第5章_集成运算放大电路审校稿

1、 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院第第5 5章章 集成运算放大电路集成运算放大电路5.1 集成运放的特点与基本组成集成运放的特点与基本组成5.2 集成运放中的电流源电路集成运放中的电流源电路5.3 差分放大电路差分放大电路5.4 集成运算放大电路集成运算放大电路5.5 集成运算放大电路的模型集成运算放大电路的模型 集成电路集成电路（Integrated Circuits，简称，简称IC）是把整个）是把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，以实现特定功能电路中的元器件制作在一块硅基片上，以实现特定功能的电子电路，具有体积小、重量轻等优点。的电子电路，具有体

2、积小、重量轻等优点。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院本章学习目的和要求本章学习目的和要求 1. 1.了解集成运算放大器的工作特点和基本组成；了解集成运算放大器的工作特点和基本组成； 2. 2.熟悉各种电流源电路的结构以及工作原理；熟悉各种电流源电路的结构以及工作原理； 3. 3.熟悉差分放大电路放大差模信号、抑制共模信号的原熟悉差分放大电路放大差模信号、抑制共模信号的原理；理； 4. 4.掌握差分式放大电路差模放大倍数、差模输入电阻、掌握差分式放大电路差模放大倍数、差模输入电阻、差模输出电阻、共模放大倍数、共模输入电阻、共模输出差模输出电阻、共模放大倍

3、数、共模输入电阻、共模输出电阻以及共模抑制比的计算；电阻以及共模抑制比的计算； 5. 5.了解常见集成运算放大器的各部分结构的工作原理，了解常见集成运算放大器的各部分结构的工作原理，掌握其电压传输特性。掌握其电压传输特性。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.1 集成运放的特点与组成集成运放的特点与组成5.1.1 集成运放的结构特点集成运放的结构特点5.1.2 集成运放的基本组成集成运放的基本组成 电路的元器件及其相关连接线制作在同一块半导体硅电路的元器件及其相关连接线制作在同一块半导体硅片上，并能完成特定功能的电子电路，称为片上，并能完成特定功能的电子

4、电路，称为集成电路集成电路。 按集成电路的集成度按集成电路的集成度可分小规模、中规模、大规模和可分小规模、中规模、大规模和超大规模集成电路；超大规模集成电路； 按电路功能按电路功能可分模拟集成电路和数字集成电路；可分模拟集成电路和数字集成电路； 模拟集成电路模拟集成电路又有集成运算放大器（简称集成运放）、又有集成运算放大器（简称集成运放）、集成功率放大器和集成稳压电源等多种。集成功率放大器和集成稳压电源等多种。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.1.1 集成运放电路的结构特点集成运放电路的结构特点 (1)(1)元器件参数准确度不高，但具有良好的一致性和

5、同向偏元器件参数准确度不高，但具有良好的一致性和同向偏差，有利于实现对称结构的电路，如差分放大电路。差，有利于实现对称结构的电路，如差分放大电路。(2)(2)芯片面积小，集成度高，功耗小，一般在毫瓦级以下。芯片面积小，集成度高，功耗小，一般在毫瓦级以下。(3)(3)不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源器件的不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源器件的等效电阻替代或外接。等效电阻替代或外接。(4)(4)制作电容器比较困难，一般只能制作几十皮法以下的小制作电容器比较困难，一般只能制作几十皮法以下的小电容。因此，集成放大器一般采用直接耦合方式。如需电容。因此，集成放大器一般采用直接耦合方式

6、。如需大电容，只能外接。大电容，只能外接。(5)(5)不能制造电感，如一定要用电感，也只能外接。不能制造电感，如一定要用电感，也只能外接。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.1.2 集成运放电路的基本组成集成运放电路的基本组成图图5.1.1 集成运放内部结构框图集成运放内部结构框图 电路可分为四个组成部分：电路可分为四个组成部分：输入级、中间级、输出输入级、中间级、输出级和偏置电路级和偏置电路。 集成运算放大器是一个高增益的多级直接耦合放大电路。集成运算放大器是一个高增益的多级直接耦合放大电路。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与

7、电子电气工程学院1输入级输入级 输入级（又称前置级），是双端输入的输入级（又称前置级），是双端输入的差分放大电路差分放大电路。 要求：具有很高的输入电阻、较大的差模电压放大倍数、要求：具有很高的输入电阻、较大的差模电压放大倍数、很强的共模信号抑制能力、很小的静态电流和失调偏差。很强的共模信号抑制能力、很小的静态电流和失调偏差。 2中间级中间级 中间级（又称电压放大级），可提供足够大的电压放大中间级（又称电压放大级），可提供足够大的电压放大倍数。倍数。 要求：具有较高的电压增益、较高的输入电阻，应向输要求：具有较高的电压增益、较高的输入电阻，应向输出级提供较大的推动电流。出级提供较大的推动电流。

8、 多采用：多采用：共发射极共发射极(或共源极或共源极)放大电路放大电路，常采用复合管结，常采用复合管结构，以及恒流源作集电极负载，以提高电压放大倍数，其放构，以及恒流源作集电极负载，以提高电压放大倍数，其放大倍数可达到几千倍以上。大倍数可达到几千倍以上。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 3输出级输出级 输出级，作用是提供足够大的输出功率，以满足负载的输出级，作用是提供足够大的输出功率，以满足负载的需要。需要。 要求：具有较小的输出电阻，以增强带负载的能力，以要求：具有较小的输出电阻，以增强带负载的能力，以及非线性失真小等特点。及非线性失真小等特点。 多

9、采用：多采用：互补对称输出电路互补对称输出电路。 4偏置电路偏置电路 偏置电路，为集成运放设置合适的偏置电流和静态工作点。偏置电路，为集成运放设置合适的偏置电流和静态工作点。 多采用：多采用：电流源电路，电流源电路，为各级放大电路提供合适的集电极为各级放大电路提供合适的集电极(或发射极、漏极或发射极、漏极)静态电流，同时作为有源负载。静态电流，同时作为有源负载。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.2 集成运放中的电流源电路集成运放中的电流源电路5.2.1 镜像电流源电路镜像电流源电路 5.2.2 微电流源电路微电流源电路5.2.3 比例式电流源电路比例

10、式电流源电路5.2.4 多路电流源电路多路电流源电路5.2.5 电流源为负载的放大电路电流源为负载的放大电路 集成运算放大器中的集成运算放大器中的偏置电路一般采用电流源偏置偏置电路一般采用电流源偏置，保，保证电源电压在一定范围内波动时，静态工作点基本稳定，增证电源电压在一定范围内波动时，静态工作点基本稳定，增强电路的电源电压适用性。强电路的电源电压适用性。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.2.1 镜像电流源电路镜像电流源电路 镜像电流源镜像电流源又称电流镜，通过改变其中一个管子的电流又称电流镜，通过改变其中一个管子的电流来控制另一管的电流，以调节偏置

11、电流，确定静态工作点。来控制另一管的电流，以调节偏置电流，确定静态工作点。图图5.2.1 基本镜像电流源电路基本镜像电流源电路 T1 和和T2是两个性能一致是两个性能一致的三极管，的三极管， 且发射结并联，且发射结并联，则满足：则满足：12BEBEBEVVV 1=2= 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 忽略基区宽度忽略基区宽度调制效应调制效应，有：，有： 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 优点：优点：结构简单，并且具有一定的温度补偿作用。结构简单，并且具有一定的温度补偿作用。 缺点：缺点： (1) 受电源的影响大。

12、当变化时，几乎也同样随之受电源的影响大。当变化时，几乎也同样随之变化，因此，它不适应电源电压在大幅度变动的情况下变化，因此，它不适应电源电压在大幅度变动的情况下运行。运行。 (2)由于恒流特性不够理想，管子由于恒流特性不够理想，管子c-e极间电压变化时，极间电压变化时，也作相应变化，即电流源的输出电阻还不够大。也作相应变化，即电流源的输出电阻还不够大。 (3)图图5.2.1电路中输出电流与基准电流仅仅近似相等，电路中输出电流与基准电流仅仅近似相等，特别是当值不够大时，两者之间误差更大。特别是当值不够大时，两者之间误差更大。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学

13、院5.2.2 微电流源电路微电流源电路图图5.2.2 微电流源电路微电流源电路 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.2.3 比例式电流源电路比例式电流源电路图图5.2.3 比例式电流源电路比例式电流源电路 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院图图5.2.3 比例式电流源电路比例式电流源电路 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.2.4 多路电流源电路多路电流源电路图图5.2.4 多路电流源电路多路电流源电路图图5.2.4可以提供多路成可以提供多路成一一定比例关系的电流源偏置电路定比

14、例关系的电流源偏置电路。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.2.5 电流源为负载的放大电路电流源为负载的放大电路 集成电路中，通常用电流源代替放大器的负载电阻，称集成电路中，通常用电流源代替放大器的负载电阻，称为放大器的为放大器的有源负载有源负载(Active Load)。图图5.2.5 有源负载有源负载 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院图图5.2.6 有源负载共源极放大器小信号等效电路有源负载共源极放大器小信号等效电路写出写出交流小信号电压增益交流小信号电压增益: 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范

15、学院物理与电子电气工程学院有源负载的放大器的有源负载的放大器的特点特点： (1)有源负载放大器一般具有很高的电压增益。其数值有源负载放大器一般具有很高的电压增益。其数值主要取决于晶体管的输出阻抗，输出阻抗越高，电压增益主要取决于晶体管的输出阻抗，输出阻抗越高，电压增益越大。越大。 (2)在保证晶体管进入正常放大状态的前提下，有源负在保证晶体管进入正常放大状态的前提下，有源负载放大器的增益与电源电压无关，这为放大器的低电压应载放大器的增益与电源电压无关，这为放大器的低电压应用提供了十分有利的条件。用提供了十分有利的条件。 (3)有源负载放大器在集成电路生产中不需要大电阻，有源负载放大器在集成电路

16、生产中不需要大电阻，可以大大节约芯片面积。可以大大节约芯片面积。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.3 差分式放大电路差分式放大电路5.3.1 基本差分放大电路基本差分放大电路5.3.2 具有恒流源的差分放大电具有恒流源的差分放大电路路5.3.3 差分放大电路的四种接差分放大电路的四种接法法 稳定静态工作点，抑制温度漂移的方法如下：稳定静态工作点，抑制温度漂移的方法如下： (1)在电路中引入直流负反馈，如典型的静态工作点稳定在电路中引入直流负反馈，如典型的静态工作点稳定电路图中的发射极电阻所起的作用。电路图中的发射极电阻所起的作用。 (2)采用温度补偿

17、的方法，利用热敏元件来抵消放大管的采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化。变化。 (3)采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成差分放大电路。差分放大电路。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.3.1 基本差分放大电路基本差分放大电路图图5.3.1 差分放大器的基本电路形式差分放大器的基本电路形式1、电路组成、电路组成 将将两个电路结构、参数均相同的共射极放大电路组合两个电路结构、参数均相同的共射极放大电路组合在在一起，就构成差分放大电路的基本形式。一起，就构成差分放大电路的基本形式。 输入

18、电压输入电压 vi1 和和vi2 分别加在两管的基极，分别加在两管的基极，输出电压等于两输出电压等于两管的集电极电压之差。管的集电极电压之差。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院图图5.3.1 差分放大器的基本电路形式差分放大器的基本电路形式1、电路组成、电路组成 在理想情况下，电路中左右两部分二极管的特性和电阻的在理想情况下，电路中左右两部分二极管的特性和电阻的参数均完全相同，则当输入电压等于零时参数均完全相同，则当输入电压等于零时，VCQ1=VCQ2，故输故输出电压出电压VO=0。 如果如果温度升高温度升高, 使使ICQ1增大，增大，VCQ1减小，则减

19、小，则ICQ2也将增大，也将增大， VCQ2也将减小，而且两管变化的幅度相等，结果也将减小，而且两管变化的幅度相等，结果T1和和T2输出端输出端的的零点漂移将互相抵消零点漂移将互相抵消。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院2、两种输入方式、两种输入方式-差模输入和共模输入方式差模输入和共模输入方式图图5.3.2 差分放大器的差模输入方式差分放大器的差模输入方式1）差模输入差模输入： 两个输入两个输入电压电压大小相等大小相等，极性相反极性相反。 差模输差模输入电压用符入电压用符号号vid表示。表示。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电

20、子电气工程学院2)共模输入共模输入 两个输两个输入信号入信号大小大小相等，极性相等，极性相同相同。图图5.3.3 差分放大器的共模输入方式差分放大器的共模输入方式 共模输共模输入电压用符入电压用符号号vic 表示。表示。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 分别分析分别分析差分放大电路对差模和共模输入信号的响应，差分放大电路对差模和共模输入信号的响应，利用利用叠加定理叠加定理即可完整地描述差分放大电路对各种输入信号即可完整地描述差分放大电路对各种输入信号的响应。的响应。 通常认为通常认为差模输入电压反映了有效信号差模输入电压反映了有效信号，而，而共模输入共

21、模输入电压反映了电压反映了由于温度变化而产生的由于温度变化而产生的漂移信号漂移信号，或者是随着有，或者是随着有效信号一起进入放大电路的某种效信号一起进入放大电路的某种干扰信号干扰信号。 共模输入电压用符号共模输入电压用符号vic 表示。在差分放大电路的两个输表示。在差分放大电路的两个输入入端加上的任意大小、任意极性的输入电压端加上的任意大小、任意极性的输入电压vi1和和vi2，都可以，都可以被认为是差模输入电压与共模输入电压的组合，其中差模输被认为是差模输入电压与共模输入电压的组合，其中差模输入电压入电压vid和共模输入电压和共模输入电压vic的值分别为的值分别为 退出淮阴师范学院物理与电子电

22、气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院3、差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比、差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比 1)对差模输入电压的放大倍数称为差模电压放大倍数，对差模输入电压的放大倍数称为差模电压放大倍数，用用Avd表示表示 2) 对共模输入电压的放大倍数称为共模电压放大倍数，对共模输入电压的放大倍数称为共模电压放大倍数，用用Avc表示表示 ，即，即 3) 共模抑制比共模抑制比KCMR, 定义为差模电压放大倍数与共模定义为差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，一般用对数表示，单位为电压放大倍数之比，一般用对数表示，单位为dB，即，即 退出淮阴师范学院物理与电

23、子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院图图5.3.1 差分放大器的基本电路形式差分放大器的基本电路形式 如为理想情况，即差分放大电路左右两部分的参数完全如为理想情况，即差分放大电路左右两部分的参数完全对称，则加上共模输入信号时，对称，则加上共模输入信号时，T1和和T2的集电极电压完全相的集电极电压完全相等，输出电压等于等，输出电压等于0，则共模电压放大倍数，则共模电压放大倍数Avc=0，共模抑制，共模抑制比比KCMR =。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院4、长尾式差分放大器、长尾式差分放大器图图5.3.4 长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路

24、 由于射极电阻由于射极电阻Re好像电路的一个好像电路的一个尾巴，所以，也称尾巴，所以，也称长尾式差分放大电长尾式差分放大电路路。 T1和和T2特性、特性、参数一致，即参数一致，即、VBE、ICEO完全相同，完全相同，两边元件也对称。两边元件也对称。电路有两个输入端、电路有两个输入端、两个输出端。两个输出端。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院图图5.3.4 长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路（1）差动放大电路的静态分析）差动放大电路的静态分析 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院

25、淮阴师范学院物理与电子电气工程学院（2）差动放大电路的动态分析）差动放大电路的动态分析1）双端输入、双端输出的动态分析）双端输入、双端输出的动态分析 差模信号的动态分析。差模信号的动态分析。图图5.3.5 双入、双出方式的差分放大电路双入、双出方式的差分放大电路差模放大倍数差模放大倍数为为： 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院图图5.3.5 双入、双出方式的双入、双出方式的差分放大电路差分放大电路图图5.3.6 单管差模动态电路单管差模动态电路 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院图图5.3.6 单管差模动态电路单管差模

26、动态电路 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 共模信号的动态分析共模信号的动态分析图图5.3.7 共模信号输入的差动放大电路共模信号输入的差动放大电路1）双入双出双入双出：由电路的对称性可得：由电路的对称性可得： 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院图图5.3.8 共模信号的动态通路共模信号的动态通路由动态通路可知：由动态通路可知： 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院2）双端输入、单端输出的动态分析）双端输入、单端输出的动态分析差模信号的动态分析差模信号的动态分析图图5.3.9 双入

27、单出的差动放大电路双入单出的差动放大电路差模电压放大倍数差模电压放大倍数：差模输入电阻差模输入电阻：差模输出电阻差模输出电阻： 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院共模信号的动态分析共模信号的动态分析共模抑制比共模抑制比 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.3.2 具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路图图5.3.10 恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院图图5.3.10 恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路则恒流管则恒流管T3

28、的静态电流为的静态电流为 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院图图5.3.11 恒流源式差分放大电路的简化表示法恒流源式差分放大电路的简化表示法 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.3.3 差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院1双端输入、双端输出双端输入、双端输出 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院2双端输入、单端输出双端输入、单端输出 这种接法常用于将差分信号这种接法常用于将差分信号转换为单端信号，

29、以便与后面的转换为单端信号，以便与后面的放大级实现共地。放大级实现共地。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院3单端输入、双端输出单端输入、双端输出单端输入单端输入时时，输入电压只加在某一个三极管的基极与公共，输入电压只加在某一个三极管的基极与公共端之间，另一管的基极接地端之间，另一管的基极接地。相当于从两端输入一对差模信号相当于从两端输入一对差模信号这种接法主要用于将单端信号转换为这种接法主要用于将单端信号转换为双端输出，作为下一级差分输入信号。双端输出，作为下一级差分输入信号。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院4.

30、单端输入、单端输出单端输入、单端输出单端输出，其差模单端输出，其差模电电压放大倍压放大倍数约为双端输出时的一半数约为双端输出时的一半： 单端输入和单端输出，单端输入和单端输出，具有较强的抑制零漂的能力具有较强的抑制零漂的能力。另。另外，从不同的三极管集电极输出，外，从不同的三极管集电极输出，可使输出电压与输入电压可使输出电压与输入电压反相或反相或同同相相。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院表表5.3.1 差分放大电路的四种接法比较差分放大电路的四种接法比较 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院结论：结论：(4)单端输出

31、时，不同输出单端输出时，不同输出端端，输出电压与输入电压反相或同相。，输出电压与输入电压反相或同相。(5)单端输入时，由于引入了很强的共模负反馈，两个三极管仍单端输入时，由于引入了很强的共模负反馈，两个三极管仍基本工作在差分状态。基本工作在差分状态。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.4 集成运算放大电路集成运算放大电路5.4.1 集成运算放大器典型产品简介集成运算放大器典型产品简介5.4.2 集成运算放大器的表示符号集成运算放大器的表示符号5.4.3 集成运算放大器的分类及主要技术指标集成运算放大器的分类及主要技术指标 退出淮阴师范学院物理与电子电气

32、工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.4.1 集成运算放大器典型产品简介集成运算放大器典型产品简介4个组成个组成：输入级输入级中间级中间级输出级输出级偏置电路偏置电路 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院1.输入级输入级 T1T4组成共集组成共集-共基共基差分放大电路差分放大电路，具具有较高的输入阻有较高的输入阻抗和电压增益。抗和电压增益。 T8、T9组成组成镜像电流源镜像电流源，代替电阻，代替电阻RE，并提供恒定直流，并提供恒定直流工作电流。工作电流。 T5、T6、T7(射极输出器射极输出器)也组成镜像电流源，作为输入也组成镜像电流源，作为输入级差

33、分电路的级差分电路的有源负载有源负载，提高电压增益同时把双端输入，提高电压增益同时把双端输入转化为单端输出到中间级。转化为单端输出到中间级。链接（图链接（图5.4.1） 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院2.偏置电路偏置电路T12与与T13也构成镜像电流源，为中间级的也构成镜像电流源，为中间级的T16、T17管提管提供集电极有源负载。供集电极有源负载。3.中间放大级中间放大级T16、T17三极管组成共射接法复合管，集电极采用有源三极管组成共射接法复合管，集电极采用有源负载，保证了集成运放的开环电压放大倍数达到几万倍。负载，保证了集成运放的开环电压放大倍数达

34、到几万倍。链接（图链接（图5.4.1） 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院4.输出级输出级集成运放要求一定的输出功率和较小的输出电阻，故集成运放要求一定的输出功率和较小的输出电阻，故输出管输出管T14和和T20都接成射极输出器。都接成射极输出器。集成运放的第集成运放的第6脚为输出端，脚为输出端，7脚为正电源端，脚为正电源端，4脚为脚为负电源端。负电源端。A741采用的是采用的是T14和和T20管组成的管组成的互补功率输出电路互补功率输出电路。避免了输出交流电压经过零点附近的交越失真。避免了输出交流电压经过零点附近的交越失真。链接（图链接（图5.4.1） 退

35、出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.4.2 集成运算放大器的表示符号集成运算放大器的表示符号图图5.4.2 集成运放的电路符号集成运放的电路符号两个输入端两个输入端：反相输入端反相输入端和和同相输入端同相输入端，分别用符号，分别用符号“-”和和“+”标明。标明。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.4.3 集成运算放大器的分类及主要技术指标集成运算放大器的分类及主要技术指标1.集成运算放大器的分类集成运算放大器的分类按集成度按集成度：小规模集成电路小规模集成电路(SSI) 、中规模集成电路、中规模集成电路MSI)、大

36、规模、大规模 集成电路集成电路LSI)和超大规模集成电路和超大规模集成电路(VLSI)等等；按处理信号对象按处理信号对象：模拟集成电路、数字集成电路、混合型集成电路；模拟集成电路、数字集成电路、混合型集成电路；按芯片制造工艺按芯片制造工艺：薄膜集成电路、厚膜集成电路和混合型集成电路；薄膜集成电路、厚膜集成电路和混合型集成电路；按有源器件的种类按有源器件的种类：双极型集成电路双极型集成电路(BJT)和和单单极型集成电路极型集成电路 (MOSFET或或JFET)；按晶体管的工作状态按晶体管的工作状态：线性集成电路和非线性集成电路线性集成电路和非线性集成电路。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院

37、淮阴师范学院物理与电子电气工程学院2.集成运算放大器的主要技术指标集成运算放大器的主要技术指标在室温（在室温（25）及标准电源电压下，输入电压为零时，为）及标准电源电压下，输入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫失调电压失调电压VIO。一般约为。一般约为（110）mV。 输入偏置电流输入偏置电流是指集成运放两个输入端静态电流的平均值。是指集成运放两个输入端静态电流的平均值。 IIB（IBNIBP）/ /2 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 输入失调电流输入失调电流IIO是指当输

38、入电压为零时流入放大器两输是指当输入电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差，即入端的静态基极电流之差，即IIO|IBPIBN| 一般约为一般约为1 nA0.1 A。 （4）温度漂移）温度漂移 1）输入失调电压温漂）输入失调电压温漂 VIO / T 2）输入失调电流温漂）输入失调电流温漂 IIO / T 通常将温度每变化通常将温度每变化1在输出端引起的漂移折合到输入端在输出端引起的漂移折合到输入端的大小作为的大小作为温度漂移指标温度漂移指标。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院一般指运放在作电压跟随器时，使输出电压产生一般指运放在作电压跟随器时，使输

39、出电压产生1%跟随误跟随误差的共模输入电压幅值，高质量的运放可达差的共模输入电压幅值，高质量的运放可达 13V。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院（9）开环带宽）开环带宽BW 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.5 集成运算放大电路的模型集成运算放大电路的模型5.5.1 集成运算放大器的电压传输特性集成运算放大器的电压传输特性5.5.2 理想集成运算放大器的模型理想集成运算放大器的模型 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.5.1 集成运算放大器的电压传输特性集成运算放大器的电

40、压传输特性集成运放集成运放输出和输入之间的特性输出和输入之间的特性，称为集成运放的传输特性。，称为集成运放的传输特性。图图5.5.1 反相比例反相比例运放的电压传输特性运放的电压传输特性工作区域分为：工作区域分为：线性区线性区非线性区（饱和区）非线性区（饱和区） 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院1.集成运放工作在线性区集成运放工作在线性区运放工作在线性区运放工作在线性区时：时：图图5.5.2 理想运放的开环传输特性理想运放的开环传输特性 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院可见，负反馈的引入，可见，负反馈的引入，将输入

41、信号的变化范围将输入信号的变化范围扩大扩大了了1000倍，可在倍，可在0.1V-0.1V范围内均工作范围内均工作在线性区在线性区。图图5.5.3 利用负反馈扩大线形区利用负反馈扩大线形区 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院2.集成运放工作在非线性区集成运放工作在非线性区 为了使集成运放工作在非线性区，集成运放均开环运为了使集成运放工作在非线性区，集成运放均开环运用或者加正反馈。即用或者加正反馈。即图图5.5.2 理想运放的开环传输特性理想运放的开环传输特性 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院5.5.2 理想集成运算放大

42、器的模型理想集成运算放大器的模型1.集成运放理想化条件集成运放理想化条件(8)无干扰、无噪声。无干扰、无噪声。 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院1. vo的饱和极限值等于运放的电源电压的饱和极限值等于运放的电源电压V和和V 2. 运放的开环电压增益很高运放的开环电压增益很高 若（若（vPvN）0，则，则 vO=V 若（若（vPvN）0， 则则 vO=V 3. 若若V vO V ，则，则 （vPvN）0 4. 输入电阻输入电阻ri的阻值很高，使的阻值很高，使 iP 0、iN 0 5. 输出电阻很小，输出电阻很小， ro 0NvPviv图图5.5.2 理想运放图形符号理想运放图形符号 退出淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮阴师范学院物理与电子电气工程学院2.理想集成运放的重要特性理想集成运放的重要特性（