集成电路运算放大电路
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集成运算放大电路精课件(1).ppt
0
iF
uo R
i1
C
dui dt
i1 iF
uo
RC
dui dt
t
t 31
HOME
运算电路要求
1. 熟记各种单运放组成的基本运算电路的电 路图及放大倍数公式。
2. 掌握以上基本运算电路的级联组合的计算。 3. 会用 “虚开路(ii=0)”和“虚短路(u+=u–) ”
分析给定运算电路的 放大倍数。
3. 同相输入的共模电压高，反相输入的共模电 压小。
HOME
26
4.积分运算电路
iF C
i1 ui
R
R2
-
+
+
例一
uo
i1
ui R
iF
C
duo dt
uo
1 RC
uidt
由于是反相积分故为负
HOME
27
如果积分器从某一时刻输入一直流电压，输出将反向 积分，经过一定的时间后输出饱和。
uo
1 RC
38
电压表扩大量程
100mV
1mV表头
10mV 1mV
R3
分压电阻的计算
_
R2
+ IG
取R1=100k
R1
+
RG F
R1 10mV 1mV
RF
R1 R2
图8.30 多量程直流电压表
R1
100 mV 1mV
R1 R2 R3
R2=900k, R3=1M
HOME
39
（2）. 电流测量 表头的满偏电压
uI 2 )
( 20 5
1
20 10
2)
8V
集成运算放大电路教学课件PPT
Rc
Rb
VO1
VO2T1
Rb
+
+
Vi1
T1
Rw
1/2TR2 w
Vi2
2Re
－
Re
－ Ee
－
－ Ee
IB·Rb + VBE +（1+β）IB（1/2Rw+2·Re）= Ee
IBQ=
Ee－ VBE Rb +（1+β）（1/2Rw+2·Re）
VBQ=－IBQ·Rb
ICQ = β·IBQ
VCQ = EC－ ICQ·RC
读图就是对电路进行分析。读图可培养综合应用的能力；进一步 熟悉已知电路；认识和学习新电路。
1、读图的步骤与方法
① 化整为零
将整个电路分成若干个部分。零 越大越好，最小值为单级电路。
② 各个击破
弄清每部分电路的结构和性能，进一步 化整为零，弄清每个元件和电路的功能。
③ 统观整体
研究各部分之间的相互关系，理 解电路如何实现所具有的功能。
提高共模抑制比的主要 途径是增加Re的值。
三、差分放大电路的四种接法
1 、四种接法
双端输入——双端输出 双端输入——单端输出
单端输入——双端输出 单端输入——单端输出
注意
◆各种接法的实际应用
◆只要输出端形式相同，双端输入的结论全部适用 于单端输入。
◆电路的输入、输出电阻
Rid = 2
·Ri
= 2〔Rb+rbe+（1+β）
AC = －
β· （RC// RL）
Rb+rbe+（1+β）（
1 2
RW
+2 Re）
集成运算放大电路
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
集成运算放大电路
iL
uI R1
(2) 悬浮负载电压—电流变换器 悬浮负载电压—电流变换器电路如图27所示。
（a）反相电压—电流变换器
（b）同相电压—电流变换器
图27 悬浮负载的电压—电流变换器
图27（a）是一个反相电压—电流变换器，它是一个电流并联负反馈电 路，它的组成与反相放大器很相似，所不同的是现在的反馈元件（负载） 可能是一个继电器线圈或内阻为RL的电流计。流过悬浮负载的电流为
（a）基本电路
图28 电流—电压变换器
（b）典型电路
图28(a)是一个基本的电流—电压变换器，根据集成运放的“虚断”和 “虚地”概念，有 和 ，故
u 0
，从而有
i 0
i F 是一个经常用在光电转换电路中的典型电路。图中 iI 图28(b) V是光电二 极管，工作于反向偏置状态。
O F F I F 根据集成运放的“虚断”和“虚地”概念可得
u u 0 i i 0 iI iF
uO uI R1 RF RF uO uI R1
2. 同相比例运算电路 同相比例运算电路如图21所示。
图21同相运算电路 由虚短、虚断可得：
u u uI i i 0 i1 i F
RF u O (1 )u I R1
RF RX
4. 测量放大器 测量放大器电路如图33所示
图33 测量放大电路
由图33可知： (1) 热敏电阻 和R组成测量电桥。当电桥平衡时 信号，故输出 ，相当于共模
Rt ，若测量桥臂感受温度变化后，产生与 相应的微小
u S1 u S，这相当于差模信号，能进行有效地放大。 信号变化 uO 0 2
③ 不接基准电压，即 称为过零比较器。
集成运算放大电路PPT培训课件
低功耗技术
随着便携式电子设备的普及，低功耗技术成为集成运算放大电路的 重要发展方向，有助于延长设备使用时间。
应用领域拓展
01
02
03
物联网应用
随着物联网技术的发展， 集成运算放大电路在传感 器信号处理、无线通信等 领域的应用越来越广泛。
医疗电子
集成运算放大电路在医疗 电子领域的应用逐渐增多， 如生理信号监测、医学影 像设备等。
详细描述
在高精度测量系统中，集成运算放大电路主要用于信号 调理和信号转换，如电压跟随、跨阻放大等。为了获得 更高的测量精度和更低的误差，需要选用具有低噪声、 低失真、低漂移等性能指标的高品质集成运算放大器， 并通过合理的电路设计和参数调整，实现高精度的测量 结果。同时，还需要注意集成运算放大器的供电电源和 接地方式，以减小电源噪声和接地干扰对测量精度的影 响。
详细描述
音频信号处理应用中，集成运算放大电路常被用于前置放大、功率放大等环节， 实现对声音信号的采集、传输、处理和播放。通过合理选用集成运算放大器，可 以有效地提高音频信号的质量，增强声音的清晰度和动态范围。
案例二：传感器信号放大电路设计
总结词
传感器信号放大电路是集成运算放大电 路的又一典型应用，通过对传感器输出 信号的放大，实现信号的远距离传输和 精确测量。
解决方案
为提高集成运算放大电路的稳定性，可以采取一系列措施，如加入负 反馈、调整元件参数、改善电源供电等。
线性范围问题
总结词
集成运算放大电路的线性范围是 指输入信号在一定范围内时，输 出信号与输入信号呈线性关系。
详细描述
集成运算放大电路的线性范围受 到电子元件性能的限制，当输入 信号过大或过小，超过一定范围 时，输出信号与输入信号不再呈
随着便携式电子设备的普及，低功耗技术成为集成运算放大电路的 重要发展方向，有助于延长设备使用时间。
应用领域拓展
01
02
03
物联网应用
随着物联网技术的发展， 集成运算放大电路在传感 器信号处理、无线通信等 领域的应用越来越广泛。
医疗电子
集成运算放大电路在医疗 电子领域的应用逐渐增多， 如生理信号监测、医学影 像设备等。
详细描述
在高精度测量系统中，集成运算放大电路主要用于信号 调理和信号转换，如电压跟随、跨阻放大等。为了获得 更高的测量精度和更低的误差，需要选用具有低噪声、 低失真、低漂移等性能指标的高品质集成运算放大器， 并通过合理的电路设计和参数调整，实现高精度的测量 结果。同时，还需要注意集成运算放大器的供电电源和 接地方式，以减小电源噪声和接地干扰对测量精度的影 响。
详细描述
音频信号处理应用中，集成运算放大电路常被用于前置放大、功率放大等环节， 实现对声音信号的采集、传输、处理和播放。通过合理选用集成运算放大器，可 以有效地提高音频信号的质量，增强声音的清晰度和动态范围。
案例二：传感器信号放大电路设计
总结词
传感器信号放大电路是集成运算放大电 路的又一典型应用，通过对传感器输出 信号的放大，实现信号的远距离传输和 精确测量。
解决方案
为提高集成运算放大电路的稳定性，可以采取一系列措施，如加入负 反馈、调整元件参数、改善电源供电等。
线性范围问题
总结词
集成运算放大电路的线性范围是 指输入信号在一定范围内时，输 出信号与输入信号呈线性关系。
详细描述
集成运算放大电路的线性范围受 到电子元件性能的限制，当输入 信号过大或过小，超过一定范围 时，输出信号与输入信号不再呈
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。
集成电路运算放大器36页
01
02
03
04
信号放大
将传感器输出的微弱信号进行 放大，提高信号的幅度。
信号滤波
对传感器输出的信号进行滤波 处理，消除噪声和干扰。
信号线性化
将传感器输出的非线性信号通 过集成电路运算放大器进行线 性化处理，提高测量精度。
信号比较
将传感器输出的模拟信号与预 设阈值进行比较，输出相应的
开关信号。
在音频信号处理中的应用
集成电路运算放大器
02
的工作原理
输入级
01
02
03
差分输入
运算放大器采用差分输入 方式，将两个输入信号进 行减法运算，提高了抗干 扰能力和共模抑制比。
放大器
输入级通常包含一个三极 管或场效应管组成的放大 器，对差分输入信号进行 放大。
射极跟随器
输入级通常采用射极跟随 器作为输出级，以减小信 号的输出阻抗，提高信号 的驱动能力。
时序控制
在数字电路中，集成电路运算放大 器可以用于产生各种时序控制信号， 如时钟信号、复位信号等。
电压偏置
为数字电路中的逻辑门提供适 当的偏置电压，以调整逻辑门 的阈值电压和性能参数。
电流源和电压源
利用集成电路运算放大器可以 构成各种电流源和电压源，为
数字电路提供稳定的电源。
在传感器信号处理中的应用
THANKS.
确保信号的质量和稳定性。
集成电路运算放大器的历史与发展
历史
集成电路运算放大器的概念最早由美国科学家在20世纪60年 代提出，随着半导体技术和集成电路工艺的发展，集成电路 运算放大器逐渐成为电子工程领域的重要器件。
发展
随着技术的不断进步，集成电路运算放大器的性能不断提高 ，功耗不断降低，集成度不断提高，应用领域不断扩大。目 前，集成电路运算放大器已经广泛应用于信号处理、通信、 音频、医疗、工业控制等领域。
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
《模拟电子技术》课件第6章 集成运算放大电路
IE2
IE1Re1 Re2
VT Re2
ln
IE1 IE2
§6.2 电流源电路
IR R
IC1
T1
IE1 Re1
IB1 IB2
VCC
I C 2=IO
T2
IE2 Re2
当值足够大时
IR IC1 IE 1 IO IC2 IE 2
IO
IR
Re1 Re2
VT Re2
ln
IR IO
IO
IR
Re1 Re2
四、微电流源
R c + vo R c
VCC
Rs
+
vi1
T1 RL T2
Rs
+
vi2
Re
VEE
2、差模信号和共模信号的概念
vid = vi1 vi2 差模信号
vic
=
1 2
(vi1
vi2 )
共模信号
Avd
=
vod vid
差模电压增益
其中vod ——差模信号产生的输出
Avc
=
voc vic
共模电压增益
总输出电压
IE3
IC2
IC1
1
IC2
2
IC 1
2 IC1 β
IO
1
IR 2
2
2
IR
IC1
T1
R IB3
T3
IE3
IB1 IB2
V CC IO= IC2 = IC1
T2
IR R
IC1
IB3
T1 I B1
VCC
IO
T3
IE3 IC2
T2 IB2
三、比例电流源
集成运算放大器的主要知识点
要
-
THANKS!
大学生活即将结束，在此，我要感谢所有老师和一起成长的同学，是你们 大学生涯给予了极大的帮助。本论文能够顺利完成，要特别感谢我的导师
感谢您的耐心指导，您辛苦了！
建立时间：这是指运放达到稳定输出所需的时间。建立时间对于需要快
集成运算放大器的主要知识点
压摆率：这是指运放在大信号输入时的最大 输出电压变化率。压摆率决定了运放在大信 号应用中的性能
输入阻抗：这是指运放在输入端的电阻抗。 输入阻抗通常很高，可以与传感器等低阻抗 电路直接连接
电源抑制比：这是指运放在电源电压变化时 保持稳定性能的能力。电源抑制比越高，电 源电压变化对运放性能的影响越小
放大级：这一级通常包含一个或多个放大器，用于将差分输入级的微小 。放大级的输出是整个运放的输出信号
集成运算放器的主要知识点
以上就是集成运算放大器的主要知识点。理解和掌握这些知识点有助于深 电子元件的性能和应用 除了上述提到的知识点，集成运算放大器还有一些重要的特性需要理解
频率响应：这是指运放在不同频率下的增益和相位响应。运放的频率响 部电路的RC时间常数决定
集成运算放大器的主要知识点
目录
集成运算放大器的主要知识点
集成运算放大器(通常简称为运放)是一种集成电路，它包含三个基本组成 级、放大级和输出级。以下是对这些组成部分的详细解释
差分输入级：这是运放的两个输入端，通常称为"非反向输入端"(同 反向输入端"(反相输入端)。这两个输入端之间的电压差异是运放的
失调电压漂移：这是指运放在温度变化时失
最大功耗：这是指运放 功耗。超过这个功耗可 降
共模抑制比：这是指运 的共模干扰抑制能力。 放在存在共模干扰时性
-
THANKS!
大学生活即将结束，在此，我要感谢所有老师和一起成长的同学，是你们 大学生涯给予了极大的帮助。本论文能够顺利完成，要特别感谢我的导师
感谢您的耐心指导，您辛苦了！
建立时间：这是指运放达到稳定输出所需的时间。建立时间对于需要快
集成运算放大器的主要知识点
压摆率：这是指运放在大信号输入时的最大 输出电压变化率。压摆率决定了运放在大信 号应用中的性能
输入阻抗：这是指运放在输入端的电阻抗。 输入阻抗通常很高，可以与传感器等低阻抗 电路直接连接
电源抑制比：这是指运放在电源电压变化时 保持稳定性能的能力。电源抑制比越高，电 源电压变化对运放性能的影响越小
放大级：这一级通常包含一个或多个放大器，用于将差分输入级的微小 。放大级的输出是整个运放的输出信号
集成运算放器的主要知识点
以上就是集成运算放大器的主要知识点。理解和掌握这些知识点有助于深 电子元件的性能和应用 除了上述提到的知识点，集成运算放大器还有一些重要的特性需要理解
频率响应：这是指运放在不同频率下的增益和相位响应。运放的频率响 部电路的RC时间常数决定
集成运算放大器的主要知识点
目录
集成运算放大器的主要知识点
集成运算放大器(通常简称为运放)是一种集成电路，它包含三个基本组成 级、放大级和输出级。以下是对这些组成部分的详细解释
差分输入级：这是运放的两个输入端，通常称为"非反向输入端"(同 反向输入端"(反相输入端)。这两个输入端之间的电压差异是运放的
失调电压漂移：这是指运放在温度变化时失
最大功耗：这是指运放 功耗。超过这个功耗可 降
共模抑制比：这是指运 的共模干扰抑制能力。 放在存在共模干扰时性
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
高二物理竞赛课件集成运算放大电路概述
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集成运放的主要性能指标
1、开环差模电压增益 Aod 集成运放无外加反馈时的差模放大倍数
Aod
uo (up uN
)
2、共模抑制比KCMR
KCMR Aod Aoc
3、差模输入电阻 rid
rid
U Id I Id
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4、输入失调电压 UIo 使输出电压为零时，在输入端加的补偿电压
集成运算放大电路概述
集成运算放大电路概述
电路结构特点
电路的组成
电压传输特性
一、集成运放的电路结构特点
1. 集成电路工艺不适于制造大电容， 放大级之间通常采用直接耦合方式。
2. 相邻元件对称性好， 大量采用差分放大电路和恒流源放大电路
3. 允许采用复杂的电路形式 4. 常用有源元件代替电阻，尤其是大电阻。 5. 集成场效应管和晶体管常采用复合形式
5、输入失调电压温漂 dUIo / dT
6、输入失调电流 IIO
IIO IB1 IB2
7、输入失调电流温漂 dIIo / dT
8、输入偏置电流 IIB
I IB
1 2
I B1
IB2
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9、最大共模输入电压 UIcm 集成运放所能承受的最大共模电压
10、最大差模输入电压 UIdm 集成运放反相与同相输入端之间 能承受的最大电压
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集成运放电路简介
双极型集成运放
单极型集成运放
一、双极型集成运放
集成运放有四个组成部分， 在分析集成运放电路时，首先应将电路“化整为 零”， 分为偏置电路、输入级、中间级和输出级四个部分； 进而分析每部分电路的结构形式和性能特点； 最后“统观整体”理解电路如何实现所具有的功能； 必要时进行“定量估算”。
集成运放的主要性能指标
1、开环差模电压增益 Aod 集成运放无外加反馈时的差模放大倍数
Aod
uo (up uN
)
2、共模抑制比KCMR
KCMR Aod Aoc
3、差模输入电阻 rid
rid
U Id I Id
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4、输入失调电压 UIo 使输出电压为零时，在输入端加的补偿电压
集成运算放大电路概述
集成运算放大电路概述
电路结构特点
电路的组成
电压传输特性
一、集成运放的电路结构特点
1. 集成电路工艺不适于制造大电容， 放大级之间通常采用直接耦合方式。
2. 相邻元件对称性好， 大量采用差分放大电路和恒流源放大电路
3. 允许采用复杂的电路形式 4. 常用有源元件代替电阻，尤其是大电阻。 5. 集成场效应管和晶体管常采用复合形式
5、输入失调电压温漂 dUIo / dT
6、输入失调电流 IIO
IIO IB1 IB2
7、输入失调电流温漂 dIIo / dT
8、输入偏置电流 IIB
I IB
1 2
I B1
IB2
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9、最大共模输入电压 UIcm 集成运放所能承受的最大共模电压
10、最大差模输入电压 UIdm 集成运放反相与同相输入端之间 能承受的最大电压
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集成运放电路简介
双极型集成运放
单极型集成运放
一、双极型集成运放
集成运放有四个组成部分， 在分析集成运放电路时，首先应将电路“化整为 零”， 分为偏置电路、输入级、中间级和输出级四个部分； 进而分析每部分电路的结构形式和性能特点； 最后“统观整体”理解电路如何实现所具有的功能； 必要时进行“定量估算”。
lm358集成运算放大电路内部电路
LM358集成运算放大电路内部电路一、LM358集成运算放大电路的概述LM358是一款双运放集成电路，广泛应用于模拟电路中。
它包含两个独立的运算放大器，能够在单电源供电的情况下工作。
LM358具有低功耗、较高的共模抑制比以及较高的带宽等特点，因此在各种电子设备中得到了广泛的应用。
二、LM358集成运算放大电路的内部结构LM358的内部结构主要包括输入级、差动放大器级、输出级以及复位电路等部分。
以下是LM358内部电路的详细分析：1. 输入级LM358的输入级采用差分放大器结构。
它由输入级晶体管、偏置电阻、调零电阻和调整偏置电源等组成。
输入级的主要作用是将输入信号进行放大，并提供给差动放大器级进一步处理。
2. 差动放大器级差动放大器级是LM358内部的核心部分，它主要由两个输入级晶体管、两个晶体管负载、差动放大器晶体管以及输出电阻等组成。
差动放大器级的主要作用是对输入信号进行放大和处理，产生差动信号，并通过负反馈作用于输出级。
3. 输出级LM358的输出级主要由输出级晶体管、输出电阻和复位电路等组成。
输出级的主要作用是接收差动信号并进行进一步放大，最终输出给外部负载。
4. 复位电路LM358内部还包含复位电路，主要用于对运算放大器的输出进行复位，以确保运算放大器在启动和关闭时的稳定性。
三、LM358集成运算放大电路的工作原理LM358集成运算放大电路的工作原理可以概括为：通过输入级将输入信号进行放大，经过差动放大器级产生差动信号，然后经过输出级进行进一步放大，并最终输出给外部负载。
在整个工作过程中，LM358通过负反馈控制输出，使得输出电压与输入电压间保持特定的关系，从而实现运算放大器的放大功能。
四、LM358集成运算放大电路的应用LM358集成运算放大电路广泛应用于各种模拟电路中，常见的应用包括信号放大、滤波、比较、矩阵运算、PID控制等。
由于LM358具有双运放结构，因此还可以应用于一些需要两路运算放大器的电路设计中。
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
电子技术课件——第3章集成电路运算放大电路
电子技术
第三章 集成电路运算放大电路
目录
• 3.1 差分放大电路 • 3.2 集成运算放大电路简介 • 3.3 集成运算放大器的基本运算电路 • 3.4 运算放大器电路中的负反馈 • 3.5 集成运算放大器的应用
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3.1 差分放大电路
3.1.1直接耦合放大电路
直接耦合放大电路的前后级之间没有耦合电容,如图3１所示为两级直接耦合放大电路，两级之间直接用导线联 接。在放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号时， 必须采用直接耦合方式。在集成电路中，为了避免制造大 容量电容的困难，也采用直接耦合方式。
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3.2集成运算放大电路简介
2、理想集成运放的分析方法
(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
3.2.6集成运算放大器的主要参数
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3.1 差分放大电路
2．零点漂移
一个理想的直接耦合放大电路，当输入信号为零时，其 输出电压应保持不变(不一定是零)。但实际上，把一个多 级直接耦合放大电路的输入端短接(ui＝o)，测其输出端电 压时，却如图3-3中记录仪所显示的那样，它并不保持恒值， 而在缓慢地、无规则地变化着。这种现象就称为零点漂移， 简称零漂。
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3.2集成运算放大电路简介
3.2.4集成运算放大器的电路符号
图3—8为集成运算放大器的电路符号．在这个符号中， Auo代表集成运算放大器的电压放大倍数，“ ”代表信号 的传输方向。由于集成运算放大器的输人级是差动输入。 因此有两个输入端；用“+”表示的同相输入端和用“－” 表示的反相输入端。
第三章 集成电路运算放大电路
目录
• 3.1 差分放大电路 • 3.2 集成运算放大电路简介 • 3.3 集成运算放大器的基本运算电路 • 3.4 运算放大器电路中的负反馈 • 3.5 集成运算放大器的应用
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3.1 差分放大电路
3.1.1直接耦合放大电路
直接耦合放大电路的前后级之间没有耦合电容,如图3１所示为两级直接耦合放大电路，两级之间直接用导线联 接。在放大变化很缓慢的信号和直流分量变化的信号时， 必须采用直接耦合方式。在集成电路中，为了避免制造大 容量电容的困难，也采用直接耦合方式。
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3.2集成运算放大电路简介
2、理想集成运放的分析方法
(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
3.2.6集成运算放大器的主要参数
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3.1 差分放大电路
2．零点漂移
一个理想的直接耦合放大电路，当输入信号为零时，其 输出电压应保持不变(不一定是零)。但实际上，把一个多 级直接耦合放大电路的输入端短接(ui＝o)，测其输出端电 压时，却如图3-3中记录仪所显示的那样，它并不保持恒值， 而在缓慢地、无规则地变化着。这种现象就称为零点漂移， 简称零漂。
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3.2集成运算放大电路简介
3.2.4集成运算放大器的电路符号
图3—8为集成运算放大器的电路符号．在这个符号中， Auo代表集成运算放大器的电压放大倍数，“ ”代表信号 的传输方向。由于集成运算放大器的输人级是差动输入。 因此有两个输入端；用“+”表示的同相输入端和用“－” 表示的反相输入端。
集成运算放大电路分析
集成运算放大电路分析首先，集成运算放大电路是由集成电路技术制作的一类电路，主要由运算放大器、反馈电阻网络和输入输出电阻组成。
运算放大器是一种电压增益很大、输入阻抗很高的电子器件，它的输入端可以接入其他电路或传感器，输出端可以连接到显示器、控制装置等。
集成运算放大电路的基本原理是使用运算放大器提供的高增益和多种反馈方式来实现各种信号处理和增强功能。
通过调整反馈电阻网络可以实现放大、滤波、积分、微分等各种功能。
具体来说，集成运算放大电路将输入信号经过运算放大器放大后反馈给输入端，形成一个闭环系统，使得输出信号与输入信号之间的差别达到最小，从而实现精确的信号处理。
集成运算放大电路的特点有以下几点。
首先，它的增益很高，通常可以达到几千倍甚至几百万倍，具有极高的信号放大能力。
其次，它的输入阻抗很高，达到百万级别，可以使输入信号的影响最小化，减小对被测电路的影响。
另外，它的输出阻抗很低，可以提供较大的输出电流，方便连接到其他电路。
集成运算放大电路在实际应用中有广泛的用途。
首先，它可以用于放大微弱信号，如传感器输出信号、生物电信号等，从而提高信号的可靠性和可测性。
其次，它可以用于实现滤波功能，通过调整反馈电阻网络可以滤除不需要的频率成分，提取出需要的信号成分。
此外，它还可以用于实现比较器功能，将输入信号与参考电压进行比较，输出高、低电平来判断输入信号的大小。
最后，它还可以用于实现运算功能，如加法、减法、乘法和除法等。
总之，集成运算放大电路是一种非常重要的电路，具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点，可以用于放大信号、滤波信号、比较信号和进行各种运算。
它在各种电子设备中发挥着重要的作用，如信号处理、控制系统、仪器仪表等。
随着科技的进步和集成电路技术的发展，集成运算放大电路将继续发展壮大，并在更多的领域得到应用。
第3章-集成电路运算放大电路精选全文完整版
uo
( u i1 R1
RF
ui2 R2
RF
ui3 R3
RF )
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3.3 集成运算放大器的基本运算电路
3.3.4 减法运算电路
减法运算电路是指输出电压与多个输电压和差值呈比 例的电路，常用差动输入方式来实现。如图3－9所示。
uo
uo
uo
RF R1
u i1
(1
RF R1
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3.1 差分放大电路
2．产生零点漂移的原因 产生零点漂移的原因有电源电压的波动、温度变化、元 器件老化等，其中温度变化是产生零漂的最主要的原因， 因此，也称为温度漂移。
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3.1 差分放大电路
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。 (3)利用恒温系统来减小温度变化引起的零漂。 (4)利用两只特性相同的三极管组成差动放大器，它可以 有效地抑制零漂。
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3.2集成运算放大电路简介
3．2．4 集成运放的种类
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。
的相位相同，即必须A 是F正反2馈n。
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3.4集成运算放大器的应用
2.正弦波振荡电路
集成电路运算放大电路
1. 镜像电流源
基准电流 输出电流
T0 和 T1 特性完全相同。 IR(VCC U B)ER
U B E 1 U B E 0 IB 1 IB 0
01 IC 1IC 0IC
IRIC0IB0IB1IC2IC
IC
2
IR
把IC1看作是IR 的镜像
若 2， 则 IC 1IRV C C R U B E
精选ppt
17
4 以电流源为有源负载的放大电路
在共射（共源）电路中，为了提高Au，通常增大Rc （Rd）；为了保证Q点稳定，需要提高VCC，不经济也不 合理。在集成运放中，常用电流源电路代替Rc（Rd）。
由于晶体管和场效应管是有源元件，所以将这种负载 称为有源负载。
精选ppt
18
4. 有源负载
（1）用于共射放大电路
9
分析应用电路的工作原理时，首先要分清运放工作 在线性区还是非线性区。
线性区
+UOM
-UOM
非线 性区
(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。
+UOM为正向输出饱和电压 -UOM为负向输出饱和电压 其数值接近运放的正负电源电压
精选ppt
精选ppt
4
4.1 集成运算放大电路概述
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。
精选ppt
5
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。
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因此增益为
RL AV = rbe
放大管
比用电阻Rc就作负载时提高了。
end
BJT电流源接法时的工作状态
IC 0 T VBB
iC/A 4 3 2 1 4 3 2 1 iE=0mA 0 2 4 6 8
CB/V
6.2 差分式放大电路
6.2.0 概述
直接耦合放大电路 零点漂移
差分式放大电路中的一般概念
双端输出，理想情况
单端输出
K CMR
K CMR
ro AVD1 rbe AVC1
v ic K CMR v id
+ v + i2 v-id
-
+ vo2 -
vo1
-
差分式放大电路输入输出结构示意图 差模等效输入方式
+ 总输出电压 v = v v A v o o o VD id v AVCv ic ic
差放
根据1、2两式又有
K CMR
AVD = AVC
vid vi1 = vic 2
-
共模抑制比 反映抑制零漂能力的指标
v oc 0 v ic
<B> 单端输出
v oc1 voc2 AVC1 v ic v ic Rc Rc rbe (1 )2ro 2 ro
ro AVC1 抑制零漂能力增强
（3）共模抑制比
K CMR AVD AVC K CMR AVD 20 lg AVC dB
（三极管工作状态）
1. 镜像电流源
交流电阻
V Ro = T IT
由 于 T2 的 集 电 极电 流 基本不变。所以交流量 0 I
T
V Ro = T IT
一般Ro在几百千欧以上
1. 镜像电流源
精度更高的镜像电流源
由于增加了 T3 ，使
IC2更加接近IREF
2. 微电流源
I C2 I E2
VBE1 VBE2 Re2 VBE Re2
由于 VBE 很小，
所以IC2也很小
3. 多路电流源
4. 电流源作有源负载
镜像电流源
共射电路的电压增益为：
( Rc // RL ) V o AV = rbe Vi
对于此电路Rc就是镜 像电流源的交流电阻，
（双入、双出交流通路）
2v o1 Rc 2v i1 rbe
1 接入负载时 以双倍的元器件换 ( Rc // RL ) 2 AVD = 取抑制零漂的能力
<B> 双入、单出 接入负载时
vo1 Rc v o1 1 AVD1 = AVD 2v i1 2rbe v id 2 AVD =
6.2.1 基本差分式放大电路
电路组成及工作原理 主要指标计算 抑制零点漂移原理 几种方式指标比较
6.2.2 FET差分式放大电路 6.2.3 差分式放大电路的传输特性
6.2.0 概述
1. 直接耦合放大电路
可以放大直流信号 # 为什么一般的集成运 算放大器都要采用直接 耦合方式？
2.直接耦合放大电路 电源电压波动 的零点漂移 也是原因之一
+ 差模信号输出 1 vic = (vi1 vi2 ) 共模信号 vi1 共模信号输出 vo 差模电压增益 AVD = v id vo 共模电压增益 AVC = v ic
vid = vi1 vi2 差模信号
+ vid -
+ vid -
差放 差放 (a) 差放
(b)
+ vo -
+
2
-
零漂： 输 入 短 路 时 ， 输 出仍有缓慢变化 的电压产生。
主要原因： 温度变化引起，也称温漂。 温漂指标： 温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益 折算到输入端的等效输入漂移电压值。
例如 假设
漂移
10 mV+100 uV
漂移 1 V+ 10 mV
AV1 = 100, AV2 = 100, AV3 = 1 。
rbe
( Rc // RL )
2rbe
3. 主要指标计算 （1）差模电压增益
<C> 单端输入
ro re
等效于双端输入
指标计算 与双端输入相 同
（2）共模电压增益
<A> 双端输出 共模信号的输入使两管 集电极电压有相同的变化。 所以 voc voc1
若第一级漂了100 uV，
则输出漂移 1 V。
若第二级也漂 了100 uV，
则输出漂移 10 mV。
漂了 100 uV 漂移 1 V+ 10 mV
第一级是关键
3. 减小零漂的措施
用非线性元件进行温度补偿
（思考题）
调制解调方式。如“斩波稳零放大器”
采用差分式放大电路
4. 差分式放大电路中的一般概念
6.1 集成电路运算放大 器中的恒流源
镜像电流源
微电流源
多路电流源 电流源作有源负载
1. 镜像电流源
恒流特性
VBE2 = VBE1 I C2 = I C1 I REF I E2 = I E1
VCC VBE VCC = R R
无论 Rc 的值如何， IC2 的电流值将保持不 变。
1. 电路组成及工作原理 动态 仅输入差模信号， v i1 和 v i2 大小相等，相位相反。 vc1 和 vc2 大小相等， 相位相反。 vo vc1 vc2 0 ，
信号被放大。
2. 抑制零点漂移 温度变 化和电源电 压波动，都 将使集电极
电流产生变
化。且变化 趋势是相同 的，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。 差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用。
vid vi2 = vic 2 共模等效输入方式
6.2.1 基本差分式放大电路
1. 电路组成及工作原理 静态
I C1 = I C2
1 IC I0 2
VCE1 = VCE2
VCC I C RC VE VCC I C RC ( 0.7) IC I B1 I B1
2. 抑制零点漂移 另一方面
由此看出，温度升高时，引起两集电极电流增加，使得 流过Re上的电流增加，发射极电位上升，从而限制了集电极电 流的增加。这一过程类似于分压式射极偏置电路的温度稳定过 程。所以，即使电路处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零 漂能力。
3. 主要指标计算 （1）差模电压增益
<A> 双入、双出 v o1 v o2 vo AVD = v i1 v i2 v id