第16讲-5.4-5.6节集成运算放大电路的典型电路-特点

5.4集成运放的典型电路典型的集成运放双极型集成运放LM741(F007,5G24,F741,AD741等）CMOS集成运放C145735.4.1双极型集成运放LM741一、电路原理图电路原理图

LM741电路原理图1.偏置电路+VCCVT8-VEEVT9VT12VT13VT10VT11R4R5I8I3,4IC9IC10IREFIC12至输入级至中间级基准电流：基准电流产生各放大级所需的偏置电流。各路偏置电流的关系：IREFI11IC10I3,4IC9IC8IC12IC13微电流源镜像电流源输入级镜像电流源中间级输出级LM741的偏置电路2.输入级VT1、VT2、VT3、VT4组成共集-共基差分放大电路电路；VT1、VT2

基极接收差分输入信号。VT5、VT6

有源负载；

VT4

集电极送出单端输出信号至中间级。

uI2uO

VT7

与R2组成射极输出器。

+VCC-VEEVT6R1I3,4IC10IC9R2R3VT4VT2VT7VT5VT3VT1VT8VT9uI若暂不考虑VT7

和调零电路则电路可简化为：+VCC-VEEI3,4VT4VT2VT3VT1I8RCRCuI1uI2uO

1.VT1、VT2共集组态，具有较高的差模输入电阻和共模输入电压。

2.共基组态的VT3、VT4，与有源负载VT5、VT6组合，可以得到很高的电压放大倍数。

3.VT3、VT4共基接法能改善频率响应。

4.该电路具有共模负反馈，能减小温漂，提高共模抑制比。

简化示意图3.中间级中间级示意图+VCC-VEEVT15VT16IC13R7

VT17R830pF

输入来自VT4

和VT6集电极；输出接在输出级的两个互补对称放大管的基极。中间级VT16、VT17

组成复合管，VT13作为其有源负载。

30pF校正电容防止产生自激振荡。4.输出级

VT14、VT20组成互补对称电路，VT19

实现过载保护；

VT15

、R7、R8

为功率管提供静态基流，工作于甲乙类状态。调节R7、R8阻值可调节两个功率管之间的电压差。这种电路称为UBE

扩大电路。电路原理图

LM741电路原理图引脚和连接方法

LM741的引脚及连接示意图5.4.2CMOS集成四运放C14573下页上页1.电路原理图P4P3P0P1P2uou11u12N2N3N1Rset

IsetC＋VDD－VSS第一级第二级P3

、P4组成共源级差分放大输入级。N1

、N2为其有源负载。P0和P1构成镜像电流源。N3

组成共源级放大电路，P2为有源负载。C用以防止产生自激振荡。首页CMOS运放电路特点：成本低，功耗小，适用于大量应用运放的场合。输入电阻高，通常大于109Ω。通过外接偏置电阻，允许灵活地设定偏置电流。单电源和双电源工作均可。与TTL电路兼容，在模拟、数字混合系统中使用方便。工作电压低，输出驱动能力比双极型运放低得多。上页2.引脚uOABDCA＋＋＋－－－－＋52367498151314121110161C14573引脚排列图

uI1AuI2AVDDuI2BuI1BuOBIset(A,B)uODuI1DuI2DVSSuI2CuI1CuOCIset(C,D)首页5.5各类集成运放的性能特点一、高精度型性能特点：漂移和噪声很低，开环增益和共模抑制比很高，误差小。二、低功耗型性能特点：静态功耗一般比通用型低1~2个数量级(不超过毫瓦级)，要求电压很低，有较高的开环差模增益和共模抑制比。三、高阻型性能特点：通常利用场效应管组成差分输入级，输入电阻高达1012

。高阻型运放可用在测量放大器、采样-保持电路、带通滤波器、模拟调节器以及某些信号源内阻很高的电路中。四、高速型大信号工作状态下具有优良的频率特性，转换速率可达每微秒几十至几百伏，甚至高达1000V/s，单位增益带宽可达10MHz，甚至几百兆欧。性能特点：常用在A/D和D/A转换器、有源滤波器、高速采样-保持电路、模拟乘法器和精度比较器等电路中。五、高压型性能特点：输出电压动态范围大，电源电压高，功耗大。六、大功率型性能特点：可提供较高的输出电压,较大的输出电流，负载上可得到较大的输出功率。5.6集成运放使用中的几个具体问题5.6.1集成运放参数的测试当选定集成运放的产品型号后，通常只要查阅有关器件手册即可得到各项参数值，而不必逐个测试。但手册中给出的往往只是典型值，由于材料和制造工艺的分散性，每个运放的实际参数与手册上给定的典型值之间可能存在差异，因此有时仍需对参数进行测试。参数的测试可以采用一些简易的电路和方法手工进行。在成批生产或其他需要大量使用集成运放的场合，也可以考虑利用专门的参数测试仪进行自动测试。下页上页首页5.6.2使用中可能出现的异常现象1.不能调零调零电位器故障；电路接线有误或有虚焊；反馈极性接错或负反馈开环；集成运放内部损坏；重新接通即可恢复为输入信号过大而造成“堵塞”现象原因2.漂移现象严重存在虚焊点运放产生自激振荡或受强电磁场干扰集成运放靠近发热元件输入回路二极管受光照射调零电位器滑动端接触不良集成运放本身损坏或质量不合格原因3.产生自激振荡消振措施按规定部位和参数接入校正网络防止反馈极性接错避免负反馈过强合理安排接线，防止杂散电容过大5.6.3集成运放的保护1.输入保护下页上页+-AuIuOR1RFVD1VD2反相输入保护同相输入保护+-AuIuOR1RFVD1VD2R+V-V限制集成运放两个输入端之间的差模输入电压不超过VD1、VD2的正向导通电压。限制集成运放的共模输入电压不超过+V至-V的范围。首页2.电源极性错接保护下页上页电源错接保护+-AVD1VD2+VCC-VEE若电源极性错接，则二极管VD1

、VD2不能导通，使电源被断开。首页上页3.输出端错接保护利用稳压管保