《模拟电子技术基础教程》课件第五章 集成运算放大电路.pptVIP

03本章小结1.理想集成运放工作在线性区有“虚短”和“虚断”两个条件，在基本运算放大电路中应用广泛。2.集成运放可构成加法、减法、积分、微分、对数和反对数等多种运算电路。在这些电路中，均存在深度负反馈。因此，运放工作在线性放大状态,可用理想运放模型对电路进行分析，“虚短”和“虚断”的概念是电路分析的有力工具。第六章集成功率放大电路第五章集成运算放大电路5.15.2集成运算放大电路概述集成运算放大器在信号运算方面的运用01集成运算放大电路概述一、集成运算放大器简介集成运放是模拟集成电路中应用最为广泛的一种，它实际上是一种高增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大器。第一代集成运放以μA709（我国的FC3）为代表，性能指标比一般的分立元件要提高。主要缺点是内部缺乏过电流保护，输出短路容易损坏。第二代集成运放以二十世纪六十年代的μA741型高增益运放为代表，在不增加放大级的情况下可获得很高的开环增益。电路中还有过流保护措施。但是输入失调参数和共模抑制比指标不理想。第三代集成运放代以二十世纪七十年代的AD508为代表，其特点使输入级采用了“超β管”，且工作电流很低。从而使输入失调电流和温漂等项参数值大大下降。第四代集成运放以二十世纪八十年代的HA2900为代表，它的特点是制造工艺达到大规模集成电路的水平。二、模拟集成电路的特点1.采用有源器件由于制造工艺的原因，在集成电路中制造有源器件比制造大电阻容易实现。因此大电阻多用有源器件构成的恒流源电路代替，以获得稳定的偏置电流。BJT比二极管更易制作，一般用集电极—基极短路的BJT代替二极管。2.采用直接耦合作为级间耦合方式由于集成工艺不易制造大电容，集成电路中电容量一般不超过100pF，至于电感，只能限于极小的数值（1?H以下）。因此，在集成电路中，级间不能采用阻容耦合方式，均采用直接耦合方式。3.采用多管复合或组合电路集成电路制造工艺的特点是晶体管特别是BJT或FET最容易制作，而复合和组合结构的电路性能较好，因此，在集成电路中多采用复合管（一般为两管复合）和组合（共射—共基、共集—共基组合等）电路。三、集成运放的基本组成1.输入级：主要由差动放大电路构成，以减小运放的零漂和其他方面的性能。2.中间级：要提供高的电压增益，故称为中间放大级。中间级的电路形式多为带有源负载的高增益放大器。3.输出级：由NPN和PNP两种极性的晶体管或复合管组成，其主要作用是获得正负两个极性的输出电压或电流，提供足够的功率，满足负载的需要。4.偏置电流源：偏置电流源的作用是给上述各电路提供合适的偏置电流，以稳定静态工作点。四、集成运算放大器的主要参数1.开环差模电压增益Aod一般运放的Aod为60～120dB，性能较好的运放Aod＞140dB。一般希望Aod越大越好，实际的Aod与工作频率有关，当频率大于一定值后，Aod随频率升高而迅速下降。2.温度漂移在规定的温度范围内，输入失调电压的变化量?UIO与引起UIO变化的温度变化量?T之比，称为输入失调电压/温度系数?UIO/?T。?UIO/?T越小越好，一般为±(10～20)?V/℃。3.最大差模输入电压Uid,max4.最大共模输入电压Uic,max5.单位增益带宽fT这是指集成运放的两个输入端之间所允许的最大输入电压值。若输入电压超过该值，则可能使运放输入级BJT的其中一个发射结产生反向击穿。显然这是不允许的。Uid,max大一些好，一般为几到几十伏。这是指运放输入端所允许的最大共模输入电压。若共模输入电压超过该值，则可能造成运放工作不正常，其共模抑制比KCMR将明显下降。显然，Uic,max大一些好，高质量运放最大共模输入电压可达十几伏。fT是指使运放开环差模电压增益Aod下降到0dB（即Aod=1）时的信号频率，它与三极管的特征频率fT相类似，是集成运放的重要参数。6.开环带宽fH7.转换速率SRfH是指使运放开环差模电压增益Aod下降为直流增益的倍（相当于-3dB）时的信号频率。由于运放的增益很高，因此fH一般较低，约几赫兹至几百赫兹左右（宽带高速运放除外）。这是指运放在闭环状态下，输入为大信号（如矩形波信号等）时，其输出电压对时间的最大变化速率，即转换速率SR反映运放对高速变化的输入信号的响应情况，主要与补偿电容、运放内部各管的极间电容、杂散电容等因素有关。SR大一些好，SR越大，则说明运放的高频性能越好。一般运放SR小于1V/?s，高速运放可达65V/?s以上。8