3集成运算放大器及应用.ppt

第3章 集成运算放大器及应用 内容提要 本章首先介绍了集成运算放大器的结构、特性和主要参数，然后讨论运放的线性应用和非线性应用，最后介绍了集成运放的使用常识。 3.1 集成运放放大器 3.2 集成运放的线性应用 3.3 集成运放的非线性应用 3.4 集成运放的使用常识 3.1 集成运算放大器 集成运算放大器是用集成电路工艺制成的高增益放大器，简称运放。它的应用已超出早期的数学运算范畴，能够实现各种不同功能的线性和非线性应用。运放的内部电路相当复杂，但作为使用者，只需要关注它的外部特性。目前运放已经像晶体管一样成为一种通用性极强的基本单元器件。 3.1.1 集成电路简介 集成电路是采用半导体制造工艺将组成电路的元器件和互连线集成在一小块半导体基片上的微型电路系统。它是将元器件和电路融为一体的固态组件，因此，集成电路又称为固体电路。它与分立元件电路相比具有体积小、重量轻、外部焊点少、安装方便、工作可靠等优点。 1. 集成电路的特点 （1）集成电路采用差动式直接耦合电路。因为集成电路元件的参数对称性好，温度特性一致，有利于减小零点漂移。 （2）集成电路不用电感，少用电容和高阻值电阻。因为制造工艺表明，制造半导体二极管或晶体管占用硅片面积小，且工艺简单，成本低。而在集成电路内制造电感和电容有困难，尤其是制造容量大于400pF的电容和阻值大于300?的电阻不经济。因此，集成电路应尽量避免内接电容，并尽可能用阻值低的电阻或以晶体管代替电阻。 2. 集成电路的分类 （1）按集成度分类。集成度是指一块硅基片上所包含的元器件数目。 ① 小规模集成电路（SSI）：元器件数目在102个以下。 ② 中规模集成电路（MSI）：元器件数目在102～103个之间。 ③ 大规模集成电路（LSI）：元器件数目在103～105个之间。 ④ 超大规模集成电路（VLSI）：元器件数目在105个以上。 （2）按所用器件分类。 ① 双极型集成电路：用双极型器件（NPN管或PNP管）组成。 ② 单极型集成电路：用单极型器件（MOS管）组成，它又可分为三种：用N沟道MOS管组成的，称为NMOS型；用P沟道MOS管组成的，称为PMOS型；同时采用P沟道和N沟道MOS管互补应用的，称为CMOS型。 ③ 用双极型器件和单极型器件兼容组成的集成器件。 此外，还有线性集成电路、数字集成电路等等。 3.1.2 集成运算放大器的外形和符号 集成运算放大器是一个多端元件，主要采用圆壳式和双列直插式两种封装外形。如图3.1所示是CF741集成运算放大器，它通过7个管脚与外电路相接。各管脚的作用如下： 2为反相输入端，由此端接输入信号，则输出信号与输入信号是反相的。 3为同相输入端，由此端接输入信号，则输出信号与输入信号是同相的。 4为负电源端，接-10V稳压电源。 7为正电源端，接+10V稳压电源。 6为输出端。 1和5为外接调零电位器（通常为10k?）的两个端子。 8为空脚。 图3.1 运算放大器的外形 （a）金属圆壳封装；（b）塑料双列直插式封装 不同类型运放的管脚排列规律是不同的，可查阅产品手册来确定。画电路图时集成运放的电路符号如图3.2所示。图（a）是国家新标准规定的符号；图（b）是旧符号。通常只画出输入和输出端，其余各端可不画出。 3.1.3 理想运算放大器 运算放大器的特点包括：输入电阻非常高（10k?～1 000M?），输出电阻很小（50～500?），电压放大倍数很大（104～106），零点漂移很小，能放大交流信号，也能放大直流信号等。根据运放的这些特点，可将实际运放理想化： 电压增益Au →∞； 输入电阻Ri →∞； 输出电阻Ro→0。 此外，可认为其通频带为无限宽，没有失调