集成運放的結構-工作原理和主要參數(shù)

1、采用直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性，

采用差分放大電路和電流源電路。通用型集成運放：單運放LM741；四運放LM324專用型集成運放：高精度型：AD797§7-1集成運放的特點和及典型運放簡介2、用有源器件代替無源元件，如用晶體管代替占面積大的

大電阻，三極管當二極管用等。3、利用縱向NPN管β值較大、橫向PNP管的耐壓比較高的特

點，接成復合管的組態(tài)，形成性能優(yōu)良的各種放大電路。一、集成運放的特點集成運放的分類：4、體積小、可靠性高、功耗低、成本低、使用方便。二、集成運放的一般構成（通用型）偏置電路：由恒流源電路組成，向各放大級提供合適的偏置電流；輸入級：大多采用差動放大電路，要求輸入電阻大，共模抑制比高，耐壓高；中間級：輸出級：主放大器，多采用共射放大電路，要求有足夠大的放大能力；一般為互補推挽功率放大器，要求輸出電阻小，輸出電壓盡可能大，通常含有保護電路。輸入級中間級輸出級偏置電路u+u-uO三、集成運放的符號和封裝若將集成運放看成一個黑盒子，則可等效為一個雙端輸入單端輸出的高性能差分放大電路。輸入級中間級輸出級偏置電路u+u-uO1、電路符號:同相輸入端反相輸入端同相輸入端：信號從該端輸入時，輸出與輸入相位相同。反相輸入端：信號從該端輸入時，輸出與輸入相位相反。+-u+u-uOA2、封裝①金屬圓殼式；②雙列直插式；③扁平式+EC-EC四、集成運放電路簡介--LM741對于集成運放電路，應首先找出偏置電路，然后根據(jù)信號流通順序，將其分為輸入級、中間級和輸出級。雙入單出的共集-共基差分放大電路復合管為放大管、恒流源作負載的共射放大電路用UBE倍增電路消除交越失真的互補推挽輸出級四、集成運放電路簡介--LM741

T1~T7組成差分式放大電路；T1、T3和T2、T4組成復合差分電路；①采用共集形式可以提高輸入阻抗，共基形式頻帶寬；②T3、T4為橫向PNP管，耐壓高，因此允許的共模輸入電壓大；③T5、T6、T7組成精密鏡像電流源作為T3、T4的有源負載，能有效地提高共模抑制比；④Rp為外接的調零電位器，通過調節(jié)Rp可以保證靜態(tài)時輸出為零。四、集成運放電路簡介--LM741

T16~T17組成復合管共射放大電路，T13B作為有源負載，交流電阻很大，所以本級可以獲得很高的電壓增益，同時具有較高的輸入電阻。電容CC用于相位補償（密勒）補償，避免電路產生自激振蕩。

四、集成運放電路簡介--LM741①T14~T20組成互補推挽輸出電路。②T19作二極管用，與T18、R8組成UBE倍增電路，使電路工作在甲乙類狀態(tài)，消除交越失真。③T24為射極跟隨器，起隔離作用，減小輸出級對中間級的負載影響。四、集成運放電路簡介--LM741

①正常工作時，T15、T21處于截止狀態(tài)。當電流過大時，R9、R10的壓降增大，T15、T21導通。②T15導通后，對T14的基極產生分流作用，限制T14的電流，保護T14。③T21導通后，使T23、T22導通，使T16的基極電位降低，使T24的基極電位升高，導致T20趨于截止，因而限制T20的電流，保護T20。四、集成運放電路簡介--LM741五、集成運放電路簡介—5G14573-A有源負載雙入單出差放有源負載共源放大電路相位補償輸出電阻大，適合于場效應管為負載的電路?！?-2集成運放的主要技術參數(shù)指標參數(shù)741典型值理想值開環(huán)差模增益Aod:106dB

差模輸入電阻Rid:2M

輸出電阻Ro:100

0共模抑制比KCMR：90dB

輸入失調電壓UIO:1mV0uIO的溫漂dUIO/dTμV/oC0輸入失調電流IIO:20nA0IIO的溫漂dIIO/dT:nA/oC0最大共模輸入電壓Uidmax

：±13V最大差模輸入電壓Uicmax

：±30V－3dB帶寬BW：10Hz

轉換速率SR：0.5V/μs§7-3理想的集成運算放大器一、理想運放的技術指標二、集成運放的傳輸特性三、理想運放工作在線性區(qū)的特點四、理想運放工作在非線性區(qū)的特點一、理想運放的技術指標理想運放——將各項技術指標理想化的集成運放。AOdRidROKCMRIIBIIOUIOBW零點漂移

0

000

0二、集成運放的電壓傳輸特性uOu+-u-0UOH

UOL

線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)1、線性區(qū)當差模輸入信號較小時，輸出與輸入是線性的關系。線性范圍很小，一般不超過0.1mV.2、非線性區(qū)若差模輸入超出其線性范圍時，

會導致運放內部的某些晶體管飽

和或截止，此時運放的輸出電壓只

有兩種情況，要么為正向飽和值，要么為負向飽和值。三、理想運放工作在線性區(qū)時的特點因理想運放AOd=

；運放工作在線性區(qū)時：1、理想運放的差模輸入電壓等于零——“虛短”運放的兩輸入端電位相等，如同將兩點短路一樣，但實際上并未真正被短路，將這種現(xiàn)象稱為“虛短”。實際運放AOd越大，將輸入端視為“虛短”帶來的誤差越小。由于理想運放rid=

，因此兩輸入端均沒有電流。2、理想運放的輸入電流等于零——“虛斷”運放的輸入電流等于0，如同將兩點斷開，但實際上并未真正被斷開，將這種現(xiàn)象稱為“虛斷”。實際運放rid越大，將輸入端視為“虛斷”帶來的誤差越小。+-uOAi+i-+-u+u-uOA“虛短”

和“虛斷”是理想運放工作在線性區(qū)時的兩個重要結論，常作為分析運放應用電路的出發(fā)點，必須牢牢掌握。由于理想運放rO=0，因此運放的輸出端可以等效為內阻為0的理想電壓源。3、理想運放的輸出端為理想電壓源1、“虛短”2、“虛斷”三、理想運放工作在線性區(qū)時的特點四、理想運放工作在非線性區(qū)時的特點1、輸出電壓的值只有兩種可能：

或等于正向飽和值；

或等于負向飽和值。uOu+-u-0UOH

UOL

非線性區(qū)非線性區(qū)理想特性※注意：運放工作在非線性區(qū)時，

差模輸入電壓可以較大，所以“虛短”現(xiàn)象不復存在。2、理想運放的輸入電流等于零——“虛斷”理想運放rid=

，時，發(fā)生電平的轉換。注意問