第5章集成运算放大器与其应用1

第5章集成运算放大器与其应用1第一页，共22页。2.集成电路的分类(1)按功能分a.模拟集成电路b.数字集成电路主要用于放大和变换连续变化的电压和电流信号。主要用于处理离散的、断续的电压和电流信号。数字集成电路种类多，形式较为简单，通用性强。第二页，共22页。(2)按集成度分a.小规模集成电路（SSI—smallscaleintegrationcircuit)。b.中规模集成电路（MSI—middlescaleintegrationcircuit)集成度：一块芯片上包含的元器件在100个以下。集成度：一块芯片上包含的元器件在100~1,000之间。第三页，共22页。

c.大规模集成电路（LSI—largescaleintegrationcircuit)集成度：一块芯片上包含的元器件在1,000~100,000之间。d.超大规模集成电路（VLSI—verylargescaleIntegrationcircuit)集成度：一块芯片上包含的元器件在100,000以上。第四页，共22页。e.目前的集成电路(a)已经可以在一片硅片上集成几千万只，甚至上亿只晶体管。(b)集成电路的性能（高速度和低功耗等）也迅速提高。(c)集成度大约每3年增加一倍。(d)出现了系统级芯片（SOC—systemonchip）。(e)集成电路逐步向集成系统（integratedsystem）的方向发展。第五页，共22页。(3)按制造工艺分a.半导体集成电路b.薄膜集成电路集成电路的元器件和电路由不到1mm厚的金属半导体或金属氧化物重叠而成。c.厚膜集成电路厚膜集成电路与薄膜集成电路基本相同，膜的厚度约几微米到几十微米。第六页，共22页。3.模拟集成电路的分类(1)线性集成电路输出信号与输入信号呈线性关系。(2)非线性集成电路线性集成电路有：集成振荡器、混频器、检波器、集成开关稳压电源等。线性集成电路有：集成运算放大器、集成音频功率放大器、集成高频、中频放大器等。输出信号与输入信号呈非线性关系。第七页，共22页。4.集成运算放大器概述(1)集成运算放大器简称集成运放b.信号处理。(2)集成运算放大器的主要应用a.完成比例、求和、积分、微分、对数、反对数、乘法等数字运算。c.波形产生。d.信号测量。第八页，共22页。(3)集成运放发展的三个阶段a.通用型集成运放的广泛使用。b.专用集成运放的出现。如高速型、高输入电阻型、高压型、大功率型，低漂移型和低功耗型等。c.开发更高性能指标的产品，进一步提高集成度。第九页，共22页。(5)

是线性集成电路中发展最早、应用最广、最为庞大的一族成员。

(3)输出电阻小，几百欧以下。(4)

通用型和灵活性强、成本低、用途广、互换性好。5.集成运放的主要特点(1)电压放大倍数高，103~105倍。(2)输入电阻大，几十千欧到几兆欧。第十页，共22页。(1)相邻元器件的特性一致性好。(2)用有源器件代替无源器件。(3)二极管大多由三极管构成。(4)只能制作小容量的电容，难以制造电感和较大容量的电容(C>2000pF)。(5)电路采用直接耦合的方式。5.1.1 集成电路中元器件的特点第十一页，共22页。运算放大器封装有：金属圆壳封装及双列直插式封装，金属圆壳封装的引脚有8、10、12三种形式，双列直插型封装的引脚有8、14、16三种形式。

第十二页，共22页。5.1.2 集成运放的典型结构1.典型结构输入级输出级中间级偏置电路输入输出第十三页，共22页。(1)偏置电路2.各部分的作用具有与输出同相和反相的两个输入端，较高的输入电阻和抑制干扰及零漂的能力。为各级电路提供稳定合适的偏置电流，并使整个运放的静态工作点稳定且功耗较小。(2)输入级输入级输出级中间级偏置电路第十四页，共22页。为负载提供足够的电压和电流，具有很小的输出电阻和较大的动态范围。主要进行电压放大，具有很高的电压增益。(3)中间级(4)输出级输入级输出级中间级偏置电路第十五页，共22页。3.集成运算放大器的电路符号同相输入端反相输入端输出端–+第十六页，共22页。

1.输入失调电压Vio

输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内部电路对称性的指标。5.1.3集成运算放大器的主要参数2.输入失调电压温漂

dVio/dT在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。第十七页，共22页。

4.输入失调电流

Iio：在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。

3.输入偏置电流IB：输入电压为零时，运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。5.输入失调电流温漂dIio/dT

在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。第十八页，共22页。

6.最大差模输入电压Vidmax

7.最大共模输入电压Vicmax

运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力。第十九页，共22页。

8.开环差模电压放大倍数

Aod

：无反馈时的差模电压增益。一般Aod在100～120dB左右，高增益运放可达140dB以上。

9.差模输入电阻rid

：

双极型管输入级约为105～106欧姆，场效应管输入级可达109欧姆以上。

10.共模抑制比

KCMR

：

KCMR=20lg(Avd/Avc)(dB)其典型值在80dB以上，性能好的高达180dB。第二十页，共22页。1.理想运算放大器：开环电压放大倍数AV0=∞差模输入电阻Rid=∞输出电阻