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第四节 集成运算放大器 集成运算放大器的分类及组成 集成运算放大器的型号和电路符号 集成运算放大器的主要技术指标 集成运算放大器的应用 集成运算放大器的分类及组成 集成运算放大器是一种集成化的半导体器件，其实质集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，简称为集成组件。 分类 技术指标：通用、高速、宽带… 集成度：小、中、大、超大… 导电类型：双极型晶体管、单极型场效应 电路功能：模拟、数字（其中模拟集成电路又有：集成运放、集成功放、集成稳压电源等） 集成运算放大器的组成 各部分的特点和作用 输入级：输入阻抗高，其目的是减小放大电路的零点漂移。 中间级：主要作用是电压放大，是整个放大器具有足够高的电压放大倍数。 输出级：有较大的功率输出和较强的带负载能力。 偏置电路：为上述电路提供合适的偏置电流，稳定各级的静态工作点。 此外还有一些过载保护电路及高频补偿环节等辅助环节。 集成运放的型号和电路符号 集成运放的主要技术指标 1、开环电压放大倍数Auo：开环电压放大倍数是指集成组件没有外接反馈电阻（开环）时的电压放大倍数。Auo越大，运算电路的精度越高，工作越稳定。集成运放组件的Auo很高。 2、输入失调电压Uio：在理想的情况想，当输入信号为零时，输出电压为零。但由于集成运放的输入级参数不可能绝对对称。实际上，输入信号为零时，输出不为零，在输入端加上相应的补偿电压，使其输出电压为零，该补偿电压就称为输入失调电压，Uio一般为毫伏级。 3、输入失调电流Iio：当输入信号为零时，输入级两个差分端得到静态电流之差称为输入失调电流Iio， Iio的存在。将在输入回路电阻上产生一个附加电压，使输入信号为零时，输出电压不为零，所以Iio越小越好，其值一般为几十至几百纳安。 Iio反映的是输入级差放管的输入电流的不对称程度。 4、差模输入电阻（大好），输出电阻（小好）。 5、共模抑制比KCMR（大好）：是集成运放开环差模电压放大倍数与开环共模电压放大倍数的比值，常用dB表示。 集成运放的应用 理想集成运放及其传输特性 集成运放的线性应用 集成运放的非线性应用 理想集成运放及其传输特性 根据集成运放的理想化条件，可以导出两个结论，作为集成运放在线性区工作的重要分析依据： （1）虚断：由ri=∞，得i＋＝i－＝0，即理想运放内部不需要向信号源索取任何电流，两个输入端的电流恒为零。电流为零相当于断路，但实际上两个输入端并未真正断开，因此称为虚断； （2）虚短：由Ado=∞，得u＋＝u－，即理想运放两个输入端的电位相等。两点等电位相当于短路，实际上两个输入端并未真正短接，因此称为虚短。 集成运放的线性应用 集成运放的应用分为线性应用和非线性应用两大类。当集成运放通过外接电路引入负反馈时，集成运放成闭环并工作在线性区，可构成模拟信号运算放大电路、正弦波振荡电路和有源滤波电路等；若工作在非线性区，集成运放则可构成各种电压比较器和矩形波发生器等。 先介绍集成运放的线性应用。 线性应用的理想运放的特征 1、虚断（i+=i-=0） 2、虚短（u+=u-） 3、输出端呈受控电压源特性 集成运放组成的三种基本放大电路 反相比例运算电路： 同相比例运算电路： 集成运放的非线性应用（没有引入反馈） 非线性应用的理想运算放大器特征： 1、非虚短 2、虚短 3、输出端只有两种输出状态 * * 集成电路的几种外形 从实物外形图上可看出，μA741集成运放有8个管脚，管脚的排列图、电路图符号如下： 1 μA741 2 8 7 6 5 4 3 空脚 正电源端 输出端 调零端 调零端 反相输入端 同相输入端 负电源端 集成运放的电路图符号 ∞ ＋ ＋ － U0 U+ U- 同相输入 反相输入 ∞ ＋ ＋ － +12V 输出 6 5 1 3 7 2 4 -12V 调零电位器 外部接线图 左图所示为μA741集成运算放大器的芯片实物外形图 Auo=∞、 ri=∞、 r0=0 、KCMR=∞。 理想特性 集成运放的电压传输特性 u0(V) ui(mV) 0 ＋U0M －U0M 实际特性 根据集成运放的实际特性和理想特性，可画出相应的电压传输特性。 为简化分析过程，同时又能满足实际工程的需要，常把集成运放理想化，集成运放的理想化参数为： 电压传输特性给出了集成运放开环时输出电压与输入电压之间的关系。 可以看出，当集成运放工作在线性区（+U0M~－U0M)时，其实际特性与理想特性非常接近；由于集成运放的电压放大倍数相当高，即使输入电压很小，也足以让运放工作在饱和状态—使输出电压保持稳定。 线性区 饱和区 输出、输入电压的关系： ∞