第四章 集成运算放大电路 主要内容： §4-1．集成运算放大电路概述 §4-2．集成运放中的电流源电路 §4-3．集成运放电路简介 §4-4．集成运放的性能指标及低频等效电路 §4-5．集成运放的种类及选择 §4-6．集成运放的使用

§4-1．集成运算放大电路概述 集成电路： 采用专门的制造工艺，将元、器件及连线组成的完整电路制作在一块基片上，并完成特定的功能。 集成放大电路：高增益的直接耦合放大电路 问世最早，应用最广泛。 最初多用于各种模拟信号的运算 故称： 集成运算放大电路，简称集成运放。

§4-1．集成运算放大电路概述 一、集成运放的电路结构特点 1.直接耦合 （硅片上不能做大电容） 2.差动放大作输入级 （克服温漂） 1.直接耦合 （硅片上不能做大电容） 2.差动放大作输入级 （克服温漂） 3.采用电流源 （偏置—提供稳定的电流 ；有源负载代替大电阻） 4.采用复合管 （不同类型管性能差异大）

§4-1．集成运算放大电路概述 二、集成运放电路的组成及其作用 组成： 各部分的作用： 1.输入级：KCMR↑，Ri↑，IQ↓， 一般采用差动放大。 2.中间级：Au↑，多采用有源负载的 共射复合管放大。 3.输出级：UOM↑，RO↓，多采用 互补对称输出电路。 4.偏置电路：提供各级Q点， 采用电流源电路。

§4-1．集成运算放大电路概述 三、集成运放的电压传输特性 电压传输特性： 符号：

§4-1．集成运算放大电路概述 三、集成运放的电压传输特性 线性区： Aod—差模开环放大倍数 非线性区：

§4-2．集成运放中的电流源电路 T1、T0特性完全相同 一、基本电流源电路 由于：T1、T0基-射回路对称 1.镜像电流源 所以： IB1=IB0=IB → IC1=IC0=IC 温度特性好

§4-2．集成运放中的电流源电路 一、基本电流源电路 温度补偿作用： 1.镜像电流源 温度↑→IC1↑ IC1 ↓ ICO↑→IR↑→UR↑→UB↓→IB↓ 问题：若IC1↓→R↑

§4-2．集成运放中的电流源电路 2.比例电流源 由电路： 又： 所以： 得： 得： 在一定条件下

§4-2．集成运放中的电流源电路 3.微电流源 由上电路 因为Re0=0 其中

§4-2．集成运放中的电流源电路 二、改进型电流源电路 1.加射级输出器的电流源 Re2的作用：增大IE2，提高β。

§4-2．集成运放中的电流源电路 二、改进型电流源电路 2.威尔逊电流源 工作点稳定，输出电阻大。

§4-2．集成运放中的电流源电路 三、多路电流源电路

§4-2．集成运放中的电流源电路 四、以电流源为有源负载的放大电路 1. 有源负载共射放大电路 基准电流： 空载时：

§4-2．集成运放中的电流源电路 1. 有源负载共射放大电路 交流等效电路

§4-2．集成运放中的电流源电路 1. 有源负载共射放大电路 交流等效电路

§4-2．集成运放中的电流源电路 2. 有源负载差分放大电路 单位增益作用： 单端输出 双端输出

§4-3．集成运放电路简介 一、双极型 集成运放 F007 简介

§4-3．集成运放电路简介 F007简介 输入级 T1—T4：CC-CB差动放大 （输入电阻大，频响好，克服温漂。） T5—T7：有源负载 （单位增益作用） Rw: 外接调零电位器 （调节输入级对称）

§4-3．集成运放电路简介 F007简介 中间级 T16、T17：复合管共射放大 （ri2↑→Au1d ↑ ,C改善频率特性）

§4-3．集成运放电路简介 F007简介 输出级 T14、T18、T19：准互补输出电路 （对称性好） R7、R8、T15：UBE倍增电路 （克服交越失真） D1、D2：过流保护 正常时，D1、D2截止。

§4-3．集成运放电路简介 F007简介 偏置电路 T12、R5、T11：主偏置 T10、T11：微电流源 （输入级偏置） （输出级偏置的一部分；中间级的有源负载。）

§4-3．集成运放电路简介

§4-3．集成运放电路简介 二、单极型集成运放 T3、T4：共源差放 T5、T6：差放的有源负载 T8：共源放大 T7：T8的有源负载

§4-4．集成运放的性能指标及低频等效电路 一、集成运放的主要性能指标 1.开环差模增益Aod 在集成运放无外加反馈时差模放大倍数称为开环差模增益。 60～180 dB ,F007:100dB左右。 2.共模抑制比KCMR 80～180 dB ,F007:80dB左右。

§4-4．集成运放的性能指标及低频等效电路 4.输入失调电压UIO及其温漂dUIO/dT 3. 差模输入电阻rid UIO是使输出电压为零时 在输入端所加的补偿电压。 在输入差模信号时的输入电阻。 反映UBE的失配 F007:2～10mV,OP177:4uV 。 rid 越大从信号源索取的电流越小 dUIO/dT是UIO 的温度系数， 是衡量运放温漂的重要参数。 F007:大于2MΩ； OP177:大于45MΩ； 单极性:大于106。 低漂移<1uV/℃, 超低漂移<0.1～0.05 uV/℃. F007:20～30uV/℃,OP177:0.03uV/℃.

§4-4．集成运放的性能指标及低频等效电路 5.输入失调电流IIO及其温漂dIIO/dT 6.输入偏置电流IIB IIB 是输入差放管的 基极偏置电流的平均值。 反映输入电流不对称程度 F007:50～100uV, OP177:0.3uV 。 IIB↓→ IIO↓， 信号源内阻的影响也越小。 dIIO/dT是IIO 的温度系数， 是衡量运放温漂的重要参数。 OP177:1.5PA/℃.

§4-4．集成运放的性能指标及低频等效电路 9.-3dB带宽fH 7.最大共模输入电压UIcmax UIC>Uicmax时， 运放不能正常工作。 fH是使Aod下降3dB时的信号频率。 FOO7:7Hz 8.最大差模输入电压UIdmax 10.单位增益带宽fc UIdmax是不至于使PN结反向击穿所允许的最大差模输入电压。 fc是使Aod下降到零分贝时的信号频率。 FOO7:± 30V 理想运放： Aod 、KCMR、rid、fH等均为∞， UIO、dUIO/dT、IIO、dIIO/dT 、IIB等均为0。

§4-4．集成运放的性能指标及低频等效电路 二、集成运放的低频等效电路

§4-4．集成运放的性能指标及低频等效电路 仅研究对输入信号的放大问题：

§4-5．集成运放的种类及选择 一、集成运放的发展 经历了四代： 第一代：基本沿用了分立元件放大电路的设计思想。 典型产品：uA709;F003 第二代：普遍采用了有源负载。 典型产品：uA741;F007 第三代：输入级采用了超β管，版图设计上考虑了热效应的影响 。 典型产品：AD508;F1556 第四代：采用了斩波稳零和动态稳零技术。 典型产品：HA2900;5G7650

§4-5．集成运放的种类及选择 二、集成运放的种类 1.按工作原理分类 电压放大型、电流放大型、跨导型、互阻型 2.按可控性分类 可变增益运放、选通控制运放 3.按性能指标分类 高阻型、高速型、高精度型、低功耗型等

§4-5．集成运放的种类及选择 三、运放的选择 了解类型、掌握参数是前提。 依据： 1.信号源的性质 2.负载的性质 3.精度的要求 4.环境条件

§4-6．集成运放的使用 一、使用时必做的工作 1.辨认管脚 2.测试判断好坏 3.调零 4.消除自激振荡