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3.2集成运算放大电路简介
2.理想集成运放的两个重要结论
(1)因rid→∞有i+≈i-≈0，即理想运放两个输入端的输 入电流近似为零。 (2)因Auo→∞，故有u+≈u-即理想运放两个输入端的电 位近似相等。
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3.2集成运算放大电路简介
3.集成运放的传输特性
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3.1 差分放大电路
3.动态特性
(1)差模特性 电路的两个输入端各加上一个大小相等、极性相反的 电压信号，称为差模输入方式。此时，uIl =uI /2，uI2 = - uI /2，若用uID 表示差模输入信号，则有uID =uI1 –uI2。 在差模输入信号作用下，差动放大电路一个管的集电极电 流增加，而另一管的集电极电流减少，使得uO1 和uO2 以相 反方向变化，在两个输出端将有一个放大了的输出电压 uO 。 这说明，差动放大电路对差模输入信号有放大作用。
1．通用型 2．低功耗型 3．高精度型 4．高阻型
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3.2集成运算放大电路简介
3.2.5 理想运算放大器
1.理想集成运放的特性
（1）开环电压放大倍数Aod = ∞ ；
（2）差模输入电阻rid = ∞ ； （3）输出电阻ro =0；
（4）共模抑制比KCMR = ∞ ；
（5）输入偏置电流IB1 =IB2 =0。
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3.3集成运算放大器的基本运算电路
3.3.2 同相比例运算电路
如图3－7所示，输入信号ui经外接电阻R2送到同相输入 端，而反相输入端通过电阻R1接地。反馈电阻RF跨接在输出 端和同相输入端之间，形成电压串联负反馈。
uo R 1 F ui R1 输出电压与输入电压也是一种比例运算关系，或者说是 比例放大的关系。同相输入比例放大电路的闭环电压放大 倍数也仅与外部电阻R1和RF的比值有关，而与运算放大器本 身的参数无关。 Auf
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3.2 集成运算放大电路简介
集成运放具有可靠性高、使用方便、放大性能好(如极 高的放大倍数、较宽的通频带、很低的零漂等)等特点。随 着技术指标的不断提高和价格日益降低，作为一种通用的 高性能放大器，目前已广泛应用在自动控制、精密测量、 通信、信号运算、信号处理、波形产生及电源等电子技术 应用的各个领域。 图3—3是半导体硅片集成电路放大了的削面结构示意图。 它把小硅片电路及其引线封装在金属或塑料外壳内，只露 出外引线。
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图3-2 基本差动放大电路
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图3-3 集成电路剖面结构示意图
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图3-4 集成运放的符号及内部电路框图
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图3－5 集成运放的传输特性曲线
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图3－6 反相比例运算电路
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3.2集成运算放大电路简介
1．输入级 输入级又称前置级，它是一个高性能的差动放大电路。 输入级的好坏影响着集成运放的大多数参数。 2．中间级 中间级是整个电路的主放大器，主要功能是获得高的电 压放大倍数。 3．输出级 输出级应具有输出电压范围宽，输出电阻小，有较强 的带负载能力，非线性失真小等特点。 4．偏置电路 偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点。
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3.1 差分放大电路
4.共模抑制比
Ad Ac
K CMR
K CMR
Ad 20 lg Ac
(dB)
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3.1 差分放大电路
5.抑制零点漂移
在差动放大电路中，温度或电源电压的波动，会引起 两管集电极电流相同的变化，其效果相当于共模输入方式。 由于电路元器件的对称性及发射极接有恒流源，在理想情 况下，可使输出电压保持不变，从而抑制了零点漂移。当 然，实际上要做到两管电流完全对称和理想恒流源是比较 困难的，由于实际的电路元器件存在微小的不对称，造成 差动放大电路静态时的输出电压不为0。但是，可以在差动 放大电路中加上调零电路使静态时的输出电压为0。
3.4.1 积分和微分运算电路
1．积分运算电路
将反相输入比例运算电路的反馈电阻RF用电容C替换， 则成为积分运算电路，如图3－10所示。
uo 1 u i dt RC
输出电压与输入电压对时间的积分成正比。
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3.4集成运算放大器的应用
2.微分运算电路
将积分运算电路的R、C位置对调即为微分运算电路，如 图3-11所示。
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3.4集成运算放大器的应用
2.正弦波振荡电路
（1）振荡电路的组成 ①放大电路：由三极管、场效应管、运放等构成的各种 基本放大电路。 ②选频网络：有LC选频网络、RC选频网络等，这部分 决定了正弦波发生器的振荡频率。 ③反馈网络：有变压器反馈、LC反馈网络、RC反馈网 络及其组合电路。
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3.4集成运算放大器的应用
（2）正弦波振荡器的分类根据选频网络的不同，可将 振荡器分为RC振荡器(振荡频率范围为几十赫兹至几十千赫 兹)；LC振荡器(振荡频率的范围为几千赫兹至几百千赫兹 )； 石英晶体振器（约为兆赫兹数量级）。每一类电路中，放 大电路和反馈网络又可采用各种不同的电路形式。
电子技术基础
第3章 集成运算放大电路
目录
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3.1 3.2 3.3 3.4
差动放大电路 集成运算放大电路简介 集成运算放大器的基本运算电路 集成运算放大器的应用
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3.1 差动放大电路
3.1.1 零点漂移
1．零点漂移现象 当放大电路处于静态时，即输入信号电压为零时，输出 端的静态电压应为恒定不变的稳定值。但是在直流放大电 路中，即使输入信号电压为零，输出电压也会偏离稳定值 而发生缓慢的、无规则的变化，这种现象叫做零点漂移， 简称零漂。如图 3-1(a) 所示直接耦合放大电路，即使将输 入端短路，在其输出端也会有变化缓慢的电压输出，即 Ui ＝0，U00。
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3.3集成运算放大器的基本运算电路
3.3.3 加法运算电路
如果在反相比例运算电路的输入端增加若干输入电路， 如图3－8所示，则构成反相加法运算电路。
ui1 ui 2 ui 3 u o ( RF RF RF ) R1 R2 R3
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3.3 集成运算放大器的基本运算电路
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3.1 差分放大电路
(2)共模特性 电路的两个输入端各加上一个大小相等、极性相同的 电压信号，称为共模输入方式。此时，uIl =uI2 =uI /2，若 用uIC表示共模输入信号，则有uIC =( uIl +uI2)/2。在共模 信号作用下，由于电路参数对称，两管集电极电流的变化 是大小相等、方向相同，因此uO1 和uO2 相等，输出端uO =uO 1 -uO2 =0。这说明，差动放大器电路对共模输入信号没有放 大作用，起抑制作用。
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3.1 差分放大电路
3.1.2 差动放大电路
1.电路组成
图3-2是一个基本差动放大电路，它由两个特性相同的 三极管VT1和VT2组成对称电路，电路参数均对称(比如RCl = RC2 ，β l =β 2等)。电路中有两组电源VCC ，和VEE。两个三 极管的发射极连接在一起，并接了一个恒流源，它提供恒 定的发射极电流I0 。这个电路有两个输入端和两个输出端， 称为双端输入、双端输出差动放大电路。差动放大电路没 有耦合电容，是直接耦合放大电路。
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3.3集成运算放大器的基本运算电路
3.3.1 反相比例运算电路
如图3－6所示，输入信号ui经外接电阻R1送到反相输入 端，而同相输入端通过电阻R2接地。反馈电阻RF跨接在输出 端和反相输入端之间，形成电压并联负反馈。
uo RF Auf ui R1
输出电压与输入电压是一种比例运算关系，或者说是 比例放大的关系，比例系数只取决于RF与RL的比值，而与集 成运放本身的参数无关。
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3.2集成运算放大电路简介
3.2.3 集成运算放大器的主要参数
1.最大输出电压Uopp 2.开环电压放大倍数Auo 3.输入失调电压Uio 4.输入失调电流Iio 5.输入偏置电流IB 6.最大共模输人电压UICM
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3.2集成运算放大电路简介
3．2．4 集成运放的种类
iC C duc du C i dt dt
输出电压与输电压对时间的微分成正比。
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3.4集成运算放大器的应用
3.4.2 电压比较器
电压比较器的基本功能是对输入端的两个电压进行比较， 判断出哪一个电压大，在输出端输出比较结果。输入端的两 个电压，一个为参考电压或基准电压UR，另一个为被比较的 输入信号电压Ui。作为比较结果的输出电压U0，则是两种不 同的电平，高电平或低电平，即数字信号1或0。
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3.2集成运算放大电路简介
3.2.1 集成运算放大器的特点：
1．集成运放采用直接耦合方式，是高质量的直接耦合 放大电路。 2 ．集成运放采用差动放大电路克服零点漂移。由于在 很小的硅片上制作很多元件，所以可使元件的特性达到非常 好的对称性，加之采用其它措施，集成运放的输入级具有高 输入电阻、高差模放大倍数、高共模抑制比等良好性能。 3 ．用有源元件取代无源元件。用电流源电路提供各级 静态电流，并以恒流源替代大阻值电阻。 4．采用复合管以提高电流放大系数。
表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线称为传输特性曲 线，如图3-5所示，可分为线性区和非线性区。 (1)线性区 工作在线性区时，UO和Ui是线性关系，即 UO=AodUi=Aod（U- -U+） (2) 非线性区 集成运算放大器工作在非线性区时，这时输出电压只有两种可能。 当U- ＞U+时，UO=-UOm 当U- ＜U+时，UO=+UOm 此时虚短原则不成立，U- ≠U+，虚断原则仍然成立，即有I- =I+= 0。