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集成运算放大器基础 第3章 集成运算放大器 电路与电子学基础 9.1 集成运放简介 9.2 差动放大电路 9.3 集成运放中的电流源 9.4 集成运放的种类和参数 9.5 使用集成运放应注意的几个问题 9.6 集成运放的简化模型 了解集成运算放大器的一般概况；理解运放的基本结构、组成、符号及主要参数;熟悉集成运算放大器的基本类型及其应用；掌握集成运算放大器的理想化条件，并能运用理想化条件对集成运放电路进行分析；掌握集成运放的简化模型。 学习目的与要求 9.1 集成运放简介 集成电路（英文简称IC）是60年代初发展起来的一种新型半导体器件。集成电路体积小，密度大、功耗低、引线短、外接线少，从而大大提高了电子电路的可靠性与灵活性，减少组装和调整工作量，降低了成本。自1959年世界上第一块集成电路问世至今，只不过才经历了五十多年时间，但它已深入到工农业、日常生活及科技领域的相当多产品中。例如在导弹、卫星、战车、舰船、飞机等军事装备中；在数控机床、仪器仪表等工业设备中；在通信技术和计算机中；在音响、电视、录像、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中都采用了集成电路。集成电路的发展，对各行各业的技术改造与产品更新起到了促进作用。 9.1.1 集成电路（IC） 早期，运放主要用来完成模拟信号的求和、微分和积分 等运算，故称为运算放大器。现在，运放的应用已远远超 过运算的范围。它在通信、控制和测量等设备中得到广泛 应用。下图所示为常见的集成电路封装形式。 圆壳式 双列 直插式 扁平式 单列 直插式 直插式 单列 扁平式 集成运放的型号和种类很多，内部电路也各有差异，但它们的基本组成部分相同，如下图所示： 集成运放内部除了上述三个部分，其内部还接有偏置电路，偏置电路的作用是向各级提供合适的工作电流。 差动 输入级 中间放大级 输出级 ui + _ u0 运放的输入级。利用差动放大电路的对称特性可提高整个电路的共模抑制比和电路性能。 中间级的主要作用是提高电压增益。一般由多级放大电路组成。 输出级常用电压跟随器或互补电压跟随器组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。 偏置电路 9.1.2 集成运放的组成与特点 集成运算放大器的分类 通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类 器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指 标能适合于一般性使用。 1. 通用型运算放大器 μA741 单运放 LM386双运放 LM324四运放 集成运放芯片引脚功能及元器件特点 图示为常用μA741集成运放芯片产品实物图 μA741集成运放的8个管脚排列图如下： μA741 1 2 4 3 8 7 6 5 调零端 反相输入端 同相输入端 负电源端 调零端 输出端 正电源端 空脚 反相输入端 μA741集成运放图形符号 ∞ ＋ ＋ － U0 U+ U- μA741集成运放外部接线图 同相输入端 －12V ＋12V 输出端子 调零电位器 管脚1和5分别与调零电位器的两个固定端相连 调零电位器的可调端与管脚4相连 ∞ ＋ － 6 5 1 3 7 2 4 ＋ 与分立元器件相比，集成电路元器件有以下特点： ①单个元器件的精度不高，受温度影响也较大，但在同一硅片上用相同工艺制造出来的元器件性能比较一致，对称性好，相邻元器件的温度差别小，因而同一类元器件温度特性也基本一致； ②集成电阻及电容的数值范围窄，数值较大的电阻、电容占用硅片面积大。集成电阻一般在几十欧姆～几十千欧姆范围内，电容一般为几十微微法拉。电感目前不能集成； ③元器件性能参数的绝对误差比较大，而同类元器件性能参数之比值比较精确； ④纵向NPN管β值较大，占用硅片面积小，容易制造。而横向PNP管的β值很小，但其PN结的耐压高。 零点漂移现象 直接耦合的多级放大电路，当输入信号为零时，由于温度的变化、电源电压的波动以及元器件老化等原因，使放大电路的工作点发生变化，这个不为零的、无规则的、持续缓慢变化量会被直接耦合的放大电路逐级加以放大并传送到输出端，使输出电压偏离原来的起始点而上下漂动，这种现象称为零点漂移，简称零漂或温漂。 ui=0 RC1 R1 VT1 +UCC uO≠0 RC2 VT2 R2 RE2 uO t 0 零漂有时会把有用信号淹没 9.2 差动放大电路 9.2.1 差动放大电路的工作原理 为了抑制“零漂”，必须采用相应措施，其中最有效的措施就是采用差动放大电路。 1. 差模信号和共模信号 RC1 RC2 ＋VCC ＋u0－ Re －VEE ＋ ui2 － ＋ ui1 － ＋ u02 － ＋ u01 － VT1 VT2 差动放大电路由两个对称的共射基本放大电路