第章 集成运算放大电路

1、1第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路 教学时数：教学时数：5学时学时 重点与难点：重点与难点： 1、集成运放的概念与符号、集成运放的概念与符号 2、集成运放的结构、组成及其特点、集成运放的结构、组成及其特点 3、集成运放的性能指标、集成运放的性能指标 4、电流源的作用、电流源的作用 5、学会读集成运放电路图、学会读集成运放电路图课本课本P1712 4.1 集成运算放大电路概述集成运算放大电路概述一、级间为直接耦合，因硅片上不能制作大电容一、级间为直接耦合，因硅片上不能制作大电容二、大量采用差分放大电路，如输入级和恒流源二、大量采用差分放大电路，如输入级和恒流源三、采用复合管三、采用

2、复合管四、常用有源器件代替电阻四、常用有源器件代替电阻五、集成运放的体积越来越小，功能却越来越强。五、集成运放的体积越来越小，功能却越来越强。因为增加元器件制作电路复杂的集成运放，其制因为增加元器件制作电路复杂的集成运放，其制造工序并未变复杂造工序并未变复杂4.1.1 集成运放的电路结构特点集成运放的电路结构特点课本课本P1723输入级：输入级：输入电阻高、静态电流小、共模抑制比高，常输入电阻高、静态电流小、共模抑制比高，常采用差动放大电路。采用差动放大电路。中间级：中间级：采用采用有源负载的共发射极电路，增益大。有源负载的共发射极电路，增益大。偏置电路偏置电路：为各级设置合适的静态工作点，镜

3、像电流源，为各级设置合适的静态工作点，镜像电流源，微电流源。微电流源。输出级：输出级：线性范围宽、输出电阻小（即带负载能力强）、线性范围宽、输出电阻小（即带负载能力强）、非线性失真小等。常用互补共集放大电路构成。非线性失真小等。常用互补共集放大电路构成。输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级+ uo uid 4.1.2 集成运放的组成及其各部分的作用集成运放的组成及其各部分的作用课本课本P1724集成电路内部结构的特点集成电路内部结构的特点1 1）. . 电路元件制作在一个芯片上，元件电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。参数偏差方向一致，温度均一性好。2

4、 2）. . 电阻元件由硅半导体构成，范围在电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到几十到2020千欧，精度低。高阻值电阻用千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。三极管有源元件代替或外接。3 3）. . 几十几十 pFpF 以下的小电容用以下的小电容用PNPN结的结结的结电容构成、大电容要外接。电容构成、大电容要外接。4 4）. . 二极管一般用三极管的发射结构成。二极管一般用三极管的发射结构成。课本课本P1725 ri 大大: 几十几十k 几百几百 k KCMR： 很大很大 ro 小：几十小：几十 几百几百 A od 很很大大: 104 107理想运放：理想运放： ri KCMR

5、ro 0 0Ao 4.1.3 理想运放与一般运放的符号理想运放与一般运放的符号uu+ uo u u+ uoAo国际符号国际符号国内符号国内符号课本课本P17362.集成运放使用注意事项集成运放使用注意事项2.12.1 集成运放的封装和引脚排列集成运放的封装和引脚排列封装形式封装形式: 金属圆形、双列直插式、扁平式金属圆形、双列直插式、扁平式封装材料封装材料: 陶瓷、金属、塑料陶瓷、金属、塑料例例: 塑封塑封双列直插式双列直插式( (DIP) )CF741DIPDual In-Line Pakage7运运算算放放大大器器外外形形图图82.2 2.2 集成运放使用注意事项集成运放使用注意事项1.

6、查阅手册了解引脚的排列及功能；查阅手册了解引脚的排列及功能；2. 检查接线有否错误或虚连，输出端不能与检查接线有否错误或虚连，输出端不能与地、电源短路；地、电源短路；3. 输入信号应远小于输入信号应远小于 UIdM 和和 UICM，以防阻，以防阻塞或损坏器件；塞或损坏器件；4. 电源不能接反或过高，拔器件时必须断电；电源不能接反或过高，拔器件时必须断电；5. 输入端外接直流电阻要相等，小信号高精输入端外接直流电阻要相等，小信号高精度直流放大需调零。度直流放大需调零。9集成电路运算放大器中的集成电路运算放大器中的电流源电流源 一、一、电流源电路的特点：电流源电路的特点：这是这是输出电流恒定输出电

7、流恒定的电路。的电路。它具有很高的输出电阻它具有很高的输出电阻。二、电流源电路的用途：二、电流源电路的用途：1 1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏置电流，、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏置电流，以获得极其稳定的以获得极其稳定的Q Q点。点。2 2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、增大动态、作各种放大器的有源负载，以提高增益、增大动态范围。范围。电 流 源 概 述课本课本P174直流电阻小，交流电阻大。直流电阻小，交流电阻大。10根据所需静态电流，来选取发根据所需静态电流，来选取发射极电阻的数值。射极电阻的数值。根据所需静态电流，来确根据所需静态电流，来确定集电结面积。定集电结面

8、积。根据所需静态电流，根据所需静态电流，来确定沟道尺寸。来确定沟道尺寸。课本课本P17811一、用于共射放大电路一、用于共射放大电路哪只管子为放大管？哪只管子为放大管？其集电结静态电流约为多少？其集电结静态电流约为多少？静态时静态时UIQ为多少？为多少？为什么要考虑为什么要考虑 h22?be1bLce2ce11)( rRRrrAu课本课本P181121 模型的简化模型的简化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe一般采用习惯符号一般采用习惯符号则则BJT的的H参数模型为参数模型为 uT很小，一般为很小，一般

9、为10-3 10-4 ，rce很大，很大，约为约为100k 。故故 一般可忽略它们的影响，一般可忽略它们的影响， 得到简化电路得到简化电路 ib 是受控源是受控源 ，且为电流，且为电流控制电流源控制电流源(CCCS)。 电流方向与电流方向与ib的方向是关联的方向是关联的。的。 课本课本P9513电路的输入、输出方式？电路的输入、输出方式？如何设置静态电流的？如何设置静态电流的？静态时静态时iO约为多少？约为多少？0 C2C4OC2C4C3C4C1C3C2C1iiiIIIIIIII静态：C1C2C4OC1C3C4C2C12 iiiiiiiii动态： 使单端输出电路的差模放大倍数近似等于双端使单端

10、输出电路的差模放大倍数近似等于双端输出时的差模放大倍数。输出时的差模放大倍数。课本课本P18214 一、读图方法一、读图方法了解用途：了解用途：了解要分析的电路的应用场合、用途和技术指标。化整为零：化整为零：将整个电路图分为各自具有一定功能的基本电路。分析功能：分析功能：定性分析每一部分电路的基本功能和性能。统观整体：统观整体：电路相互连接关系以及连接后电路实现的功能和性能。定量计算：定量计算：必要时可估算或应用计算机计算电路的主要参数。已知电路图，分析其原理和功能、性能。跟着信号走！跟着信号走！课本课本P18315 对于集成运放电路，应首先找出偏置电路，然后根据信对于集成运放电路，应首先找出

11、偏置电路，然后根据信号流通顺序，将其分为输入级、中间级和输出级电路。号流通顺序，将其分为输入级、中间级和输出级电路。 若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则这个电若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则这个电流往往是偏置电路中的基准电流。流往往是偏置电路中的基准电流。课本课本P18416双端输入、单端输出双端输入、单端输出共集共集-共基放大电路共基放大电路以复合管为放大管、以复合管为放大管、恒流源作负载的共恒流源作负载的共射放大电路射放大电路用用UBE倍增电路消倍增电路消除交越失真的除交越失真的准准互补输出级互补输出级三级放大电路三级放大电路课本课本P18417 T7的作用：的作

12、用：抑制共模信号抑制共模信号 放大差模信号放大差模信号 T5、T6分别是分别是T3、T4的有源负载，的有源负载，而而T4又是又是T6的有源负载。的有源负载。C21CB3BC10C9C8C21C)()C(IIIIIIIIITQ、不变因为、点稳定：4 T3、T4为横向为横向PNP型管，输入型管，输入端耐压高。共集形式，输入电阻大，端耐压高。共集形式，输入电阻大，允许的共模输入电压幅值大。共基允许的共模输入电压幅值大。共基形式频带宽。形式频带宽。电平转换。输入端耐压高，并完成小，共模输入范围大，大，大，cdi AAR课本课本P18418 输出级分析输出级分析D1和D2起过流保护作用，未过流时，两只二极管均截止。79O14BE1DRURiUUiO增大到一定程度，D1导通，为T14基极分流，从而保护T14。课本课本P18419 指标参数指标参数 F007典型值典型值 理想值理想值开环差模增益 Aod 106dB 差模输入电阻 rid 2M 共