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1、第七章第七章 集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用 集成电路集成电路(IC: Integrated carnet ):一一个个基基片片上上集集成成几几百百个个，上上万万，百百万万，超超 亿个模拟或数字电路。亿个模拟或数字电路。 IC分分类类 数字数字IC 集成度高，可达上千万，超亿个元件的集成度集成度高，可达上千万，超亿个元件的集成度 模拟模拟IC 线性线性 集成运放集成运放 通用通用 专用专用 （闭闭环环运运用用时时能能精精确确实实现各种模拟运算）现各种模拟运算） 非线性非线性 模拟相乘器模拟相乘器 数模数模 数模数模( (D/A) D/A) 转换器转换器模数模数( (D/A) D/
2、A) 转换器转换器 8/1/2024模电课件集成电路的特点集成电路的特点 （1 1）由于制造工艺和集成化的限制，不适于制造容）由于制造工艺和集成化的限制，不适于制造容量大的电容和电感，因此，集成电路内部放大电路量大的电容和电感，因此，集成电路内部放大电路通常采用直接耦合方式。通常采用直接耦合方式。 （2 2）集成电路的工艺不适于大阻值电阻的制造，因）集成电路的工艺不适于大阻值电阻的制造，因此，常采用晶体管构成的恒流源电路提供偏置电流。此，常采用晶体管构成的恒流源电路提供偏置电流。 （3 3）集成电路工艺制造的元器件，其对称性和温度）集成电路工艺制造的元器件，其对称性和温度对称性都较好。对称性都
3、较好。 （4 4）在集成电路内部，纵向）在集成电路内部，纵向NPNNPN管的管的较大，而横较大，而横向向PNPPNP管的管的值很小，但值很小，但PNPN结耐压高，因此，设计常结耐压高，因此，设计常常利用这一特点中，将纵向常利用这一特点中，将纵向NPNNPN管和横向管和横向PNPPNP管接成管接成复合组态，形成性能优良的各种放大电路。复合组态，形成性能优良的各种放大电路。 8/1/2024模电课件7.1.2 集成运放的特点及集成运放的特点及组成方框成方框图 1集成运放的电路符号集成运放的电路符号 集成运放的电路符号为一个用正方形表示的三端口集成运放的电路符号为一个用正方形表示的三端口元件元件 基
4、本引出端：基本引出端：同相输入端同相输入端正电源端正电源端负电源端负电源端反相输入端反相输入端输出端输出端uoui1ui2T1T2+VCC- -VEERcRcR1R1IeeNb1b2ui1ui2uoui1uouuouuuouuuou8/1/2024模电课件2 2集成运放的封装集成运放的封装 （a a）金属圆壳封装金属圆壳封装（b b）双列直插封装双列直插封装（c c）扁平陶瓷封装扁平陶瓷封装8/1/2024模电课件2集成运放的组成框图集成运放的组成框图 从原理上看，集成运放实际上是具有高放大倍数的从原理上看，集成运放实际上是具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路，其内部电路一般由输入级、多级直接
5、耦合放大电路，其内部电路一般由输入级、输出级、中间级和偏置电路等四个基本部分组成输出级、中间级和偏置电路等四个基本部分组成 偏偏 置置 电电 路路输输入入级级输输出出级级中中间间级级1输入级：一般由差动放大电路构成输入级：一般由差动放大电路构成 2中间级：由一至二级直接耦合放大电路组成，主要承担放大中间级：由一至二级直接耦合放大电路组成，主要承担放大作用，还含有电平移位和双端单端变换电路。作用，还含有电平移位和双端单端变换电路。 3输出级：一般为互补推挽射级跟随器，以提高集成运放负输出级：一般为互补推挽射级跟随器，以提高集成运放负载能力，载能力，常还含有保护电路。常还含有保护电路。 4偏置电路
6、：由电流源电路组成，为各级放大器设置合适的偏置电路：由电流源电路组成，为各级放大器设置合适的静态静态工作点。工作点。 8/1/2024模电课件二典型集成运放电路二典型集成运放电路741。IC10IB3+IB4IC8IC2.IC38/1/2024模电课件二典型集成运放电路二典型集成运放电路741。IC10IB3+IB4IC8IC2CBCAT13等效电路等效电路BECBCAT13T13A8/1/2024模电课件二典型集成运放电路二典型集成运放电路741。IC10IB3+IB4IC8IC2R88/1/2024模电课件二典型集成运放电路二典型集成运放电路741。2376451R5ImIc88/1/20
7、24模电课件一输入特性参数一输入特性参数 7.27.2集成运放的主要技术参数：集成运放的主要技术参数：1输入失调电压：反映了运放输入级差动电路的对称性输入失调电压：反映了运放输入级差动电路的对称性 输入输入= =0，输出，输出0，失调失调使输出使输出=0，输入附加电压，输入附加电压 （静态的直流补偿电压）（静态的直流补偿电压）uuou2温度漂移系数温度漂移系数UIO：输入失调电压输入失调电压UIO的温度变化率的温度变化率 3输入偏置电流输入偏置电流I IIBIB 静态输出电压静态输出电压=0 时时输入偏置电流的平均值输入偏置电流的平均值 kk 8/1/2024模电课件4 4输入失调电流输入失调
8、电流I IIOIO 输出电压为零时，两个输入端的偏置电流之差输出电压为零时，两个输入端的偏置电流之差 输输入入失失调调电电流流IIO也也是是反反映映运运放放差差分分放放大大电电路路对对称性的一个指标称性的一个指标 uuou5 5输入失调电流温漂输入失调电流温漂IIOIIO 输入失调电流在规定工作范围内的温度系数输入失调电流在规定工作范围内的温度系数 输入失调电流温漂输入失调电流温漂IIO是衡量运放温漂的重要指标是衡量运放温漂的重要指标 6 6差模输入电阻差模输入电阻r ridid 差差模模输输入入电电压压uid与与相相应应的的输输入入电电流流iid的变化量之比的变化量之比 8/1/2024模电
9、课件7.2.2 7.2.2 增益特性参数增益特性参数 1开环差模电压增益开环差模电压增益Aod 开开环环差差模模电电压压增增益益指指运运放放无无外外加加反反馈馈的的情情况况下下的的差差模模增益增益 开开环环差差模模电电压压增增益益Aod是是表表示示运运放放精精度度的的重重要要指指标标，Aod越越大大越好，理想运放的越好，理想运放的Aod为为 2共模抑制比共模抑制比KCMR 共共模模抑抑制制比比KCMR为为开开环环差差模模电电压压增增益益Aod和和开开环环共模电压增益共模电压增益Aoc之比之比 共共模模抑抑制制比比KCMR主主要要用用于于衡衡量量运运放放抑抑制制温温漂漂的的能能力力。KCMR越越
10、大大，表明抑制温漂的能力越强，理想运放的表明抑制温漂的能力越强，理想运放的KCMR为为 8/1/2024模电课件7.2.3 7.2.3 输出特性参数输出特性参数 1 1输出电阻输出电阻r ro o 输出电阻为集成运放对地的动态电阻输出电阻为集成运放对地的动态电阻 r ro o越小，表明集成运放带负载能力越强。越小，表明集成运放带负载能力越强。 2 2输出峰输出峰- -峰电压峰电压U UOP-POP-P 输输出出峰峰- -峰峰电电压压U UOP-POP-P表表示示在在特特定定负负载载的的条条件件下下，集集成成运放的最大输出电压幅度运放的最大输出电压幅度 与电源电压值有关。与电源电压值有关。8/1
11、/2024模电课件7.2.4 7.2.4 电源特性参数电源特性参数 1 1电源电压抑制比电源电压抑制比K KSVRSVR 输入失调电压与电源电压变化量之比输入失调电压与电源电压变化量之比 u uo o为电源电压变化为电源电压变化E Es s 而引起的输出电压变化而引起的输出电压变化 2 2静态功耗静态功耗P PD D 静静态态功功耗耗是是集集成成运运放放在在无无负负载载、输输出出电电压压为为零零时时的的功率损耗。功率损耗。 8/1/2024模电课件7.2.5 7.2.5 频率特性参数频率特性参数 1 1开环带宽开环带宽BWBW 集集成成运运放放的的开开环环差差模模电电压压增增益益值值随随频频率率从从直直流流增增益益下降下降3 3dBdB时所对应的信号频率，称为开环带宽时所对应的信号频率，称为开环带宽BWBW 0dB1-3dBA2 2单位增益带宽单位增益带宽BGBG 集集成成运运放放接接成成单单位位增增益益组组态态（即即开开环环差差电电压压增增益益A Aodod =1=1）的所对应的频带宽度的所对应的频带宽度 3 3转换速率转换速率S SR R（压摆率）压摆率） 转转换换速速率率S SR R指指在在额额定定的的负负载载条条件件下下，输输入入一一个个大大幅幅度度的的阶阶跃跃信信号号时时，输输出出电电压的最大变化率压的最大变化率 kk8/1/2024模电课件
