第17章 集成运算放大器
(4-1) 第17章 集成运算放大器
17.1集成远放的简单介绍 集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导 体基片上。 集成电路的优点: 工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、 功耗小 集成电路的分类 模拟集成电路、数字集成电路; 小、中、大、超大规模集成电路;
(4-2) 集成电路: 将整个电路的各个元件做在同一个半导 体基片上。 集成电路的优点： 工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、 功耗小。 集成电路的分类： 模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路； 17.1 集成运放的简单介绍
17.1.1集成电路内部结构的特点 1.电路元件制作在一个芯片上,元件参数偏差方 向一致,温度均一性好。 2.电阻元件由硅半导体构成,范围在几十到20千 欧,精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代 替或外接。 3.几十pF以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接。 4.二极管一般用三极管的发射结构成。 4-3
(4-3) 17.1.1 集成电路内部结构的特点 1. 电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方 向一致，温度均一性好。 2. 电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千 欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代 替或外接。 3. 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接。 4. 二极管一般用三极管的发射结构成
17.1.2原理框图 ······························································· +l C C 与u反相 ●●● T4 反相 输入端 ●●●●●●●●● 0 5 u 同相 ●●●●●●●●●●●●●●●●●● 输入端 输入级 中间级 ●●●● 输出 级 EE 与x2同相 ●●: 香·。@。鲁
(4 - 4 ) UEE +UCC u + u o u – 反相 输入端 同相 输入端 T3 T4 T5 T1 T2 IS 17.1.2 原理框图 输入级 中间级 输出级 与 u o反相 与 u o同相
对输入级的要求:尽量减小零点漂移,尽量提高 KcMR,输入阻抗r尽可能大。 对中间级的要求:足够大的电压放大倍数。 对输出级的要求;主要提高带负载能力,给出足 够的输出电流。即输出阻抗r小。 集成运放的结构 (1)采用四级以上的多级放大器,输入级和第二 级一般采用差动放大器 (2)输入级常采用复合三极管或场效应管,以减 小输入电流,增加输入电阻。 (3)输出级采用互补对称式射极跟随器,以进行 功率放大,提高带负载的能力
(4-5) 对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri 尽可能大。 对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。 对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足 够的输出电流io 。即输出阻抗 ro小。 集成运放的结构 （1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二 级一般采用差动放大器。 （2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减 小输入电流，增加输入电阻。 （3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行 功率放大，提高带负载的能力
17.1.3主要参数 开环电压放大倍数420 无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在 105~107之间。理想运放的A为∞ 、共模抑制比KCMR 常用分贝作单位,一般100dB以上
(4-6) 一、开环电压放大倍数Auo 无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在 105 107之间。理想运放的Auo为。 二、共模抑制比KCMMR 常用分贝作单位，一般100dB以上。 17.1.3 主要参数
17.1.4理想运算放大器及其分析依据 运放的特点 理想运放 r大:几十k~几百k CMRR 很大 CMR→ rn小:几十~几百Ω →0 A很大:104~107 Uo →0 运放符号: L
(4-7) ri 大: 几十k 几百 k 运放的特点 KCMRR 很大 ro 小：几十 几百 A uo很大: 104 107 理想运放： ri → KCMRR → ro → 0 Auo→ 运放符号： ＋ u－ － u+ uo － ＋ ＋ u－ u+ uo Auo 17.1.4 理想运算放大器及其分析依据
O OM ≈E - OM OM 线性放大区 例:若UoM=12V,Aa=106, 则μu<12μNV时,运放处于 线性区 lo ,越大,运放的线性范围越小,必须在输出与输入 之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。 4-8)
(4-8) ui uo +UOM -UOM Auo越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入 之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。 ui uo _ + + Auo UOM = uomax EC 例：若UOM=12V，Auo=106 ， 则|ui |<12V时，运放处于 线性区。 线性放大区
由于运放的开环放大倍数很大,输入电阻 高,输出电阻小,在分析时常将其理想化, 称其所谓的理想运放。 理想运放的条件运放工作在线性区的特点 l=A(4-)虚短路 =0虛开路 .= 0 放大倍数与负载无关。分析多 个运放级联组合的线性电路时 可以分别对每个运放进行
(4-9) 由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻 高，输出电阻小，在分析时常将其理想化， 称其所谓的理想运放。 理想运放的条件 Ao = ri = ro = 0 u A (u u ) o = o + − − 虚短路 + − u = u = 0 i I 放大倍数与负载无关。分析多 个运放级联组合的线性电路时 可以分别对每个运放进行。 虚开路 运放工作在线性区的特点
理想运放的符号 ●
(4-10) 理想运放的符号 _ + + u+ u- u0