项目七 课题一 集成运算放大器概述

项目七

集成运算放大电路课题一集成运算放大器概述学习目标1.知识目标：（1）掌握负反馈放大电路的概念、分类和作用；（2）了解集成运算放大器的结构、特点及主要参数；（3）掌握理想运算放大器的分析方法；（4）熟知集成运算放大器在线性应用和非线性应用中的典型电路。2.能力目标：（1）了解负反馈的概念；（2）掌握理想运算放大器的基本分析方法；（3）掌握集成运算放大器主要线性应用和非线性应用电路。3.情感目标（1）培养“安全第一、预防为主”的工作意识和作风。（2）培养学生理论联系实际的学习习惯。（3）激发学生的学习兴趣，培养自主学习的能力。学习导入集成电路是将大量的各种单个元器件（二极管、三极管、晶体管、场效应管等）和它们之间的连接导线同时制作在一块半导体芯片上，组成一个整体，再加上外壳封装引脚便成了高密度的固体电路，称为集成电路。与分立元件电路相比集成电路的优点甚多，在科学技术上意义重大。用集成电路制造的电子产品，体积更小，重量更轻，功能更强，精度更高，工作更可靠，使用更方便，价格更便宜。集成电路的出现，开辟了微电子技术时代，并促进了许多学科和领域的发展。就集成电路的类型而言，集成电路有模拟集成电路和数字集成电路之分。一、集成运算放大器组成和主要参数集成运放的电路可分为输入级、中间级、输出级和偏置电路四个基本组成部分。

1）输入级输入级是提高运算放大器质量的关键部分，要求其输入电阻高，能减小零点漂移和抑制共模干扰信号，因此，输入级都采用具有恒流源的差动放大电路。它具有同相和反相两个输入端。2）中间级集成运放的总增益主要由中间级提供，要求中间级有较高的电压放大倍数，因此，中间级一般采用带有恒流源负载的共射放大电路，其放大倍数可达几千倍以上。3）输出级输出级与负载相接，要求其输出电阻低，带负载能力强，能输出足够大的电压和电流，因此，输出级一般采用互补对称电路或射极输出器。

4）偏置电路偏置电路为上述各级电路提供稳定和合适的偏置电流，决定各级的静态工作点，各种恒流源电路组成。1．最大差模输入电压2．最大共模输入电压3．开环差模电压放大倍数Aud

4．输入失调电压Uos

5．输入失调电流Ios

6．输入偏置电流IB

7．共模抑制比KCMRR

8．差模输入电阻rid

9．输出电阻rO

二、集成运算放大器的主要性能指标（1）开环差模电压放大倍数Aud→∞。（2）差模输入电阻Rid→∞。（3）输出电阻RO→0。（4）共模抑制比KCMRR→∞。（5）输入偏置电流IBI＝IB2＝0。（6）失调电压，失调电流及温漂为零。

三、集成运算放大器的理想模型

根据集成运放自身所处的工作状态，运放应用电路分：线性应用电路和非线性应用电路两大类。u+-u--Uom+Uomuo正饱和区负饱和区线性区线性区0运算放大器的电压传输特性++∞uou–u+i+i––

理想运放工作在线性区的特点因为uo

=

Auo(u+–

u–

)所以(1)差模输入电压约等于0

即u+=u–

,称“虚短”(2)输入电流约等于0

即i+=i–0,称“虚断”

++∞uou–u+i+i––

（a）圆形封装(b)双列直插型(c)偏平形(d)单列直插型图7-4集成电路的部分封装结构形式四、集成电路及其制造工艺五、集成电路的分类集成电路的种类很多，若按其功能不同可分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。数字集成电路是用来产生和处理各种数字信号的集成电路，除了数字集成电路以外的电路统称为模拟集成电路，它是用来产生、放大、处理各种模拟信号或进行模拟信号单片集成电路和混合集成电路。按照制造工艺不同，模拟集成电路可分为方法制成电阻、电容后，再将单片集成的晶体管、二极管芯片焊接在上面二混合构成的。因此，混合集成电路具有分立电路的形式，电路结构灵活性较大，但制作工艺复杂，生产效率低。按用途不同，集成电路可分为通用型集成电路和专用型(也称特殊型)集成电路。通用型集成电路一般有多种用途，如集成运算放大电器；专用型集成电路有其特定用途，如电视接收机、手机、电子表等使用的专用集成电路。按工作状态不同，模拟集成电路分为线性集成电路和非线性集成电路。线性集成电路是指输出信号与输入信号呈线性关系的电路，一般用作放大器；非线性集成电路是指输出信号与输入信号呈非线性关系的电路，一般用作信号间的变换。按有源器件导电机理不同，模拟集成电路可分为双极型、单极型和双一单极混合型集成电路。双极型集成电路由双极型晶体管(电子和空穴两种载流子参与导电，简称BIJT)组成，这种电路的优点是工作速度快、频率高、信号传输延迟时间短，但制造工艺较复杂。单极型集成电路由场效应管(只有电子或空穴一种载流子参与导电，简称FET)组成，其优点是电路输入阻抗高、功耗小、工艺简单、集成度高、易于实现大规模集成，但它们的传输延迟时间长、工作速度低、负载驱动能力也较小，多为双一单极混合型。集成电路采用MOS和兼容工艺制成，因而电路兼有双极型和单极型的优点。六、模拟集成电路的特点模拟集成电路的一些特点与其制造工艺是紧密相关的，其主要特征可归结如下：（1）级间采用直接耦合方式。（2）用有源器件代替无源元件。