集成電路原理與應(yīng)用第一章

1、集成電路原理及應(yīng)用,電子工業(yè)出版社,譚博學(xué) 主編,考核方式,平時(shí)考核及作業(yè)。（10%） 課后實(shí)驗(yàn)。（10%） 期末考試形式：閉卷。（80%）,聯(lián)系方式,任課教師： 楊 艷 答疑地點(diǎn)：10#電信教研室 答疑時(shí)間：每周五 第二大節(jié) 電郵：,參考教材,模擬集成電路原理與應(yīng)用 王可恕 電子工業(yè)出版社,使用教材,集成電路原理及應(yīng)用 （第3版） 譚博學(xué)主編 電子工業(yè)出版社,第1章 集成運(yùn)放的基礎(chǔ)知識(shí),集成運(yùn)放的基本組成電路,集成運(yùn)放的基本構(gòu)成和表示符號(hào),集成運(yùn)放的主要參數(shù)和分類,實(shí)際運(yùn)放與理想運(yùn)放的誤差,運(yùn)放電路的穩(wěn)定性及其判斷,集成運(yùn)放的相位補(bǔ)償技術(shù),概 述,集成運(yùn)算放大器實(shí)質(zhì)上是一種高放大倍數(shù)、多級(jí)直

2、接耦合的放大電路。集成運(yùn)放工作在放大區(qū)時(shí)，其輸入與輸出呈線性關(guān)系，所以又稱線性集成電路。 集成運(yùn)放的發(fā)展從技術(shù)性能角度，大致可分為幾個(gè)階段： 上世紀(jì)60年代初出現(xiàn)原始型 “單片集成”運(yùn)放A702。 1965年出現(xiàn)了第一代集成運(yùn)放，如A709。 1966年出現(xiàn)了第二代集成運(yùn)放，如A741。 1972年出現(xiàn)了第三代集成運(yùn)放，如AD508。 1973年出現(xiàn)了第四代集成運(yùn)放，如HA2900。 目前，集成運(yùn)放還在向低漂移、低功耗、高速度、高輸入阻抗、高放大倍數(shù)和高輸出功率等高指標(biāo)的方向發(fā)展。,1.1 集成運(yùn)放的基本組成電路,1.1.1 差動(dòng)輸入電路,1.1.2 恒流源電路,1.1.3 有源負(fù)載電路,1.

3、1.4 雙端變單端電路,1.1.5 直流電平位移電路,1.1.6 互補(bǔ)推挽輸出電路,圖1-1-1 差動(dòng)放大電路 的基本形式,由兩個(gè)基極輸入雙入 由兩個(gè)集電極輸出雙出 電路特點(diǎn)：對(duì)稱 T1、T2特性完全相同 Rc1=Rc2=Rc集電極負(fù)載,差放的性能特點(diǎn)：,放大差模，抑制共模，能有效抑制零點(diǎn)漂移。,1. 差動(dòng)放大電路的基本特性,1.1.1 差動(dòng)輸入電路,（1）輸入差模信號(hào),差模電壓增益：, 雙入、雙出,接入負(fù)載時(shí), 雙入、單出,電壓增益和輸入電阻,單管共射放大器的源電壓增益,圖1-1-3 單管共射放大器的低頻小信號(hào)等效電路,輸入電阻：,單管共射放大器：,差模輸入電阻：,跨導(dǎo),雙極型三極管的跨導(dǎo)

4、三極管輸出電流變化量與對(duì)應(yīng)的e-b結(jié)電壓之比。 差動(dòng)放大器的跨導(dǎo) 其輸出差分電流變化量與對(duì)應(yīng)的差模輸入變化量之比。,三極管射極電流與e-b結(jié)電壓的關(guān)系式,差動(dòng)放大器的跨導(dǎo),可得差動(dòng)放大器電壓增益的近似式,roe為三極管開路時(shí)的輸出電導(dǎo)的倒數(shù),晶體管的跨導(dǎo),室溫情況下：,結(jié)論：放大器的電壓增益與工作電流成正比。提高電壓增益，就要提高三極管的工作電流。,Io1為差動(dòng)放大器的恒流源電流,（2）輸入共模信號(hào),共模電壓增益：,共模電壓增益越小，放大電路的性能越好。,共模抑制比：,共模抑制比是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。,2.差動(dòng)放大器的輸入失調(diào)及其漂移,(1)差動(dòng)放大器的輸入失調(diào),輸入失調(diào)電壓：在實(shí)際的差

5、動(dòng)放大器中，當(dāng)差動(dòng)輸出電壓為零時(shí)，輸入端所加的直流補(bǔ)償電壓的大小。,失調(diào)的根本原因：電路的不對(duì)稱性，暫且忽略電阻 Ro 的不對(duì)稱性，往往分析導(dǎo)致失調(diào)的主要原因是晶體管參數(shù)的不對(duì)稱性。,輸入失調(diào)電壓表達(dá)式：,返回,輸入失調(diào)電流Ios ：差動(dòng)放大器的輸出直流電壓等于零時(shí)，兩輸入端所加偏置電流的差值。,引起Ios的原因：,晶體管的不對(duì)稱，使基極注入電流產(chǎn)生偏差；,集電極負(fù)載電阻不對(duì)稱，引起輸出電壓偏差。為使這些偏差等于零，差分對(duì)管的基極注入電流將發(fā)生偏差。,輸入失調(diào)電流表達(dá)式：,返回,（2）差分放大器的溫度漂移,失調(diào)漂移：放大器的失調(diào)隨著環(huán)境溫度、電源電壓等外界因素的變化而變化。失調(diào)的溫漂必須在整個(gè)

6、溫度范圍內(nèi)都小于精度要求。失調(diào)的溫漂包括兩個(gè)部分。,失調(diào)電壓的溫度漂移,對(duì)應(yīng)1mV的Uos，室溫時(shí)它的溫度系數(shù)約3.3mV/。,失調(diào)電流的溫度漂移,當(dāng)工作溫度大于25時(shí)，其值約-0.005/。 當(dāng)工作溫度小于25時(shí)，其值約-0.015/。,3.集成運(yùn)放的輸入級(jí),集成運(yùn)放的許多性能指標(biāo)主要取決于差動(dòng)輸入級(jí)。輸入級(jí)的改進(jìn)便成為各代集成運(yùn)放的重要標(biāo)志。,(1)普通差動(dòng)放大電路,普通差放電路作為集成運(yùn)放的輸入級(jí)時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易匹配，因此輸入失調(diào)電壓小。它廣泛用于早期產(chǎn)品和第一代集成運(yùn)放中。,如國(guó)產(chǎn)的F001（5G922）、F004（5G23）以及國(guó)外的A709等。,輸入阻抗低，約為50k

7、到300k； 失調(diào)電流，約為100nA； 最大差模輸入電壓低，不超過7V； 差模輸入電壓范圍也較小，常為10V； 電壓增益不高，約為30到100倍。,缺點(diǎn)：,(2) 共集共基差動(dòng)放大器,圖1-1-6 共集共基 差動(dòng)放大器,由兩級(jí)差動(dòng)放大電路組成。,第1級(jí)由高的NPN管VT1、VT2接成共集組態(tài)差動(dòng)放大電路，VT3、VT4為其發(fā)射極負(fù)載。,第2級(jí)由高反壓的橫向PNP管VT5、VT6接成共基組態(tài)差動(dòng)放大電路。,用于第二代集成運(yùn)放中。如：國(guó)產(chǎn)的F007、5G24、F741，國(guó)外的A741、AD741等。,(3) 超管差動(dòng)放大電路,圖1-1-7 超管差 動(dòng)放大電路,用 =200010000超管作差動(dòng)放

8、大電路，使差動(dòng)輸入級(jí)的基極偏置電流減小一個(gè)數(shù)量級(jí)，這是集成運(yùn)放在低漂移性能上重大突破。,第三代集成運(yùn)放主要特點(diǎn)是采用了超 管的差動(dòng)輸入級(jí)。 如：國(guó)產(chǎn)的4E325； 國(guó)外的AD508L。,(4) 場(chǎng)效應(yīng)管差動(dòng)放大電路,圖1-1-8 場(chǎng)效應(yīng)管差 動(dòng)放大電路,因場(chǎng)效應(yīng)管的柵極電流比三極管的基極電流小三、四個(gè)數(shù)量級(jí)，因此在需要高輸入阻抗和低偏置電流等的情況下，常采用場(chǎng)效應(yīng)管作差動(dòng)輸入級(jí)。,輸入阻抗高達(dá)1012。,例如：國(guó)外的A740等。,缺點(diǎn)：輸入失調(diào)電壓較大。,1.1.2 恒流源電路,在集成運(yùn)放中，作為各級(jí)電路的恒流偏置和有源負(fù)載。,1. 鏡像恒流源基本電路,圖1-1-9 鏡像恒流源 的基本電路,V

9、T1、VT2是匹配對(duì)管,即,足夠大時(shí)有,Io Ir，所以稱為電流鏡電路。,2. 改進(jìn)型鏡像恒流源電路,圖1-1-10 減小對(duì)Io影響的恒流源,輸出電流為：,13,(1) 減小對(duì)Io影響的恒流源,與基本電路相比，此處 的變化對(duì)Io的影響要小得多。,（2）Io與Ir不同比例的恒流源,圖1-1-11 Io與Ir不同 比例的恒流源,即,當(dāng)VT1、VT2中電流是同數(shù)量級(jí)時(shí)，其UBE可認(rèn)為近似相等，故有（假設(shè)三極管的足夠大）：,調(diào)節(jié)R1、R2的比值，可獲得不同的Io輸出。,3. 多路輸出的恒流源,圖1-1-12 多路輸出的恒流源,當(dāng)VT1、VT2、VTn等各三極管完全 對(duì)稱時(shí)，輸出電流I1、In等各電流近

10、似相等。,1.1.3 有源負(fù)載電路,1. 有源集電極負(fù)載電路,圖1-1-13 有源集電極 負(fù)載放大器,單管共發(fā)射極放大器 電壓增益表達(dá)式為,利用三極管恒流源來 代替集電極負(fù)載電阻。,2. 有源負(fù)載差動(dòng)放大電路,圖1-1-14 有源負(fù)載 差動(dòng)放大器,VT3、VT4組成鏡像恒流源。,它們的集電極電位均可以浮動(dòng)，所以Ic3、Ic4均可變化，但始終保持相等。,常由VT4集電極輸出，rCE4作為差動(dòng)放大器的負(fù)載，由于rCE4很高，所以差動(dòng)放大器增益也很高。,1.1.4 雙端變單端電路,圖1-1-15 雙端變單端電路,集成運(yùn)放是一個(gè)雙端輸入、單端輸出的器件，所以它的內(nèi)部電路必需有一個(gè)由差動(dòng)放大雙端輸入轉(zhuǎn)換

11、為單端輸出的過程。,圖示電路的功能是將差動(dòng)放大級(jí)的雙端輸入信號(hào)ui1、ui2轉(zhuǎn)換為單端輸出uo ，采用恒流源負(fù)載提高電路的增益。,1.1.5 直流電平位移電路,圖1-1-16 恒流源電平位移電路,1. 采用恒流源完成電平位移,由于恒流源的直流內(nèi)阻Ro很小，交流內(nèi)阻ro很大，當(dāng)R1 Ro和R1 ro時(shí)，,輸出端的直流電平U2比輸入端的直流電平U1降低很多，即U2 U1。 而輸出端的交流電壓u2只比輸入端的交流電壓u1減小很少，即u2 u1。 所以，滿足了在不損失交流電壓的情況下，降低了直流電平。,2. 利用PNP管完成電平位移,圖1-1-17 用PNP管完成 電平位移的電路,因PNP管組成共射放

12、大電路時(shí)，為使三極管工作在放大區(qū)，集電極電平必須低于基極電平。,所以，在NPN管多級(jí)直流放大電路中，插入一級(jí)PNP管共射放大電路，可完成直流電平位移，并具有一定放大功能。,1.1.6 互補(bǔ)推挽輸出電路,對(duì)集成運(yùn)放輸出級(jí)的要求是： 具有很低的輸出電阻和較高的輸入電阻； 具有一定的輸出功率； 具有盡可能高的效率； 具有過流和過壓保護(hù)措施等。,1. 互補(bǔ)推挽輸出電路,圖1-1-18 基本互補(bǔ) 推挽輸出電路,VT2、VT3組成互補(bǔ)射隨器電路，Io為VT1的有源集電極負(fù)載。,優(yōu)點(diǎn)：效率高，管耗小，有利于降低結(jié)溫，延長(zhǎng)管子壽命，減小散熱器體積。,缺點(diǎn)：在輸出信號(hào)uo的 波形中帶有交越失真。,2. 克服交越

13、失真的互補(bǔ)推挽輸出電路,圖1-1-19 克服交越失真的互補(bǔ)推挽輸出電路,VT4、R1、R2組成固定恒壓偏置電路(稱VBE擴(kuò)大電路)，為VT2、VT3基極提供固定偏壓，克服了交越失真。,3. 具有過載保護(hù)的互補(bǔ)推挽輸出電路,圖1-1-20 具有過載保護(hù)的互補(bǔ)推挽輸出電路,由Re2、Re3、 VD1、VD2 組成限流型 保護(hù)電路。,1.2 集成運(yùn)放的基本構(gòu)成和表示符號(hào),1.2.1 集成運(yùn)放的基本構(gòu)成,1.2.2 通用型集成運(yùn)放內(nèi)部電路簡(jiǎn)介,1.2.3 集成運(yùn)放的表示符號(hào)及其引出端,1.2.1 集成運(yùn)放的基本構(gòu)成,圖1-2-1 集成運(yùn)放內(nèi)部電路方框圖,1. 輸入級(jí),作用是提供與輸出電壓同相和反相關(guān)系

14、的兩個(gè)輸入端，并盡量具有低的零點(diǎn)漂移和高的共模抑制比，由差動(dòng)放大器組成。常采用超管、達(dá)林頓復(fù)合管、串聯(lián)互補(bǔ)復(fù)合管、場(chǎng)效應(yīng)管等。 為了獲得較高的增益，減少內(nèi)部電路的補(bǔ)償要求，在差動(dòng)輸入放大級(jí)中，還采用有源負(fù)載或恒流源負(fù)載。 輸入級(jí)的保護(hù)電路也是不可缺少的。,2. 中間級(jí),它的作用是提供較高的電壓放大倍數(shù)，為輸出級(jí)提供必需的激勵(lì)電壓，它是主要的增益級(jí)，是一級(jí)及一級(jí)以上的放大器。它還具有緩沖作用及電平位移的職能。,3. 輸出級(jí),4. 偏置電路,作用是它外接正、負(fù)電源，內(nèi)供各放大環(huán)節(jié)所需的靜態(tài)偏置電流或偏壓。,作用是提高整個(gè)放大器輸出端的負(fù)載能力。 輸出級(jí)應(yīng)輸出以零電平為中心、有一定大小電流正負(fù)電壓，

15、并能與中間電壓放大級(jí)和負(fù)載進(jìn)行匹配，所以常采用各種形式的互補(bǔ)推挽輸出放大電路。 輸出級(jí)設(shè)有保護(hù)電路，以保護(hù)輸出級(jí)不致?lián)p壞。 有些集成運(yùn)放中還設(shè)有過熱保護(hù)等。,1.2.2 通用型集成運(yùn)放內(nèi)部電路簡(jiǎn)介,1.典型集成運(yùn)放電路741,(2)通用型741型集成運(yùn)放的性能特點(diǎn),有很寬的輸入共模電壓范圍，不會(huì)在使用中出現(xiàn)“阻塞”，在積分電路、求和電路以及通常的反饋放大電路中使用都不需要補(bǔ)償電容。,采用頻率內(nèi)補(bǔ)償； 具有短路保護(hù)功能； 具有失調(diào)電壓調(diào)整能力； 具有很高的輸入差模電壓和共模電壓范圍； 無阻塞現(xiàn)象； 功耗較低，電源電壓適應(yīng)范圍較寬。,2. 14573CMOS程控四運(yùn)放簡(jiǎn)介,(1)14573集成運(yùn)放

16、的簡(jiǎn)化電路,輸入級(jí)由差分電路組成,偏置電路,輸出級(jí),(2)14573CMOS程控四運(yùn)放的性能特點(diǎn),輸入電阻大； 差模輸入電壓范圍大，一般為0.5VDD+0.5V； 電源電壓范圍大，可以單電源供電(3.015V)，也可以雙電源供電(1.5V7.5V)， 且正負(fù)電源可以不對(duì)稱； 具有良好的匹配和溫度跟蹤特性； 電流源電路可以由外部程控； 當(dāng)恒流源有電流時(shí)，電路進(jìn)入工作狀態(tài)， 改變偏置電流，可以改變運(yùn)放參數(shù)， 沒有偏置時(shí)便處于截止?fàn)顟B(tài)。,1.2.3 集成運(yùn)放的表示符號(hào)及其引出端,1. 集成運(yùn)放的封裝形式及管腳排列,主要有兩類：雙列直插封裝和金屬圓帽封裝。,圖1-2-4 雙列直插封裝引腳 排列圖(頂視

17、圖),圖1-2-5 金屬圓帽封裝引腳 排列圖(底視圖),2. 集成運(yùn)放的表示符號(hào)及引出端,(1) 集成運(yùn)放的表示符號(hào),(2) 集成運(yùn)放的引出端,有五類引出端，分別是：,兩個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端、電源端、調(diào)零端、相位補(bǔ)償端。,1.3 集成運(yùn)放的主要參數(shù)和分類,1.3.1 集成運(yùn)放的主要直流參數(shù),1.3.2 集成運(yùn)放的主要交流參數(shù),1.3.3 集成運(yùn)放的分類,1.3.1 集成運(yùn)放的主要直流參數(shù),1. 輸入失調(diào)電壓Uos,為了使集成運(yùn)放在零輸入時(shí)達(dá)到零輸出，需在其輸入端加一個(gè)直流補(bǔ)償電壓，這個(gè)直流補(bǔ)償電壓的大小即為輸入失調(diào)電壓。 輸入失調(diào)電壓一般是mV數(shù)量級(jí)。 采用雙極型三極管作為輸入級(jí)的運(yùn)放，其Uo

18、s約為110mV； 輸入失調(diào)電壓實(shí)際上反映了運(yùn)放內(nèi)部的電路對(duì)稱性，對(duì)稱性越好，輸入失調(diào)電壓越小。,2. 輸入偏置電流IB,輸入偏置電流定義為當(dāng)運(yùn)放的輸出直流電壓為零時(shí)，其兩輸入端的偏置電流平均值。,雙極型三極管輸入：IB約為10nA1A左右； 場(chǎng)效應(yīng)管輸入： IB一般小于1nA。,3. 輸入失調(diào)電流Ios,當(dāng)集成運(yùn)放的輸入電壓為零，輸出電壓也為零時(shí)，兩個(gè)輸入偏置電流的差值，稱為輸入失調(diào)電流。,即,一般來說，偏置電流越大，其輸入失調(diào)電流也越大。,輸入失調(diào)電流越小，直流放大時(shí)中間零點(diǎn)偏移越小，越容易處理。所以對(duì)于精密運(yùn)放是一個(gè)極為重要的指標(biāo)。,4. 差模開環(huán)直流電壓增益Aud,集成運(yùn)放工作于線性區(qū)

19、時(shí)，差模電壓輸入后，其輸出電壓變化Uo與差模輸入電壓變化Uid的比值，稱為差模開環(huán)電壓增益，即：,或,理想運(yùn)放： Aud = 一般運(yùn)放： Aud 40dB,5. 共模擬制比CMRR,集成運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí)，其差模電壓增益Aud與共模電壓增益Auc之比稱為共模抑制比，即,或,理想運(yùn)放：CMRR= 一般運(yùn)放：CMRR80dB,6.最大差模輸入電壓UidM,集成運(yùn)放兩輸入端所允許加的最大電壓差。 當(dāng)差模輸入電壓超過此電壓值時(shí)，集成運(yùn)放輸入級(jí)的三極管將被反向擊穿，甚至損壞。,1.3.2 集成運(yùn)放的主要交流參數(shù),1. 開環(huán)帶寬BW 集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益下降3db(或是相當(dāng)于運(yùn)放的直流增益的0.707)

20、所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率。,2. 單位增益帶寬GW,集成運(yùn)放在閉環(huán)增益為1倍狀態(tài)下，當(dāng)用正弦小信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，其閉環(huán)增益下降至0.707倍時(shí)頻率。,當(dāng)集成運(yùn)放的頻率具有單極點(diǎn)響應(yīng)時(shí)，其單位增益帶寬可表示為輸入信號(hào)頻率與該頻率下的最大增益的乘積。 GW=Aud f,3. 轉(zhuǎn)換速率(或電壓擺率)SR,轉(zhuǎn)換速率SR的定義,定義：運(yùn)放接成閉環(huán)條件下，將一個(gè)大信號(hào)（含階躍信號(hào)）輸入到運(yùn)放的輸入端，從運(yùn)放的輸出端測(cè)得運(yùn)放的輸出上升速率。 轉(zhuǎn)換速率對(duì)于大信號(hào)處理是一個(gè)很重要的指標(biāo). 一般運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率：SR10V/s 高速運(yùn)放最高轉(zhuǎn)換速率SR達(dá)到 6000V/s。,4. 全功率帶寬BWP,在額定負(fù)載條件下，集成運(yùn)放閉環(huán)增

21、益為 1 倍時(shí)，當(dāng)輸入正弦大信號(hào)后，使集成運(yùn)放輸出電壓幅度達(dá)到最大（在一定的失真條件下）的信號(hào)頻率，即為功率帶寬。 可用下述近似公式估計(jì)SR與BWP之間的關(guān)系：,全功率帶寬是一個(gè)很重要的指標(biāo)，用于大信號(hào)處理中運(yùn)放選型。,Uop：集成運(yùn)放輸出的峰值電壓,5. 建立時(shí)間tS,集成運(yùn)放閉環(huán)增益為1倍時(shí)，在一定的負(fù)載條件下當(dāng)輸入階躍大信號(hào)后，集成運(yùn)放輸出電壓達(dá)到某一特定值的范圍時(shí)所需的時(shí)間稱為建立時(shí)間。 由于是階躍大信號(hào)輸入，輸出信號(hào)達(dá)到給定值后會(huì)出現(xiàn)一定抖動(dòng)，這個(gè)抖動(dòng)時(shí)間稱為穩(wěn)定時(shí)間。穩(wěn)定時(shí)間+上升時(shí)間=建立時(shí)間。,1.3.3 集成運(yùn)放的分類,反映集成運(yùn)放性能的好壞有幾十個(gè)參數(shù)，一種運(yùn)放要想在各種指

22、標(biāo)上都達(dá)到很高的性能是不容易的，也是不必要的。通用型運(yùn)放，各種參數(shù)指標(biāo)都不算太高，但比較均衡，適用于量大面廣，沒有特殊要求的場(chǎng)合。特殊類型的集成運(yùn)放，在某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)上有很高的性能，而其他參數(shù)一般。用戶可以從特殊類型集成運(yùn)放的系列中進(jìn)行選擇，以滿足某些方面的特殊要求。,高輸入阻抗型 2.低漂移高精度型（OP27） 3.高速型和寬頻帶型 高速運(yùn)放一般要求轉(zhuǎn)換速率SR大于幾十伏微秒，單位增益帶寬BW 10MHZ。 4.低功耗型 要求其功耗為微瓦數(shù)量級(jí)。電流幾十微安，電源電壓在幾伏以下。典型產(chǎn)品有CA3078、mPC253、ICL7641等。 5.大功率型 大功率型集成運(yùn)放的電源電壓為正負(fù)幾十伏，

23、輸出電流幾十安培，輸出功率為幾十瓦左右。 典型產(chǎn)品有LH0021、MCEL165、HA2645、LM143、ICH8515等。,1.4 集成運(yùn)放的等效模型,集成運(yùn)放的實(shí)際等效模型主要用于分析集成運(yùn)放的實(shí)際等效參數(shù)，也用于分析和計(jì)算實(shí)際集成運(yùn)放的非理想特性和帶來的誤差。,1.4.1 集成運(yùn)放的實(shí)際等效模型,圖1-4-1 集成運(yùn)放的等效模型,Uos 輸入失調(diào)電壓，可加在運(yùn)放同相端， 也可加在反端；,eN 等效輸入噪聲電壓；,iN 等效輸入噪聲電流；,IB+、IB分別是輸入偏流；,Zic共模輸入阻抗；,Zd 差模輸入阻抗，它是差模輸入電阻Rd和差模輸入電容Cd的并聯(lián)阻抗；,Zo 輸出阻抗，它是共模輸

24、出電阻RcM和共模輸出電容CcM的并聯(lián)阻抗，通常只考慮輸出電阻；,Eod經(jīng)差模放大的輸出電壓；,EocM由共模引起的輸出電壓；,通常在頻率不是很高時(shí)，差模輸入阻抗和共模輸入阻抗可以忽略容抗的影響。,差模輸入電壓為,經(jīng)差模放大的輸出電壓為,當(dāng)輸入電壓為直流電壓時(shí),共模電壓引起的輸出電壓,1.4.2 理想集成運(yùn)放的等效模型,差模電壓增益為無限大，即Aud = 。 輸入電阻為無限大，即Rid = 。 輸出電阻為零，即ro = 0。 共模抑制比為無限大，即CMRR = 。 轉(zhuǎn)換速率為無限大，即SR = 。 具有無限寬的頻帶。 失調(diào)電壓、失調(diào)電流及其它們的溫漂均為零。 干擾和噪聲均為零。,1.理想集成運(yùn)

25、放的基本條件,2.理想集成運(yùn)放的兩個(gè)重要特性,或,理想集成運(yùn)放有兩個(gè)重要特性：虛短和虛斷。 (1)虛短 兩輸入端的電位相等 u+= u 由于集成運(yùn)放的輸出電壓為有限值，而理想集成運(yùn)放的Auo = ，則,(2)虛斷,即集成運(yùn)放兩輸入端的輸入電流為零 i+= i,由于集成運(yùn)放的輸入電阻為無窮大，因而流入兩個(gè)輸入端的電流為零，即,3. 集成運(yùn)放的理想等效模型,圖1-4-2 理想運(yùn)放等效模型,由集成運(yùn)放的理想條件和兩個(gè)重要特性，可得到集成運(yùn)放的理想等效模型。,1.5 實(shí)際運(yùn)放與理想運(yùn)放的誤差,實(shí)際集成運(yùn)放不能達(dá)到“理想條件”，只能趨近于這些“理想”條件。實(shí)際運(yùn)放和理想運(yùn)放總存在偏差。,1.5.1 Ad

26、為有限值時(shí)實(shí)際運(yùn)放和理想運(yùn)放的誤差,當(dāng)Ad為有限值，其它條件均為理想條件時(shí)，集成運(yùn)放的輸出電壓為,實(shí)際運(yùn)放和理想運(yùn)放存在誤差，“虛地點(diǎn)”要移動(dòng)。,圖1-5-1 考慮Ad影響后 的實(shí)際運(yùn)放模型,圖中,整理得,實(shí)際運(yùn)放的虛地點(diǎn)不在M點(diǎn)，而是移動(dòng)到Q點(diǎn)。,1.5.2 Ac為有限值時(shí)實(shí)際運(yùn)放和理想運(yùn)放的誤差,代入上式得,將,當(dāng)Ad為有限值、Ac不為零時(shí)，集成運(yùn)放輸出電壓為,令,則,圖1-5-2 考慮Ad、Ac影響 的實(shí)際運(yùn)放模型,求虛地點(diǎn)的位置,得,虛地點(diǎn)不在M點(diǎn)和N點(diǎn)，而是移動(dòng)到了P點(diǎn)。,1.5.3 Uos不為零時(shí)實(shí)際運(yùn)放和理想運(yùn)放的誤差,如果再假定Ad為無窮大，則有,當(dāng)Uos不為零、同時(shí)考慮Ad為有限值時(shí)，集成運(yùn)放的輸出電壓為,當(dāng)同時(shí)考慮Ad為有限值、Ac不為零、Uos不為零時(shí)，實(shí)際運(yùn)放的等效電路如圖所示。,考慮Ad、Ac、Uos影響后的實(shí)際運(yùn)放模型,1.6 運(yùn)放電路的穩(wěn)定性及其判斷,由于運(yùn)放電路是一個(gè)多極點(diǎn)高增益放大器，且一般都工作在閉環(huán)狀態(tài)，所以在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)自激振蕩，而使運(yùn)放電路不能正常工作。,自激振蕩現(xiàn)象 在不加任何