第8章 集成运算放大器及其应用

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1、1.1.集成电路集成电路: :它是用一定的生产工艺把它是用一定的生产工艺把晶体管、场效晶体管、场效应管、二极管、电阻、电容应管、二极管、电阻、电容、以及它们之以及它们之间的连线所组成的整个电路间的连线所组成的整个电路集成集成在一块半在一块半导体基片上，封装在一个管壳内，构成一导体基片上，封装在一个管壳内，构成一个完整的、具有一定功能的器件，也称为个完整的、具有一定功能的器件，也称为2.2.优点：优点：工作稳定、使用方便、体积小、工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小，实现了重量轻、功耗小，实现了元件、电元件、电路和系统路和系统的三结合。的三结合。3.集成电路中元器件的特点集成电路中元器件的

2、特点1. 单个的精度不是很高单个的精度不是很高, ,但由于是在同一硅片上、但由于是在同一硅片上、用相同工艺生产出来的，用相同工艺生产出来的，性能比较一致；性能比较一致； 元器件相互离得很近元器件相互离得很近, ,温度特性较一致；温度特性较一致；3.3.电阻一般在几十欧至几十千欧、太高或太低电阻一般在几十欧至几十千欧、太高或太低都不易制造都不易制造 ；4.4.电感难于制造电感难于制造, ,电容一般不超过电容一般不超过200pF,200pF,大电容大电容不易制造；不易制造；返回目录返回目录4.集成电路的封装集成电路的封装双列直插式塑料封装双列直插式塑料封装管脚数有管脚数有8 8、1010、1212

3、、1414、1616等种类等种类金属壳封装金属壳封装管脚数有管脚数有8 8、1010、1212等种类等种类返回目录返回目录5.集成电路的分类集成电路的分类就集成度而言就集成度而言: :有小规模，中规模，大规模，超有小规模，中规模，大规模，超大规模（大规模（SSI,MSI,LSI,VLSI)SSI,MSI,LSI,VLSI)就导电类型而言就导电类型而言：有双极型，单（场效应管）和：有双极型，单（场效应管）和两者兼容的两者兼容的就功能而言就功能而言：有数字集成电路和模拟集成电路：有数字集成电路和模拟集成电路模拟集成电路包括有模拟集成电路包括有：集成运算放大器，集成功：集成运算放大器，集成功率放大器

4、，集成稳压电源，集成数模和数模转换率放大器，集成稳压电源，集成数模和数模转换等多种等多种(1)电感难于制造电感难于制造,电容一般不超过电容一般不超过200pF,大电容不易制造；大电容不易制造；避免使用电容器。避免使用电容器。(2)运算放大器的输入级都采用差动级放大电路，要求两管运算放大器的输入级都采用差动级放大电路，要求两管的性能应该相同。的性能应该相同。(3)比较合适的电阻值大致为比较合适的电阻值大致为100欧姆到欧姆到30千欧姆。千欧姆。(4)集成电路中的二极管都采用晶体管构成，把发射极、基集成电路中的二极管都采用晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。极、集电极三者适当组配使

5、用。 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。1.电路方框图电路方框图中间级中间级输入级输入级输出级输出级偏置电路偏置电路尽量减小零点漂移尽量减小零点漂移,尽量提高尽量提高KCMRR , 输入阻抗输入阻抗 ri尽可能大尽可能大 二、二、2.电路的简单说明电路的简单说明输入级输入级 中间级中间级 输出级输出级偏置偏置电路电路运算放大器方框图运算放大器方框图 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干输入电阻高，能减小零点漂移和

6、抑制干扰信号，都采用带恒流源的差分放大器扰信号，都采用带恒流源的差分放大器 。 中间级：中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。射极放大电路构成。 偏置电路偏置电路: : 由镜像恒流源等电路组成由镜像恒流源等电路组成 输出级：输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。 15VI3430PfR815VUi1IET1T3T7T5R1R2R3T4T6T2I82IB9T8IC9T9IB13IB122IB13T13IR

7、R5R6T15R7D2D1T16T17T18T19T14R9T10T11R4I10Ui2F007的内部电路图的内部电路图 运算放大器的管脚和符号运算放大器的管脚和符号反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端+UCCUEEuo+uu +Auo信号传信号传输方向输方向输出端输出端实际运放开环实际运放开环电压放大倍数电压放大倍数(a)(b)(a) 符号符号; (b)引脚引脚 7 6 5 F0071 2 3 4 U-U+-UCC+UCC输出输出集成运放集成运放 741的的电路原理图电路原理图同相输入同相输入输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级+UCCuo+- -UEET12T1T2T3

8、T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T17T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8R9R10R11R12C反相输入反相输入输出输出运放的特点：运放的特点：3.运放的特点和符号运放的特点和符号返回目录返回目录uo+Auou+u。 。+UCCUEE 运放的管脚功能：运放的管脚功能： 007运放的管脚运放的管脚功能：功能：2为反相输入端；为反相输入端；3为同相输入端；为同相输入端；4为负电源；为负电源；7为为正电源正电源;6为输出；为输出；8为空脚为空脚;和和为为外接调零电位器外接调零电位器的两个端子的两个端子Auo 高高: 80dB140dBrid 高高: 105 1

9、011 ro 低低: 几十几十 几百几百 KCMR高高: 70dB130dB三、主要参数三、主要参数 1. 最大输出电压最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。 2. 开环差模电压增益开环差模电压增益 Auo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 A Au uo o愈高，所愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。 6. 6. 共模输入电压范围共模输入电压范围 U UICMICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共运放所

10、能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。 3. 3. 输入失调电压输入失调电压 U UIOIO 4. 4. 输入失调电流输入失调电流 I IIOIO 5. 5. 输入偏置电流输入偏置电流 I IIBIB 由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化, 为此为此,后面对运后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。(1) 开环电压放大倍数开环电压放大倍数 (

11、2) 开环输入电阻开环输入电阻(3) 开环输出电阻开环输出电阻(4) 共模抑制比共模抑制比 ouA idr0or CMRRK 在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理想的想的运算放大器。理想化的主要条件：运算放大器。理想化的主要条件：1. 理想化的主要条件理想化的主要条件四、四、理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据 线性区：线性区：uo = Auo( (u+ u)非线性区：非线性区：u+ u 时，时， uo = +Uo(sat) u+ u 时，时， uo = + Uo(sat) u+ 0 ui = Ui 0 采用集成运算放大器组成的积