第四章集成运放(中科院《模拟电子技术》课件)

1、 第四章第四章 集成运算放大器集成运算放大器4.1 概述概述4.4 集成运放的性能指标集成运放的性能指标4.5 集成运放的种类及选择集成运放的种类及选择集成电路集成电路: 将整个电路的各个元件做在同一个半导将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。体基片上。集成运放的特点：集成运放的特点：（1）电路结构采用直接耦合方式）电路结构采用直接耦合方式（2）电阻、电容的值不宜做得太大）电阻、电容的值不宜做得太大（3）为克服温漂，常采用差分放大电路）为克服温漂，常采用差分放大电路4.1 概述概述集成运放：集成运放：是制作在一块硅片上的一个完整的直是制作在一块硅片上的一个完整的直接耦合多级放大电路，因为

2、多用于各种模拟信号的接耦合多级放大电路，因为多用于各种模拟信号的运算（比例、求和等），所以称为集成运放，它已运算（比例、求和等），所以称为集成运放，它已经取代了分立元件放大电路。经取代了分立元件放大电路。构成方框图：构成方框图：偏置电路作用：偏置电路作用： 设置集成运放各级放大电路的静态工作点。设置集成运放各级放大电路的静态工作点。输入级输入级中间级中间级输出级输出级-UEE+UCC u+uo u反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端T3T4T5T1T2IS例图：例图：输入级输入级中间级中间级输出级输出级+UCCUEE u+uo u反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端T3T4T5T1T2

3、IS对输入级的要求：对输入级的要求：尽量减小零点漂移尽量减小零点漂移, ,尽量提高尽量提高 KCMR , , 输入阻抗输入阻抗 ri 尽可能大尽可能大。与与uo反相反相与与uo同相同相输入级输入级中间级中间级输出级输出级UEE+UCC u+uo u反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端T3T4T5T1T2IS对中间级的要求：对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。足够大的电压放大倍数。输入级输入级中间级中间级输出级输出级UEE+UCC u+uo u反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端T3T4T5T1T2IS对输出级的要求：对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足够主要提高带负载能力，给出

4、足够的输出电流的输出电流io 。即输出阻抗。即输出阻抗 ro小。小。 ri 大大: :几十几十k k 几百几百 k k 运放的特点：运放的特点：KCMR 很大很大 ro 小：几十小：几十 几百几百 A o 很很大大:10:104 4 10 107 7理想运放：理想运放： ri KCMR ro 0 0Ao 运放符号：运放符号：uu+ uo u u+ uoA0uiuo+UOM-UOMAo越大，运放的线性范围越小，必须在越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间输出与输入之间加负反馈才能使其工作加负反馈才能使其工作于线性区。于线性区。uiuo_+A0集成运放的电压传输特性集成运放的电压传输特性从

5、外部看，集成运放是一个双端输入、单端输出、高从外部看，集成运放是一个双端输入、单端输出、高差模放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、很好抑制差模放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、很好抑制温漂的差动放大电路。温漂的差动放大电路。4.4 4.4 集成运放的性能指标集成运放的性能指标1. 开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数Aod无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在10105 5 10 107 7之间。理想运放的之间。理想运放的A Aodod为为 。2. 共模抑制比共模抑制比KCMR常用分贝作单位，一般常用分贝作单位，一般100dB100dB以上以上。3. 差模输

6、入电阻差模输入电阻ridr ri i1M1M , , 有的可达有的可达100100M M 以上。以上。4.4.1 主要性能指标主要性能指标4. 输出电阻输出电阻ror ro o = =几几 - -几十几十 。5. 最大共模输入电压最大共模输入电压UIcmax6. 最大差模输入电压最大差模输入电压UIdmax7. -3dB带宽带宽fH运放是直流放大器，运放是直流放大器， 也可放大低频信号，也可放大低频信号，不适用于高频信号。不适用于高频信号。还有其他一些反映运放对称性、零漂等的参还有其他一些反映运放对称性、零漂等的参数。数。8.输入失调电压输入失调电压UIO和输入偏置电流和输入偏置电流IIB4.

7、5 集成运放的种类及选择集成运放的种类及选择按照集成运算放大器的参数来分，集成运算放大按照集成运算放大器的参数来分，集成运算放大器可分为如下几类。器可分为如下几类。1通用型运算放大器通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。其性能指标能适合于一般性使用。2高阻型运算放大器高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般输入偏置电流非常小，

8、一般rid（1091012） ，IIB为几皮安到几十皮安。为几皮安到几十皮安。 3低温漂型运算放大器低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。4高速型运算放大器高速型运算放大器在快速在快速A/D和和D/A转换器、视频放大器中，要求集成转换器、视频放大器中，要求集成运算放大器的转换速率运算放大器的转换速率SR一定要高，单位增益带宽一定要高，单位增益带宽BWG一

9、定要足够大，一定要足够大，像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。的频率响应。 5低功耗型运算放大器低功耗型运算放大器由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便，所以随着便携式仪器应用范围的扩大，必须使轻便，所以随着便携式仪器应用范围的扩大，必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。 6高压大功率型运算放大器高压大功率型运算放大

10、器运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中，输出电压的最大值一般仅几在普通的运算放大器中，输出电压的最大值一般仅几十伏，输出电流仅几十毫安。十伏，输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流，集成运放外部必若要提高输出电压或增大输出电流，集成运放外部必须要加辅助电路。须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。即可输出高电压和大电流。 正确选择集成运算放大器正确选择集成运算放大器集成运算放大器是模拟集成电路中应用最广泛的一集成运算放大器是

11、模拟集成电路中应用最广泛的一种器件。在由运算放大器组成的各种系统中，由于种器件。在由运算放大器组成的各种系统中，由于应用要求不一样，对运算放大器的性能要求也不一应用要求不一样，对运算放大器的性能要求也不一样。样。在没有特殊要求的场合，尽量选用通用型集成运放，在没有特殊要求的场合，尽量选用通用型集成运放，这样即可降低成本，又容易保证货源。当一个系统这样即可降低成本，又容易保证货源。当一个系统中使用多个运放时，尽可能选用多运放集成电路。中使用多个运放时，尽可能选用多运放集成电路。集成运算放大器的选择需要在不断实践中积累经验，集成运算放大器的选择需要在不断实践中积累经验，需要考虑的因素很多。需要考虑的因素很多。在实际中应用集成运放要首先查阅相应的使用说明在实际中应用集成运放要首先查阅相应的使用说明手册。手册