模擬電路：第四章 集成運(yùn)算放大器

第4章集成運(yùn)算放大器共四部分問題：集成運(yùn)算放大器由哪幾部分構(gòu)成？各部分的作用？第4章集成運(yùn)算放大器簡單的運(yùn)放電路(進(jìn)入)通用集成運(yùn)放電路（741為例）(進(jìn)入)集成運(yùn)放的參數(shù)（直流和低頻）（交流參數(shù)）

(進(jìn)入)理想集成運(yùn)放等效模型分析計(jì)算本章結(jié)構(gòu)(進(jìn)入)(進(jìn)入)(作業(yè)進(jìn)入)4.1集成運(yùn)放的主要技術(shù)參數(shù)返回主要直流和低頻參數(shù)輸入失調(diào)電壓VIO及溫度系數(shù)aVIO輸入偏置電流IIB輸入失調(diào)電流IIO及溫度系數(shù)aIIO差模開環(huán)電壓增益Avd共模抑制比KCMR電源電壓抑制比KSVR最大差模輸入電壓VIdm最大共模輸入電壓VIcm輸出峰－峰電壓Vop－p4.1集成運(yùn)放的主要技術(shù)參數(shù)返回交流參數(shù)開環(huán)帶寬BW單位增益帶寬BWG轉(zhuǎn)換速率SR（有時(shí)稱為壓擺率）全功率帶寬BWP建立時(shí)間tset等效輸入噪聲電壓en和電流in4.1.1集成運(yùn)放的主要直流和低頻參數(shù)4.1.1.1輸入失調(diào)電壓VIO集成運(yùn)放輸出直流電壓為零時(shí)，兩輸入端之間所加的補(bǔ)償電壓稱為輸入失調(diào)電壓VIO4.1.1.2輸入失調(diào)電壓的溫度系數(shù)aVIO一定溫度范圍內(nèi)，失調(diào)電壓的變化和溫度變化的比值定義為aVIO，習(xí)慣稱為溫度漂移返回4.1.1.3輸入偏置電流IIB運(yùn)放直流輸出電壓為零時(shí)，其兩輸入端偏置電流的平均值定義為輸入偏置電流。4.1.1.4輸入失調(diào)電流IIO及其溫度系數(shù)aIIO運(yùn)放直流輸出電壓為零時(shí)，其兩輸入端偏置電流的差值定義為輸入失調(diào)電流返回在標(biāo)稱電源電壓及規(guī)定負(fù)載下，運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，其輸出電壓變化與輸入電壓變化量之比定義為Avd運(yùn)放的Avd在60～180dB之間4.1.1.5差模開環(huán)電壓增益Avd4.1.1.6共模抑制比KCMR用dB表示：返回運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí)，輸入失調(diào)電壓隨電源電壓的變化率定義為電源電壓抑制比4.1.1.7電源電壓抑制比KSVR4.1.1.8最大差模輸入電壓VIdm是運(yùn)放兩輸入端允許加的最大電壓差，超過Vidm，運(yùn)放的輸入級對管將被反向擊穿，甚至損壞。4.1.1.9最大共模輸入電壓VIcm是運(yùn)放共模抑制特性明顯惡化時(shí)的共模輸入電壓值可定義為，在標(biāo)稱電源電壓下，將運(yùn)放接成電壓跟隨器時(shí)輸出產(chǎn)生1％的跟隨誤差的輸入電壓值；或返回定義為KCMR下降6dB時(shí)所加的共模輸入電壓值。4.1.1.10輸出峰－峰電壓Vop－p在標(biāo)稱電源電壓及指定負(fù)載下，運(yùn)放輸出的低頻交流電壓負(fù)峰－正峰的值，有時(shí)稱為輸出擺幅。4.1.2集成運(yùn)放的主要交流參數(shù)4.1.2.1開環(huán)帶寬BW在正弦小信號激勵(lì)下，運(yùn)放開環(huán)電壓增益值隨頻率從直流增益下降3dB所對應(yīng)的信號頻率定義為BW4.1.2.2單位增益帶寬BWG運(yùn)放的低頻閉環(huán)增益為1及正弦小信號激勵(lì)下，閉環(huán)增益隨頻率從1下降到0.707所對應(yīng)的頻率定義為BWG返回4.1.2.3轉(zhuǎn)換速率SR（有時(shí)稱為壓擺率）輸入階躍信號時(shí)，輸出最大變化率4.1.2.4全功率帶寬BWP在運(yùn)放閉環(huán)電壓增益為1，輸入正弦大信號，指定負(fù)載和指定失真度等條件下，使運(yùn)放輸出電壓幅度達(dá)到最大值時(shí)的信號頻率，定義為BWP，BWP簡稱功率帶寬。BWP受SR的限制，它們之間的關(guān)系可近似表示為：式中：Vom是運(yùn)放輸出電壓幅度最大值4.1.2.6等效輸入噪聲電壓en和電流in屏蔽良好，無信號輸入時(shí)，運(yùn)放輸出端出現(xiàn)的任何交流波形無規(guī)則的干擾電壓稱為運(yùn)放的輸出噪聲電壓，將它們換算到輸入端時(shí)簡稱為等效輸入噪聲電壓en或等效輸入噪聲電流in返回4.1.2.5建立時(shí)間tset在運(yùn)放閉環(huán)電壓增益為1，規(guī)定負(fù)載并階躍大信號條件下，運(yùn)放輸出電壓達(dá)某一特定值范圍所需的時(shí)間定義為tset返回返回4.6集成運(yùn)放的等效模型及運(yùn)算特性4.6.1理想集成運(yùn)放及其等效模型理想集成運(yùn)放具有以下主要特征（1）輸入失調(diào)電壓VIO，及其溫漂，時(shí)漂，隨電源電壓漂移均為零（2）輸入偏置電流IIB，失調(diào)電流IIO及其溫漂，時(shí)漂，隨電源電壓漂移均為零（3）等效輸入噪聲電壓及其噪聲電流為零（4）輸出電阻Ro＝0（5）開環(huán)差模電壓增益為無限大（6）開環(huán)差模輸入電阻為無限大（7）共模輸入電阻及共模抑制比為無限大（8）（－3dB)帶寬為無限大（9）轉(zhuǎn)換速率SR為無限大返回理想集成運(yùn)放的等效模型返回返回理想集成運(yùn)放構(gòu)成的反相電路返回理想集成運(yùn)放構(gòu)成的同相電路返回4.6.2實(shí)際集成運(yùn)放的等效模型及運(yùn)算特性返回由于運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，在分析時(shí)常將其理想化，稱其所謂的理想運(yùn)放。理想運(yùn)放的條件虛短路放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)。分析多個(gè)運(yùn)放級聯(lián)組合的線性電路時(shí)可以分別對每個(gè)運(yùn)放進(jìn)行。虛開路運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)一、在分析信號運(yùn)算電路時(shí)對運(yùn)放的處理返回i1=i2uo_++R2R1RPuii1i21.放大倍數(shù)虛短路虛開路一、反相比例運(yùn)算電路虛開路返回2.電路的輸入電阻ri=ui/i1=R1平衡電阻，使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等，保證靜態(tài)時(shí)輸入級的對稱性。RP=R1

//R2uo_++R2R1RPuii1i2為保證一定的輸入電阻，當(dāng)放大倍數(shù)大時(shí)，需增大R2，返回4.共模電壓電位為0，虛地輸出/入電阻小、共模電壓為0以及“虛地”是反相輸入的特點(diǎn)。_++R2R1RPuii1i23.反饋方式電壓并聯(lián)負(fù)反饋輸出電阻很??！返回反相比例電路的特點(diǎn)：1.共模輸入電壓為0，因此對運(yùn)放的共模抑制比要求低。2.由于電壓負(fù)反饋的作用，輸出電阻小，可認(rèn)為是0，因此帶負(fù)載能力強(qiáng)。3.由于并聯(lián)負(fù)反饋的作用，輸入電阻小，因此對輸入電流有一定的要求。返回二、同相比例運(yùn)算電路_++R2R1RPuiuou-=u+=ui反饋方式：電壓串聯(lián)負(fù)反饋。輸入電阻高。虛短路虛開路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：負(fù)反饋引到反相輸入端，信號從同相端輸入。虛開路返回同相比例電路的特點(diǎn)：3.共模輸入電壓為ui，因此對運(yùn)放的共模抑制比要求高。1.由于電壓負(fù)反饋的作用，輸出電阻小，可認(rèn)為是0，因此帶負(fù)載能力強(qiáng)。2.由于串聯(lián)負(fù)反饋的作用，輸入電阻大。返回此電路是電壓并聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸出電阻小，在電路中作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。三、電壓跟隨器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：輸出電壓全部引到反相輸入端，信號從同相端輸入。電壓跟隨器是同相比例運(yùn)算放大器的特例。_++uiuo返回一、反相求和運(yùn)算R12_++R2R11ui2uoRPui1實(shí)際應(yīng)用時(shí)可適當(dāng)增加或減少輸入端的個(gè)數(shù)，以適應(yīng)不同的需要。返回i12iFi11R12_++R2R11ui2uoRPui1調(diào)節(jié)反相求和電路的某一路信號的輸入電阻，不影響輸入電壓和輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方便。返回二、同相求和運(yùn)算實(shí)際應(yīng)用時(shí)可適當(dāng)增加或減少輸入端的個(gè)數(shù)，以適應(yīng)不同的需要。-R1RF++ui1uoR21R22ui2返回此電路如果以u+為輸入，則輸出為：-R1RF++ui1uoR21R22ui2u+與

ui1

和ui2的關(guān)系如何？注意：同相求和電路的各輸入信號的放大倍數(shù)互相影響，不能單獨(dú)調(diào)整。流入運(yùn)放輸入端的電流為0（虛開路）返回-R1RF++ui1uoR21R22ui2R′左圖也是同相求和運(yùn)算電路，如何求同相輸入端的電位？提示：1.虛開路：流入同相端的電流為0。2.節(jié)點(diǎn)電位法求u+。返回三、單運(yùn)放的加減運(yùn)算電路實(shí)際應(yīng)用時(shí)可適當(dāng)增加或減少輸入端的個(gè)數(shù)，以適應(yīng)不同的需要。R2_++R5R1ui2uoui1R4ui4ui3R3R6返回_++R2R1R1ui2uoR2ui1解出：單運(yùn)放的加減運(yùn)算電路的特例：差動(dòng)放大器返回_++R2R1R1ui2uoR2ui1差動(dòng)放大器放大了兩個(gè)信號的差，但是它的輸入電阻不高（=2R1）,這是由于反相輸入造成的。返回三運(yùn)放電路uo2++A–+ARRRWui1ui2uo1ab+R1R1–+AR2R2uo+返回uo2++A–+ARRRWui1ui2uo1ab+虛短路：u+=u-虛開路：i=0返回三運(yùn)放電路是差動(dòng)放大器，放大倍數(shù)可變。由于輸入均在同相端，此電路的輸入電阻高。uo2uo1R1R1–+AR2R2uo+返回例：由三運(yùn)放放大器組成的溫度測量電路。uoR1R1++A3R2R2++A1_+A2RRRW+E=+5VRRRRtuiRt

：熱敏電阻集成化:儀表放大器返回Rt=f(T°C)uoR1R1++A3R2R2++A1_+A2RRRW+E=+5VRRRRtui返回u–=u+=0uit0t0uoui–++uoRR2i1