必须有正、负电源端有的品种还有补偿端和调零端。

2）集成运算放大器的符号

按照国家标准符号如下图所示。

（a）国家标准符号(b)原符号

模拟集成放大器的符号

1、F007通用集成运放电路简介

3、 集成运放的主要性能指标

运算放大器的技术指标很多，其中一部分与差分放大器和功率放大器相同，另一部分则是根据运算放大器本身的特点而设立的。各种主要参数均比较适中的是通用型运算放大器，对某些项技术指标有特殊要求的是各种特种运算放大器。

（1） 运算放大器的静态技术指标

1）输入失调电压V IO (input offset voltage) ：输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。V IO 是表征运放内部电路对称性的指标。

2）输入失调电流I IO (input offset current)：在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。

3）输入偏置电流I B (input bias current)：运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。

4）输入失调电压温漂T V d d IO ：在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量

与温度变化量之比值。

5）输入失调电流温漂

T I d d IO ：在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量

与温度变化量之比值。 6）最大差模输入电压idmax V (maximum differential mode input voltage)：运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。

7）最大共模输入电压icmax V (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。

（2）运算放大器的动态技术指标

1)开环差模电压放大倍数d v A

(open loop voltage gain) ：运放在无外加反馈条件下，输出电压与输入电压的变化量之比。

2)差模输入电阻r id (input resistance) ：输入差模信号时，运放的输入电阻。

3)共模抑制比K CMR (common mode rejection ratio) ：与差动放大电路中的定义相同，是差模电压增益d v A 与共模电压增益c v A 之比，常用分贝数来表示。

K CMR =20lg(A v d / A v c ) (dB)

4)－3dB 带宽f H (—3dB band width) ：运算放大器的差模电压放大倍数d v A 在高频段

下降3dB 所定义的带宽f H 。

5)单位增益带宽f C (BW •G)(unit gain band width)：d v A 下降到1时所对应的频率，

定义为单位增益带宽f C 。

6)转换速率R S (压摆率)(slew rate)：反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速率R S 的表达式为 max o

R d d t V S

7)等效输入噪声电压V n (equivalent input noise voltage)：输入端短路时，输出端的噪声电压折算到输入端的数值。这一数值往往与一定的频带相对应。

2、 集成运放电路的低频等效电路

3、 集成运放的电压传输特性

1、 理想运放的性能指标

1) A od ＝∞

2) R id ＝∞

3) R o ＝0

4) K CMR ＝∞

5) f H ＝∞

6) U OI 、I OI 及其温漂均为零，且无任何内部噪声。

2、 理想运放的两个工作区

1) 线性工作区特点

特点为

（1）u o ＝A od （u P －u N ）

（2）具有虚短（即u P =u N ）、虚断（即i P =i N =0）的特点。

2) 非线性工作区

特点为

（1）当u P ＞u N 时u o 正向饱和，当u P ＜u N 时u o 负向饱和。

（2）具有虚断的特点。

Ⅳ 课堂小结

集成运放的组成及各部分的作用，正确理解主要指标参数的物理意义及其使用注意事项。 集成运算放大电路的选择和使用。

Ⅴ 作业设置