第07章集成运算放大电路

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1、第第7 7章章 集成运算放大电路集成运算放大电路7.1 7.1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介n集成电路是利用半导体的制造工艺，把管子、电阻集成电路是利用半导体的制造工艺，把管子、电阻、电容、电路和连线等做在一个半导体基片上，形、电容、电路和连线等做在一个半导体基片上，形成不可分割的固体块。集成电路中，元件密度高、成不可分割的固体块。集成电路中，元件密度高、连线短、焊点少、外部引线少，因此大大提高了电连线短、焊点少、外部引线少，因此大大提高了电子线路及电子设备的灵活性和可靠性。它具有通用子线路及电子设备的灵活性和可靠性。它具有通用性强、可靠性高、体积小、重量轻、功耗小及性能性强、可靠性高

2、、体积小、重量轻、功耗小及性能优越等特点，而且外部接线很少，调试极为方便，优越等特点，而且外部接线很少，调试极为方便，现在已经广泛应用于自动测试、自动控制、信息处现在已经广泛应用于自动测试、自动控制、信息处理以及通信工程等各个电子技术领域。理以及通信工程等各个电子技术领域。n集成电路按制造工艺不同分为半导体集成电路，薄集成电路按制造工艺不同分为半导体集成电路，薄膜、厚膜集成电路和混合集成电路；按有源元件类膜、厚膜集成电路和混合集成电路；按有源元件类型不同分为单极型、双极型集成电路；按功能不同型不同分为单极型、双极型集成电路；按功能不同又可分为数字集成电路和模拟集成电路。又可分为数字集成电路和模

3、拟集成电路。n模拟集成电路是以电压或电流为变量对模拟量进行模拟集成电路是以电压或电流为变量对模拟量进行放大、转换、调制的集成电路，它可分为线性集成放大、转换、调制的集成电路，它可分为线性集成电路和非线性集成电路。线性集成电路是指输入信电路和非线性集成电路。线性集成电路是指输入信号和输出信号的变化成线性关系的电路，如集成运号和输出信号的变化成线性关系的电路，如集成运算放大器。非线性集成电路是指输入、输出信号的算放大器。非线性集成电路是指输入、输出信号的变化成非线性关系的集成电路，如集成稳压器。变化成非线性关系的集成电路，如集成稳压器。7.1 7.1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介n线性集成

4、电路总结起来有如下特点。线性集成电路总结起来有如下特点。n(1) (1) 集成电路中一般都采用直接耦合的电路结构，而集成电路中一般都采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。不采用阻容耦合结构。n(2) (2) 集成电路的输入级采用差动放大电路，其目的是集成电路的输入级采用差动放大电路，其目的是为了克服直接耦合电路的零漂。为了克服直接耦合电路的零漂。n(3) NPN(3) NPN管和管和PNPPNP管配合使用，从而改进单管的性能。管配合使用，从而改进单管的性能。n(4) (4) 大量采用恒流源来设置静态工作点或作有源负载大量采用恒流源来设置静态工作点或作有源负载，用以提高电路性能。，用以提

5、高电路性能。7.1 7.1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介n7.1.1.1 7.1.1.1 集成运算放大器的电路符号集成运算放大器的电路符号n集成运算放大器的电路符号如图集成运算放大器的电路符号如图7-17-1所示。它有两个所示。它有两个输入端，一个反相输入端和一个同相输入端。分别输入端，一个反相输入端和一个同相输入端。分别用用“- -”“”“+ +”表示。有一个输出端，输出电压表示。有一个输出端，输出电压 与反与反相输入端输入电压相输入端输入电压 的相位相反，而与同相输入端输的相位相反，而与同相输入端输入电压入电压 的相位相同。的相位相同。n集成放大器满足下列关系式集成放大器满足下列关

6、系式n (7-1) (7-1) n式中，式中， 为集成运算放大器开环电压放大倍数。为集成运算放大器开环电压放大倍数。ououAuu7.1.1 7.1.1 集成运算放大器的基本组成集成运算放大器的基本组成图图7-1 运算放大器的电路符号运算放大器的电路符号7.1.1 7.1.1 集成运算放大器的基本组成集成运算放大器的基本组成7.1.1 7.1.1 集成运算放大器的基本组成集成运算放大器的基本组成n7.1.1.2 7.1.1.2 集成运算放大器的基本组成集成运算放大器的基本组成n集成运算放大器的类型很多，电路也各不相同，但集成运算放大器的类型很多，电路也各不相同，但从电路的总体结构上看，它们都具

7、有许多共同之处从电路的总体结构上看，它们都具有许多共同之处，通常都是由输入级、中间级、输出级和偏置电路，通常都是由输入级、中间级、输出级和偏置电路组成。如图组成。如图7-27-2所示电路为集成运算放大器所示电路为集成运算放大器F741F741的的简化原理图。简化原理图。图图7-2 集成运算放大器集成运算放大器F74l的简化原理图的简化原理图 7.1.1 7.1.1 集成运算放大器的基本组成集成运算放大器的基本组成7.1.1 7.1.1 集成运算放大器的基本组成集成运算放大器的基本组成n1. 1. 输入级输入级n输入级是集成运算放大器性能保证的关键。为了减输入级是集成运算放大器性能保证的关键。为

8、了减少零点漂移和抑制共模干扰信号，要求输入级温漂少零点漂移和抑制共模干扰信号，要求输入级温漂小，共模抑制比高，有极高的输入阻抗，一般采用小，共模抑制比高，有极高的输入阻抗，一般采用具有恒流源的差动放大电路。电路中具有恒流源的差动放大电路。电路中V V1 1、V V2 2、V V3 3和和V V4 4组成差动放大电路。组成差动放大电路。5 5、V V6 6及及V V7 7组成恒流源电路，组成恒流源电路，作为差动输入级的有源负载。这一级不但能有效地作为差动输入级的有源负载。这一级不但能有效地抑制零漂，且具有较高的输入阻抗，对输入信号也抑制零漂，且具有较高的输入阻抗，对输入信号也具有一定的放大能力。

9、具有一定的放大能力。7.1.1 7.1.1 集成运算放大器的基本组成集成运算放大器的基本组成n2. 2. 中间级中间级n运算放大器的放大倍数主要是由中间级提供的，因运算放大器的放大倍数主要是由中间级提供的，因此要求中间级有较高的电压放大倍数。一般放大倍此要求中间级有较高的电压放大倍数。一般放大倍数可达几万甚至几十万以上，通常由多级放大电路数可达几万甚至几十万以上，通常由多级放大电路组成。如图组成。如图7-27-2所示，所示，V V8 8、V V9 9分别组成共集、共射放分别组成共集、共射放大电路，并有恒流源大电路，并有恒流源I ICBCB作负载，因而使该级可获得作负载，因而使该级可获得很高的电

10、压增益，很高的电压增益，V V1414作为射级跟随器，起隔离作用作为射级跟随器，起隔离作用，并可进一步提高电压放大倍数。，并可进一步提高电压放大倍数。7.1.1 7.1.1 集成运算放大器的基本组成集成运算放大器的基本组成n3. 3. 输出级输出级n该级的作用是提供一定幅度的电流和电压输出，用该级的作用是提供一定幅度的电流和电压输出，用以驱动负载工作。对输出级的要求是输入阻抗高、以驱动负载工作。对输出级的要求是输入阻抗高、输出阻抗低。输出阻抗低是为了提高带负载能力；输出阻抗低。输出阻抗低是为了提高带负载能力；输入阻抗高是为了实现中间级与输出级的隔离。所输入阻抗高是为了实现中间级与输出级的隔离。

11、所以输出级常采用互补对称或准互补对称功率放大电以输出级常采用互补对称或准互补对称功率放大电路，如图路，如图7-27-2所示，输出级采用了甲乙类互补对称功所示，输出级采用了甲乙类互补对称功率放大电路，率放大电路，V V1010、V V1111工作在二极管状态，为工作在二极管状态，为V V1212、V V1313提供静态偏置电压提供静态偏置电压( (约为约为1.4V)1.4V)，从而消除了交越失，从而消除了交越失真。真。7.1.1 7.1.1 集成运算放大器的基本组成集成运算放大器的基本组成n4. 4. 偏置电路偏置电路n偏置电路是为整个电路提供偏置电流、设置合适静偏置电路是为整个电路提供偏置电流