§43集成运放电路简介课件

模拟电子技术基础课件制作：郑恒秋1.模拟电子技术基础课件制作：郑恒秋1.§4.3集成运放电路简介从本质上看，集成运放是一种高性能的直接耦合放大器。

一、双极型集成运放

1、F007(A741)电路分析

2、F324(LM324)电路分析二、单极型集成运放2.§4.3集成运放电路简介从本质上看，集成运一、双极型集成运放1、F007(A741)电路分析3.一、双极型集成运放1、F007(A741)电路分析3.

⑴电路结构

由二大部分组成，一部分是偏置电路，一部分是放大电路。偏置电路由电流源完成。R5中的电流为偏置电路的基准电流。

T10与T11构成微电流源：

IC10=IC9+IB3+IB4

T８与T９构成镜像电流源，为第一级提供静态电流。

T１３与T１２构成镜像电流源，为第二、三级提供静态电流。4.⑴电路结构4.放大部分如下图所示：显然，放大电路可分成输入级、中间级和输出级三部分。5.放大部分如下图所示：显然，放大电路可分成输入级、中间级和输出①输入级由T1~T９组成，是一个共集－共基组合双端输入、单端输出的差分放大电路。

T1和T2组成的共集差分放大电路与T３和T４组成的共基差分放大电路之间是直接耦合。

T５、T６和T７组成的加射极输出器的比例电流源是该级的有源负载。②中间级是由复合管T1６和T１７组成、以恒流源做有源负载的共射放大电路。6.①输入级由T1~T９组成，是一个共集－共基组合双端输③输出级由T１４、T１８和T１９组成准互补输出电路，

T１5和R７、R8组成UBE倍增器，设置静态偏置，以消

除交越失真。

D1、D2、R9和R10组成过流保护电路。原理是：

uR7+uD1=uBE14+iOR9

正常情况下，uD1<Uon，D1截止。过流时，D1导通，为T１４基极分流，保护T１４。此外，电容C起相位补偿作用。

电位器Rw用于调零。7.③输出级由T１４、T１８和T１９组成准互补输出电路，

⑵静态分析我们已经求出了IR=0.73mA，IC10=28A，

IC12=IC13=0.365mA，现在求其它电流。①8.⑵静态分析8.T8和T9组成镜像电流源，基准电流是2IE1把⑵、⑶式代入⑴式，得：9.T8和T9组成镜像电流源，基准电流是2IE1把⑵、⑶式代入⑴②③已知

1=

2=150④UBE倍增器因此，T14、T18处于临界导通状态。10.②③已知1=2=150④UBE倍增器因此，T14、T1⑶交流性能分析，先看第一级：根据电流源一节的分析，

IO1=2IC411.⑶交流性能分析，先看第一级：11.12.12.13.13.再看第二、三级，设R9+RL=2K，

16=100，

17=

14=150，rce17=rce13=274K画出交流等效电路图：14.再看第二、三级，设R9+RL=2K，16=115.15.16.16.17.17.2、F324(LM324)电路分析

F324是四通用运算放大器，其特点是既可以单电源（3—30V）工作，又可以双电源(±1.5---±15V)工作，而且静态功耗小。电路如图：18.2、F324(LM324)电路分析18.19.19.基准电流IR来源于内部专门的基准电流源电路。多集电极晶体管T11、T12和T13利用集电区面积不同而构成比例电流源，为第一、二级提供静态电流，T19和T20管构成镜像电流源，为末级提供静态电流。除去偏置电路后的电路图如下，由输入级、中间级和输出级组成。20.基准电流IR来源于内部专门的基准电流源电路。2021.21.

输入级是共集---共射组合双端输入、单端输出的差分放大电路。中间级是共集---共射组合放大电路。输出级的工作情况与使用的电源有关。在单电源供电的情况下，输出级是由T8和T9复合构成的射极输出器，50µA电流源为它提供静态电流。这时，T7管的集电极电位为：

uC7=uBE8+uBE9+uR2+uO

所以，T10管发射结反向偏置，T10管截止。静态时，应使uO=VCC/2，通过输入端加偏置来实现。当双电源供电时，输出级的工作情况与F007相同。

R2的作用有二个，一是补偿输出级中NPN管与PNP管的不对称，二是与T21管组成正向过流保护电路。电容C起相位补偿作用。22.输入级是共集---共射组合双端输入、单端输出二、单极型集成运放当要求高输入电阻时，应使用场效应管构成的运算放大器。CMOS集成运放的输入电阻可高达1010以上。C14573是四运放集成电路，原理图如下：

它全部由增强型MOS管组成。T1、T2和T7构成多路电流源，为放大电路提供静态电流。其基准电流IR由外接电阻决定，一般选20---200A。23.二、单极型集成运放当要求高输入电阻时，应使用它全部由增强型MOS管组成。T1、T2和T7构成多路电流源，为放大电路提供静态电流。其基准电流IR由外接电阻决定，一般选20---200A。24.它全部由增强型MOS管组成。T1、T2和T7构成

把偏置电路简化后，放大部分的电路图如下：25.把偏置电路简化后，放大部分的电路图如下：25.

由图可知，C14573有二级放大。第一级是由P沟道管T3和T4构成的双端输入。单端输出的共源差分放大电路。T5和T6组成的电流源做有源负载。第二级是共源放大电路，放大管是N沟道管T8，其漏极带有有源负载。输出电阻大，带负载能力差。电容C起相位补偿作用。26.由图可知，C14573有二级放大。26.§4.4集成运放的基本知识一、性能指标

二、低频等效电路

三、封装形式

四、分类27.§4.4集成运放的基本知识一、性能指标

二、低频等效电路§4.4集成运放的基本知识一、性能指标1、最大额定值2、电气特性

⑴输入特性

⑵输出特性

⑶动态特性28.§4.4集成运放的基本知识一、性能指标28.一、性能指标1、最大额定值①电源电压，最大允许的安全电源电压，一般±15V。②耗散功率，在规定的温度范围内工作时，安全

耗散的功率。③工作温度范围：

商品级：0°C----+70°C

工业级：-25°C----+85°C

军用级：-55°C----+125°C

④最大差模输入电压,Uidmax，太大会击穿PN结。⑤最大共模输入电压,Uicmax，超过一定值后不能正常工作。⑥输出短路持续时间，输出接到任一电源上，所能承受的时间。29.一、性能指标1、最大额定值④最大差模输入电压,2、电气特性

⑴输入特性①输入失调电压UIO，为使静态为零时，运放两输入端必须外加的直流补偿电压。

②输入失调电压的温度系数dUIO/dT，V/°C，

失调电压是可以补偿的，但漂移不能补偿。③输入偏置电流IIB，两输入端输入电流的平均值，

IIB=0.5(IB1+IB2)。④输入偏置电流IIB的温度系数dIIB/dT。⑤输入失调电流IIO，输出为零时，流入两输入端的

电流差，IIO=IB1-IB2⑥输入失调电流IIO，的温度系数d

IIO/dT。⑦差模输入电阻rid，一般几十K

到几M。⑧共模抑制比KCMR。30.2、电气特性⑴输入特性②输入失调电压的温度系数d

⑵输出特性①输出电压摆幅UOP，不削波情况下的最大峰值电压。②输出电阻rO。③输出短路电流，内部限流。⑶动态特性①开环差模电压放大倍数Aod。②-3dB带宽fH，上限截止频率。

③单位增益带宽fC，与晶体管的fT类似。④转换速率（压摆率）SR，大信号条件下，输出电压变化的最大速率。

SR=|duO/dt|max⑤建立时间tS，放大器加阶跃信号后，电压达到规定精度范围以内的最终电压所需要的时间。31.⑵输出特性③单位增益带宽fC，与晶体管的fT二、低频等效电路

因为运放有二个输入端和一个输出端，所以一般情况下用一个三角形表示运算放大器，如下图所示。而且，只标出二个输入端和输出端，其它如电源端、调零端等一般不画出，只有在需要时才标出。

32.二、低频等效电路因为运放有二个输入端和一个输运算放大器的低频等效电路如下图。输入端等效为一个差模输入电阻rid，理想运放的rid=。输出端等效为一个压控（uI=uP-uN)电压源AoduI，内阻为rO。对于理想运放Aod=，rO=033.运算放大器的低频等效电路如下图。输入端等效为三、封装形式

集成运放有金属圆形封装和双列直插封装两种形式。双列直插封装形式较多。双列直插封装有8、10、12、14、16管脚等，材料大部分为塑料，有一些性能要求高的采用陶瓷材料。34.三、封装形式集成运放有金属圆形封装和双列直插前面介绍过的741运放的管脚排列如下：35.前面介绍过的741运放的管脚排列如下：35.324运放的管脚排列如下：36.324运放的管脚排列如下：36.四、分类（一）、通用型通用型运放的特征为：单位增益带宽fC在1MHz---3MHz范围，可在±5~±20V电源电压范围内工作，通常有内补偿电路，这类的典型运放为单运放A741，双运放A747，四运放LM324，做一般用途。（二）特殊型（专用型）

1、高速型，反应速度快，用于高速A/D，D/A转换，高速采样—保持电路等。主要用单位增益带宽、转换速率和建立时间来体现。如3554，转换速率SR=1000V/S，单位增益带宽fC=1.7GHz，建立时间tS=150nS(0.1%精度）。37.四、分类（一）、通用型37.2、高阻型，要求输入差模电阻不小于109，主要措施

是在输入级采用结型或MOS型FET。例如CA3140，

Ri=1.5T=1.51012。3、高压型，有较高的输出电压，例如3583，电源电压

最高为±150V，输出电压的峰值为±140V。4、大功率型，例如MCEL165，在18V电压下，可输出

3.5A电流。5、低功耗型，主要用在要求微电流的军事和空间技术

中。如CA3078，在±6V电源电压时，电源电流是

20A。6、高精度型，又叫仪用型适用于对微弱信号的精密测量和运算，常用于高精度的仪器设备中。例如CAW5037，UIO=10V，其温漂为0.2V/°C，IIO=7nA，等效输入噪声电压密度为3.5nV/Hz，电流密度约为1.7pA/Hz，Aod=105dB。38.2、高阻型，要求输入差模电阻不小于109，主要措施