chapter16 集成运算放大器

1、 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。最广泛的一种模拟集成电路。开环电压放大倍数开环电压放大倍数Auo 高：高： 80dB140dB差模输入电阻差模输入电阻rid 高：高： 105 1011 输出电阻输出电阻ro 低：低：几十几十 几百几百 共模抑制比共模抑制比KCMRR高高： 70dB130dB集成运放的总体结构集成运放的总体结构uuu电压放大级输出级偏置电路uo+差动输入级uu-+UCCUEEuu+输入级输入级中间级中间级 输出级输出级同相同相输入端

2、输入端输出端输出端反相反相输入端输入端 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差放采用带恒流源的差放 。 中间级：中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。放大电路构成。 输出级：输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。般由互补对称电路或射极输出器构成。集成运算放大器符号集成运算放大器符号同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端输出端输出端VVVo+A+-uu

3、u典型集成运放芯片介绍1.A741（F007、5G24、LM741）单运放2.A747双运放16.1.3 主要参数主要参数 运算放大器的性能可用一些参数来表示。运算放大器的性能可用一些参数来表示。为了合理地选用和正确地使用运算放大器，必为了合理地选用和正确地使用运算放大器，必须了解各主要参数的意义。须了解各主要参数的意义。1. 最大输出电压最大输出电压UOPP 能使输出电压和输入电压保持不失真关系的能使输出电压和输入电压保持不失真关系的最大输出电压，称为运算放大器的最大输出电最大输出电压，称为运算放大器的最大输出电压。压。F007集成运算放大器的最大输出电压约为集成运算放大器的最大输出电压约为

4、 12V。2. 开环电压放大倍数开环电压放大倍数Auo 在没有外接反馈电路时所测出的差模电压在没有外接反馈电路时所测出的差模电压放大倍数，称为开环电压放大倍数。放大倍数，称为开环电压放大倍数。 Auo越高，所构成的运算电路越稳定，越高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。运算精度也越高。Auo一般约为一般约为104107，即，即80 140dB。3. 输入失调电压输入失调电压Uio 理想的运算放大器，当输入电压理想的运算放大器，当输入电压ui1 = ui 2 = 0（即把两输入端同时接地）时，输出电压（即把两输入端同时接地）时，输出电压uo = 0。但在实际的运算放大器中，由于制造中元件参

5、数但在实际的运算放大器中，由于制造中元件参数的不对称性等原因，当输入电压为零时，的不对称性等原因，当输入电压为零时，uo 0。反过来说，反过来说，如果要如果要u0 = 0，必须在输入端加一个很，必须在输入端加一个很小的补偿电压，它就是输入失调电压。小的补偿电压，它就是输入失调电压。 Ui0一般为几毫伏，愈小愈好。一般为几毫伏，愈小愈好。4. 输入失调电流输入失调电流Ii0 输入失调电流是指输入信号为零时，两个输入输入失调电流是指输入信号为零时，两个输入端静态基极电流之差，即端静态基极电流之差，即 。Ii0一般在零点零几微安级，其值愈小愈好。一般在零点零几微安级，其值愈小愈好。210BBiIII

6、 5. 输入偏置电流输入偏置电流IiB 输入信号为零时，两个输入端静态基极电输入信号为零时，两个输入端静态基极电流的平均值，称为输入偏置电流，即流的平均值，称为输入偏置电流，即 它的大小主要和电路中第一级管子的性能它的大小主要和电路中第一级管子的性能有关。有关。 愈小愈好，一般在零点几微安级。愈小愈好，一般在零点几微安级。 221BBiBIII 6. 最大共模输入电压最大共模输入电压UiCM 运算放大器对共模输入信号具有抑制的性能，运算放大器对共模输入信号具有抑制的性能，但这个性能是在规定的共模电压范围内才具备。但这个性能是在规定的共模电压范围内才具备。如超出这个电压，运算放大器的共模抑制性能

7、就如超出这个电压，运算放大器的共模抑制性能就大为下降，甚至造成器件损坏。大为下降，甚至造成器件损坏。 一般为一般为13V 指的是集成运放的反相和同相输入端所能承指的是集成运放的反相和同相输入端所能承受的最大电压值。受的最大电压值。 30V30V7. 最大差模输入电压最大差模输入电压Vidmax 总之，总之，集成运算放大器具有开环电压放大倍数集成运算放大器具有开环电压放大倍数高、输入电阻高（约几百千欧）、输出电阻低高、输入电阻高（约几百千欧）、输出电阻低（约几百欧）、漂移小、可靠性高、体积小等主（约几百欧）、漂移小、可靠性高、体积小等主要特点要特点，所以它已成为一种通用器件，广泛而灵，所以它已成

8、为一种通用器件，广泛而灵活地应用于各个技术领域中。活地应用于各个技术领域中。 在选用集成运算放大器时，就像选用其它电在选用集成运算放大器时，就像选用其它电路元件一样，要根据它们的参数说明，确定合用路元件一样，要根据它们的参数说明，确定合用的型号。的型号。1. 理想运算放大器理想运算放大器Auo ， rid ，ro 0 ， KCMRR 2. 电压传输特性电压传输特性 uo= f (ui)线性区：线性区：uo = Auo（ u+ u ）非线性区：非线性区：u+ u 时，时， uo = +Uo(sat) u+ u 时，时， uo = + Uo(sat) u+ 0 ui = Ui UR，uo=+ Uo

9、 (sat)ui UR，uo= Uo (sat)URuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+ uiuooUR电压传输特性电压传输特性uiuooURURuouiR2+ R1+uiuoURR2+ R1+ouot +Uo(sat) Uo(sat)uitoURt1t2ot +Uo(sat) Uo(sat)uoUZUZuoRDZURuouiR2+ R1+电压传输特性电压传输特性Uo(sat) +Uo(sat)uiuooURtuituo+Uo(sat)-Uo(sat)URuouiR2+ R1+RF UU当当 uo = + Uo(sat)， 则则 当当 uo = Uo(sat)， 则则iuu 门限电压受输门限电压受输出电压的控制出电压的控制R2uoui+ R1+ uiuo0 -Uo(sat)+Uo(sat) u 电压传输特性电压传输特性 u uit0uo0t+Uo(sat)-Uo(sat) u u两次跳变之间具有迟两次跳变之间具有迟滞特性滞特性滞回比较器滞回比较器RFR2uoui+ R1+)(O(sat)F 2 2RF 2FRURRRURRRu 可见：可见：传输特性不再对称于纵轴，传输特