2集成运算放大器.ppt

4、差模电压放大倍数Aud,输入、输出均不接地的。,双端输入双端输出,差动放大器双入双出微变等效电路,输出负载不接地,单端输入双端输出,单端输入双端输出,双端输入单端输出,双入单出因只利用了一个集电极输出的变化量，所以它的差模电压放大倍数是双出的二分之一。,将差分信号转换为单端输出的信号,双端输入单端输出,rod=Rc,从c2输出表达式中Aud没有负号,单端输入单端输出,从C2输出，式中Aud没有负号,Re用2Re等效，这与差模时不同。Auc的大小，取决于差分电路的对称性，双端输出等于零。单端输出为:,共模微变等效电路,2、共模电压放大倍数Auc,共模电压放大倍数Acd,双入单出,单端输出（C1或C2），可以得到输出与输入之间的不同电位关系（反相或同相）。从B1输入信号，从C1输出，为反相；从C2输出为同相。,增益差模电压增益,共模抑制比,共模抑制比是衡量放大电路抑制零点漂移能力的重要指标。,共模电压增益,差模电压放大倍数Aud;共模电压放大倍数Auc共模抑制比KCMR;输入电阻rid输出电阻rod,4-2集成运算放大器简介,一.集成电路与集成运算放大器,把晶体管、二极管、电阻以及连接导线等集中制造在一小块半导体基片上,构成一个具有一定功能的完整电路的器件。,1.集成电路(Integratedcircuit,IC)：,集成电路中元器件的特点,单个的精度不是很高,但由于是在同一硅片上、用相同工艺生产出来的，性能比较一致,元器件相互离得很近,温度特性较一致,电阻一般在几十欧至几十千欧、太高或太低都不易制造,电感难于制造,电容一般不超过200pF,大电容不易制造,F007（5G24）外引线图,接线图,顶视图,集成电路的优点：,集成电路的类型:,体积小、重量轻、安装方便、功耗小、工作可靠等。,小规模集成电路(SSI):一百以下,管子和元件数量,中规模集成电路(MSI):,大规模集成电路(LSI):,超大规模集成电路(VLSI):,一百至一千个之间,一千至十万个之间,十万以上,运算放大器:(operationalamplifier),2.集成运算放大器,具有一定功能的完整电路,高放大倍数的直接耦合放大器。,集成运算放大器,(integratedoperationalamplifier),简称集成运放(integratedamplifier),集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的多级直接耦合放大电路。,二.集成运算放大器的组成与分类,1.四大组成部分:,输入电阻高、静态电流小、共模抑制比高，常采用差动放大电路。目的是为了减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗。利用电路的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能。,输入级：,采用有源负载的共发射极电路，增益大。目的是为了获得较高的电压放大倍数。电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成.,中间级：,输出级：,一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，目的是为了降低输出电阻，提高带负载能力,给出足够的输出电流io。线性范围宽、输出电阻小（即带负载能力强）、非线性失真小等。,为各级放大电路设置合适的静态工作点，合适的工作电流，采用电流源电路。此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等。,偏置电路：,集成运放的引脚排列,塑封双列直插式(DIP)CF741,DIPDualIn-LinePakage,集成运算放大器的外形和符号,国家标准（GB3430-82）规定，由字母和阿拉伯数字表示，例如CF741、CF124等，其中C表示国家标准，F表示运算放大器，阿拉伯数字表示品种。,封装形式:,金属圆形、双列直插式、扁平式,封装材料:,陶瓷、金属、塑料,画电路时，通常只画出输入和输出端，输入端标“+”号表示同相输入端，标“-”号表示反相输入端。,集成运放的图形符号,集成电路的特点：不易制造大电阻。需要大电阻往往使用有源负载。元器件具有良好的一致性和同向偏差，特别有利于实现需要对称结构的电路。只能制作几十pF以下的小电容。集成放大器都采用直接耦合方式。如需大电容，只有外接。不能制造电感，如需电感只能外接。集成电路的芯片面积小，集成度高，功耗很小毫瓦以下。,2集成运放的分类,按所用器件又可分为双极型器件组成的双极型集成电路；单极型器件组成的单极型集成电路；双极型器件和单极型器件兼容组成的集成器件。,线性集成电路:输出对于输入信号的变化成线性关系.例如，直流放大器,差分放大器,运算放大器。,通用型集成运放特点是：最大差模输入电压和最大共模输入电压大；输出有短路保护功能；电源电压适用范围宽；不需外接补偿电容。如性能较好的CF741等,非线性集成电路:输出对于输入信号的变化成非线性关系.例如，振荡器,调制器,集成稳压电源。,特殊型集成运放的特点是突出某项性能指标。如：,(4)低功耗型:当电源电压15V时，最大功耗不大于6mW。(5)高速型:转换速率大于30V/s。(6)高压型:输出电压较高,(1)高输入阻抗型(差模输入电阻不小于109)(2)高精度型:VIO/T小于2V/C。(3)宽带型:增益带宽大。,三.集成运算放大器的主要技术指标,1开环差模电压放大倍数Aud,无反馈时差模信号的放大倍数，Aud=Uod/UId增益（gain）Gud=20lgAud(dB)=20Uod/UId(dB),2.输入偏置IIB,3输入失调电流IIO,常温下输入信号为零，两输入端偏置电流的平均值。IIB=(IIB+IIB)/2,常温下输入电压为零时，两输入端偏置电流之差。IIB=IIB+IIB。A741：50-100nA.,4输入失调电压UIO,输入电压为零时，为了使放大器输出电压为零，在输入端外加的补偿电压。一般为毫伏级。它表征电路输入部分不对称的程度，UIO越小，运放性能越好。,5输入失调电流温漂dIIO/dT,在规定的工作温度范围内，输入失调电流对温度的变化率。即温度每改变1时所造成的失调电流增益。,在规定的工作温度范围内，输入失调电压对温度的变化率。即温度每改变1时所造成的失调电压增益。,6输入失调电压温漂dUIO/dT,7.共模抑制比KCMRRCMRRCommonModeRejectionRatio,8.带宽BW,电路开环情况下，差模放大倍数Aud与共模放大倍数Acd之比。KCMR越大，运放性能越好。一般在80dB以上。KCMR=Aud/Acd或KCMR=20lgAud/Acd(dB),放大倍数Aud下降3dB所对应的频宽,四理想集成运算放大器,1集成运放的理想特性为：,输入信号为零时，输出端应恒定为零；输入阻抗Rid=；输出阻抗Ro=0；频带宽度BW应从0；开环电压放大倍数Aud=。输入为零时输出为零，而且无失调，温漂和噪声。,理想运算放大器idealoperationalamplifier,Auo,rid,ro0,KCMR,电压传输特性uo=f(ui),线性区：uo=Auo(u+u),非线性区：u+u时，uo=+UOMu+u时，uo=+UOM当u+u时，uo=UOM,不存在“虚短”现象,运算放大器在信号运算方面的运用,集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和除法等运算。,运算放大器工作在线性区时通常要引入深度负反馈。输出电压和输入电压的关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数，而与运算放大器本身的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构形式，就可以实现不同的运算。,电位为零，虚地,电位为零,需