1、模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）第十五講 集成運算放大電路一、概述二、集成運放的主要性能指標模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）一、一、概述概述（1 1）電路元件制作在一個芯片上，電路元件制作在一個芯片上，采用直接耦合方式，采用直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性，充分利用管子性能良好的一致性，元件參數偏差方向一元件參數偏差方向一致，溫度均一性好。致，溫度均一性好。采用差分放大電路和電流源電路。采用差分放大電路和電流源電路。（2 2）用復雜電路實現高性能的放大電路，因為電路復雜）用復雜電路實現高性能的放大電路，因為電路復雜并不增加制作工序。并不增加制作

2、工序。（3 3）用有源元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制）用有源元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。作的大電阻。幾十幾十 pF 以下的小電容用以下的小電容用PN結的結電容構結的結電容構成、大電容要外接成、大電容要外接。二極管一般用三極管的發射結構成二極管一般用三極管的發射結構成（4 4）采用復合管。）采用復合管。 1. 集成運放的特點集成運放的特點 集成運算放大電路，簡稱集成運放，是一個高性能的直接集成運算放大電路，簡稱集成運放，是一個高性能的直接耦合多級放大電路。因首先用于信號的運算，故而得名。耦合多級放大電路。因首先用于信號的運算，故而得名。模擬電子技術基礎（第四章）模擬

3、電子技術基礎（第四章）2. 集成運放電路的組成集成運放電路的組成兩個兩個輸入端輸入端一個一個輸出端輸出端 若將集成運放看成為一個若將集成運放看成為一個“黑盒子黑盒子”，則可等效為，則可等效為一個雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。一個雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）集成運放電路四個組成部分的作用集成運放電路四個組成部分的作用前置級，多采用差分放大電路。要求前置級，多采用差分放大電路。要求Ri大，大，Ad大，大， Ac小，輸入端耐壓高。小，輸入端耐壓高。主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。

4、的放大能力。功率級，多采用準互補輸出級。要求功率級，多采用準互補輸出級。要求Ro小，最小，最大不失真輸出電壓盡可能大。大不失真輸出電壓盡可能大。為各為各級放大電路設置級放大電路設置合適的靜態工作合適的靜態工作點。采用電流源點。采用電流源電路。電路。模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）集成運放的結構集成運放的結構（1）采用四級以上的多級放大器，輸入級和第二）采用四級以上的多級放大器，輸入級和第二級一般采用差動放大器。輸入級常采用復合級一般采用差動放大器。輸入級常采用復合三極管或場效應管，以減小輸入電流，增加三極管或場效應管，以減小輸入電流，增加輸入電阻。輸入電阻。（2）中間極采用

5、共射放大電路，提高放大倍數）中間極采用共射放大電路，提高放大倍數（3）輸出級采用互補對稱式射極跟隨器，以進行）輸出級采用互補對稱式射極跟隨器，以進行功率放大，提高帶負載的能力。功率放大，提高帶負載的能力。模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）- -VEE+VCC u+uo u反相反相輸入端輸入端同相同相輸入端輸入端T3T4T5T1T2IS輸輸入入級級中中間間級級輸輸出出級級與與uo反相反相與與uo同相同相+- - - -+- - -+ + +1.原理框圖原理框圖模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）例例 集成運放中的電流源電路集成運放中的電流源電路1. 鏡像電流源鏡

6、像電流源T0 和和 T1 特性完全相同。特性完全相同。B0B1BE0BE1IIUU，CCB10B0CR2IIIIIIRC 2II ，則若在電流源電路中充分利用集成運放中晶體管性能的一致性。在電流源電路中充分利用集成運放中晶體管性能的一致性?；鶞孰娏骰鶞孰娏鱎UVI)(BECCRRC2IICC0C1III模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）2. 有源負載有源負載1）用于共射放大電路）用于共射放大電路哪只管子為放大管？哪只管子為放大管？其集電結靜態電流約為多少？其集電結靜態電流約為多少？為什么要考慮為什么要考慮 rce2?be1bLce2ce1urRRrr( A )1 模擬電子技術

7、基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）（2）用于差分放大電路）用于差分放大電路電路的輸入、輸出方式？電路的輸入、輸出方式？如何設置靜態電流？如何設置靜態電流？靜態時靜態時iO約為多少？約為多少？動態時動態時iO約為約為多少？多少？ C1C3C4C2C1，iiiiiC1C2C4O2 iiii 使單端輸出電路使單端輸出電路的差模放大倍數近的差模放大倍數近似等于雙端輸出時似等于雙端輸出時的差模放大倍數。的差模放大倍數。0 C2C4Oiii靜態：靜態：C2C4C3C4C1C3C2C1IIIIIIII，動態：動態：模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）2. 舉例：舉例：型號為型號為F00

8、7的通用型集成運放的通用型集成運放 對于集成運放電路，應首先找出偏置電路，然后根據信對于集成運放電路，應首先找出偏置電路，然后根據信號流通順序，將其分為輸入級、中間級和輸出級電路。號流通順序，將其分為輸入級、中間級和輸出級電路。模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章） 若在集成運放電路中能夠估算出某一支路的電流，則若在集成運放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個電流往往是偏置電路中的基準電流。這個電流往往是偏置電路中的基準電流。找出偏置電路模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）雙端輸入、單端雙端輸入、單端輸出差分放大電輸出差分放大電路路以復合管為放大管、以復合管為放

9、大管、恒流源作負載的共恒流源作負載的共射放大電路射放大電路用用UBE倍增電路消倍增電路消除交越失真的準除交越失真的準互補輸出級互補輸出級三級放大電路三級放大電路簡化電路簡化電路分解電路分解電路模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）輸入級的分析輸入級的分析 T3、T4為橫向為橫向PNP型管，輸型管，輸入端耐壓高。共集形式，輸入入端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，允許的共模輸入電壓電阻大，允許的共模輸入電壓幅值大。共基形式頻帶寬。幅值大。共基形式頻帶寬。共集共集-共基形式共基形式Q點的穩定：點的穩定：T（）IC1 IC2 IC8 IC9與與IC8為鏡像關系為鏡像關系IC9因為因為IC1

10、0不變不變IB3 IB4 IC3 IC4 IC1 IC2 T1和和T2從基極輸入、射極輸出從基極輸入、射極輸出T3和和T4從射極輸入、集電極輸出從射極輸入、集電極輸出模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）輸入級的分析輸入級的分析T7的作用：抑制共模信號的作用：抑制共模信號 T5、T6分別是分別是T3、T4的有源的有源負載，而負載，而T4又是又是T6的有源負載。的有源負載。作用？作用？+_放大差模信號放大差模信號+_特點：特點：輸入電阻大、差模放大倍輸入電阻大、差模放大倍數大、共模放大倍數小、數大、共模放大倍數小、輸入端耐壓高，并完成電輸入端耐壓高，并完成電平轉換（即對平轉換（即對

11、“地地”輸輸出）。出）。模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）中間級的分析中間級的分析 中間級是主放大器，它中間級是主放大器，它所采取的一切措施都是為所采取的一切措施都是為了增大放大倍數。了增大放大倍數。 F007的中間級是以復合的中間級是以復合管為放大管、采用有源負管為放大管、采用有源負載的共射放大電路。由于載的共射放大電路。由于等效的集電極電阻趨于無等效的集電極電阻趨于無窮大，故動態電流幾乎全窮大，故動態電流幾乎全部流入輸出級。部流入輸出級。中間級中間級輸出級輸出級模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）輸出級的分析輸出級的分析D1和和D2起過流保護作用，未過起過

12、流保護作用，未過流時，兩只二極管均截止。流時，兩只二極管均截止。79O14BE1DRURiUU iO增大到一定程度，增大到一定程度，D1導通，導通，為為T14基極分流，從而保護了基極分流，從而保護了T14。準互補輸出級，準互補輸出級，UBE倍增電路消除交越失真。倍增電路消除交越失真。中間級中間級輸出級輸出級電流采樣電阻電流采樣電阻特點：特點：輸出電阻小輸出電阻小最大不失真輸出電壓高最大不失真輸出電壓高模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）判斷同相輸入端和反相輸入端判斷同相輸入端和反相輸入端模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章） u u+ uoAo國內符號國內符號集成

13、運放的符號和電壓傳輸特性集成運放的符號和電壓傳輸特性 uO=f(uP-uN) 由于由于Aod高達幾十萬倍，所以集成運放工作在線性區時的高達幾十萬倍，所以集成運放工作在線性區時的最大輸入電壓最大輸入電壓(uPuN)的數值僅為幾十一百多微伏。的數值僅為幾十一百多微伏。在線性區：在線性區：uOAod(uPuN) Aod是開環差模放大倍數。是開環差模放大倍數。非線性非線性區區 (uPuN)的數值大于一定值時，的數值大于一定值時，集成運放的輸出不是集成運放的輸出不是UOM , 就是就是UOM，即集成運放工作在非線性區。，即集成運放工作在非線性區。模擬電子技術基礎（第四章）模擬電子技術基礎（第四章）1、開環差模電壓放大倍數、開環差模電壓放大倍數Aod無外加反饋回路的差模放大倍數。一般在無外加反饋回路的差模放大倍數。一般在105 107之間。理想運放的之間。理想運放的Aod為為 。2、共模抑制比、共模抑制比KCMMR常用分貝作單位，一般常用分貝作單位，一般100dB以上。以上。3、差模輸入電阻、差模輸入電阻ridri1M , 有的可達有的可達100M 以上。以上。4、輸出電阻、輸出電阻roro =幾幾 -幾十幾十 。二、集成運放的主要性能指標二、集成運放的主要性能指標理想運放理想運放：