集成运放及其应用
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12.转换速率S R (压摆率)： 反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。 转换速率SR的表达式为：
duo SR dt
max
三、集成运算放大器的模型
国内符号：
V 同相输入端 u + V 反相输入端 u -
+ －
A
∞
+
V
u o 输出端
国际符号：
集成运放的特点：
•电压增益高
u－ u +
－ ＋
uo
•输入电阻大
•输出电阻小
1、 运放的电压传输特性：
设：电源电压±VCC=±10V。 运放的Aod=104
u oo u
ui
V
+ －
A
∞
+
uo
+10V +10V
+U +Uom om
V
-1mV 0 0 +1mV
Байду номын сангаас
u ii u
│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。
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。
8.开环差模电压放大倍数 Aod ：
无反馈时的差模电压增益。 一般Aod在100～120dB左右，高增益运放可达140dB以上。
Uo Aod U U
9.差模输入电阻rid ：
一、集成运放的组成部分：
1、四个部分：偏置电路、输入级、中间级、输出级 2、各部分的作用、要求和常采用的电路形式： 偏置电路：向各个放大级提供适当的静态偏置电流，决定各
级的静态工作点。要求提供的静态电流小而稳定。 常采用电路：比例电流源、镜像电流源、微电流源
输入级：接收输入信号，对集成运放的多项技术指标起决定
集成电路的分类
模拟集成电路
数字集成电路 模拟集成电路： 集成运算放大器，集成功放，集成稳压电源，集成模 数A/D转换和数模D/A转换等。
数字集成电路： 门电路，触发器，计数器，存贮器，微处理器等电路。 74 系列， 74LS××， 74HC××， 4000 系列， CMOS 等各 种型号。
集成运放的结构及特点
性的作用。要求该级抑制零点漂移能力高。 常采用电路：差分放大电路
中间级：提供足够大的电压放大倍数。要求该级电压放大倍
数大且输入电阻高。
常采用电路：共射放大电路（有源负载和复合管）
输出级：处理大信号、带负载。要求设法减小输出 波形的非线性失真，提供较大电流，带负载能力强。 常采用电路：互补对称功放电路
（4）只能制作几十pF以下的小电容。因此，集成放大器 都采用直接耦合方式。如需大电容，只有外接。
(电容则采用PN结的结电容构成，约在100PF以下，误差也 较大，因此电路结构只能采用直接耦合方式。)
（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。 (6)在集成电路制造工艺中，制造三极管（特别是NPN管） 比制造其他元件容易，且占用面积小，性能好。 [因此常用BJT（或FET）构成恒流源作偏置电阻；将BJT 的基极和集电极短接构成二极管﹑稳压管等；]\
集成电路的技术发展是否有极限？
在一块芯片上能制造的晶体管是否有极限？
如果“有”，它的极限是多少？还有没有新 的方法以求得继续发展。
目前使用的 16 兆位 DRAM 集成电路的线条宽度为 0.5 微米， 64 兆位 DRAM 集成电路的线条宽度为 0.3 微米，继续发展可望达 到 0.01 微米， 0.01 微米的概念相当于 30 个原子排成一列的长度。 这一尺寸在半导体集成电路中，已经成为极限，再小 PN 结的理 论就不存在了，或者说作为电子学范畴的集成电路已达极限，就 会从电子学跃变到量子工学的范畴，由量变到质变，随之而来的 一门新的工程学——对量子现象加以工程应用的“量子工学”也 就诞生了，由这一理论指导而将做成的量子器件，将延续集成电 路的发展。现在美国和日本正投入大量的人力和物力进行这方面 的研究，并且在“原子级加工”方面取得了一定的成果。
双极型管输入级约为105～106欧姆，场效应管输入级可 达109欧姆以上。
10.共模抑制比 KCMR ：
KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB) 其典型值在80dB以上，性能好的高达180dB。
11.－3dB带宽 f H ： 运放的差模电压放大倍数在高频段下降3dB所定义
的带宽 f H 。
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。
3.输入偏置电流IIB ：
输入电压为零时，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。
I IB 1 I B1 I B 2 2
4.输入失调电流 IIO ：
在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用
（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实 现需要对称结构的电路。 （2）集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫 瓦以下。 （3）不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载。
( 由于集成电路中，电阻是利用NPN管的基区体电阻构成，电阻 值的范围一般为几十欧~10千欧左右，阻值范围不大，且阻值精度不易 控制，误差可达10%~20%。所以，若需要高阻值电阻，可用BJT或 FET等组成的恒流源代替，或采用外接电阻的方法。)
级间直接耦合
3、框图:
Vi1
Vi2 差分式输入 偏置电路
输 入 级
中 间 级
输 出 级
Vo
功放
电压（流）放大 恒流源
二、集成运算放大器的主要性能指标
静态和动态指标
1.输入失调电压UIO
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。是表征运放内部电路对称性的指标。
2.输入失调电压温漂 dUIO /dT
于表征差分级输入电流不对称的程度。
I IO I B1 I B2
5.输入失调电流温漂dIIO /dT:
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Uidmax
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Vicmax
结构
封装形式: 金属圆形、双列直插式、扁平式 封装材料: 陶瓷、金属、塑料 例: 塑封双列直插式(DIP)CF741
DIP—Dual In-Line Pakage
8 7 6 5
LM741
1 2 3 4
什么是集成运算放大器？
集成运算放大器——高增益的直接耦合的集成 的多级放大器。 集成电路的工艺特点：
duo SR dt
max
三、集成运算放大器的模型
国内符号：
V 同相输入端 u + V 反相输入端 u -
+ －
A
∞
+
V
u o 输出端
国际符号：
集成运放的特点：
•电压增益高
u－ u +
－ ＋
uo
•输入电阻大
•输出电阻小
1、 运放的电压传输特性：
设：电源电压±VCC=±10V。 运放的Aod=104
u oo u
ui
V
+ －
A
∞
+
uo
+10V +10V
+U +Uom om
V
-1mV 0 0 +1mV
Байду номын сангаас
u ii u
│Ui│≤1mV时，运放处于线性区。
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。
8.开环差模电压放大倍数 Aod ：
无反馈时的差模电压增益。 一般Aod在100～120dB左右，高增益运放可达140dB以上。
Uo Aod U U
9.差模输入电阻rid ：
一、集成运放的组成部分：
1、四个部分：偏置电路、输入级、中间级、输出级 2、各部分的作用、要求和常采用的电路形式： 偏置电路：向各个放大级提供适当的静态偏置电流，决定各
级的静态工作点。要求提供的静态电流小而稳定。 常采用电路：比例电流源、镜像电流源、微电流源
输入级：接收输入信号，对集成运放的多项技术指标起决定
集成电路的分类
模拟集成电路
数字集成电路 模拟集成电路： 集成运算放大器，集成功放，集成稳压电源，集成模 数A/D转换和数模D/A转换等。
数字集成电路： 门电路，触发器，计数器，存贮器，微处理器等电路。 74 系列， 74LS××， 74HC××， 4000 系列， CMOS 等各 种型号。
集成运放的结构及特点
性的作用。要求该级抑制零点漂移能力高。 常采用电路：差分放大电路
中间级：提供足够大的电压放大倍数。要求该级电压放大倍
数大且输入电阻高。
常采用电路：共射放大电路（有源负载和复合管）
输出级：处理大信号、带负载。要求设法减小输出 波形的非线性失真，提供较大电流，带负载能力强。 常采用电路：互补对称功放电路
（4）只能制作几十pF以下的小电容。因此，集成放大器 都采用直接耦合方式。如需大电容，只有外接。
(电容则采用PN结的结电容构成，约在100PF以下，误差也 较大，因此电路结构只能采用直接耦合方式。)
（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。 (6)在集成电路制造工艺中，制造三极管（特别是NPN管） 比制造其他元件容易，且占用面积小，性能好。 [因此常用BJT（或FET）构成恒流源作偏置电阻；将BJT 的基极和集电极短接构成二极管﹑稳压管等；]\
集成电路的技术发展是否有极限？
在一块芯片上能制造的晶体管是否有极限？
如果“有”，它的极限是多少？还有没有新 的方法以求得继续发展。
目前使用的 16 兆位 DRAM 集成电路的线条宽度为 0.5 微米， 64 兆位 DRAM 集成电路的线条宽度为 0.3 微米，继续发展可望达 到 0.01 微米， 0.01 微米的概念相当于 30 个原子排成一列的长度。 这一尺寸在半导体集成电路中，已经成为极限，再小 PN 结的理 论就不存在了，或者说作为电子学范畴的集成电路已达极限，就 会从电子学跃变到量子工学的范畴，由量变到质变，随之而来的 一门新的工程学——对量子现象加以工程应用的“量子工学”也 就诞生了，由这一理论指导而将做成的量子器件，将延续集成电 路的发展。现在美国和日本正投入大量的人力和物力进行这方面 的研究，并且在“原子级加工”方面取得了一定的成果。
双极型管输入级约为105～106欧姆，场效应管输入级可 达109欧姆以上。
10.共模抑制比 KCMR ：
KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB) 其典型值在80dB以上，性能好的高达180dB。
11.－3dB带宽 f H ： 运放的差模电压放大倍数在高频段下降3dB所定义
的带宽 f H 。
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。
3.输入偏置电流IIB ：
输入电压为零时，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。
I IB 1 I B1 I B 2 2
4.输入失调电流 IIO ：
在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用
（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实 现需要对称结构的电路。 （2）集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫 瓦以下。 （3）不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载。
( 由于集成电路中，电阻是利用NPN管的基区体电阻构成，电阻 值的范围一般为几十欧~10千欧左右，阻值范围不大，且阻值精度不易 控制，误差可达10%~20%。所以，若需要高阻值电阻，可用BJT或 FET等组成的恒流源代替，或采用外接电阻的方法。)
级间直接耦合
3、框图:
Vi1
Vi2 差分式输入 偏置电路
输 入 级
中 间 级
输 出 级
Vo
功放
电压（流）放大 恒流源
二、集成运算放大器的主要性能指标
静态和动态指标
1.输入失调电压UIO
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。是表征运放内部电路对称性的指标。
2.输入失调电压温漂 dUIO /dT
于表征差分级输入电流不对称的程度。
I IO I B1 I B2
5.输入失调电流温漂dIIO /dT:
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Uidmax
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Vicmax
结构
封装形式: 金属圆形、双列直插式、扁平式 封装材料: 陶瓷、金属、塑料 例: 塑封双列直插式(DIP)CF741
DIP—Dual In-Line Pakage
8 7 6 5
LM741
1 2 3 4
什么是集成运算放大器？
集成运算放大器——高增益的直接耦合的集成 的多级放大器。 集成电路的工艺特点：