电子技术复习集成运算放大器解读

第三章集成运算放大电路一、集成电路（ItegratedCirciut简称IC）定义

-----采用专门的半导体制造工艺，将大量的晶体管、场效应管、二极管、电阻、电容等元件及它们间的连线所组成的完整电路制作在一小块单晶硅片上，形成具有特定功能的单元电路。

集成放大电路是一种高电压放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的多极直接耦合放大电路，最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分…），故被称为集成运算放大器，简称集成运放。3.1集成运算放大电路概述

由晶体管、场效应管、二极管、电阻、电容等元器件根据不同连接方式组成的电路，称为分立元件电路。(1)、集成电路按集成度(每一片硅片中所含元、器件数)大小分为：小规模集成电路(SmallScaleIntegration，简称SSI)、中规模集成电路(MediumScaleIntegration，简称MSI)、大规模集成电路(LargeScaleIntegration．简称LSI)

超大规模集成电路(VeryLargeScaleIntegration，简称VLSI)。(2)、集成电路按功能分为：数字电路：模拟电路：集成运放、集成功放、集成稳压电源电路

(3)、集成电路按晶体管性质分为：晶体管-晶体管-逻辑电路（(Transistor—TransistorLogic)，简称TTL电路）获双极型晶体管集成电路。金属-氧化物-半导体场效应管集成电路（即MOS电路）或单极型场效应管集成电路。二、分类3.1.2集成运放电路的组成及其各部分的作用若将集成运放看成一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。vP、vN、vO均以“地”为公共端。集成运放符号两个输入端一个输出端vPvNvOvOvPvN集成运放原理框图1、输入级（前置级）集成运放是多极直接耦合放大电路，整个电路输出零点漂移大小，主要由输入级决定。

输入级往往是一个双端输入、有良好对称性的高性能差分放大电路。一般要求该放大器的输入电阻高，差模电压放大倍数大，抑制共模信号能力强（共模抑制比大），静态电流小。

vPvNvOvPvNvO2、中间级是整个集成运放的主放大器，它的作用是使集成运放具有较强放大能力，通常由一级或两级直接耦合放大电路组成，多采用共射或共源放大电路。为了提高电压放大倍数，经常采用复合管做放大管，以恒流源做集电极负载。其电压放大倍数可达千倍以上。基本共射放大电路稳Q共射放大电路3、输出级多采用射极输出器或互补对称输出电路，使其具有输出电压线性范围宽、输出电阻小（即带负载能力强）、非线性失真小等特点。其主要作用是提高电路的带负载能力。+VCCvsvivo镜像电流源微电流源有源负载用于共射放大电路4、偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点。与分立元件电路不同，集成运放采用电流源电路为各级提供合适又稳定的静态工作电流，从而确定合适而稳定的静态工作点。Re3.4理想集成运放的参数和工作区

性能指标理想化的集成运放称为理想运放。3.4.1理想化集成运放的性能指标三个最基本参数：放大倍数、输入电阻、输出电阻。

1、开环差模放大倍数（开环差模增益）Aod=∞

任何信号不管信号有多小，都能进行放大，且放大倍数无穷大。

2、差模输入电阻rid=∞

可以跟前面的任何信号源连接，信号源不受影响。

3、输出电阻ro=0

任何一个负载（无论负载大小）都能带。

4、共模抑制比KCMR=∞

5、上限截止频率fH=∞6、失调电压VO1、失调电流IO1和它们的温漂dVO1/dT（℃）、dIO1/dT（℃）均为零，且无任何干扰和内部噪声。没有输入失调。

7、频带无限宽。半导体器件有电容存在，会影响频率特性，理想情况要求不影响，所有频率的信号都能进行放大。一、集成运放的电压传输特性集成运放符号3.4.2理想集成运放在不同工作区的特征工作区域只有线性区、非线性区。vPvNvO反相输入端同相输入端所谓“虚短路”是指理想集成运放两个输入端的电位无穷接近，但又不是真正短路的特点。vOvi=vP-vNO实际特性非线性区非线性区线性区理想特性二、理想运放在线性工作区的特点1、理想集成运放在线性工作区的特点vPvNiPiN所谓“虚断路”是指集成运放两个输入端的电流趋于零，但又不是真正断路的特点。理想运放工作在线性区，采用“虚断”和“虚短”的方法。

“虚短路”

vP≈vN。“虚断路”

iP=iN=02、理想集成运放工作在线性区的电路特征理想集成运放工作在线性区的电路特点就是引入负反馈。理想集成运放工作在线性区的必要条件是引入深度负反馈。vPvNvO3、理想集成运放的非线性工作区当集成运放工作在开环状态（即没有引入负反馈）或只引入了正反馈时，集成运放工作在非线性区。其特点：输出电压只有两种状态，不是正饱和电压＋VOM,就是负饱和电压－VOM，一般比电源电压低1~2伏。（1）当同相端电压大于反相端电压，即vP>vN时，vo=＋VoM；当反相端电压大于同相端电压，即vP<vN时，vo=－VoM。（2）由于理想运放的差模输入电阻无穷大rid→∞，所以净输入电流为0，iP=iN=0。vi=vP-vNvO理想运放工作在非线性区，采用vP、vN电压比较方法（1）vP>vN时，vo=＋VoM；（2）vP<vN时，vo=－VoM。（3）“虚断路”

iP=iN=0

综上所述，在分析具体的集成运放应用电路时，首先判断集成运放工作在线性区还是非线性区，再运用线性区和非线性区的特点分析电路的工作原理。理想运放工作在非线性区，采用vP、vN电压比较方法（1）vP>vN时，vo=＋VoM；（2）vP<