《集成运算放大电路简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《集成运算放大电路简介（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、模拟电子技术多媒体课件4.3 集成运放电路简介典型的集成运放双极型集成运放 F007、F324单极型集成运放 C14573一、引脚4.3.1 双极型集成运放 F007(a)引脚图12348765(b)连接示意图模拟电子技术多媒体课件二、电路原理图图4.3.1 F007电路原理图模拟电子技术多媒体课件1. 偏置电路+VCCT8-VEET9T12T13T10T11R4R5I8I3,4IC9IC10IREFIC13至输入级至中间级 和输出级基准电流：基准电流产生各放 大级所需的偏置电流。各路偏置电流的关系：IREFIC11IC10IB3, IB4IC9IC8IC12IC13微电流源镜像电流源输入级
2、镜像电流源中间级输出级图 4.3.1-1 F007 的偏置电路模拟电子技术多媒体课件2. 输入级T1、T2、T3、T4 组成共集共基差分放大电路；T1、T2 基极接收差分输入信号。T5、T6有源负载。 T4集电极送出单端 输出信号至中间级。 RW调零电阻，R外 接电阻。 T7与R2组成射极输 出器。 uO+VCC-VEET6R1I3,4IC10IC9R2R3RRWT4T2T7T5T3T1T8T9图 4. 3. 1-2uI2uI1模拟电子技术多媒体课件若暂不考虑 T7 和调零电路则电路可简化为：+VCC-VEEI3,4T4T2T3T1I8RCRCuI1uI2uO(1)T1、T2共集组态，具有较高
3、的差模输入电阻和共模输入电 压。(2)共基组态的T3、T4，与有 源负载T5、T6组合，可以得到很高的电压放大倍数。(3)T3、T4 共基接法能改善频率响应。(4)该电路具有共模负反馈，能减小温漂，提高共模抑制比。图4.3.1-2简化示意图 模拟电子技术多媒体课件3. 中间级输入来自T4和T6集电极。输出接在输出级的两个 互补对称放大管的基极。中间级T16、T17组成复 合管，T13作为其有源负载。接入30pF的校正电容起相位补偿的作用，防止电路 产生自激振荡。图 4.3.1-3 中间级示意图+VCC-VEET15T16IC13R7 T17R830pF模拟电子技术多媒体课件4. 输出级 IC1
4、3R8uO+VCC-VEET14uID1 R9R10T19T18R7T15D2图4.3.1-4 F007输出级 原理电路T14、 T18 、T19准互补对称电路；D1、 D2 、R9、R10为过流保护电路；T15 、R7、R8为输出级设置合适的静态工作点。调节 R7、R8 阻值可调节两个功率管之间的电压差。这 种电路称为 UBE 倍增电路。模拟电子技术多媒体课件4.3.2 单极型集成运放3.第二级增强型PMOSFET对管T3、 T4增强型NMOS管T8构成漏极带有源负载的共源放大电路。双端输入、单端输出的MOS差分 放大电路。2.第一级T1、T2 、T7构成多路电流源。1.偏置电路电容C起相位
5、补偿作用。由于第二级电路从T8的栅极输入，其输入电阻非常大，所以使第 一级具有很强的电压放大能力。图4.3.5 C14573电路图模拟电子技术多媒体课件4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路一、开环差模电压增益 Aod一般用对数表示，定义为单位：分贝理想情况下Aod为无穷大；通用型集成运放的Aod为65100dB。4.4.1 集成运放的主要性能指标模拟电子技术多媒体课件二、输入失调电压 UIO三、输入失调电压温漂 UIO 定义： 为了使输出电压为零，在输入端所需要加的 补偿电压。一般运放：UIO 为 1 10 mV；高质量运放：UIO 为 1 mV 以下。定义：一般运放为 每摄氏度 10 2
6、0 V；高质量运放为 每摄氏度 0.5 V 以下。模拟电子技术多媒体课件四、输入失调电流 IIO五、输入失调电流温漂 IIO当输出电压等于零时，两个输入端偏置电流 之差，即定义：一般运放为 几十 一百nA；高质量的低于 1 nA。定义：一般运放为 每摄氏度几nA；高质量的每摄氏度几十pA。模拟电子技术多媒体课件六、输入偏置电流 IIB七、差模输入电阻 rid八、共模抑制比 KCMR定义： 输出电压等于零时，两个输入端偏置电流的 平均值。定义：一般集成运放为几兆欧。定义：多数集成运放在 80 dB 以上，高质量的可达 160 dB。模拟电子技术多媒体课件九、最大共模输入电压 UIcmax输入级能
7、正常放大差模信号情况下允许输入的最 大共模信号。十、最大差模输入电压 UIdmax不至于使PN结反向击穿所允许的最大差模输入电压。十一、 3 dB带宽 fH表示 使Aod下降3dB时的信号频率。一般集成运放 fH 只有几赫兹至几千赫兹。F007C 的 fH 仅为 7 Hz。模拟电子技术多媒体课件十二、 单位增益带宽 fc 使Aod降至0dB时的信号频率，此时开环差模电压放 大倍数 Aod 等于1。十三、 转换速率 SR额定负载条件下，输入一个大信号时，输出电压的 最大变化率。单位为 V / s 。在实际工作中，输入信号的变化率一般不要大于集 成运放的 SR 值。其他技术指标还有：最大输出电压、
8、静态功耗及输 出电阻等。模拟电子技术多媒体课件4.4.2 集成运放的低频等效电路考虑各种失 调因素的等 效电路图不考虑各种失调因素的电路图若将集成运放理想化，模拟电子技术多媒体课件 第一代产品：利用少量横向PNP管，构成以电流源作偏置 电路的三级直接耦合放大电路。 第二代产品：采用了有源负载，简化了电路设计，使开环 增益明显提高，各方面性能指标比较均衡。 第三代产品：输入级采用超管，值高达10005000倍，版 图设计考虑了热效应的影响，减小了失调电压、失调电流及 它们的温漂，增大了共模抑制比和输入电阻。 第四代产品：采用了斩波稳零和动态稳零技术，使各性能 指标参数更加理想化，一般情况下不需要
9、调零就能正常工作 ，大大提高了精度。4.5 集成运放的种类及选择 4.5.1 集成运放的发展概况模拟电子技术多媒体课件4.5 集成运放的种类及选择4.5.2 集成运放的种类 一、按工作原理分类 1.电压放大型：F007、F324、C145732.电流放大型：LM3900、F19003.跨导型：LM3080、F30804.互阻型：AD8009、AD8011二、按可控性分类1.可变增益运放：VCA610 、 AD5262.选通控制运放：OPA676模拟电子技术多媒体课件1. 高精度型性能特点： 漂移和噪声很低，开环差模增益和共 模抑制比很高，误差小。（F5037）2. 低功耗型性能特点： 静态功耗
10、一般比通用型低 1 2 个数量 级(不超过毫瓦级)，工作电源电压很低，有较高的开环差模增益和共模抑制 比。（TLC2552）三、按性能指标分类分为通用型和特殊型两类。模拟电子技术多媒体课件3. 高阻型（F3130）性能特点：通常利用场效应管组成差分输入级，输入电阻 高达 1012 。高阻型运放可用在测量放大电路、采样-保持电路、带通滤波器、模拟调节器以及某些信号源内阻很高的电路中。 4. 高速型（F3554）大信号工作状态下具有优良的频率特性，转换 速率可达几十至几百V/s，甚至高达1000V/s，单位增益带宽可达10MHz，甚至几百MHz。性能特点：常用在A/D和D/A转换器、有源滤波器、高
11、速采样-保持电路、模拟乘法器和精度比较器等电路中。模拟电子技术多媒体课件5. 高压型性能特点：输出电压动态范围大，电源电压高，功耗大。6. 大功率型性能特点：可提供较高的输出电压较大的输出电流，负 载上可得到较大的输出功率。4.5.3 运放的选择 一、信号源的性质二、负载的性质三、精度要求四、环境条件从性能价格比方面考虑，应尽 量采用通用型运放。只有在通用型运放不满足应用 要求时才采用特殊型运放。模拟电子技术多媒体课件4.6 集成运放的使用一、集成运放的外引线（管脚）二、参数测量4.6.1 使用时必做的工作三、调零或调整偏置电压四、消除自激振荡简易测试法电源端加上去耦电容。外接频率补偿电容C。
12、模拟电子技术多媒体课件4.6.2 保护措施一、输入保护(a)防止输入差模信号幅值过大 (b)防止输入共模信号幅值过大 +V+AR1D1D2RFR-VuO uI保护元件保护元件uO+ARRFD1D2uI保护元件图 4.6.2 输入保护措施 模拟电子技术多媒体课件二、 电源端保护保护元件：D1 、D2三、 输出保护保护元件：稳压管 DZ1、DZ2+AD1D2图 4.6.4 电源端保护+AR1DZ1DZ2RFuOuI图 4.6.3 利用稳压管保护运放模拟电子技术多媒体课件复习1.集成电路的组成输入级中间级输出级偏置电路2.集成电路中的电流源镜像电流源+VCCRIREF+T1T2IC2IB1IB22IB IC1UBE1UBE2比例电流源+VCCRIREF+T1T2IC2IB1IB22IB IC1UBE1UBE2微电流源+VCCRIREFT1T2IC22IB IC1Re加射极输出器的电流源RIC2VCCT3T2T1Re3IC1IREFIB威尔逊电流源RIRIC2+VCCIC0IC多路电流源ICTIBR IREFVCCT0ReIET1IC1IC2IC3Re1Re2Re3T2T3MOS管多路电流源MOS管多路电流源
