集成运算放大器讲解ppt课件.ppt

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1、1,第三章 集成运算放大器,3.1 概述3.2 差动放大电路3.3电流源电路与输出级电路3.4 MOS集成运算放大器中的主要单元电路3.5 常用集成运算放大器,2,3.1 概述,集成电路是20世纪60年代初发展起来的一种新型器件，它把整个电路中的各个元器件以及元器件之间连接，采用半导体集成工艺同时制作在一块半导体芯片上，封装并引出管脚，做成具有特定功能的集成电子线路。 优点：可靠性高、性能优良、重量轻、造价低、使用方便等。,什么是集成电路?,3,集成电路的分类,模拟集成电路,分类,在众多的模拟集成电路中，集成运算放大器应用极为广泛. 集成运算放大器实质上是一个多级直接耦合高电压放大倍数的放大器

2、，具有输入电阻大、输出电阻小的特点。,数字集成电路,对连续变化的模拟信号进行处理的集成电路。,集成运算放大器,集成功率放大器,集成稳压器,模拟乘法器,对不连续的0 -低电平,1-高电平,跃进的信号进行处理的集成电路。,4,3.1 概述,3.1.1 集成运算放大器电路设计上的特点3.1.2 集成运算放大器的基本结构,5,3.1.1集成运放的特点,1、电路与元件参数具有对称性2、采用有源电阻代替无源电阻3、采用直接耦合的形式4、利用二极管进行温度补偿5、采用复合管的结构,6,3.1.2 集成运放的基本结构,差动输入级,中间放大级,输出级,偏置电路,输入级：由可以抑制零点漂移的差动放大器组成中间级：

3、采用共射电路可获较大的 输出级：射极跟随器，增加带负载能力偏置电路：供给各级电路合理的偏置电流,(差动放大器),(共射电路),(射极跟随器),7,3.2 差动放大电路,差动放大电路的特点是只有两个输入的信号有差值 时，才能进行放大，即 称为差模电压放大倍数,8,3.2 差动放大电路,3.2.1 为什么选用“差动”的电路形式3.2.2 基本差动放大电路的分析3.2.3 差动放大电路的输入、输出形式3.2.4 差动放大电路的改进形式,9,3.2.1为什么选用“差动”的电路形式?,1、集成电路级与级之间采用直接耦合，而直接耦合电路必然会产生“零点漂移”。 零点漂移：当输入信号为0，由于电源波动、温度

4、变化等原因，使工作点发生变化，使放大器输出电压偏离起始点做上下漂动，成为零点漂移。,如图3-3中，当 时，由于某种原因使 ，设 ，则 这种缓慢变化的信号将淹没有用的信号，这是不允许的。,2、为了有效抑制零漂，输入级必须采用差动放大器。,10,3.2.2 差动放大电路的分析,图3-4 基本差动放大电路构成原理,要想实现“有差能动”电路如图所示，电路最大特点是电路完全对称，其中V1、V2 两管特性相同，元件参数之值相等。有两个输入端称双入，两个输出端称双出。当两个输入信号相同时，由于电路对称性，两管集电极电位相同，所以u0=0,11,3.2.2 差动放大电路的分析,抑制零点漂移的原理：当温度变化时

5、，对两管的影响是一致的，相当给两管电路同时加入大小相等、极性相同的输入信号，因此，当电路特性完全对称的情况下，两管的集电极电位始终相同， 不会出现普通直接耦合放大器那样的漂移电压，这就是为什么差动放大电路能够抑制零点漂移的原因。,12,图3-5 典型基本差动放大电路,仅靠电路的对称性来抑制“零漂”是有限度的，对两个单管本身集电极电位的漂移并未加限制，所以实用电路为图3-5，在图3-4的基础上加RE 和-UEE,13,1、静态分析 (ui1=ui2=0 ),图3-5 典型基本差动放大电路,直流通路,14,两个输入信号大小相等、极性相反,即ui1=- ui2 ，称差模输入.如ui1为正、ui2为负

6、所以，差动放大电路输入差模信号时的输出电压是两管各自输出电压变化量的两倍,2、差模信号输入,15,3、共模信号输入,两个输入信号大小相等、极性相同，即ui1=ui2 ， 这时uo=uc1-uc2=0 。差动放大电路对共模信号的抑制能力很强。 温度变化对差动放大电路来说相当于一对共模信号。所以差动放大电路对其零点漂移的抑制就是对共模信号抑制的一种特例。,16,4、任意信号输入,在实际应用中，加给差动放大电路输入信号的大小和极性往往是任意的，既不是一对差模信号，也不是一对共模信号，为了分析方便通常，通常将一对任意输入信号分解为差模信号 和共模信号 两部分分别定义差模信号和共模信号为：,差模信号:,

7、共模信号:,17,4、任意信号输入,差模信号加到电路上,两管 V1 和 V2 的基极获得差模信号为: 共模信号加到电路上,两管 V1 和 V2 的基极获得共模信号为: ui1=ui2=uic,18,4、任意信号输入,例: 则,19,当差模输入信号和共模输入信号都存在的情况下，根据叠加原理可以得出任意输入信号下总的输出电压，即 越大，电路差模放大能力越强 越小，电路抑制共模信号的能力越强,20,5、差模特性动态分析,图3-7 差模输入时基本差动放大电路的交流通路,图为差模输入时图3-7所示双入双出差动放大电路的交流通路。 ui1=-ui2 Ie1、Ie2大小相等，方向相反这两个交流电流之和为0,

8、因此在Re 上产生交流电压降为0。所以把 Re 视为交流短路,21,可见：差动放大电路双端输出时的差模电压放大倍数和单边电路的电压放大倍数相同，差动放大电路为了实现同样的电压放大倍数，必须用二倍于单边电路的元器件数，但是换来了对零点漂移的抑制。,(1)差模电压放大倍数Aud,A.无负载:,22,B.带有负载电阻RL: 由于电路对称，RL 中点始终为零电位,(1)差模电压放大倍数Aud,中点零电位,23,(2)差模输入电阻rid,双入双出差动放大电路的交流通路,24,(3)差模输出电阻rod,双入双出差动放大电路的交流通路,25,6、共模特性动态分析,共模信号输入时交流通路,(1)共模信号输入时

9、交流通路如图ui1=ui2=uicie1和ie2大小相等，方向相同 ie =2ie1,26,6、共模特性动态分析,(2)Re对差模信号不起负反馈作用,Re对共模信号起强烈的负反馈.Re越大负反馈越强，抑制漂移越好,27,6、共模特性动态分析,(3) Re 过大，当电源电压一定时，使三极管静 态电流变小，影响静态工作点及电压放大倍数，为此，加-UEE 来抵消Re 上的压降获得合适的静态工作点。还可以考虑用恒流源来替代 Re ，恒流源的动态电阻更大，得到更好的负反馈效果。,28,6、共模特性动态分析,(4)共模电压放大倍数Auc,(理想),29,6、共模特性动态分析,(5)共模抑制比 越大， 越小

10、， 越大，差动放大电路的性能越好。理想情况下， 为 。 实际上是一个很大的数值，为了方便，用分贝（dB）形式表示 。,（3-12）,（3-13）,30,3.2.3 差动放大电路的输入输出形式,1、单端输入 单端输入可以看成双端输入的一种特例。即ui1=ui, ,ui2=0可以有如图所示 对输入方式来说，单入和双入并没有本质区别,差模信号,共模信号,31,差动放大电路的两种单端输出形式:,（a） 反相输出形式,2、单端输出,（b） 同相输出形式,32,2、单端输出,(1）单端输出时的(2）单端输出时的,差模信号,共模信号,33,2、单端输出,(3)单端输出KCMRR(4）单端输出时的ro 仅从一

11、管的集电极输出 rod=RC,34,表3-1 差动放大电路的输入输出形式,35,表3-1 差动放大电路的输入输出形式,36,3.2.4 差动放大电路的改进形式,1、带电流源的差动放大电路 (1)为了得到Re大，又要使 UEE不致增加，用恒流源替代Re (2)因为当 IB 一定时，工作于放大区的 IC 的基本恒定。其交流电阻较大，抑制零漂效果好，但V3的UCE电压又不大（只要大于饱和压降），所以 UEE 的电压不致增加。Rb31 和Rb32构成分压式偏置电路。 (3)Rp为调零电位器，一般为几十到几百欧姆之间。,37,例3-1 图3-11（a）中双入双出的差动放大电路参数为： 1=2=3=50，

12、UCC=UEE=9 V，Rc=4.7 k，Rb31=10 k， Rb32=3.3 k， Rb1= Rb2=1 k， Re=2 k，Rp=220且动端在中点， 三极管发射结导通压降为0.7 V。 求： （1） 静态时的集电极电位UC1；（2） 差模电压放大倍数；（3） 差模输入电阻和差模输出电阻,38,2、共集共基复合差动放大电路,(1)共集共基复合差动放大电路如图所示。 图中纵向 NPN 管 V1 和 V2是基极输入、射极输出，组成共集电极电路，可以提高输入阻抗。 横向 PNP 管 V3 和 V4 则组成射极输入、集电极输出的共基极电路，有利于提高输入级的电压放大倍数、最大差模输入电压和最大共

13、模输入电压范围，同时可以改善频率响应。在需要PNP管输入级与提高输入电阻时，可采用此种电路形式。,39,2、共集共基复合差动放大电路,(2)用复合管构成的差分放大电路 电路为图3-14，V1和V3、 V2和V4分别构成了复合管的电路形式。 利用复合管可以获得很高的电流放大系数。,图3-14 复合管差动放大电路,40,综上所述， 我们可以得到如下结论,A、差动放大电路具有放大差模信号、 抑制共模信号的能力， 因此， 在普遍采用直接耦合的集成运算放大器中， 广泛采用差动放大电路作为输入级，以起到抑制零点漂移的作用。 B、差动放大电路的射极电阻不影响差模信号的放大，但射极电阻越大， 抑制共模的能力就

14、越强，一般采用恒流源电路来替代射极电阻， 以获得较好的共模抑制能力。C、差动放大电路共有两种输入形式和两种输出形式，可以组合成四种典型电路， 它们具有不同的特点，在实际应用中可根据需要选择合适的电路形式。,41,3.3 电流源电路与输出级电路,3.3.1 基本电流源电路3.3.2 其他电流源形式3.3.3 输出级电路,42,3.3.1 基本电流源电路,1、镜像电流源 (1)基本镜像电流源如图3-15所示。 由于V1和V2是特性完全相同的对管，并且 二者的发射结偏置电压相同， 因此可以认为两管的参数完全相同， IB1=IB2，IC1=IC2,43,(参考电流),1、镜像电流源,当参考电流IREF

15、 确定后， 该恒流源的输出电流 也就确定了。当足够大时由上式可以看出，当 R 确定后，IREF 就确定了，输出电流Io 也随之确定。,44,(2)若希望获得相反方向的输出电流， 可用PNP管构成电流源， 如图3-16所示。,图 3-16,1、镜像电流源,45,1、镜像电流源,(3)带缓冲级的镜像电流源 对于基本镜像电流源来说， 只有在值较大时，才能认为IOIREF， 否则两个者差别较大。 为了解决这一问题， 在电路中加入V3。 利用V3的电流放大作用， 减小了IB1 和IB2 对IREF的分流作用， 从而提高了IO对IREF的镜像程度。可以证明,46,2、电流源作有源负载,（a） PNP电流源

16、作NPN管的有源负载; （b） 等效电路,图3-19（a）中， V2和V3以及电阻R构成PNP管镜像电流源，作为共发射极形式连接的放大管V1的集电极有源负载,这里电流源起了两个作用， 一是给放大管提供静态工作电流， 二是以电流源的交流电阻ro替代集电极负载电阻Rc的作用。由于ro很大，使每级的Au电压放大倍数达到103以上,47,3.3.2 其他电流源形式,1、微电流源 在集成电路中，有时需要A级的小电 流， 如果利用镜像电流源实现，就必须提高电阻 R 的阻值，这在集成电路中非常困难。,48,3.3.2 其他电流源形式,1.微电流源 UBE1-UBE2=IE2Re2 所以 由于两个三极管发射结

17、电压之差UBE是一个较小的数值，因此利用不大的Re2 就可以获得较较小的恒流输出， 故称为微电流源。,图3-20 微电流源,UBE1,UBE2,49,2、比例电流源,顾名思义，比例电流源就是输出电流与参考电流成一特定的比例关系的电流源，如图3-21所示。UBE1+IE1Re1=UBE2+IE2Re2 且 UBE1UBE2， IREFIC1IE1可得也就是说，改变Re1 与 Re2 就可以获得和 IREF 成不同比例的电流输出 。,图 3-21,50,例3-2,图3-22为多路电流源原理电路，说明三级管V5的作用，并写出IO1、 IO2和IO3的表达式。,51,3.3.3 输出级电路,集成运算放

18、大电路的输出级应具有高输入电阻、 低输出电阻的特性。一般采用互补对称形式的射极输出器来做输出级。,52,1、输出级电路,(1)为了降低管耗，提高效率，采用图 3-23 所示互补对称输出电路,(2)原理:静态时:二管截止 静态损耗极小 动态时:正弦波正半周:v1导通,v2截止, +Uccv1RL (正半周输出） 正弦波负半周: v1截止,v2导通, RLv2-Ucc(负半周输出） 所以在RL上得到一个完整的正弦波，但由于存在三极管都有死区电压，输出波形存在交越失真。,导通,导通,截止,截止,互补对称输出电路,53,1、输出级电路,(3)为了克服交越失真采用图3-25所示的电路 利用两个二极管VD

19、1,VD2的PN节压降使两个三级管在ui=0 时处于微通状态。 这样，较小的 ui 也可以通过三级管输出到负载上，从而消除了交越失真。,54,2、采用复合管的输出级结构,(1) 为什么要采用复合管？ 为了对输入正弦信号的正负半周有相同的放大能力， 要求互补的NPN和PNP三极管的参数尽可能对称。 但实际上，小功率管还比较容易做到， 而对于大功率管来说， 就相当困难了。 要想解决这一矛盾， 必须采用复合管的形式。,55,2、采用复合管的输出级结构,(2)复合管的组成 通常用一个中（小）功率管和一个大功率管复合而成。 复合的规律：即第一管子输出电流必须与第二管子输入电流方向一致。,56,几种典型复

20、合管复合形式,图3-26 （a）、 (d)等效为NPN管; （b）、 (c)等效为PNP管,57,2、采用复合管的输出级结构,(3) 复合管的特点 A、复合管的管型与第一只管子V1相同。 因为V1 的基极电流决定了复合管的基极电流方向。IB 流入复合管为NPN，反之为PNP。 B、复合管的12 。,58,(3) 复合管的特点 C、如果V1的发射极接V2， 则V2相当于V1的射极电阻，复合管的输入电阻：rbe=rbe1+（1+1）rbe2 如果V1的集电极接V2， 此时的V2相当于V1的集电极电阻， 复合管的输入电阻： rbe=rbe1,59,例3-3 以图3-26（a）为例， 证明复合管的电流

21、放大系数约为V1、 V2电流放大系数之积， 即 12。证明: 由图3-26（a）的电路结构可知 ic=ic1+ic2=1ib1+2ib2 =1ib1+2ie1=1ib1+2(1+1)ib1=(1+2+12)ib1所以,60,3.4 MOS继承运算放大器的主要单元,3.4.1 MOS集成运放的主要特点3.4.2 MOS集成运放中的基本单元电路,61,3.4.1 MOS集成运放的主要特点,MOS集成运算放大器的组成和双极型集成运算放大器相同， 各部分电路结构及作用也基本相似， 只不过MOS集成工艺主要适用于制造数字集成电路， 对于模拟集成电路来说， 在性能上和双极型运放相比还有一定的差距。 但由于

22、MOS集成运放具有制造工艺简单、 集成度高、 功耗低以及温度特性好等优点， 随着集成制造工艺的发展，这些优势已经逐渐显现， 特别在模拟和数字的混合系统中，MOS电路更加显示出它的优越性。,62,MOS集成运算放大器主要有NMOS和CMOS两种类型。 NMOS集成运放全部由N沟道MOS管构成， 具有工艺简单、 集成度高的优点。 CMOS集成运放是互补的MOS电路， 由互补的NMOS管和PMOS管构成， 这种CMOS制造工艺具有设计灵活、 低功耗等特点。,63,3.4.2 MOS集成运放中的基本单元,MOS继承运算放大器与由差动输入级，中间级别，输出级和偏置电路几部分组成,64,3.4.2 MOS

23、集成运放中的基本单元,1、MOS管差动输入级电路 采用MOS管构成差动放大电路，如图3-28所示，可以提高输入电阻。图3-28为双入单出的CMOS管差动输入级。,图 3-28,1、MOS管差动放大电路其中NMOS管V1和V2为差放工作管； PMOS管V3和V4组成镜像电流源， 作为V1和V2的有源负载； V5为单管电流源， 为差放管提供偏置电流。 MOS管差动放大电路仍具有放大差模、 抑制共模的特点。,65,2、MOS管基本镜像电流源,基本场效应管镜像电流源如图3-29所示。 从中可得出： IREF=UCC-UGS 根据场效应管的转移特性曲线即可确定IREF。因为MOS管的Ig=0 。 所以在

24、V1和V2对称的条件下， 有IO=IREF。,图3-29 MOS管基本镜像电流源,66,3.5 常用集成运算放大器,3.5.1 集成运算放大器的基本概念3.5.2 集成运放的组成与工作原理3.5.3 集成运放的主要参数3.5.4 集成运放在电子技术中的运用,67,3.5.1 集成运算放大器的基本概念,1、集成运算放大器的性质2、集成运算放大器的电路符号3、集成运算放大器的外形,（a）双列直插式；（b） 扁平式； （c） 圆壳式,68,3.5.1 集成运算放大器的基本概念,4、理想集成运放的模型 (1)开环差模电压放大倍数 Aud=uo/(u+-u-) (2)差模输入电阻，rid (3)输出电阻

25、，ro0 (4)共模抑制比，KCMRR 实际上：A741 Aud100dB rid1M 以上对工程计算来讲，已十分精确,69,3.5.2 集成运放的组成与工作原理,从20世纪60年代发展至今已经历了四代产品，A741（F 007）和单极型CMOS集成运放5G1457为例对运放多级电路的基本原理和功能进行简单介绍。,70,1、集成运算放大器A741（F 007）,A741（F 007）是第二代双极型通用集成运算放大器， 具有高电压放大倍数、 高输入电阻、 高共模抑制比、 低功耗及有过载保护等优点。 图3-45为集成运放A741的电路原理图。,71,1、集成运算放大器A741（F 007）,图3-

26、45 集成运算放大器A741电路原理图,72,1、集成运算放大器A741（F 007）,整个电路共有24个晶体三极管， 10个电阻和一个电容组成。 电路有12个引脚， 脚是反相输入端， 脚是同相输入端， 脚是输出端， 脚是负电源端（-15 V）， 脚是正电源端（15 V）， 脚与脚之间外接调零电位器， 脚与脚接相位补偿电容。 原理电路由差动输入级、 中间放大级、 互补输出级和偏置电路四部分组成， 现分别介绍如下:,调零-,-IN,+IN,-UCC,+UCC,调零+,-Uo,NC,73,1） 偏置电路 V12、 R5、 V11组成主偏置电路， 在+UCC和-UCC的作用下提供整个放大器的参考电流

27、IREF， IREF=IC12=IC112UCC/R5。 V10和V11组成微电流源， 给输入级的V3和V4提供偏置。 V8、 V9也组成一组镜像电流源， 给输入级V1、 V2提供偏流（IC8=IC9=IC10）。 需要说明的是， 这种偏置电路具有负反馈的作用， 可以减小零点漂移。 如果温度升高使IC3、 IC4增加时， 则导致IC8增加， 也就使IC9增加。,74,但由于IC10是恒定的， 而IC10=IC9+IB3+IB4， 因此IB3、 IB4下降， 导致IC3、 IC4也下降。 由于上述负反馈作用， 使IC3、 IC4基本恒定， 从而稳定了输入级的静态工作点， 提高了整个电路的共模抑制

28、比。 V12、 V13是组成两路输出（A、 B）的镜像电流源电路， A路供给输出级的偏置电流， 并使V18和V19工作； B路给中间级提供偏置并作为中间级的有源负载。,75,2） 差动输入级 差动输入级是由V1V6 组成的互补共集共基差动放大电路。 纵向的NPN管V1、 V2组成共集电极电路可以提高输入电阻， 横向的PNP管V3、 V4组成共基电路配合V5、 V6和V7组成有源负载， 有利于提高输入级的电压放大倍数、 最大差模输入电压和扩大共模输入电压的范围。 另外， 带缓冲级的镜像电流源使有源负载两边电流更加对称， 也有利于提高输入级抑制共模信号的能力。 电阻R2用来增加V7的工作电流， 避

29、免因V7的工作电流过小， 使7下降而减弱缓冲作用。,76,3） 中间级 中间级由V16和V17组成复合管共发射极放大电路， 集电极负载为V13B所组成的有源负载， 因有源负载的交流电阻很大， 所以本级可以得到较高的电压放大倍数， 同时由于射极电阻的存在， 且V17接于V16的发射极的接法也使该级电路具有较大的输入电阻。 V17的集电极与V16基极间的电容C是用作相位补偿， 以消除自激， 通常容量较小。,77,4） 输出级 本级由V14和V20组成互补对称输出级， V18和V19接成二极管的形式， 利用V18和V19的PN结压降使V14和V20处于微导通状态， 以消除交越失真。,78,2、CMO

30、S集成运算放大器5G14573 5G14573是一种通用型CMOS集成运算放大器， 该芯片含有同样的四个运算放大器单元， 为双列直插封装形式。 图3-46为5G14573中一个运放单元的电路原理图， 场效应管符号采用了简化的表示方法。,79,图3-46 CMOS集成运算放大器5G14573内部电路原理图,80,差动输入级由V1、 V2组成， V3、 V4构成差动输入级的漏极有源负载。 V5、 V6为差动输入级提供源极偏置电流。 输出级由V8组成NMOS共源极放大器并由PMOS管V7作V8的有源负载。 C是相位补偿电容， 用于防止自激振荡。 为了获得较小的参考电流IREF， 5G14573的偏置

31、电阻外接， 并且每两个运放共用一个偏置电阻。,81,3.5.3 集成运放的主要参数,1 开环差模电压放大倍数ud 开环差模电压放大倍数是指集成运放在开环（无反馈）情况下的直流差模电压放大倍数，即开环输出直流电压与差模输入电压之比， 用ud表示。 集成运放的开环差模电压放大倍数通常很大， 经常用db表示。,82,2输入失调电压UIO 对于一个理想放大器来说， 在不使用调零电阻时也应具有零入零出的特性， 这主要取决于电路的对称性。 因此， 没有完全对称的电路， 就没有完全的零入零出， 集成运放在输入电压为0时， 都存在着或多或少的输出电压。,83,在室温25 及标准电源电压下， 当输入电压为零时，

32、 为了使集成运放的输出电压为0， 在输入端所加的补偿电压叫做输入失调电压， 记为UIO， UIO的大小实际上就是此时的输出电压折合到输入端的电压的负值。 UIO越小， 表示集成运放的对称程度和电位匹配情况越好， 其值一般为（110 mV）。,84,3输入偏置电流IIB 对于双极型集成运放， 静态时输入级两差放管基极电流IB1和IB2的平均值， 称为输入偏置电流， 用IIB表示。 即,（3-32）,输入偏置电流越小， 信号源内阻变化引起的输出电压变化也越小， 一般为10 nA1 A。,85,4输入失调电流IIO 对于双极型集成运放， 输入失调电流是指当输出电压为0时， 流入放大器两输入端的静态基

33、极电流之差， 即 IIO=IB2-IB1 （3-33） 它反映了放大器的不对称程度， 所以希望越小越好， 其值约为1 nA0.1 A。,86,5温度漂移 （1） 输入失调电压温漂UIO/T。 是指在规定的温度范围内， 输入失调电压随温度的变化率， 它是反映集成运放电压漂移特性的指标， 不能用外接调零装置来补偿， 一般为（1030 V）/。 （2） 输入失调电流温漂IIO/T。 是指在规定的温度范围内， 输入失调电流随温度的变化率， 它是反映集成运放电流漂移特性的指标， 同样不能用外接调零装置来补偿。 其范围一般在 (550 nA)， 高质量的每度几个皮安。,87,6.共模抑制比KCMRR 集成

34、运放工作于线性区时， 其差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比称为共模抑制比， 即,88,7差模输入电阻rid 运算放大器开环时从两个差动输入端之间看进去的等效交流电阻， 称为差模输入电阻， 表示为rid， 高质量的运放的差模输入电阻可达几兆欧姆。 8输出电阻rod 从集成运放的输出端和地之间看进去的等效交流电阻， 称为运放的输出电阻， 记为rod。,89,9最大差模输入电压Uidmax 集成运放两输入端之间能承受的最大电压差值叫做最大差模输入电压Uidmax。 超过这个电压， 运放输入级某侧的三极管将会出现发射结的反向击穿， 而使运放性能恶化或损坏。 一般利用平面工艺制成的硅NPN管的Uid

35、max约为5 V左右， 而横向三极管可达30 V以上。,90,10最大共模输入电压Uicmax 最大共模输入电压是指运放所能承受的最大共模输入电压。 超过这个数值， 运放的共模抑制比将显著下降或出现永久性破坏， 高质量的运放可达13 V。,91,11 转换速率SR 指运放在额定输出电压下， 输出电压的最大变化率， 即,（3-34）,它反映了运算放大器对于高速变化输入信号响应的快慢， 也叫压摆率， 表示为SR。,92,12单位增益带宽BWG（fT） 当开环电压增益下降到1（电压放大倍数为0 dB）时所对应的频率， 称为单位增益带宽， 记为BWG或fT。 除以上参数外， 还有已经介绍过的带宽以及其

36、他参数， 在具体使用时可查阅相关的手册、 说明等， 以获得正确和最佳的使用方法。,93,3.7.5 集成运放在电子技术中的应用,1 集成运算放大器的主要应用 集成运算放大器在电子技术中可以说是无处不在， 从通用集成运算放大器到具有各种独特性能指标的专用集成运算放大器在模拟电子技术中发挥了巨大的作用， 集成运算放大器的具体应用在后续的章节中还要陆续地介绍。 总的说来， 集成运算放大器除能进行各种信号的放大以外， 还可以有以下几个方面的应用：,94,1） 各种信号运算电路 利用集成运算放大器在外加负反馈的控制下， 可以实现反相比例运算、 同相比例运算、 加法、 减法、 对数、 指数、 积分、 微分

37、、 乘除以及它们的复合运算。 2） 各种信号处理电路 在信号处理方面， 集成运算放大器可以用来构成有源滤波器、 采样保持电路、 电压比较器等电路。,95,3） 各种波形产生电路 集成运算放大器作为波形发生器中的主要部件， 用来产生各种所需要的波形信号， 可以组成正弦波、 矩形波、 三角波、 锯齿波等波形产生电路。 4） 其他应用 利用各种专用集成放大器实现对某些特殊输入信号的放大、 运算和处理， 或产生某种专用的输出信号， 这一部分内容在3.7.4节已作了简单介绍， 这里不再赘述。,96,2 使用集成运算放大器应该注意的几个问题1） 调零 由于集成运算放大器的内部电路参数不可能完全对称， 因此

38、当输入信号为零时， 输出端会有一定的输出电压出现， 使电路不能达到零入零出。 通常的做法是外接调零电阻， 图3-47所示为A741的调零电路图， 脚和脚是差动输入级的外接调零电阻管脚， 脚为负电源端。 在输入信号为零、 也就是将两个输入端均接地时， 调节Rp可使输出电压为零。,97,图3-47 集成运放A741的调零电路,98,2） 保护 当集成运算放大器输入端的差模或共模输入电压信号过大时， 会使输入级晶体管的PN结击穿。 所以可在集成运放的两个输入端之间接入反向并联的二极管， 如图3-48所示， 将输入电压的最大值限制在二极管的正向压降以下， 若想提高输入电压等级， 在安全的情况下也可使用

39、反向串联的稳压管。,99,为防止将集成运算放大器的正负电源极性接反， 使集成运放损坏， 可利用图3-49所示的电路来保护。 将两只二极管分别串于集成运算放大器的正负电源电路中， 如果电源极性接错， 二极管将处于截止状态将电源电压隔断， 从而起到保护集成运放的作用。,100,图3-48 集成运放输入端的保护,101,图3-49 对电源极性接错时的保护,102,另外， 由于晶体管内部极间电容和其他分布参数的影响， 容易使放大电路产生自激振荡。 所谓自激振荡就是在没有输入信号时， 输出端就已经存在着近似正弦波的高频电压信号， 尤其在人体或金属物体接近时更为明显， 这将使集成运算放大器的有用输出信号淹没在高频的自激振荡中， 使放大器不能正常工作。,