模块7单元1-集成运算放大器概述

中等职业学校·电子与信息大类《电工电子技术基础与技能》模块7集成运算放大电路｜单元1集成运算放大器概述适用：理实一体课堂·职教高考复习01集成电路·运放结构·图形符号·引脚参数素养园地素养园地中国芯在封锁中加速突围电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）中国芯·在封锁中加速突围从2018年起，美国通过出口管制、实体清单、技术禁令等方式层层加码，试图遏制我国在芯片设计、制造等环节的发展。但现实是，这反而激发出我国相关产业的更强产业韧性：中芯国际14nm芯片良率已达95%，28nm成熟制程产能占全球18%，我国在关键领域正加速实现自主可控。集成运算放大器作为模拟集成电路的「基础积木」，其国产化同样是「中国芯」突围的重要一环。学习目标三维学习目标电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）知识目标1）了解集成运算放大器的电路结构2）了解集成运算放大器的符号及应用技能目标1）能识别集成运算放大器的符号及引脚功能2）能说出集成运算放大器的输入、输出之间的关系素养目标1）培养自主学习意识2）培养意志力与抗挫能力新知精讲新知精讲·一集成电路与集成运算放大器电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）把大量电子元器件集成在一小块硅片上，构成微型电子器件▶集成电路集成电路是将大量电子元器件（晶体管、电阻、电容及互连导线）集成在一小块硅片上形成的微型电子器件。它具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、成本低等优点，是现代电子设备的物质基础。▶集成运算放大器集成运算放大电路（简称集成运算放大器）是一种高增益的多级直流放大器集成电路。早期用于模拟信号的数学运算（加、减、积分、微分等），因此得名「运算放大器」。新知精讲新知精讲·二集成运算放大器的电路结构电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）图7-1集成运算放大器的内部电路通常包含四部分▶输入级与中间级输入级一般采用差分放大电路，以提高输入电阻、抑制零点漂移和共模干扰。中间级通常由多级共射或共源放大电路构成，作用是提高电压放大倍数。▶输出级与偏置电路输出级一般采用互补对称电路，主要任务是功率放大，给负载提供足够的电流。偏置电路为各级提供稳定、合适的工作电流，保证放大器正常工作。新知精讲新知精讲·三集成运算放大器的图形符号电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）图7-2集成运算放大器的图形符号：两个输入端、一个输出端▶同相输入端u+标有「+」号，表示输出信号与该端输入信号相位相同。▶反相输入端u−标有「−」号，表示输出信号与该端输入信号相位相反。▶输出端uo输出端只有一个，输出电压为两个输入端信号的差值放大结果。图7-2集成运算放大器的图形符号新知精讲新知精讲·四集成运算放大器的引脚功能电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）图7-3常用双集成运算放大器4558的外形与引脚▶4558主要引脚V+：正电源端；V−：负电源端；IN+：同相输入端；IN−：反相输入端；OUT：输出端；同一封装内集成两个独立运放，故称「双运放」。▶识读要点通常以缺口或色点标识第1脚，按逆时针方向依次编号。实际接线前务必查阅该型号数据手册，确认引脚排列。图7-34558外形与引脚新知精讲新知精讲·五集成运算放大器的主要参数（一）电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）表征集成运算放大器放大能力与抗干扰能力的核心指标▶开环差模电压放大倍数Auo指集成运算放大器在开环、额定电源电压和额定负载下，对差模信号的电压放大倍数。Auo越大，说明运放的放大能力越强。▶共模抑制比KCMR差模电压放大倍数与共模电压放大倍数绝对值之比。KCMR越大，表示集成运算放大器对共模信号（零点漂移）的抑制能力越强。▶差模输入电阻ri和输出电阻rori指两输入端之间的等效电阻，一般在几十千欧到几十兆欧；越大越好。ro指开环时从输出端看进去的等效电阻，一般在几十欧到几百欧；越小越好。新知精讲新知精讲·六集成运算放大器的主要参数（二）电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）反映输入级对称性与极限工作能力的参数▶失调与偏置参数输入失调电压UIO：输出为零时输入端应施加的直流补偿电压，越小越好。输入偏置电流IB：静态时两输入端偏置电流的平均值，越小越好。输入失调电流IIO：输出为零时两输入端静态电流之差，越小越好。▶极限参数最大差模输入电压Uidmax：两输入端之间能承受的最大差模电压。最大共模输入电压Uicmax：输入端能承受的最大共模电压。最大输出电压Uom：电源一定时，运放最大不失真输出电压。小结单元小结电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）1集成电路是将大量元器件集成在硅片上的微型电子器件；集成运算放大器是一种高增益多级直流放大器集成电路。2集成运算放大器内部通常由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成。3图形符号有两个输入端（u+同相端、u−反相端）和一个输出端uo；输出与同相端同相、与反相端反相。4主要参数包括开环差模电压放大倍数Auo、共模抑制比KCMR、输入/输出电阻、失调电压/电流及最大差模/共模输入电压等。应用应用与辨析·集成运算放大器在身边电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）▶信号放大传感器输出信号通常很微弱，运放可将其放大到后续电路可处理的范围，如温度、压力、声音信号调理。▶模拟运算电路利用深度负反馈，运放可构成比例、加法、减法、积分、微分等运算电路，是模拟计算机的核心单元。▶电压比较与滤波运放可用作电压比较器，实现过零检测、阈值判断；也可构成有源滤波器，改善滤波性能。⚠辨析与提醒同相端与反相端不能接反：同相端输入时输出与输入同相，反相端输入时输出与输入反相。最大输入电压不可超限：超过Uidmax或Uicmax可能损坏输入级差分对管。实际运放不是理想器件：存在失调、温漂、带宽限制，高精度电路必须考虑这些参数。职教高考职教高考专项练习·集成运算放大器电工电子技术基础与技能《电工电子技术基础与技能》（电子与信息大类）✎练习·一、填空1.集成运算放大器是一种______的多级直流放大器集成电路。2.集成运算放大器的内部电路通常包含______、______、______和______四部分。3.集成运算放大器反相输入端接地，输入信号从同相输入端输入时，输出信号的相位与输入信号______。4.集成运算放大器同相输入端接地，输入信号从反相输入端输入时，输出信号的相位与输入信号______。✔练习·二、判断1.集成运算放大器是一种高增益的多级直流放大器集成电路。（）2.集成运算放大器同相输入端接地，输入信号从反相输入端输入时，输出信号的相位与输入信号相同。（）3.集成运算放大器同相输入端接地，输入信号从反相输入端输入时，输出信号的相位与输入信号相反。（）4.集成运算放大器在信号放大领域取代了由分立元器件构成的放大电路。（）§参考答案·填空1.高增益。【解析】运放全称「集成运算放大器」，核心特征是高增益多级直流放大。2.输入级；中间级