集成运放的结构-工作原理和主要参数

1、采用直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性，

采用差分放大电路和电流源电路。通用型集成运放：单运放LM741；四运放LM324专用型集成运放：高精度型：AD797§7-1集成运放的特点和及典型运放简介2、用有源器件代替无源元件，如用晶体管代替占面积大的

大电阻，三极管当二极管用等。3、利用纵向NPN管β值较大、横向PNP管的耐压比较高的特

点，接成复合管的组态，形成性能优良的各种放大电路。一、集成运放的特点集成运放的分类：4、体积小、可靠性高、功耗低、成本低、使用方便。二、集成运放的一般构成（通用型）偏置电路：由恒流源电路组成，向各放大级提供合适的偏置电流；输入级：大多采用差动放大电路，要求输入电阻大，共模抑制比高，耐压高；中间级：输出级：主放大器，多采用共射放大电路，要求有足够大的放大能力；一般为互补推挽功率放大器，要求输出电阻小，输出电压尽可能大，通常含有保护电路。输入级中间级输出级偏置电路u+u-uO三、集成运放的符号和封装若将集成运放看成一个黑盒子，则可等效为一个双端输入单端输出的高性能差分放大电路。输入级中间级输出级偏置电路u+u-uO1、电路符号:同相输入端反相输入端同相输入端：信号从该端输入时，输出与输入相位相同。反相输入端：信号从该端输入时，输出与输入相位相反。+-u+u-uOA2、封装①金属圆壳式；②双列直插式；③扁平式+EC-EC四、集成运放电路简介--LM741对于集成运放电路，应首先找出偏置电路，然后根据信号流通顺序，将其分为输入级、中间级和输出级。双入单出的共集-共基差分放大电路复合管为放大管、恒流源作负载的共射放大电路用UBE倍增电路消除交越失真的互补推挽输出级四、集成运放电路简介--LM741

T1~T7组成差分式放大电路；T1、T3和T2、T4组成复合差分电路；①采用共集形式可以提高输入阻抗，共基形式频带宽；②T3、T4为横向PNP管，耐压高，因此允许的共模输入电压大；③T5、T6、T7组成精密镜像电流源作为T3、T4的有源负载，能有效地提高共模抑制比；④Rp为外接的调零电位器，通过调节Rp可以保证静态时输出为零。四、集成运放电路简介--LM741

T16~T17组成复合管共射放大电路，T13B作为有源负载，交流电阻很大，所以本级可以获得很高的电压增益，同时具有较高的输入电阻。电容CC用于相位补偿（密勒）补偿，避免电路产生自激振荡。

四、集成运放电路简介--LM741①T14~T20组成互补推挽输出电路。②T19作二极管用，与T18、R8组成UBE倍增电路，使电路工作在甲乙类状态，消除交越失真。③T24为射极跟随器，起隔离作用，减小输出级对中间级的负载影响。四、集成运放电路简介--LM741

①正常工作时，T15、T21处于截止状态。当电流过大时，R9、R10的压降增大，T15、T21导通。②T15导通后，对T14的基极产生分流作用，限制T14的电流，保护T14。③T21导通后，使T23、T22导通，使T16的基极电位降低，使T24的基极电位升高，导致T20趋于截止，因而限制T20的电流，保护T20。四、集成运放电路简介--LM741五、集成运放电路简介—5G14573-A有源负载双入单出差放有源负载共源放大电路相位补偿输出电阻大，适合于场效应管为负载的电路。§7-2集成运放的主要技术参数指标参数741典型值理想值开环差模增益Aod:106dB

差模输入电阻Rid:2M

输出电阻Ro:100

0共模抑制比KCMR：90dB

输入失调电压UIO:1mV0uIO的温漂dUIO/dTµV/ºC0输入失调电流IIO:20nA0IIO的温漂dIIO/dT:nA/ºC0最大共模输入电压Uidmax

：±13V最大差模输入电压Uicmax

：±30V－3dB带宽BW：10Hz

转换速率SR：0.5V/µs§7-3理想的集成运算放大器一、理想运放的技术指标二、集成运放的传输特性三、理想运放工作在线性区的特点四、理想运放工作在非线性区的特点一、理想运放的技术指标理想运放——将各项技术指标理想化的集成运放。AOdRidROKCMRIIBIIOUIOBW零点漂移

0

000

0二、集成运放的电压传输特性uOu+-u-0UOH

UOL

线性区非线性区非线性区1、线性区当差模输入信号较小时，输出与输入是线性的关系。线性范围很小，一般不超过0.1mV.2、非线性区若差模输入超出其线性范围时，

会导致运放内部的某些晶体管饱

和或截止，此时运放的输出电压只

有两种情况，要么为正向饱和值，要么为负向饱和值。三、理想运放工作在线性区时的特点因理想运放AOd=

；运放工作在线性区时：1、理想运放的差模输入电压等于零——“虚短”运放的两输入端电位相等，如同将两点短路一样，但实际上并未真正被短路，将这种现象称为“虚短”。实际运放AOd越大，将输入端视为“虚短”带来的误差越小。由于理想运放rid=

，因此两输入端均没有电流。2、理想运放的输入电流等于零——“虚断”运放的输入电流等于0，如同将两点断开，但实际上并未真正被断开，将这种现象称为“虚断”。实际运放rid越大，将输入端视为“虚断”带来的误差越小。+-uOAi+i-+-u+u-uOA“虚短”

和“虚断”是理想运放工作在线性区时的两个重要结论，常作为分析运放应用电路的出发点，必须牢牢掌握。由于理想运放rO=0，因此运放的输出端可以等效为内阻为0的理想电压源。3、理想运放的输出端为理想电压源1、“虚短”2、“虚断”三、理想运放工作在线性区时的特点四、理想运放工作在非线性区时的特点1、输出电压的值只有两种可能：

或等于正向饱和值；

或等于负向饱和值。uOu+