集成运算放大器的基本知识

集成运算放大器的基本知识第一页，共十页，2022年，8月28日运算放大器的符号如图所示：运算放大器的主要技术指标由于运放的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般有两个输入端和一个输出端。两个输入端中，一个与输出为反相关系，另一个为同相关系，分别称为反相输入端和同相输入端，在图中分别用符号“+”和“-”标明。开环差模电压增益是指运放在无外加反馈的情况下的直流差模增益，一般用对数表示，单位为分贝。它的定义为：开环差模增益是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望其为无穷大。事实上一般为100dB左右，高质量的运放可达140dB以上。第二页，共十页，2022年，8月28日2.输入失调电压它的定义是，为了是输出的电压为零，再输入端所需要加的补偿电压，其数值表征了输入级差分对管失配的程度，在一定程度上也反映了温飘的大小。3.输入失调电压温飘它的定义是：表示失调电压在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放问票的重要指标。一般运放为梅毒10-20。这个指标往往比失调电压更为重要。4.输入失调电流输入失调电流的定义是当输入电压等于零的时候，两个输入端偏置电流之差，即：第三页，共十页，2022年，8月28日5.输入失调电流温飘代表输入失调电流的温度系数。一般为每度几纳安，高质量的只有每度几十皮安。6.输入偏置电流定义为当输出电压为零的时候，两个输入端偏置电流的平均值，即：它是衡量差分对管输入电流绝对值大小的指标，它的值主要取决于运放输入级的静态级电极电流及输入级放大管的值。第四页，共十页，2022年，8月28日7.差模输入电阻用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。一般集成运放的差模输入电阻为几兆欧。8.共模抑制比定义为开环差模电压增益与开环共模电压增益之比，一般也用对数表示，即：这个指数用于衡量运放抑制温飘能力，多数运放的共模抑制比在80dB以上，高质量的可达160dB。第五页，共十页，2022年，8月28日9.最大共模输入电压表示继承运放输入端所能承受的最大共模电压。如果查过辞职，运放的共模抑制性能将显著恶化。10.最大差模输入电压

这是集成运放反向输入端与同相输入端之间能承受的最大电压。若超过这个限度，输入级差分对管中的一个管子的发射结可能被反向击穿。11.

-3dB带宽表示下降3dB时的频率。一般运放其值较低，只有几赫至几千赫。12.单位增益带宽指降至0dB时的频率，即此时开环差模电压放大系数等于1。衡量运放的一项重要品质因素——增益带宽积得大小。第六页，共十页，2022年，8月28日13.转换速率

转换速率是指在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，输出电压的最大变化率。这个指标描述集成运放对大幅度信号的适应能力。在实际工作中，输入信号的变化率一般不要大于集成运放的值。集成运放的基本组成部分从原理上讲，集成运放的内部实质是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。通常由四个部分组成，即输入级、中间级、输出级和偏置电路，如右图所示：第七页，共十页，2022年，8月28日1.偏置电路

其作用是向各放大级提供合适的偏置电流，确定各级静态工作点。各个放大级对偏置电流的要求各不相同。在运放中，常用的偏置电路有以下几种：镜像电流源比例电流源微电流源2.输入级集成运放的输入级对他的许多性能指标，诸如输入电阻、共模输入电压、差模输入电压和共模抑制比等，起着决定性的作用，因此是提高集成运放质量的关键。为了充分利用集成电路内部元件参数匹配较好、易于补偿的优点，输入级大都采用差分放大电路的形式。第八页，共十页，2022年，8月28日差分放大电路常见的形式有三种：基本形式差分放大电路长尾式差分放大电路恒流源式差分放大电路3.中间级中间级的主要任务是提供足够大的电压放大系数，从这个目标出发，不仅要求中间级本身具有较高的电压增益，同时为了减少对前级的影响，还要具有较高的输入电阻。另外，中间级还应向输出级提供较大的推动电流，并能根据需要实现单端输入至双端输入，或双端输入至单端输出的转换。为了提高电压放大倍数，集成运放的中间级经常利用三极管作为有缘负载。另外，中间级的放大管有时采用复合管的结构形式。第九页，共十页，2022年，8月28日4.输出级运放的输出级主要作用是提供足够的输出功率，以满足负载的需要，同时还应该具有较低的输入电阻以增强带负载能力。另外，也希望输出级有较高的输入电阻，以免影响前级的电压放大系数