第3章节集成运算放大器幻灯片.pptxVIP

2018年3月27日星期二 3.3 集成运算放大器 主要要求： 1.了解集成运算放大器的结构组成 2.了解各级组成模块的作用及工作原理 3.了解集成运算放大器的主要技术指标 2018年3月27日星期二 将晶体管、二极管、电阻的元件及连线全部几种制造在同一块半导体基片上，成为一个完整的固体电路，通称为集成电路。 与分立器件相比具有以下特点： 3.3.1 运算放大器概述 2018年3月27日星期二 集成电路的常见外形主要有以下三种： 集成电路按功能的不同，可以分为模拟集成电路和数字集成电路。模拟集成电路中集成运算放大器是应用最为广泛的器件，简称集成运放。 集成运方符号 它有两个输入端：同相端标为“+”，其信号极性与输出信号相同；反相端标为“–”，其信号极性与输出信号相反。引脚因型号各异。 2018年3月27日星期二 3.3.2 集成运放的内部电路组成 国产F007运放电路原理图 输入级 中间级 输出级 偏置电路 典型实例 2018年3月27日星期二 F007运放结构框图 F007（μA741）共有9个引脚，2、3为输入端，6为信号输出端，7、4为正负电源端，1和5为调零电位器接线端，8、9为消除自激补偿端。 F007的引脚 一般的运放都由输入级、中间级、偏置电路和输出级四部分组成。 2018年3月27日星期二 1.输入级 F007（μA741）的输入级电路为共集–共基复合差分放大器，差模信号由VT1、VT2基极输入，VT5、VT6构成VT3、VT4的有源负载，VT7不但向VT5、VT6提供偏流，还提高了电压放大倍数。 输入级对于提高运放整体质量至关重要，输入电阻、输入电压（包括差模、共模）范围、共模抑制比以及电压放大倍数等重要参数，输入级都起着决定性作用。 共集–共基阻态差模输入电阻可达1MΩ 2018年3月27日星期二 2.偏置电路 集成电路中的偏置电路一般采用恒流源电路。主要是镜像电流源及微电流源。 （1）镜像电流源电路 VT1、VT2两管参数相同，有 输出电流与负载无关，只取决于基准电流IR，提高了温度稳定性。 2018年3月27日星期二 （2）微电流源电路 镜像电流源的不足在于当需要微小输出电流时，电阻R要很大，在集成电路中较难实现，微电流源针对这种需求作了改进。 较小电阻实现微电流输出 两管对称，有IS1=IS2，得 当常温UT=26mV，IC1=1mA，IC2=10μA时，Re=12KΩ。Re的负反馈作用使温度的影响更小。 2018年3月27日星期二 F007的偏置电路由VT8至VT13以及R4、R5组成，其中有三对镜像（微）电流源：VT8与VT9，VT10与VT11，VT12与VT13。设流过R5的电流为IR，有 可见，IR基本上恒流。VT8、VT9与恒流源VT10组成共模负反馈，可以稳定IC3和IC4。从而提高了共模抑制比。 2018年3月27日星期二 3.中间级 VT16和VT17组成复合管共射放大电路。其输入电阻较大，输出负载由恒流源VT13组成，放大倍数可高达1000倍，为了消除自激，还在⑧⑨间外接30pF的补偿电容一只。 4. 输出级 VT18、VT19构成互补对称功率放大电路。为防止功放管电流过大造成损坏，设置VD1、VD2组成过载保护电路。 过载保护电路 2018年3月27日星期二 3.3.3 集成运放的主要技术指标 1.开环差模电压放大倍数Aod Aod是集成运放在开环时（无外加反馈时）输出电压与输入差模信号电压之比，常用分贝（dB）表示，目前最高可达140dB。 2.输入失调电压UIO及其温漂dUIO/dT 一般运放输入电压为0时输出并不为0，即零漂现象，若在输入端外加一个适当的补偿电压使输出为0V，则此外加电压称之为输入失调电压UIO。UIO反映零漂程度，受温度影响，以其对温度的变化率dUIO/dT来表征受温度影响的程度，单位µV/℃。 3.输入失调电流IIO及其温漂dIIO/dT IIO用于表征输入级差分对管的电流不对称所造成的影响，以IIO＝|IB1-IB2|表示。IIO也随温度变化，以变化率dIIO/dT表征，单位nA/℃，质量高的可达pA/℃数量级。 2018年3月27日星期二 4.输入偏置电流IIB IIB为常温下输入信号为零时，两输入端静态电流的平均值，即IIB＝(IB1+IB2)/2，它是衡量差分对管输入电流绝对值大小的标志。IIB对静态工作点、温漂和运算精度都有较大影响。一般几百纳安，好的几纳安。 5.差模输入电阻rid rid是集成运放两输入端之间的动态电阻，以rid＝ΔuID/ΔiI表示，是衡量信号源索取电流大小的标志，一般为MΩ数量级。以场效应晶体管为输入级的可达106MΩ。 6.输出电阻ro ro是运放开环工作时，从输出端等效的电阻，标明带负载能