第四章 集成运算放大电路

第四章集成运算放大电路 4 1集成运算放大电路概述4 2集成运放中的电流源电路4 3集成运放电路简介4 4集成运放的性能指标及低频等效电路4 5集成运放的种类及选择4 6集成运放的使用 知识要点 1 集成运放电压传输特性 2 集成运放主要性能参数的定义与理想化取值 3 理想集成运放在线性区与非线性区的特点 第四章集成运算放大电路 集成运算放大电路 实质是 集成化了的 能够对模拟信号进行运算 放大处理的直接耦合式多级放大电路 简称 集成运放 集成运放的封装形式 外形 有四种 圆壳式 双列直插式 见P56图 扁平式 贴片式 集成运放 为教材4 6 7 8 10章所涉及的主要集成器件 4 1 1内部构成 通用型集成运放F007 不同特性与类型的集成运放内部电路按对应的功能 均可划分为四部分 P172 输入级 中间级 输出级 偏置电路 1 输入级 前置级 通常是双端输入的高性能的差分放大电路 2 中间级 通常采用共射 共源 放大电路 3 输出级 通常采用由共集电极放大电路构成的互补对称的功率放大电路 4 偏置电路 作用是为各级放大电路设置合适的静态工作点 通常采用电流源电路 4 1 2图形符号 4 1 3常用型号集成运放概述 A741外形示意图与图形符号 管脚 引脚 功能介绍 2 反相输入端 若信号由此端引入 输出电压与输入电压反相 3 同相输入端 若信号由此端引入 输出电压与输入电压同相 7 正工作电源引入端 4 负工作电源引入端 6 信号输出端 1 与 5 调零电位器接线端 分别接其两固定端 中间滑动端接 4 8 空脚 4 1 4集成运放信号输入方式 1 反相输入方式 输入信号接至反相输入端 同相输入端接地 2 同相输入方式 输入信号接至同相输入端 反相输入端接地 3 差动输入方式 两端均有信号引入 根据情况不同 又可分为三种情况 共模输入 两输入信号大小相等 极性相同 差模输入 两输入信号大小相等 极性相反 比较输入 两输入信号无必然关系 4 1 5集成运放主要性能参数 开环 指在集成运放应用电路中 它的输出端与输入端之间没有有效的外部电路连接 即没有引入 反馈 时所对应的电路状态 闭环 指在集成运放应用电路中 它的输出端与输入端之间存在有效的外部电路连接 即引入 反馈 时所对应的电路状态 定义 在开环状态下的对差模信号的放大倍数 其值越大越好 通常数值较高 可达几十万倍 1 开环差模增益 2 开环共模增益 定义 在开环状态下对共模信号的放大倍数 其值越小越好 3 共模抑制比 其值越大越好 4 差模输入电阻 集成运放在差模信号作用下 输入端等效电阻 其值越大越好 通常取值为几兆欧 5 最大共模输入电压 确保电路对差模信号进行有效放大 6 最大差模输入电压 起保护作用 7 最大输出电压 指集成运放在输出信号没发生明显失真变形情况下 所对应的最大的输出电压值 其取值与集成运放的工作电源的压值大小密切相关 略低于其工作电源压值 4 1 6电压传输特性 1 定义 指集成运放输出电压与净输入电压之间的函数关系 2 电压传输特性曲线图 3 分析 1 线性区 放大区 ui 因Aod参数值非常高 输出电压压值范围确定 UOM 所以集成运放的线性区非常窄 4 1 7理想化集成运放特性 1 参数取值理想化 2 理想运放在线性区的特点 1 虚短 2 虚断 3 理想运放在非线性区的特点 2 虚断 4 1 8集成运放的种类 1 按供电方式分 双电源供电 正负对称型 正负不对称型 单电源供电 2 按内部集成度分 单运放 双运放 四运放 3 按制作工艺分 双极型 TTL型 单极型 CMOS型 BiFET型 4 按工作原理分 电压放大型 电流放大型 跨导型 电压变电流 互阻型 电流变电压 5 按可控性分 可变增益运放 选通控制运放 输入切换运放 6 主要性能指标分类 高阻型 高速型 高精度型 低功耗型 7 按适用范围分 通用型 特殊型 专用型 4 1 9集成运放的选择 需根据 信号源特性 负载特性 对放大电路的精度要求 环境条件 性价比等五方面因素加以综合考虑 4 1 10集成运放使用注意事项 1 明确管脚排列和功能对应 掌握基本的使用接法 2 可用万用表 100 或 1K 档检测管脚有无短路 断路现象 3 调零 4 输入端保护 5 输出端保护 6 电源端保护 4 2集成运放中的电流源电路 知识要点 了解集成运放内部电路中电流源电路的基本作用 结构类型和基本电路特性 集成运放内部电路中电流源电路的基本作用 1 为各级放大电路提供合适静态电流 2 作为有源负载取代高阻值的电阻 增大电路电压放大倍数 电流源电路的类型划分 1 基本电流源电路 镜像电流源 比例电流源 微电流源 2 改进型电流源电路 加射极输出器的电流源 威尔逊电流源 3 多路电流源电路 4 2 1镜像电流源 电路特性 UCE0 UBE0 T0管处于临界放大状态 T0和T1特性完全相同 E0 E1 B0 B1 C0 4 2 2微电流源可提供很小的静态电流 又不能用大电阻 设计电路时 首先确定IR和IC1 然后选定R和Re E0 E1 B0 B1 4 2 3多路电流