青岛科技大学数电陈爽集成运放放大电路剖析
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模 拟电子技术
第四章 集成运算放大电路
4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源电路 4.3 集成运放电路简介
4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路 4.5 集成运放的种类及选择* 4.6 集成运放的使用*
模 拟电子技术
内容简介
Home
模 拟电子技术
第四章 集成运算放大电路
4.1 集成运算放大电路概述 集成运算放大器：简称运放，一种高放大倍数
其数值为 20 lgKCMR。
i+
F007C的KCMR大于80dB。
∵Aod>94dB，
uid rid
∴Aoc<14dB。
(3)差模输入电阻rid：
u+ i-
uo Ro Aud uid
uo
集成运放在输入差模信号时的输入电阻。rid愈大，
从信号源索取的电流愈小。F007C的 rid 大于2MΩ。
（4.2.8）
IR
VCC
U BEO R
（4.2.9）
图4.2.3 微电流源
模 拟电子技术
4.2.2 改进型电流源电路
为了减小基极电流的影响，提高输出电流与 基准电流的传输精度，稳定输出电流，可对基本 镜像电流源电路加以改进。
模 拟电子技术
一、加射极输出器的电流源
利用T2管的电流放大作用，
减小了基极电流IB0和IB1对
模 拟电子技术
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。
模 拟电子技术
4.1.3 集成运放的电压传输特性
同相端输 入电压
uid = uP – Un 差模输入电压
+VCC
反相端输 入电压
–VEE
图4.1.2 集成运放的符号和电压传输特性
模 拟电子技术
三、集成运放允许采用复杂的电路形式，以达到 提高各方面性能的目的。
四、常用有源元件(晶体管或场效应管)取代电阻。 五、集成晶体管和场效应管因制作工艺不同，性能 上有较大差异，所以在集成运放中常采用复合形式， 以得到各方面性能俱佳的效果。
模 拟电子技术
4.1.2 集成运放电路的组成及其各部分的作用
模 拟电子技术
4.2 集成运放中的电流源电路
电流源的作用：1.提供合适的静态电流；
2.作有源负载电阻取代大电阻
I电一R 阻、VR镜CC中像RU的电BE电流流I源C0为 基2IB准电IC0流 2， I其C0表达式I保C为1持的：不电变流。值将
IC0
2
IR
当 β＞＞2 时，输出电流：
IC1
IR
VCC
UBE R
镜像电流源
IC10
UT R4
ln
IR IC10
26 ln 0.73 uA 3 IC10
微电流源
IC uA
IC IC • IR
IR
VCC U BE R
X . mA .mA
.mA
模 拟电子技术
4.2.4 以电流源为有源负载的放大电路 一、有源负载共射放大电路
有源负载
Au
图4.2.5 威尔逊电流源
4.2.3模多路拟电流电源电子路技 术
图4.2.6 基于比例电流源的多路电流源
IC
Reo Re
IR
IC
Reo Re
IR
模 拟电子技术
IC
S S
IC
IC
S S
IC
图4.2.7 多集电极管构成的多路电流源
模 拟电子技术
[例4.2.1]
图4.2.9 F007中的电流源电路
IC0 =IC1
镜像电流源具有温度补偿的作用。
模 拟电子技术
二、比例电流源
IC1 和 IR 呈比例关系
IC
Reo Re
I R （4.2.5）
IR
VCC R
U BEO Re
（4.2.6）
模 拟电
三、微电流源
子技术
IC
I E
U BEO U BE Re
（4.2.7）
I C1
UT Re
ln IR I C1
的线性（直接耦合集成）电路。
4.1.1 集成运放的电路结构特点 4.一1.1、集由成于运硅放片的上电不路能结制构作特大点电容，集成运放均采
用直接耦合方式。 二、相邻元件具有良好的对称性，而且受环境温
度和干扰等影响后的变化也相同，大量采用各种
差分放大电路(作输入级)和恒流源电路(作偏置电 路或有源负载)。
Aod=ΔuO／Δ(uP—uN)，常用分贝(dB)表示
其分贝数为 20 lg| Aod | 。
通用型集成运放的 Aod 通常在105左右，即100dB 左右。F007C的Aod大于94dB。
模 拟电子技术
(2)共模抑制比KCMR：差模放大倍数与共模放大倍 数之比的绝对值，
即:KCMR= | Aod／ Aoc |，也常用分贝表示，
基准电流IR的分流。
IC
IR
IR
( )
若：β=10，则：IC1≈0.982
IR。 在β很小时也可认为IC1≈IR。
模 拟电子技术
二、威尔逊电流源 T1管的c-e串联在T2管的 发射极，起Re的作用。
IC ( )IR IR
在β很小时也可认为：
IC2≈IR IC2受基极电流影响很小。
偏置电路：为各 级放大电路设置 合适的静态工作 点。采用电流源 电路。
输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad 大， Ac小，输入端耐压高。 中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够 的放大能力。 输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最 大不失真输出电压尽可能大。
几代产品中输入级的变化最大！
模 拟电子技术
+VCC
线性 放大 区
+UOM
非线 性饱 和区
–VEE -UOM
Aud —差模开环电压放大倍数，几十万倍，
线性区非常窄。
uo = Aud(up – uN) (4-1-2)
例如： Aud = 5x105, ±UOM = ± 1Байду номын сангаасV时。
up – uN= uo/Aod=14/ 5x105=28(uV)
模 拟电子技术
图4.3.3 F324电路原理图
模 拟电子技术
图4.3.4 F324的简化电路原理图
模 拟电子技术
4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路 4.4.1 集成运放的主要性能指标 集成运放的性能参数：
(1) 开环差模增益Aod ：在集成运放无外加反馈时 的差模放大倍数称为开环差模增益，记作Aod。
( Rc // RL
Rb rbe
)
Au
( rce // rce //
Rb rbe
RL
)
RL
Rb rbe
模 拟电子技术
二、有源负载差分放大电路
Au
( rce
// rce rbe
//
RL
)
RL
rbe
图4.2.11 有源负载差分放大电路
4.3 集模 成拟运放电电子路简技介术
模图4.拟3.2 电F00子7电技路中术的放大电路部分
第四章 集成运算放大电路
4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源电路 4.3 集成运放电路简介
4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路 4.5 集成运放的种类及选择* 4.6 集成运放的使用*
模 拟电子技术
内容简介
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第四章 集成运算放大电路
4.1 集成运算放大电路概述 集成运算放大器：简称运放，一种高放大倍数
其数值为 20 lgKCMR。
i+
F007C的KCMR大于80dB。
∵Aod>94dB，
uid rid
∴Aoc<14dB。
(3)差模输入电阻rid：
u+ i-
uo Ro Aud uid
uo
集成运放在输入差模信号时的输入电阻。rid愈大，
从信号源索取的电流愈小。F007C的 rid 大于2MΩ。
（4.2.8）
IR
VCC
U BEO R
（4.2.9）
图4.2.3 微电流源
模 拟电子技术
4.2.2 改进型电流源电路
为了减小基极电流的影响，提高输出电流与 基准电流的传输精度，稳定输出电流，可对基本 镜像电流源电路加以改进。
模 拟电子技术
一、加射极输出器的电流源
利用T2管的电流放大作用，
减小了基极电流IB0和IB1对
模 拟电子技术
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。
模 拟电子技术
4.1.3 集成运放的电压传输特性
同相端输 入电压
uid = uP – Un 差模输入电压
+VCC
反相端输 入电压
–VEE
图4.1.2 集成运放的符号和电压传输特性
模 拟电子技术
三、集成运放允许采用复杂的电路形式，以达到 提高各方面性能的目的。
四、常用有源元件(晶体管或场效应管)取代电阻。 五、集成晶体管和场效应管因制作工艺不同，性能 上有较大差异，所以在集成运放中常采用复合形式， 以得到各方面性能俱佳的效果。
模 拟电子技术
4.1.2 集成运放电路的组成及其各部分的作用
模 拟电子技术
4.2 集成运放中的电流源电路
电流源的作用：1.提供合适的静态电流；
2.作有源负载电阻取代大电阻
I电一R 阻、VR镜CC中像RU的电BE电流流I源C0为 基2IB准电IC0流 2， I其C0表达式I保C为1持的：不电变流。值将
IC0
2
IR
当 β＞＞2 时，输出电流：
IC1
IR
VCC
UBE R
镜像电流源
IC10
UT R4
ln
IR IC10
26 ln 0.73 uA 3 IC10
微电流源
IC uA
IC IC • IR
IR
VCC U BE R
X . mA .mA
.mA
模 拟电子技术
4.2.4 以电流源为有源负载的放大电路 一、有源负载共射放大电路
有源负载
Au
图4.2.5 威尔逊电流源
4.2.3模多路拟电流电源电子路技 术
图4.2.6 基于比例电流源的多路电流源
IC
Reo Re
IR
IC
Reo Re
IR
模 拟电子技术
IC
S S
IC
IC
S S
IC
图4.2.7 多集电极管构成的多路电流源
模 拟电子技术
[例4.2.1]
图4.2.9 F007中的电流源电路
IC0 =IC1
镜像电流源具有温度补偿的作用。
模 拟电子技术
二、比例电流源
IC1 和 IR 呈比例关系
IC
Reo Re
I R （4.2.5）
IR
VCC R
U BEO Re
（4.2.6）
模 拟电
三、微电流源
子技术
IC
I E
U BEO U BE Re
（4.2.7）
I C1
UT Re
ln IR I C1
的线性（直接耦合集成）电路。
4.1.1 集成运放的电路结构特点 4.一1.1、集由成于运硅放片的上电不路能结制构作特大点电容，集成运放均采
用直接耦合方式。 二、相邻元件具有良好的对称性，而且受环境温
度和干扰等影响后的变化也相同，大量采用各种
差分放大电路(作输入级)和恒流源电路(作偏置电 路或有源负载)。
Aod=ΔuO／Δ(uP—uN)，常用分贝(dB)表示
其分贝数为 20 lg| Aod | 。
通用型集成运放的 Aod 通常在105左右，即100dB 左右。F007C的Aod大于94dB。
模 拟电子技术
(2)共模抑制比KCMR：差模放大倍数与共模放大倍 数之比的绝对值，
即:KCMR= | Aod／ Aoc |，也常用分贝表示，
基准电流IR的分流。
IC
IR
IR
( )
若：β=10，则：IC1≈0.982
IR。 在β很小时也可认为IC1≈IR。
模 拟电子技术
二、威尔逊电流源 T1管的c-e串联在T2管的 发射极，起Re的作用。
IC ( )IR IR
在β很小时也可认为：
IC2≈IR IC2受基极电流影响很小。
偏置电路：为各 级放大电路设置 合适的静态工作 点。采用电流源 电路。
输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad 大， Ac小，输入端耐压高。 中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够 的放大能力。 输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最 大不失真输出电压尽可能大。
几代产品中输入级的变化最大！
模 拟电子技术
+VCC
线性 放大 区
+UOM
非线 性饱 和区
–VEE -UOM
Aud —差模开环电压放大倍数，几十万倍，
线性区非常窄。
uo = Aud(up – uN) (4-1-2)
例如： Aud = 5x105, ±UOM = ± 1Байду номын сангаасV时。
up – uN= uo/Aod=14/ 5x105=28(uV)
模 拟电子技术
图4.3.3 F324电路原理图
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图4.3.4 F324的简化电路原理图
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4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路 4.4.1 集成运放的主要性能指标 集成运放的性能参数：
(1) 开环差模增益Aod ：在集成运放无外加反馈时 的差模放大倍数称为开环差模增益，记作Aod。
( Rc // RL
Rb rbe
)
Au
( rce // rce //
Rb rbe
RL
)
RL
Rb rbe
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二、有源负载差分放大电路
Au
( rce
// rce rbe
//
RL
)
RL
rbe
图4.2.11 有源负载差分放大电路
4.3 集模 成拟运放电电子路简技介术
模图4.拟3.2 电F00子7电技路中术的放大电路部分