1、7-1 集成运放的特点和电路结构7-2 集成运放的特性参数7-3 理想的集成运放7-4 集成运放的线性应用7-5 集成运放的非线性应用集成运算放大器，简称集成运放，是一 个高性能的直接耦合多级放大电路，因首先用于运放，故而得名。酿赡痊歹铸歉吴尊回念锈亩滞空锻肥靡敖敖剂眼浅荆愈宽字骗柬饺蜡驮拖第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数1、采用直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性，采用差分放大电路和电流源电路。通用型集成运放： 单运放 LM741 ； 四运放 LM324专用型集成运放： 高精度型： AD7977-1 集成运放的特点和电路结构2、用有源
2、器件代替无源元件，如用晶体管代替占面积大的大电阻，三极管当二极管用等。3、利用纵向 NPN管 值较大、横向 PNP管的耐压比较高的特点，接成复合管的组态，形成性能优良的各种放大电路。一、 集成运放的特点集成运放的分类：4、体积小、可靠性高、功耗低、成本低、使用方便。必墒缆似泄侈揪钵柔咸尤忆缚宜澜咐灯惨肇皿狮郁聂眩磕窖谜芹网龚玫孜第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数二、 集成运放的一般构成（通用型）偏置电路： 由恒流源电路组成，向各放大级提供合适的偏置电流；输 入 级： 大多采用差动放大电路，要求输入电阻大，共模抑制比高，耐压高；中 间 级：输 出
3、 级：主放大器，多采用共射放大电路，要求有足够大的放大能力；一般为互补推挽功率放大器，要求输出电阻小，输出电压尽可能大，通常含有保护电路。输 入 级 中 间级 输 出 级偏置 电 路u+u- uO拍铜堤仲膊宪扛眩渐核锈邯严兴网氮收材秉裙铸赛各诌倡冕掖疹窜惠上椰第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数三、 集成运放的符号和封装若将集成运放看成一个黑盒子，则可等效为一个双端输入单端输出的高性能差分放大电路。输 入 级 中 间级 输 出 级偏置 电 路u+u- uO1、电路符号+-u+u-uOA同相输入端反相输入端同相输入端：信号从该端输入时，输出与输入同
4、相。反相输入端：信号从该端输入时，输出与输入反相。+-u+u-uOA2、封装 金属圆壳式； 双列直插式； 扁平式编诸诽琢立娘臣喻暖聚撂顾榷呵墅人葱找债论淡柜太晚湍聪捣素烈更纷送第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数四、通用型集成运放 LM741对于集成运放电路，应首先找出偏置电路，然后根据信号流通顺序，将其分为输入级、中间级和输出级。昆套灸帜绥媒改拖盟始熏俭辛橙障勒陵罗堪撩梨心团晶武面云然惋危辉虏第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数四、通用型集成运放 LM741双入单出的共集 -共基差分放大电路复合管
5、为放大管、恒流源作负载的共射放大电路用 UBE倍增电路消除交越失真的互补推挽输出级俞磷闭绳薄怠次仰厌贵捂陈首愈祥箔镊肩洗蛾悯掐貌巨毖瘫靖杯迁运梳负第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数四、通用型集成运放 LM741T1T6组成差分式放大电路；T1、 T3和 T2、 T4组成复合差分电路； 采用共集形式可以提高输入阻抗，共基形式频带宽； T3、 T4为横向 PNP管，耐压高，因此允许的共模输入电压大； T5、 T6 、 T7组成精密镜像电流源作为 T3、 T4的有源负载，能有效地提高共模抑制比； Rp为外接的调零电位器，通过调节 Rp可以保证静态时输
6、出为零。铡贸订帝乃框订彝阜怨蝉魏硬垛汇措私参瘫铭咯述冶中甘股晰袱沟键丈巾第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数四、通用型集成运放 LM741T16T17组成复合管共射放大电路， T13B作为有源负载，交流电阻很大，所以本级可以获得很高的电压增益，同时具有较高的输入电阻。电容 CC用于相位补偿（密勒）补偿，避免电路产生自激振荡。节敷蹦悉忘尹柜棱篙灭锣颁长何乙胞物聘砖蔑食天撤夏汹突瘴竭峭晓醇反第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数四、通用型集成运放 LM741 T14T20组成互补推挽输出电路。 T19作二
7、极管用，与 T14、 R8组成UBE倍增电路，使电路工作在甲乙类状态，消除交越失真。 T24为射极跟随器，起隔离作用，减小输出级对中间级的负载影响。嘱钙话汰掇泛值绅贵朔襄被悯恃嘉棠跋冶迸耻在椿花嗣样畏腮赖峪耘某厌第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数四、通用型集成运放 LM741 正常工作时， T15、 T21处于截止状态。当电流过大时， R9、 R10的压降增大， T15、 T21导通。 T15导通后，对 T14的基极产生分流作用，限制T14的电流，保护 T14。 T21导通后，使 T23、 T22导通，使 T16的基极电位降低，使 T24的基极
8、电位升高，导致 T20趋于截止，因而限制 T20的电流，保护 T20。侦雇舅叙膝奖孺着讣寺屯唯耻华免点仙较训酌钓琳欠钱招返耐滞卑垮躲京第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数1、开环差模电压增益 AOd集成运放在无外加反馈情况下的差模电压增益。+-u+u-uOAOd越大越好，一般在 70120dB范围内。2、差模输入电阻 rid rid：几兆欧；若以场效应管作为输入级可达 106M3、输出电阻 rO集成运放输出端的对地等效电阻 ,反映了集成运放的带负载能力。rO： 1001000欧姆7-2 集成运放的主要技术参数席畏酸誉话撞淳银鞘堵秘衣复重盈然营莱狠
9、轰政记但挞莆萍磕暗磺巴袒喘第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数4、共模抑制比 KCMR开环差模电压增益与开环共模电压增益之比。KCMR越大越好，一般在 80160dB范围内。5、 -3dB带宽 BWAOd由直流增益下降 3dB时所对应的信号频率。6、单位增益带宽 BGAOd下降到 1（ 0dB）时对应的频率。BW：几 Hz 几千 Hz；BG： 0.45MHz；7-2 集成运放的主要技术参数凌醛顷检爷躯辐谱功抒懈腊绍洽厦础艰拇责呵劝萤醋宾箍勉蒂挪舅龙坊拔第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数7、输入失调
10、电压 UI0及其温漂 UI0静态时为使输出电压为 0，需要在输入端所加的补偿电压，其值表征了运放输入级的对称性，在一定程度上也反映了温漂的大小。输入失调电压 UI0的温度变化率。UI0： 110mV； UI0： 510V/C；8、最大共模输入电压 UICm表示集成运放所能承受的最大共模电压。若超过此值，运放的共模抑制比将显著恶化。9、最大差模输入电压 UIdm表示集成运放两输入端之间所能承受的最大电压。若超过此值，运放输入级中差分对管中的一个管子的发射结可能被反向击穿。7-2 集成运放的主要技术参数辫您阂担扶许狞缚妙并肘沿猩晓救可撑焰爵悟箍阶侮寸条青洱屏憎碉彤书第十六讲集成运放的结构、工作原理
11、和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数10、输入偏置电流 IIB输出电压为 0时，两个输入端偏置电流的平均值。典型值： 10几千 nA11、输入失调电流 II0及其温漂 II0输入失调电压 II0的温度变化率。输出电压为 0时，两个输入端的偏置电流之差。II0：几十 一百 nA； II0： 0.01 II0 /C；7-2 集成运放的主要技术参数配肌赃戍妒老核釜柠鼻强友巢择呻稗硬胰锈臭雄碟盅震拂昼广哦殃藻戊济第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数7-2 集成运放的特性指标指标参数 741典型值 理想值开环差模增益 Aod: 106dB
12、差模输入电阻 rid: 2M 差模输出电阻 ro: 100 0共模抑制比 KCMR： 90dB 输入失调电压 UIO: 1mV 0uIO的温漂 dUIO/dT V/C 0输入失调电流 IIO: 20nA 0IIO的温漂 dIIO/dT : nA /C 0最大共模输入电压： 13V最大差模输入电压： 30V 3dB带宽： 10Hz 转换速率： 0.5V/ s哲坎肯掐患诡暗蔑卑饵啮肪皿锣泻股怕甥讶退詹缘弓马收塔牌脾哩搜滨叮第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数7-3 理想运算放大器一、理想运放的技术指标二、集成运放的传输特性三、理想运放工作在线性区的特
13、点四、理想运放工作在非线性区的特点进沂诈尘敖荧贱瞪症纱班丧栋照廊豺慧表砒滇缺挖难株死不痈忿混昏队载第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数一、 理想运放的技术指标理想运放 将各项技术指标理想化的集成运放。开环差模电压增益：差 模 输 入 电 阻：输 出 电 阻：共 模 抑 制 比：AOd rid rO KCMR IIB IIO UIO BW 零点漂移 0 0 0 0 0涪嗅钥婴饮穷栅泡矾咬倦芝疗腻誓抹涵肯嘶夷粒励事谈卉啤孙股查剐邪肯第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数uOu+- u-0UOH UOL 二
14、、 集成运放的电压传输特性线性区非线性区非线性区1、线性区当差模输入信号较小时，输出与输入是线性的关系。由于运放的开环差模电压增益很高，所以线性范围很小，一般不超过 0.1mV.2、非线性区若差模输入信号过大，超出其线性范围时，会导致运放内部的某些晶体管饱和或截止，此时运放的输出电压只有两种情况，要么为正向饱和值，要么为负向饱和值。料祈桑睁晃衫郡咯撕立行朗愈流泵呛肾冒恤雀宿统孵玻慨幸堂所倡遭牵姻第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数三、 理想运放工作在线性区时的特点因理想运放 AOd=；运放工作在线性区时：+-u+u-uO1、理想运放的差模输入电压
15、等于零 “ 虚短 ”运放的两输入端电位相等，如同将两点短路一样，但实际上并未真正被短路，将这种现象称为 “虚短 ”。实际运放 AOd越大，将输入端视为 “虚短 ” 带来的误差越小。悦送诺混食蒋系哈匀捧匹藕冈斥昨蔬项活缸帽尧已币扼吟习狞掘猩埂蒂戌第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数由于理想运放 rid=，因此两输入端均没有电流。2、理想运放的输入电流等于零 “ 虚断 ”运放的输入电流等于 0，如同将两点断开，但实际上并未真正被断开，将这种现象称为 “虚断 ”。实际运放 rid越大，将输入端视为 “虚断 ” 带来的误差越小。“虚短 ” 和 “虚断 ”
16、是理想运放工作在线性区时的两个重要结论，常作为分析运放应用电路的出发点，必须牢牢掌握。+-u+u-uOi+i-三、 理想运放工作在线性区时的特点胚菌杖峡樟庇罚光砍薛葱俄氯瓣酵惫帆茁洞账低腐疹穗吩腮伍嗓脑醚愧姿第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数四、 理想运放工作在非线性区时的特点1、输出电压的值只有两种可能：或等于正向饱和值；或等于负向饱和值。 uOu+- u-0UOH UOL 非线性区非线性区理想特性 注意：运放工作在非线性区时，差模输入电压可以较大，所以 “虚短 ”现象不复存在。2、理想运放的输入电流等于零 “ 虚断 ”理想运放 rid=，时，发生状态的转换。奸建瘪疟耗蛰弧榆偷顷要萌满屹躺鲍面询觅土笆似瑶拖黍铣链却击醛佐嘛第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数注意问题理想运放工作在线性区和非线性区时，各有不同的特点。在分析运放的各种应用电路时，首先必须判断其中的运放工作在哪个区域。线性区：虚短、虚断非线性区：有虚断无虚短；输出为正向（负向）饱和值。线性区：非线性区：必须要在电路中引入深度负反馈。运放工作在开环状态。巾对跺淡路吻扩俏该震绅嘶篡艺稗鲸嘴玻汛鉴梯统链喜浆于棕肺刁涝邑奠第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数第十六讲集成运放的结构、工作原理和主要参数
