集成运放的电压传输特性及主要参数
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集成运算放大器的特性及应用
Ａ Ｔ Ｕ Ｈ＝Ｕ ｍ— ｗ ｒ ７ ２ （ １ ２）
“
ｌ
ＵＴ２ Ｈ
０
‰
集成运放作为通用性很强 的有源器件 ， 可用来
⑤
一
④ 【 ， ２⑨ Nhomakorabea图 ７ 电 压 传 输 特 性
实现信号的运算 、 交换 、 处理、 产生等 ， 还可用于产生 正弦或非正弦信号 ， 不仅在模拟 电路 中得到广泛 的 应用 ， 而且在脉冲数字 电路中也 日益得到广泛 的应 用 ， 为组 成 电子 系统 的基 本 功 能 单元 。随着 科 技 成
放大 电路 的频率特性由电阻 Ｒ和电容 Ｃ决定 ， 起 负反馈的作用 。
ｊ
—
｜ “ｕ ｉ ＋ — 【 ｎ ，
Ｃ ’＿
Ｕｏ Ｍ
图 ３ 电压 传 输 特性
此 时分析 电路 时应遵 循两 个法 则 Ｈ ： ］
①“ 虚短” 法则 ：由于理想运放开 环差模增益
Ａ ∞ ， 以有 ： 所
摘
要 ：集成运算放大器是放 大电路 中非常重要 的元 器件 ，可靠性 高，使用方便 ，随着技 术指
标的不断提 高，它可当作理想器件来处理．不会造成不 可允许的误 差。在 学习时应熟练掌握 它 的线性与非线性特性以及其在信号的运算、处理和电路 的比较分析等方面的相关应用。
关 键词 ：集 成运放 ；线性非 线性 特性 ；应 用
图 １ 集 成 运 放 组 成 框 图
１ 示 。一般 输入 级采 用差 分 放大 电路使 得 输 入 电 所 阻大 、 失调 和零 漂小 ； 中间级采 用 电压放 大倍 数大 的
共射放大电路 ， 输出级为使输出电阻小 、 带负载能力 强， 常采用互补推挽乙类放大电路 ； 偏置 电路为各级 提供稳 定 的 静 态 工 作 电 流 ， 般 采 用 电 流 源 电路 。 一 理想集成运放 的工作区域分为线性和非线性两部分 ， 其参数应满足条件 ： Ｊ①开环差模电压增益 Ａ 一∞， ②差模输入电阻 一 ∞， ③输出电阻 尺 ， 。 ④共模
“
ｌ
ＵＴ２ Ｈ
０
‰
集成运放作为通用性很强 的有源器件 ， 可用来
⑤
一
④ 【 ， ２⑨ Nhomakorabea图 ７ 电 压 传 输 特 性
实现信号的运算 、 交换 、 处理、 产生等 ， 还可用于产生 正弦或非正弦信号 ， 不仅在模拟 电路 中得到广泛 的 应用 ， 而且在脉冲数字 电路中也 日益得到广泛 的应 用 ， 为组 成 电子 系统 的基 本 功 能 单元 。随着 科 技 成
放大 电路 的频率特性由电阻 Ｒ和电容 Ｃ决定 ， 起 负反馈的作用 。
ｊ
—
｜ “ｕ ｉ ＋ — 【 ｎ ，
Ｃ ’＿
Ｕｏ Ｍ
图 ３ 电压 传 输 特性
此 时分析 电路 时应遵 循两 个法 则 Ｈ ： ］
①“ 虚短” 法则 ：由于理想运放开 环差模增益
Ａ ∞ ， 以有 ： 所
摘
要 ：集成运算放大器是放 大电路 中非常重要 的元 器件 ，可靠性 高，使用方便 ，随着技 术指
标的不断提 高，它可当作理想器件来处理．不会造成不 可允许的误 差。在 学习时应熟练掌握 它 的线性与非线性特性以及其在信号的运算、处理和电路 的比较分析等方面的相关应用。
关 键词 ：集 成运放 ；线性非 线性 特性 ；应 用
图 １ 集 成 运 放 组 成 框 图
１ 示 。一般 输入 级采 用差 分 放大 电路使 得 输 入 电 所 阻大 、 失调 和零 漂小 ； 中间级采 用 电压放 大倍 数大 的
共射放大电路 ， 输出级为使输出电阻小 、 带负载能力 强， 常采用互补推挽乙类放大电路 ； 偏置 电路为各级 提供稳 定 的 静 态 工 作 电 流 ， 般 采 用 电 流 源 电路 。 一 理想集成运放 的工作区域分为线性和非线性两部分 ， 其参数应满足条件 ： Ｊ①开环差模电压增益 Ａ 一∞， ②差模输入电阻 一 ∞， ③输出电阻 尺 ， 。 ④共模
电工电子学_集成运算放大器
24
9.3 集成运放在信号运算方面的应用
由于开环电压放大倍数Auo很高，集成运放开环工作时线性区很 窄。因此，为了保证运放处于线性工作区，通常都要引入深度负反馈。 集成运放引入适当的负反馈，可以使输出和输入之间满足某种特定的 函数关系，实现特定的模拟运算。当反馈电路为线性电路时，可以实 现比例、加法、减法、积分、微分等运算。
图9.2.1 反馈放大电路框图
电路中的反馈是指将电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部 通过一定的电路（反馈电路）送回到输入回路，与输入信号一同控制 电路的输出。可用图9.2.1所示的方框图来表示。
16
2. 反馈的分类
（1）正反馈和负反馈 根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。 （2）直流反馈和交流反馈 根据反馈信号的交直流性质，可以将反馈分为直流反馈和交流反馈。 （3）电压反馈和电流反馈 根据输出端反馈采样信息的不同，可以将反馈分为电压反馈和电流反 馈。 （4）串联反馈和并联反馈 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端联结方式的不同，可以将 反馈分为串联反馈和并联反馈。
9
3. 输入和输出方式
差放电路有双端输入和单端输入两种输入方式。同样也有双端 输出和单端输出两种输出方式。因此，差动放大电路共有四种输入输 出方式。 （1）双端输入双端输出 （2）双端输入单端输出 （3）单端输入双端输出 （4）单端输入单端输出
10
4. 共模抑制比
差动放大电路对差模信号和共模信号都有放大作用，但对差动 放大电路来说，差模信号是有用信号，共模信号则是需要抑制的。因 此要求差放电路的差模放大倍数尽可能大，而共模放大倍数尽可能小。 为了衡量差放电路放大差模信号和抑制共模干扰的能力，引入共模抑 制比作为技术指标，用KCMR表示。其定义为差模电压放大倍数与共 模电压放大倍数之比，即 A （9.1.11） K ud
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
电工学II——集成运放电路(10章)
结论：
(1) Auf为负值，即 uo与 ui 极性相反。因为 ui 加在反相输入 端。
(2) Auf 只与外部电阻 R1、RF 有关, 与运算放大器本身参数 无关。 (3) | Auf | 可大于 1，也可等于 1 或小于 1 。
(4) 因u–= u+= 0 ， 所以反相输入端“虚地”。 (5) 输入电阻 ri = R1；输出电阻ro=0.
例：电路如下图所示，已知 R1= 10 k ，RF = 50 k 。
求：1. Auf 、R2 ；
2. 若 R1不变，要求Auf为 – 10，则RF 、 R2 应为 多少？
RF
+ ui – R1 R2 – +
D
解：1. Auf = – RF R1
+
+ uo –
= –50 10 = –5 R2 = R1 RF
uo=(VC1+DVC1)-(VC2+DVC2)=0 注意：单端输出，无法抑制零点漂移
动态分析 1.共模信号 u11=u12 大小相等、极性相同 输出电压恒为零（不具备放 大能力）
u11 + 差分放大原理电路 R2
+UCC
R1 RC + T1 RC uo T2 R1 + R2 u 12 -
2.差模信号
输出端与运放电路 反相输入端的关系
平衡电阻 R2 = R1 // RF
输入电压加在了同相输入端，输出 电压对地为正
输出电压作用到该连接地的电路上， 在R1右端产生电压u-， 构成电压串联负反馈
uo RF Auf =1+ ui R1
uo RF 同相比例运算放大系数 Auf =1+ ui R1
什么是集成运放？
什么是集成运放？
集成运放作为通用性很强的有源器件，它不仅可以用于信号的运算、处理、变换和测量还可以用来产生正弦或非正弦信号，不仅在模拟电路中得到广泛应用，而且在脉冲数字电路中也得到日益广泛的应用，因此，它的应用电路品种繁多，为了分析这些电路的原理，必须了解运放的基本特性。
一、集成运放的开环差模电压传输特性
集成运放在开环状态下，输出电压UO与差模输入电压Uid = U- - U+ 之间的关系称为开环差模传输特性。
理论分析与实验得出的开环差模传输特性曲线如图Z0609所示。
曲线表明运放有两个工作区域：线性区（阴影部分）和非线性区（阴影两侧区域）。
在线性区内：
UO = Aod（U- - U+），即输出电压与输入电压成线性关系。
由于Uomax有限，而一般运放的开环电压放大倍数Aod又很大，所以，线性区域很小。
应用时，应引入深度负反馈网络，以保证运放稳定地工作在线性区内。
在非线性区内，UO 与Uid无关，它只有两种可能取值，即正向饱和电压＋Usat（U+ ＞U- ）和负向饱和电压- Usat（U-＞U+）。
集成运算放大器
A/D转换方法
– 计数法 速度慢 – 双积分式A/D转换器 精度高、干扰小 速度慢 – 逐次逼近式A/D转换器 原理同计数式相似，只是从最高位开始，通过试探值来计数。
例1：ADC0804 （8位,100us,转换精度 ±1LSB,内带可控三态门）。
例2：ADC570 (输入电压：0~10V 或 -5V~+5V）
例3. 8位以上A/D转换器和系统连接。 ADC1210：12位，100us，启动端SC，结束转换CC。
例4. ADC0809: 逐次逼近式8通道8位ADC。
同时有模拟电路和数字电路的系统中地 线的连接
模拟电路 ADC DAC 数字电路
模拟电路 AGND
数字电路 DGND
模拟地
公共接地点
if RF
R1 R2
R3 RP
－ ＋
u0
ui 1 ui 2 ui 3 uo R1 R2 R3 Rf 可得： uo R f ( ui 1 ui 2 ui 3 ) R1 R2 R3 若R1=R2=R3=R，则 u R f ( u u u ) o i1 i2 i3 R
集成运算放大器
1．集成运算放大器概述
集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出 电阻的多级直接耦合放大电路，一般由四部分组成：
输入级：一般是差动放大 器，利用其对称特性可以 提高整个电路的共模抑制 比和电路性能，输入级有 反相输入端“-”、同相 输入端“+”两个输入端； 中间级：的主要作用是
3、差动比例运算电路
R1=R2，R’=RF Uo=-RF/R1(Ui1-Ui2)
差动比例运算电路 又称减法运算电路
汽车电工电子技术第6章 集成运放
1.集成运算放大器特性与参数
2）主要特性
（2） 饱和区的特点 理想运放工作在饱和区时，“虚断”的概念依然成立，但
“虚短”的概念不再成立。这时
当u+>u－时，uO=+UOM 当u+<u－时，uO=－UOM
分析运放的应用电路时，首先将集成运放当作理想运 算放大器；然后判断其中的集成运放工作在线性区还是非 线性区。在此基础上分析具体电路的工作原理。
1）基本结构
集成运放的输入级有两 个输入端，其中一个输 入端的信号与输出信号 之间为反相关系，称为
反相输入端
u－
u+
同相输入端
_ ∞Ao 输出端
+
uO
+
反相输入端，另一个输入端的信号与输出信号之间为同相
关系，称为同相输入端，在图中用符号“+”标注。运放有 一个输出端。
1.集成运算放大器结构 2）封装形式
和“虚断”。即
u+≈u－ i+= i－≈0 “虚短”表示集成运放的同相输入端与反相输入端的电 压近似相等，如同将该两点虚假短路一样。若运放其中一个 输入端接“地”，则有u+≈u－=0，这时称“虚地”。 “虚断”表示没有电流流入运放（因为理想运放的差模 输入电阻Rid→∞），如同运放的两个输入端被断开一样。
（7）电源电压UCC 一般都用对称的正、负电源同时供电
1.集成运算放大器特性与参数
2）主要特性
电压传输特性是指表示集成运放输出电压u0与输入电压ui之间关 系的特性曲线
线性区
饱和区
饱和区
1.集成运算放大器特性与参数
2）主线要特性性区
u0＝ A0 (u+-u-)= A0ui
《模拟电子技术基础》教学课件 5.4集成运放的主要参数和电压传输特性
μA741输入失调电流IIO是20nA，LM324的输入失调电流IIO是2 nA 。
5.4 集成运放的主要参数和电压传输特性
5.4.1 集成运放的主要参数
1.集成运放的直流参数
③输入偏置电流IIB 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。
μA741输入偏置电流IIB是80nA，LM324的输入偏置电流是20nA。 ④温度漂移 输入失调电压温漂 dUIo /dt 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。 其值一般约为±（10～20）μV/℃。
A
uP
+
uo
①虚短
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，
这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。
②虚断 “虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，
这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。
（2）运放在正反馈或开环时，工作在非线性区。
输入失调电流的温漂dIIO/dT指输入失调电流随温度的变化率。 高质量的运放，其值一般约为每度几个pA。
5.4 集成运放的主要参数和电压传输特性
2.集成运放的交流参数 ①开环差模电压放大倍数Aod 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。
通用型集成数和电压传输特性
2.集成运放的交流参数
③共模抑制比 KCMR 和共模输入电阻Ric 与差分放大电路中的定义相同，是差模电压增益 Aud 与共模电压增益 Auc 之比， 常用分贝数来表示。
KCMR=20lg(Aud / Auc ) (dB)
一般通用型运放的KCMR为80～120dB，高精度运放可达140dB。 μA741的KCMR大于90dB，LM324的KCMR大于80dB。
5.4 集成运放的主要参数和电压传输特性
5.4.1 集成运放的主要参数
1.集成运放的直流参数
③输入偏置电流IIB 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。
μA741输入偏置电流IIB是80nA，LM324的输入偏置电流是20nA。 ④温度漂移 输入失调电压温漂 dUIo /dt 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。 其值一般约为±（10～20）μV/℃。
A
uP
+
uo
①虚短
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，
这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。
②虚断 “虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，
这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。
（2）运放在正反馈或开环时，工作在非线性区。
输入失调电流的温漂dIIO/dT指输入失调电流随温度的变化率。 高质量的运放，其值一般约为每度几个pA。
5.4 集成运放的主要参数和电压传输特性
2.集成运放的交流参数 ①开环差模电压放大倍数Aod 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。
通用型集成数和电压传输特性
2.集成运放的交流参数
③共模抑制比 KCMR 和共模输入电阻Ric 与差分放大电路中的定义相同，是差模电压增益 Aud 与共模电压增益 Auc 之比， 常用分贝数来表示。
KCMR=20lg(Aud / Auc ) (dB)
一般通用型运放的KCMR为80～120dB，高精度运放可达140dB。 μA741的KCMR大于90dB，LM324的KCMR大于80dB。
集成运算放大器
按功能分：数字集成电路和模拟集成电路，集 成运算放大器属于模拟集成电路。 按集成度分：为小规模、中规模、大规模、超 大规模、甚大规模集成电路。 按其封装方式分：扁平式、双列直插式、金属 圆壳式。
管脚排列规则： 对于双列直插式封装，将器件正放（看顶部），将 切口或圆形标记放在左边，由左下角开始按逆时钟 方向排列序号。如图13-1所示 。
若 R1 = R 2 = R3 = R F ，则： u o = u i 2 − u i1 由此可见，输出电压与两个输入电压之 差成正比，实现了减法运算。该电路又称为 差动输入运算电路或差动放大电路。
二、加法运算电路
根据运放工作在线性区的两条分析依据可知： i f = i1 + i 2 u u u ui 1 R1 i1 if i1 = i1 ， i 2 = i 2 ， i f = − o R1 R2 RF 由此可得：
1.开环电压放大倍数(差模电压放大倍数) Ad 它是指运放在没有外接反馈的情况下，输入端加一个小信号， 测得的电压放大倍数。它是决定运放精度的主要参数，其值越 大，精度越高。F007开环电压放大倍数约为105倍（100dB）。 2.共模抑制比KCMRR 表征的是运放对干扰信号的抑制能力，KCMRR 越大，共模抑制 性能真好。用差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数Ac之比 的绝对值来表示。若用分贝为单位，则表示为： F007的KCMRR约为80dB
if
RF
－
∞
uo +
Δ
式中的负号表示输出电压与输 入电压的相位相反。
闭环电压放大倍数为： uo RF =− Auf = ui R1 当 R F = R1 时， u o = −u i ， 即 Auf = −1 ，该电路就成了反 相器。 图中电阻 Rp 称为平衡 电 阻， 通 常取 R p = R1 // R F ， 以 保证其输入端的电阻平衡，从 而提高差动电路的对称性。
管脚排列规则： 对于双列直插式封装，将器件正放（看顶部），将 切口或圆形标记放在左边，由左下角开始按逆时钟 方向排列序号。如图13-1所示 。
若 R1 = R 2 = R3 = R F ，则： u o = u i 2 − u i1 由此可见，输出电压与两个输入电压之 差成正比，实现了减法运算。该电路又称为 差动输入运算电路或差动放大电路。
二、加法运算电路
根据运放工作在线性区的两条分析依据可知： i f = i1 + i 2 u u u ui 1 R1 i1 if i1 = i1 ， i 2 = i 2 ， i f = − o R1 R2 RF 由此可得：
1.开环电压放大倍数(差模电压放大倍数) Ad 它是指运放在没有外接反馈的情况下，输入端加一个小信号， 测得的电压放大倍数。它是决定运放精度的主要参数，其值越 大，精度越高。F007开环电压放大倍数约为105倍（100dB）。 2.共模抑制比KCMRR 表征的是运放对干扰信号的抑制能力，KCMRR 越大，共模抑制 性能真好。用差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数Ac之比 的绝对值来表示。若用分贝为单位，则表示为： F007的KCMRR约为80dB
if
RF
－
∞
uo +
Δ
式中的负号表示输出电压与输 入电压的相位相反。
闭环电压放大倍数为： uo RF =− Auf = ui R1 当 R F = R1 时， u o = −u i ， 即 Auf = −1 ，该电路就成了反 相器。 图中电阻 Rp 称为平衡 电 阻， 通 常取 R p = R1 // R F ， 以 保证其输入端的电阻平衡，从 而提高差动电路的对称性。
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
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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
第四章集成运算放大器
第四章 集成运算放大电路
第一节 概述
2. 集成运放非线性工作（饱和状态）的特点
• （1） 当 u+ ＞u－时：uo = + UO(sat)
• （等2，）即集“成虚当运短u放+”＜两的u个－结时输论：入不端u一o电=定－压成Uu立O+与(s。atu)－不一定相 • （3）集成运放输入电流仍等于零。尽管两个输入
dui dt
▲平衡电阻:
Rf
ui
+ uC－ if
i1 C u－
－
△
∞ +
uo
R2 u+ +
(a) 电路
ui
Ui
0
uo
0
t
t
(b) 波形
R2 = Rf
第四章 集成运算放大电路
第二节 模拟信号的运算电路
上述的基本微分电路存在如下的缺点： ①输出端可能出现输出噪声淹没微分信号的现象；
②由于电路中的反馈网络构成的 RFC 滞后环节，它与集成运算放大
第四章 集成运算放大电路
第一节 概述
• 集成运算放大器基本内部组成可分为输入 级、中间级、输出级和偏置电路四个基本 组成部分。
第四章 集成运算放大电路
第一节 概述
• 1．输入级 • 采用差分放大电路构成。具有对称性好、输入电阻高、可以有效
减小零点漂移、抑制干扰信号等优点，因此可以有效放大有用信 号。 • 2．中间级 • 为整个电路提供足够大的电压放大倍数。一般采用共射级放大电 路，集电极电阻用晶体管恒流源代替，恒流源的动态电阻很大， 可以获得较高的电压放大倍数。 • 3．输出级 • 输出级与负载连接，主要作用是提供足够的输出功率（即足够大 的电流和电压）以满足负载的需要。要求其输出电阻低，带负载 能力强。一般由射级输出器或互补对称电路构成。 • 4．偏置电路 • 为整个电路提供稳定的和合适的偏置电流。偏置电路是由各种恒 流源电路组成。还有过载保护电路，可以防止输出电流过大时将 运放烧坏。
模拟电路：7-2、7-3运放的参数及理想运放
7-2 集成运放的主要技术参数
1、开环差模电压增益AOd 集成运放在无外加反馈情况下的差模电压增益。
A Od
uO uO u id u u
u+ u-
+ -
uO
AOd越大越好，一般在70~120dB范围内。 2、输入失调电压 UI0及其温漂UI0 静态时为使输出电压为0，需要在输入端所加的补偿电压， 其值表征了运放输入级的对称性，在一定程度上也反映了温 漂的大小。
U IO
dU IO 输入失调电压 UI0的温度变化率。 dT
C； UI0：1~10mV； UI0：5~10V/º
3、输入偏置电流 IIB
I IB
1 ( I B1 I B 2 ) 2
典型值：10~几千nA
输出电压为0时，两个输入端偏置电流的平均值。 4、输入失调电流 II0及其温漂II0
u+ u-
+ -
uO
rid：几兆欧； 若以场效应管作为输入级可达106M 6、共模抑制比KCMR 开环差模电压增益与开环共模电压增益之比。
K CMR
A Od 20 lg | | A OC
KCMR越大越好，一般在80~160dB范围内。
7、最大共模输入电压UICm 表示集成运放所能承受的最大共模电压。若超过此值，运 放的共模抑制比将显著恶化。 8、最大差模输入电压UIdm
非线性区：虚断；输出为正向（负向）饱和值。
i i 0;
在分析运放的各种应用电路时，首先必须判断其中的运放 工作在哪个区域。 线性区： 必须要在电路中引入深度负反馈。 非线性区： 运放工作在开环状态。
2、非线性区
u+- u非线 性区
若差模输入信号过大，超出其线性范围时，会导致运放内 部的某些晶体管饱和或截止，此时运放的输出电压只有两 种情况，要么为正向饱和值，要么为负向饱和值。
1、开环差模电压增益AOd 集成运放在无外加反馈情况下的差模电压增益。
A Od
uO uO u id u u
u+ u-
+ -
uO
AOd越大越好，一般在70~120dB范围内。 2、输入失调电压 UI0及其温漂UI0 静态时为使输出电压为0，需要在输入端所加的补偿电压， 其值表征了运放输入级的对称性，在一定程度上也反映了温 漂的大小。
U IO
dU IO 输入失调电压 UI0的温度变化率。 dT
C； UI0：1~10mV； UI0：5~10V/º
3、输入偏置电流 IIB
I IB
1 ( I B1 I B 2 ) 2
典型值：10~几千nA
输出电压为0时，两个输入端偏置电流的平均值。 4、输入失调电流 II0及其温漂II0
u+ u-
+ -
uO
rid：几兆欧； 若以场效应管作为输入级可达106M 6、共模抑制比KCMR 开环差模电压增益与开环共模电压增益之比。
K CMR
A Od 20 lg | | A OC
KCMR越大越好，一般在80~160dB范围内。
7、最大共模输入电压UICm 表示集成运放所能承受的最大共模电压。若超过此值，运 放的共模抑制比将显著恶化。 8、最大差模输入电压UIdm
非线性区：虚断；输出为正向（负向）饱和值。
i i 0;
在分析运放的各种应用电路时，首先必须判断其中的运放 工作在哪个区域。 线性区： 必须要在电路中引入深度负反馈。 非线性区： 运放工作在开环状态。
2、非线性区
u+- u非线 性区
若差模输入信号过大，超出其线性范围时，会导致运放内 部的某些晶体管饱和或截止，此时运放的输出电压只有两 种情况，要么为正向饱和值，要么为负向饱和值。
集成运算放大器
功 率 放 大 电 路功率放大电路在多级放大电路的输出级，通常在大信号下工作，向负载提供尽可能大的功率，来推动负载工作。
功率放大电路的特点1. 在负载允许的失真限度内尽可能的提供最大输出功率2. 转换效率（直流电源供给功率）负载获得的功率VO P P )(=η高。
3. 非线性失真尽可能小。
4. 散热好功率放大电路的工作状态按三极管静态工作点Q 在输出特性曲线上所处位置的不同，功率放大电路分为甲类、甲乙类、乙类三种工作状态。
甲类当Q 点选择在交流负载线的中点时，信号整个周期内都有静态电流流过，这种工作状态称为甲类。
在甲类状态下，无论有无信号，电源提供的功率为C CC I U P =。
无输入信号，即静态时，电源提供的功率全部消耗在管子和电阻上。
有输入信号时，电源提供的功率一部分转化为有用的输出功率，信号越大，输出功率越大。
由于电流有较大的直流分量C I ，可以证明，甲类功率放大电路的效率理论上最高只能达到50%甲乙类为了提高效率，在电源电压C U 一定的条件下，可使Q 点沿交流负载线下移，使C I 减小，可得到如图所示的甲乙类工作状态。
若Q 下移到0≈C I ，此时静态管耗为最小，这种状态称为乙类。
功率放大电路工作在甲乙类和乙类，虽然降低了静态时的功耗，提高了效率，但却产生严重的波形失真。
乙类为了减小波形失真，在电路形式上一般可采用互补对称射极输出器的输出方式。
乙类互补对称功率放大电路如下图为乙类互补对称功率放大电路的原理图，图中T1为NPN 型晶体管，T2为PNP 型晶体管，它们的特性、参数对称。
电路为正、负电源供电，信号从基极输入，从发射极输出，为一对射极输出器。
静态时0=i u ，两管均处于截止状态，有021==B B I I ，021==C C I I ，所以发射极电位021==E E U U ，输出电压0=o u 。
动态时，在输入正弦交流电压i u 的正半周期T1导通，T2截止，流过负载电阻L R 的电流约为1C L i i =；在i u 的负半周期T1截止，T2导通，流过L R 的电流约为2C L i i =。
集成运算放大器
镜像电流源电路 多路电流源 微电流源电路 有源负载
31
一、 镜像电流源电路
1、基本镜像电流源
设T1、T2的参数完全相同。
UBE1 = UBE2 = UBE，
IB1= IB2、IC1= IC2
基准电流
I REF
VCC
UBE R
IREF IC1 2IB IC（1 1 2 ）
IC2= IC1≈ IREF
1 >>2 /β
1）输出电流IC2与基准电流 IREF相等。把IC2看作是 IREF的镜像——镜像电流源。
2） IC2的大小仅取决于VCC和R，与温度无关。 32
2、精密镜象电流源
精密镜象电流源和普通镜象电流源相比，其
精度提高了 倍。
由于有T3存在，IB3将 比镜象电流源的2IB小β3倍。 因此IC2和IREF更加接近。
ro Rc 10k
uo与ui同相位。
2）求KCMR 10 0.5 2 5.1
KCMR
Aud Auc
50 100 0.5
28
3）改接后，电路由单端输 入变成任意输入。
uid uA uB 8 2 sint mV
uic 12（uA uB）
504 2 sin t mV
Chapter 3 集成运算放大器
集成运放简介 集成运放的单元电路 通用型集成运算放大器 集成运放的主要参数 集成运算放大器的电压传输特性
和理想模型 专用型集成运算放大器
1
3.1 集成运放简介
3.1.1 简介
集成电路是60年代初期发展起来的。 采用半导体制造工艺，在一小块硅单晶片上制作 具有特定功能的电子线路。 集成电路分为：模拟集成电路与数字集成电路。 在模拟集成电路中，运算放大器（早期用于模 拟计算机的数学运算）发展最早，应用最广泛。随 着集成技术与集成工艺的迅速发展，其他类型的模 拟集成电路也取得了非常大的进展，如混频器、调 制器、宽带放大器、高频放大器、功率放大器、电 压比较器、A/D或D/A转换器等
31
一、 镜像电流源电路
1、基本镜像电流源
设T1、T2的参数完全相同。
UBE1 = UBE2 = UBE，
IB1= IB2、IC1= IC2
基准电流
I REF
VCC
UBE R
IREF IC1 2IB IC（1 1 2 ）
IC2= IC1≈ IREF
1 >>2 /β
1）输出电流IC2与基准电流 IREF相等。把IC2看作是 IREF的镜像——镜像电流源。
2） IC2的大小仅取决于VCC和R，与温度无关。 32
2、精密镜象电流源
精密镜象电流源和普通镜象电流源相比，其
精度提高了 倍。
由于有T3存在，IB3将 比镜象电流源的2IB小β3倍。 因此IC2和IREF更加接近。
ro Rc 10k
uo与ui同相位。
2）求KCMR 10 0.5 2 5.1
KCMR
Aud Auc
50 100 0.5
28
3）改接后，电路由单端输 入变成任意输入。
uid uA uB 8 2 sint mV
uic 12（uA uB）
504 2 sin t mV
Chapter 3 集成运算放大器
集成运放简介 集成运放的单元电路 通用型集成运算放大器 集成运放的主要参数 集成运算放大器的电压传输特性
和理想模型 专用型集成运算放大器
1
3.1 集成运放简介
3.1.1 简介
集成电路是60年代初期发展起来的。 采用半导体制造工艺，在一小块硅单晶片上制作 具有特定功能的电子线路。 集成电路分为：模拟集成电路与数字集成电路。 在模拟集成电路中，运算放大器（早期用于模 拟计算机的数学运算）发展最早，应用最广泛。随 着集成技术与集成工艺的迅速发展，其他类型的模 拟集成电路也取得了非常大的进展，如混频器、调 制器、宽带放大器、高频放大器、功率放大器、电 压比较器、A/D或D/A转换器等
集成运放的电压传输特性
运算放大器的理想电压传输特性
集成运放的电压传输特性
Avo=∞ +VomV+vov正o 饱和
负饱和
0
0
-VV- om
vPvP- -vvNN
运算放大器的理想电压传输特性
2. 由于运放的开环
电压增益很高， 当
(vP-vN)>0 时 ， 输 出 电 压 vo 趋 于 正 饱 和 极 限 电 压 Vom=V+ ， 反 之 ， 当 (vP-vN)<0 时 ， 输 出 电 压 vo 趋 于负饱和极限电压-
模拟电子技术
知识点： 集成运放的电压传输特性
集成运放的电压传输特性
V+
正负电源（即vo的
正负饱和极限值
P
+
v_P
_
Ri
Ro
vN
+
+
+
Avo(vP-vN)
_
vO
N
-
V-
运算放大器的电路模型
集成运放的电压传输特性
设 vP>vN， 若 V- <Avo(vP－vN)< V＋ ，则 vO＝Avo(vP－vN) 若 Avo(vP－vN) V＋ ， 则 vO= +Vom = V＋ 若 Avo(vP－vN) V-， 则 vO= -Vom = V-
集成运放的电压传输特性
+Vom
非线性区
vo 正饱和
线性区 0
vP - vN
负饱和
-Vom
运算放大器的电压传输特性
电压传输特性 vO＝ f (vP－vN)
线性范围内 vO＝Avo(vP－vN) Avo——斜率
当Avo(vP－vN) V＋ 时 vO= +Vom = V＋
第5章 集成运算放大器
+EC RB1 C1
+ ui – T1 RE1 C2 T2 uo RB22 RE2
RC1
RB21
RC2
C3 +
CE
–
Rf
C
增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。 注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。
+EC RB1 C1
+ ui – T1 C2 T2 uo RB22 RE2
RC1
RB21
RC2
4. 二极管一般用三极管的发射结构成。
原理框图
与uo反相
+UCC
T4
反相 输入端
u–
同相 输入端
T1
IS
T2
输 入 级 中 间 级
T3
T5
uo
u+
输 出 级
UEE
与uo同相
对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri 尽可能大。
对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。 对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足 够的输出电流io 。即输出阻抗 ro小。
集成运放的结构
（1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二 级一般采用差动放大器。 （2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减 小输入电流，增加输入电阻。
（3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行 功率放大，提高带负载的能力。
5.1.4集成运放的图形符号和信号输入方式
运放的特点：
ri 大: 几十k 几百 k KCMRR 很大 ro 小：几十 几百 A uo很大: 104 107
5.1.1概述 集成电路: 将整个电路的各个元件做在同一个半导
体基片上。
集成电路的优点：