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Chapter 6 模拟集成电路及其应用
一、 集成运算放大器组成
集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路。
采用具有两个输入端 子的差动放大电路 ui ui + 输入级 提供增益，通常是共射 组态的放大电路
ห้องสมุดไป่ตู้
中间级 偏置电路
输出级
多数由恒流源 电路组成
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由带负载能力较强的互 补推挽电路组成
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u–
u+
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ro 0
K CMRR
– +

+
uo
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3. 分析运放电路的依据
运放工作在线性区时…… 1） u+ u–
Auo
u– u+
关于集成电路
集成电路是60年代初期发展起来的，采用半导体 制造工艺，在一小块硅的单晶片上制作具有特定功 能的电子线路。 集成电路分为：模拟集成电路与数字集成电路。 在模拟集成电路中，运算放大器（早期用于模拟 计算机的数学运算）发展最早，应用最广泛。 随着集成技术与集成工艺的迅速发展，其他类 型的模拟集成电路也取得了非常大的进展，如混频 器、调制器、宽带放大器、高频放大器、功率放大 器、电压比较器、A/D或D/A转换器等。
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2.差动放大电路 抑制零点漂移的原理 静态时：ui1 = ui2 = 0，电 路两边是完全对称的 IC1 = I C2 =I C U O1 = U O2 = U C = V CC―I C· RC UO= U O1－U O2= 0
当温度发生变化时 Δ IC1=Δ IC2，Δ U O1=Δ U O1， 输出电压的漂移Δ Uo=Δ U O1-Δ U O2=0，从而抑制了零点漂移。
Chapter 7
模拟集成电路及其应用
中国石油大学(华东)信息与控制工程学院
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主要内容
• • • • • • 集成运算放大器 放大电路中的负反馈 集成运算放大器的线性应用 集成运算放大器的非线性应用 模拟集成乘法器及应用 模拟集成功率放大器及应用
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§ 7.1 集成运算放大器
运算放大器是由直接耦合多级放大电路集成制造 的高增益放大器。因最初用于模拟运算中，故名曰 “运算”放大器。 它是模拟集成电路最重要的品种，广泛应用于模 拟运算、信号处理、信号测量、波形转换、自动控 制等领域。 • 运算放大器的组成 • 运算放大器的符号与主要参数 • 理想运算放大器 • 运算放大器分类
基本 原理 框图
集成运放的基本结构 T +UC
C
反相输入端
u－ u＋
同相输入端
T1
IS
T
2
T
3
4
uo
T
5
输入级
6
中间级输出级 UEE
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1.零点漂移问题 零点：放大器的输入为零时的输出电压。 零点漂移：对于实际放大器，当放大电路没有外 加信号时，输出端有缓慢变化电压输出。 （1）产生零点漂移的原因： 主要是温度对三极管的影响，又称“温漂”。 （2）零点漂移的危害： 使放大电路无法正常工作。 （3）解决方法： 输入级一般采用高性能的差动放大电路，来克 服温度带来的零点漂移问题。
u+
为使输出电压为零，在输入级所加的补偿电压值。 显然越小越好，一般为毫伏级。 （6）失调电压温度系数ΔUio／ΔT。 温度变化ΔT时所产生的失调电压变化ΔUio的大小， 直接影响集成运放的精度，一般为几十μV／℃ （7）转换速率SR 衡量集成运放对高速变化信号的适应能力，一般 为几V／μs，若输入信号变化速率大于此值，输出波 形会严重失真。
uo Auo u u
+
uo
uid u u
差模信号 (Differential-mode Signal)
无外加反馈(开环)时的差模电压放大倍数。Auo越大， 电路越稳定，运算精度也越高。一般为104～107。 （2）开环共模电压放大倍数Aco 反映集成运放抗温漂、抗共模干扰的能力，优 质的集成运放Aco应接近于零。uic u u 共模信号
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三、集成运放的电压传输特性、理想模型和分析依据
1. 电压传输特性
正饱和区 UO(sat) –Uim O Uim
u– u+
–
+
Auo
+
uo
uo
线性区
uo Auo (u u )
u u
若 Auo = 106 ± UO(sat) = ±15 V 则 ±UIM = ±0.015 mV 运放要工作在线性区
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3. 运算放大器的分类 （1）通用型 性能指标适合一般性使用，如CF741等。 （2）低功耗型 静态功耗≤2mW，如XF253等。 （3）高精度型 失调电压温度系数在1μV／℃左右， 能保证组成的电路对微弱信号检测的准确性，如 CF75、CF7650、OP07等。 （4）高阻型 输入电阻可达1012Ω，如F55系列等。 还有宽带型、高压型等等。
–UO(sat) 负饱和区 实际运放电压传输特性
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必须有负反馈
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2. 理想运放模型
在分析运算放大器的电路时，一般将它看成 是理想的运算放大器。理想化的主要条件：
1）开环电压放大倍数 Auo rid 2）开环输入电阻 3）开环输出电阻 4）共模抑制比
(Common-mode （3）共模抑制比KCMR。 Signal) 综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、 抗共模干扰的能力，一般应大于80dB。
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u– （4）差模输入电阻rid 差模信号作用下集成运放的输入电阻。
– +
Auo
+
uo
（5）输入失调电压Uio
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二、 集成运算放大器的符号与主要参数
1.运算放大器的符号
反相 输入端 信号传 输方向 实际运放开 环电压放大 倍数
u–
u+ 同相 输入端
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– +
Auo
+
uo 输出端
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2. 运算放大器的主要参数
u– u+
– +
Auo
（1）开环差模电压放大倍数Auo