模拟电子技术基础（第4版） 课件【ch07】集成运算放大器及其应用

第七章模拟电子技术基础(第4版)集成运算放大器及其应用“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材01通用集成运算放大器的基本特点通用集成运算放大器的基本特点集成电路及其特点1.集成电路的特点(1)由于制造工艺和集成化的限制，不适于制造容量大的电容和电感，因此，集成电路内部放大电路通常采用直接耦合方式。(2)集成电路的工艺不适于大阻值电阻的制造，因此，常采用晶体管构成的恒流源电路提供偏置电流。(3)电路元器件匹配。通用集成运算放大器的基本特点集成电路及其特点1.集成电路的特点(4)在集成电路内部，纵向NPN管的β较大，而横向PNP管的β值很小，但PN结耐压高，因此，设计中常常利用这一特点，将纵向NPN管和横向PNP管接成复合组态，形成性能优良的各种放大电路。通用集成运算放大器的基本特点集成电路及其特点2.集成电路的分类集成电路的种类很多，按照实现的功能不同，一般将集成电路分为数字集成电路和模拟集成电路两大类：数字集成电路主要用于产生和处理各种数字信号；模拟集成电路主要完成对模拟信号的采集、放大、比较、变换等功能，用来产生、放大和处理各种模拟信号或进行模拟信号和数字信号之间的相互转换。通用集成运算放大器的基本特点集成电路及其特点3.集成运算放大器的发展(1)通用型集成运放；(2)专用型集成运放；通用集成运算放大器的基本特点集成运算放大器的组成1.集成运放的电路符号和封装；2.集成运放的组成框图；02双极型通用集成运算放大器双极型通用集成运算放大器电路基本结构概述图7-4所示电路为741运放的内部电路结构。为便于分析，将电路分为几个基本的部分，并对其逐一进行分析。和大多数运放电路一样，741运放也由三级电路组成：差动放大输入级电路、增益级电路和输出级电路。图中将提供运放基准偏置电流的偏置电路单独分开。双极型通用集成运算放大器电路基本结构概述双极型通用集成运算放大器电路基本结构概述1.输入级差动放大电路；2.增益级；3.输出级；双极型通用集成运算放大器直流偏置分析1.偏置电路和输入级电路双极型通用集成运算放大器直流偏置分析2.增益级图7-9所示为基准偏置电路和增益级电路部分。双极型通用集成运算放大器直流偏置分析3.输出级电路图7-10所示为741运放基本的输出级电路。双极型通用集成运算放大器直流偏置分析4.保护电路双极型通用集成运算放大器交流小信号分析1.输入级；2.增益级；3.总增益；4.输出电阻；03CMOS集成运算放大器CMOS集成运算放大器5G14573CMOS集成运算放大器1.5G14573CMOS运放电路结构；2.直流分析；3.小信号交流分析；CMOS集成运算放大器5G14573CMOS集成运算放大器CMOS集成运算放大器三级CMOS运算放大器图7-19所示为三级CMOS运算放大器电路。CMOS集成运算放大器三级CMOS运算放大器1.直流分析；2.交流分析；CMOS集成运算放大器折叠式共源-共栅CMOS运算放大器电路1.折叠式共源-共栅电路；2.CMOS折叠式共源-共栅放大器电路；(1)直流分析(2)交流分析04集成运算放大器的特性参数集成运算放大器的特性参数折叠式共源-共栅CMOS运算放大器电路1.输入特性参数输入特性参数主要是用于评价集成运放的输入失调特性的参数。2.增益特性参数3.输出特性参数(1)输出电阻R；(2)输出峰-峰电压；4.电源特性参数集成运算放大器的特性参数折叠式共源-共栅CMOS运算放大器电路5.频率特性参数(1)开环带宽BW(2)单位增益带宽BG(3)转换速率Sn(压摆率)集成运算放大器的特性参数折叠式共源-共栅CMOS运算放大器电路05理想运算放大器理想运算放大器1.运算放大器的电压传输特性；2.运放的理想参数；3.理想运放的等效模型和分析方法；理想运算放大器4.运放构成的两种基本负反馈电路(1)反相放大器；(2)同相放大器；5.运算放大器的误差分析06集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用加法运算电路1.反相加法运算电路集成运算放大器的线性应用加法运算电路2.同相加法运算电路集成运算放大器的线性应用差动放大器差动放大器可以实现输出电压与输入电压的减法运算，基本电路结构如图7-34所示。集成运算放大器的线性应用测量放大器针对差动放大器很难同时获得较高的输入阻抗和较高增益的问题，一种解决方法是在信号源和相应的输入端之间接入电压跟随器。集成运算放大器的线性应用积分器1.反相积分器；2.实际应用的积分器；集成运算放大器的线性应用微分器1.反相微分器；2.实际应用的微分器；07集成运算放大器的非线性应用集成运算放大器的非线性应用对数和指数运算电路1.对数运算电路；2.指数运算电路；集成运算放大器的非线性应用波形变换电路1.检波与绝对值电路(1)检波电路；(2)绝对值电路；集成运算放大器的非线性应用对数和指数运算电路2.限幅电路(1)串联限幅电路；(2)并联限幅电路；(3)稳压管双向限幅电路；08集成运算放大器的其他应用简介集成运算放大器的其他应用简介电压比较器1.理想运放工作在非线性区的特点(1)理想运放的开关特性；(2)理想运放的输入电流等于零；(3)电路结构的特点；集成运算放大器的其他应用简介电压比较器2.简单电压比较器(1)反相电压比较器；(2)过零比较器；3.迟滞电压比较器集成运算放大器的其他应用简介有源滤波器1.有源低通滤波器(1)一阶有源低通滤波器；(2)二阶有源低通滤波器；2.有源高通滤波器(1)一阶有源高通滤波器；