单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,7-1,集成运放的特点和电路结构,7-2,集成运放的特性参数,7-3,理想的集成运放,第七章 集成运算放大器,7-4,集成运放的线性应用,7-5,集成运放的非线性应用,集成运算放大器，简称集成运放，是一 个,高性能,的直接耦合多级放大电路，因首先用于运放，故而得名1,、采用直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性，采用差分放大电路和电流源电路通用型集成运放：,单运放,LM741,；,四运放,LM324,专用型集成运放：,高精度型：,AD797,7-1,集成运放的特点和电路结构,2,、用有源器件代替无源元件，如用晶体管代替占面积大的 大电阻，三极管当二极管用等3,、利用纵向,NPN,管,值较大、横向,PNP,管的耐压比较高的特 点，接成复合管的组态，,形成性能优良的各种放大电路一、集成运放的特点,集成运放的分类：,4,、体积小、可靠性高、功耗低、成本低、使用方便。
二、集成运放的一般构成（通用型）,偏置电路：,由恒流源电路组成，向各放大级提供合适的偏置电流；,输 入 级：,大多采用差动放大电路，要求输入电阻大，共模抑制比高，耐压高；,中 间 级：,输 出 级：,主放大器，多采用共射放大电路，要求有足够大的放大能力；,一般为互补推挽功率放大器，要求输出电阻小，输出电压尽可能大，通常含有保护电路输入级,中间级,输出级,偏置电路,u,+,u,-,u,O,三、集成运放的符号和封装,若将集成运放看成一个黑盒子，则可等效为一个双端输入单端输出的高性能差分放大电路输入级,中间级,输出级,偏置电路,u,+,u,-,u,O,1,、电路符号,+,-,u,+,u,-,u,O,A,同相输入端,反相输入端,同相输入端：信号从该端输入时，输出与输入同相反相输入端：信号从该端输入时，输出与输入反相u,+,u,-,u,O,A,2,、封装,金属圆壳式；,双列直插式；,扁平式,四、,通用型集成运放,LM741,对于集成运放电路，应首先找出偏置电路，然后根据信号流通顺序，将其分为输入级、中间级和输出级四、,通用型集成运放,LM741,双入单出的共集,-,共基差分放大电路,复合管为放大管、恒流源作负载的共射放大电路,用,U,BE,倍增电路消除交越失真的,互补推挽输出级,四、,通用型集成运放,LM741,T1T6,组成差分式放大电路；,T1,、,T3,和,T2,、,T4,组成复合差分电路；,采用共集形式可以提高输入阻抗，共基形式频带宽；,T3,、,T4,为横向,PNP,管，耐压高，因此允许的共模输入电压大；,T5,、,T6,、,T7,组成精密镜像电流源作为,T3,、,T4,的有源负载，能有效地提高共模抑制比；,R,p,为外接的调零电位器，通过调节,R,p,可以保证静态时输出为零。
四、,通用型集成运放,LM741,T16T17,组成复合管共射放大电路，,T13B,作为有源负载，交流电阻很大，所以本级可以获得很高的电压增益，同时具有较高的输入电阻电容,C,C,用于相位补偿（密勒）补偿，避免电路产生自激振荡四、,通用型集成运放,LM741,T14T20,组成互补推挽输出电路T19,作二极管用，与,T14,、,R8,组成,U,BE,倍增电路，使电路工作在甲乙类状态，消除交越失真T24,为射极跟随器，起隔离作用，减小输出级对中间级的负载影响四、,通用型集成运放,LM741,正常工作时，,T15,、,T21,处于截止状态当电流过大时，,R9,、,R10,的压降增大，,T15,、,T21,导通T15,导通后，对,T14,的基极产生分流作用，限制,T14,的电流，保护,T14,T21,导通后，使,T23,、,T22,导通，使,T16,的基极电位降低，使,T24,的基极电位升高，导致,T20,趋于截止，因而限制,T20,的电流，保护,T20,1,、开环差模电压增益,A,Od,集成运放在无外加反馈情况下的差模电压增益u,+,u,-,u,O,A,Od,越大越好，一般在,70120dB,范围内。
2,、差模输入电阻,r,id,r,id,：几兆欧；,若以场效应管作为输入级可达,10,6,M,3,、输出电阻,r,O,集成运放输出端的对地等效电阻,反映了集成运放的带负载能力r,O,：,1001000,欧姆,7-2,集成运放的主要技术参数,4,、共模抑制比,K,CMR,开环差模电压增益与开环共模电压增益之比K,CMR,越大越好，一般在,80160dB,范围内5,、,-3dB,带宽,BW,A,Od,由直流增益下降,3dB,时所对应的信号频率6,、单位增益带宽,BG,A,Od,下降到,1,（,0dB,）时对应的频率BW,：几,Hz,几千,Hz,；,BG,：,0.45MHz,；,7-2,集成运放的主要技术参数,7,、输入失调电压,U,I0,及其温漂,U,I0,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输入失调电压,U,I0,的温度变化率U,I0,：,110mV,；,U,I0,：,510,V/,C,；,8,、最大共模输入电压,U,ICm,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9,、最大差模输入电压,U,Idm,表示集成运放两输入端之间所能承受的最大电压。
若超过此值，运放输入级中差分对管中的一个管子的发射结可能被反向击穿7-2,集成运放的主要技术参数,10,、输入偏置电流,I,IB,输出电压为,0,时，两个输入端偏置电流的平均值典型值：,10,几千,nA,11,、输入失调电流,I,I0,及其温漂,I,I0,输入失调电压,I,I0,的温度变化率输出电压为,0,时，两个输入端的偏置电流之差I,I0,：几十,一百,nA,；,I,I0,：,0.01,I,I0,/,C,；,7-2,集成运放的主要技术参数,7-2,集成运放的特性指标,指标参数,741,典型值,理想值,开环差模增益,A,od,:,106dB,差模输入电阻,r,id,:,2M,差模输出电阻,r,o,:,100,0,共模抑制比,K,CMR,：,90dB,输入失调电压,U,IO,:,1mV,0,u,IO,的温漂,d,U,IO,/d,T,V/C,0,输入失调电流,I,IO,:,20nA,0,I,IO,的温漂,d,I,IO,/d,T,:,nA,/C,0,最大共模输入电压：,13V,最大差模输入电压：,30V,3dB,带宽：,10Hz,转换速率：,0.5V/s,7-3,理想运算放大器,一、理想运放的技术指标,二、集成运放的传输特性,三、理想运放工作性区的特点,四、理想运放工作在非线性区的特点,一、理想运放的技术指标,理想运放,将各项技术指标理想化的集成运放。
开环差模电压增益：,差 模 输 入 电 阻：,输 出 电 阻：,共 模 抑 制 比：,A,Od,r,id,r,O,K,CMR,I,IB,I,IO,U,IO,BW,零点漂移,0,0,0,0,0,u,O,u,+,-,u,-,0,U,OH,U,OL,二、集成运放的电压传输特性,线性区,非线性区,非线性区,1,、线性区,当差模输入信号较小时，输出与输入是线性的关系由于运放的开环差模电压增益很高，所以线性范围很小，一般不超过,0.1mV.,2,、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，要么为负向饱和值三、理想运放工作性区时的特点,因理想运放,A,Od,=,；,运放工作性区时：,+,-,u,+,u,-,u,O,1,、理想运放的差模输入电压等于零,“,虚短”,运放的两输入端电位相等，如同将两点短路一样，但实际上并未真正被短路，将这种现象称为,“虚短”,实际运放,A,Od,越大，将输入端视为“虚短”带来的误差越小由于理想运放,r,id,=,，,因此两输入端均没有电流2,、理想运放的输入电流等于零,“,虚断”,运放的输入电流等于,0,，如同将两点断开，但实际上并未真正被断开，将这种现象称为,“虚断”,。
实际运放,r,id,越大，将输入端视为“虚断”带来的误差越小虚短”,和,“虚断”,是理想运放工作性区时的两个重要结论，常作为分析运放应用电路的出发点，必须牢牢掌握u,+,u,-,u,O,i,+,i,-,三、理想运放工作性区时的特点,四、理想运放工作在非线性区时的特点,1,、输出电压的值只有两种可能：,或等于正向饱和值；或等于负向饱和值u,O,u,+,-,u,-,0,U,OH,U,OL,非线性区,非线性区,理想特性,注意：,运放工作在非线性区时，差模输入电压可以较大，所以,“虚短”,现象不复存在2,、理想运放的输入电流等于零,“,虚断”,理想运放,r,id,=,，,时，发生状态的转换注意问题,理想运放工作性区和非线性区时，各有不同的特点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：虚短、虚断,非线性区：有虚断无虚短；输出为正向（负向）饱和值线性区：,非线性区：,必须要在电路中引入深度负反馈运放工作在开环状态。