1、5 5 集成运算放大器集成运算放大器 模拟电子技术经典教程 结构方框图 集成运算放大器是一个高增益直接耦合集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，它的方框图如下图所示。放大电路，它的方框图如下图所示。5.1 5.1 集成运放的组成及工作原理集成运放的组成及工作原理偏置电路偏置电路输入级输入级中间中间放大级放大级输出级输出级输输入入输输出出差分电路差分电路多级放大电路多级放大电路射极跟随射极跟随器或互补器或互补推挽电路推挽电路恒流源恒流源 运算放大器的符号 (a)(b)模拟集成放大器的符号模拟集成放大器的符号 (a)国家标准符号国家标准符号 (b)原符号原符号 运算放大器外形图运算放大器外形
2、图通用集成运放通用集成运放741内部结构内部结构5.2 5.2 常用集成运算放大器常用集成运算放大器集成运放集成运放741741的简化电路图的简化电路图输入级输入级中间级中间级输出级输出级集成运放原理图及计算集成运放原理图及计算2i31be2(/)=2vRRAri3be3be44(1)(1)19.9RrrRM2i321i32be2be2(/)=129()22vRRRARRrr 23i52i3(/)=vRRARi5be55be66(1)(1)20.8RrRrRM232i53i3129()vRARRR 3=1vA123129(2.9)1335vvvvAAAA 运算放大器的技术指标很多，其中一部运算
3、放大器的技术指标很多，其中一部分与差分放大器和功率放大器相同，另一分与差分放大器和功率放大器相同，另一部分则是根据运算放大器本身的特点而设部分则是根据运算放大器本身的特点而设立的。各种主要参数均比较适中的是立的。各种主要参数均比较适中的是通用通用型运算放大器型运算放大器，对某些项技术指标有特殊，对某些项技术指标有特殊要求的是各种要求的是各种特种运算放大器特种运算放大器。5.3 5.3 集成运算放大器的主要参数集成运算放大器的主要参数静态技术指标静态技术指标动态技术指标动态技术指标静态技术指标静态技术指标输入偏置电流输入偏置电流IB运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量运放两个输入端偏置电流的
4、平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。差分放大对管输入电流的大小。输入失调电压输入失调电压 Vio输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内部电路对称性的指标。部电路对称性的指标。输入失调电流输入失调电流Iio在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。静态技术指标静态技术指标输入失调电压温漂输入失调电压温漂 dVio/dT在规定工作温度范围内，输入失调
5、电压随温度在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。的变化量与温度变化量之比值。输入失调电流温漂输入失调电流温漂dIio/dT 在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。的变化量与温度变化量之比值。最大差模输入电压最大差模输入电压Vidmax运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。差分管将出现反向击穿现象。最大共模输入电压最大共模输入电压Vicmax保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许保证运放正常工作条件下，共
6、模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时，输入差分对管出现范围。共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力。饱和，放大器失去共模抑制能力。动态技术指标动态技术指标开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数 A Av vd d运放在无外加反馈条件下，输出电压的变化量运放在无外加反馈条件下，输出电压的变化量与输入电压的变化量之比。与输入电压的变化量之比。差模输入电阻差模输入电阻rid输入差模信号时，运放的输入电阻输入差模信号时，运放的输入电阻。共模抑制比共模抑制比 CMRR与差分放大电路中的定义相同，是差模电压增与差分放大电路中的定义相同，是差模电压增益益 Avd 与共模电压增
7、益与共模电压增益 Avc 之比。之比。3dB带宽带宽 f H运算放大器的开环差模电压放大倍数在高频段运算放大器的开环差模电压放大倍数在高频段下降下降3dB3dB所定义的带宽所定义的带宽 f H 。动态技术指标动态技术指标单位增益带宽单位增益带宽 f c开环开环A Av vd d 下降到下降到1 1时所对应的频率，定义为单位时所对应的频率，定义为单位增益带宽增益带宽 f c 。转换速率转换速率S S R R(压摆率压摆率)反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速率转换速率S SR R的表达式为：的表达式为：maxoRddtVS 等效输入噪声电压等
8、效输入噪声电压V Vn n输入端短路时，输出端的噪声电压折算到输入输入端短路时，输出端的噪声电压折算到输入端的数值。这一数值往往与一定的频带相对应。端的数值。这一数值往往与一定的频带相对应。理想运算放大器的条件理想运算放大器的条件A Av vd d=，实际上，实际上A Av vd d80dB80dB即可。即可。R Ridid=，实际上，实际上R Ridid比输入端外电路的电阻比输入端外电路的电阻大大2 23 3个量级即可。个量级即可。R Ro o=0=0，实际上，实际上R Ro o比输入端外电路的电阻小比输入端外电路的电阻小1 12 2个量级即可。个量级即可。带宽足够宽。带宽足够宽。共模抑制比
9、足够大。共模抑制比足够大。5.4 5.4 集成运放的分类集成运放的分类通用型通用型高速型和宽带型高速型和宽带型高精度高精度(低漂移型）低漂移型）高输入阻抗型高输入阻抗型低功耗型低功耗型功率型功率型 通 用 型 通用型运算放大器的技术指标比较通用型运算放大器的技术指标比较适中，价格低廉。通用型运放也经过了适中，价格低廉。通用型运放也经过了几代的演变，早期的通用几代的演变，早期的通用型运放已很型运放已很少使用了。以典型的通用型运放少使用了。以典型的通用型运放CF741(A741)为例，输入失调电压为例，输入失调电压12 mV、输入失调电流输入失调电流20 nA、差模输入电阻、差模输入电阻2 M，开
10、环增益，开环增益100 dB、共模抑制比、共模抑制比90 dB、输出电阻、输出电阻75 、共模输入电压范围、共模输入电压范围 13 V、转换速率、转换速率0.5 V/s。高速型和宽带型 用于宽频带放大器，高速用于宽频带放大器，高速A/D、D/A，高，高速数据采集测试系统。这种运放的单位增益速数据采集测试系统。这种运放的单位增益带宽和压摆率的指标均较高，用于小信号放带宽和压摆率的指标均较高，用于小信号放大时，可注重大时，可注重fH或或fc，用于高速大信号放大时，用于高速大信号放大时，同时还应注重同时还应注重SR。例如：。例如：CF2520/2525 AD9620 AD9618 OP37 CF35
11、7 sV/201=RSMHz20=BWGSRV/2200=SZHMH600fSRV/0018=SZMH8000BWGSRV/17=SSRV/05=SZMH63BWGZMH20BWG 高精度(低漂移型）用于精密仪表放大器，精密测试系统，精密传感用于精密仪表放大器，精密测试系统，精密传感器信号变送器等。器信号变送器等。例如：例如：OP177 CF714 CpA/5.1ddCV/03.0ddnA3.0V4IOIOIOIOTITVIVCpA/128ddCV/5.03.0ddnA8.04.0V6030IOIOIOIOTITVIV 高输入阻抗型 用于测量设备及采样保持电路中。用于测量设备及采样保持电路中。
12、例如：例如：AD549 CF155/255/355 低功耗型低功耗型用于空间技术和生物科学研究中，工作于较低电压用于空间技术和生物科学研究中，工作于较低电压下，工作电流微弱。下，工作电流微弱。例如：例如：OP22 正常工作静态功耗可低至正常工作静态功耗可低至36 W。OP290 在在 0.8 V电压下工作，功耗为电压下工作，功耗为24 W。CF7612 在在 5 V电压下工作，功耗为电压下工作，功耗为50 W。功功 率率 型型 这种运放的输出功率可达这种运放的输出功率可达1W以上，以上，输出电流可达几个安培以上。输出电流可达几个安培以上。例如：例如：LM12 TP1465 A10oIA75.0oI
