第4讲 集成运算放大器及应用汇总

+∞
A －
+
V uo 输出端
国际符号：
反相输入端 u- － 同相输入端 u+ ＋
uo 输出端
“反相”是指输出电压与输入电压相位相反； “同相” 是指输出电压与输入电压相位相同。
3、通用型集成运放F007
T8
T9 T12
3
+
T1
T3
T5
1
T2
_2
IREF
T4
R5
39k
T7
T6 T10
5
T11
R 1 R2
U IO T
2mV /
C
I ，
IO
T
200PA /
C
，KCMR
110dB
如 LH0044、AD707、OP-77、OPA177、ICL7650、 AD508、OP-27等。
高速型
转换速率SR大于几十伏∕微秒，单位增益带宽 BW >10MHZ。如 uA715、LH002、AD845、 AD9618、SL541等。
开环差模增益 Aod ； 差模输入电阻 rid ；
共模抑制比 KCMR ； 输出电阻 ro 0 ； -3dB带宽 fH ；
输入失调电压、输入失调电流以及它们的温漂 为零；输入偏置电流为零等。 ➢ 线性工作区的特点
“虚短路”：u+=u- “虚断路”：i+=i-=0
➢ 非线性工作区的特点
➢ 中间级 T16和T17是复合管组成的共射放大电路，T13B作
这一级的集电级有源负载。
➢ 输出级 T14和T20管组成互补对称输出级，T18、T19和 R8为
其提供静态偏置以克服交越失真。
T15和 R9保护T14管，使其在正向电流过大时不致烧 坏。 T21、T23、T22管和 R10保护 T20管在负向电流 过大时不致烧坏。 ➢ 相位分析
U BE11
其他偏置电流都与基准电流有关。
T10、T11和R4组成微电流源，通过T8和T9组成的镜 象电流源为差动输入级提供偏置电流。
T12和T13管构成多支路电流源。T13管是多集电极 三极管，其集电极电流和的大小比例为3:1。B路
作为中间级的有源负载。A路为输出级提供偏置。
➢ 输入级
T1 、T2和 T3 、T4管组成共集一共基复合差动输入电路
用“瞬时极性法”判定，3号腿为同相端；2号腿 为反相端。
4、集成运算放大器的主要参数
(1) 开环差模增益Aod
Aod
Uo U U
用分贝（dB）表示， 其分贝数为 20lg Aod 。
(2) 差模输入电阻 rid
输入差模信号时，集成运放的输入电阻。
(3) 共模抑制比 KCMR
差模电压增益 Aud 与共模电压增益 Auc 之比，
输出级
有一定的带负载能力（即输出电阻小）和一定的 输出电压及电流动态范围。因此输出级多采用射极输 出器、 互补对称电路。
偏置电路
设置集成运放各级放大电路的静态工作点，一 般采用镜像电流源。
2、集成运算放大器符号
•电压增益高
集成运放的特点 国内符号：
•输入电阻大 •输出电阻小
反相输入端 uV+ 同相输入端 uV-
(8) 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
I IB
1 2
IB1
IB2
(9) 最大差模输入电压 Uid max
运放两输入端能承受的最大差模输入电压。
(10) 最大共模输入电压 Uic max
(11) 3dB带宽 fH 和单位增益带宽 fC fH 是 Aod 在高频段下降 3dB时的带宽。fC 是 Aod 下
降到零分贝时的信号频率。
(12) 转换速率SR (压摆率)
SR
duo dt
max
反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。
5、特殊集成运算放大器 高输入阻抗型
差模输入电阻往往大于 109 ，输入偏置电流通 常为pA数量级。
如 5G28、LF356、AD515、LF0052等。
高精度、低漂移型
一般要求
R3
R4
T13
A B
T19
C
30pF 9
R8
8
T 16
T22
T 17
R6
R 7
Rp
T15 T18
T21
T24
+VCC
7Байду номын сангаас
T 14
R9 +V O
R10 6
T20
T23 4 -V EE
T8
T9 T12
3
+
T1
T3
T5
1
R1
T2
_2
IREF
T7 R2
T4
R5
39k
T6 T10
5
T11
R3
R4
T13
BA
T19
低功耗型 功耗为微瓦数量级。电流几十微安，电源电压
在几伏以下。如 CA3078、uPC253、ICL7641等。
大功率型 电源电压为正负几十伏，输出电流几十安培，
输出功率为几十瓦左右。 如 LH0021、MCEL165、 HA2645、LM143、ICH8515等。
6、理想运算放大器 ➢ 技术指标
uo ＋UoH
理想 特性 实际 特性
O
ui
非线 性区
UoL 非线 性区
线性 区
非线性工作区有两个重要特点：
（1）输出电压uo的值只有两种可能：
当u+>u-时，uo=UoH；当u+<u-时，uo=UoL
C
30pF 9
R8
8
T 16
T22
T 17
R6
R 7
Rp
T15 T18
T21
T24
+VCC
7
T 14
R9 +V O
R10 6
T20
T23
4 -V EE
输入级 偏置电路 中间级 输出级
分析：
➢ 偏置电路
T12、R5和T11构成了主偏置电路，产生基准电流：
I REF
VCC
(
VEE ) U BE12 R5
第4讲 集成运算放大器及其应用
4.1 集成运放的总体结构
1、集成运算放大器的组成
u u+ u 差动输入级 u-
电压放大级
偏置电路
输出级 uo u
集成运放的基本组成部分
输入级
低漂移，高共模抑制比，高输入阻抗及低偏置 电流。一般采用差分放大电路。
电压放大级
又称中间级，完成电压放大。为了提高电压放大 倍数， 经常采用复合管做放大管， 用恒流源做有源 负载。
其中T1和T2管作为射极输出器，输入电阻高。T3 和T4 管是横向PNP管，发射结反向击穿电压高，可使输入 差模信号达到30V以上。
T5 、T6 、T7 和R1 、R2 、R3组成具有基极补偿作用 的镜象电流源，作为差动输入级的有源负载，可以提 高输入级的增益。它们同时还有单端输出转换为双端 增益的功能。
KCMR 20lg Aud Auc (dB)
(4) 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。 (5) 输入失调电压温漂 dUio
dT (6) 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，
Iio IB1 IB2
(7) 输入失调电流的温漂 dIio dT