集成运放课件.ppt

一、集成运放电路简介 二、集成运算放大器的技术指标 三、集成运放低频等效电路 四、集成运放的使用注意事项 电电 子子一、集成运放电路简介集成运放电路特点：集成运放电路特点：高放大倍数、高输入电阻、低输出电高放大倍数、高输入电阻、低输出电 阻，直接耦合放大电路。阻，直接耦合放大电路。输入级：输入级：通常采用差动放大形式抑制零点漂移。通常采用差动放大形式抑制零点漂移。中间级：中间级：多采用有源负载的共射（共源）放大电路。以获得多采用有源负载的共射（共源）放大电路。以获得 更高的放大倍数。更高的放大倍数。运放电路一般多由二至三级放大运放电路一般多由二至三级放大 环节组成，因为级数越多越容易产生自激振荡，使环节组成，因为级数越多越容易产生自激振荡，使 得电路无法正常工作。得电路无法正常工作。输出级：输出级：为功率放大电路，为了提高带负载能力，多采用互为功率放大电路，为了提高带负载能力，多采用互 补型跟随式。补型跟随式。 第四节第四节F007F007简介简介 下面以下面以F007F007为例介绍集成运放。为例介绍集成运放。F007F007内部电路可分为四个部分：内部电路可分为四个部分：电阻由晶体管电阻由晶体管T1T9， R1R9组成：组成：T1、T2 是共集电极接法，用以提高输入电阻，是共集电极接法，用以提高输入电阻，T3、T4 是横向是横向PNP管，接成共基放大电路，改善高频特性，并利用横向管，接成共基放大电路，改善高频特性，并利用横向 PNP 管发射结击穿电压高的特点来增大差模输入信号的允许电压范围；管发射结击穿电压高的特点来增大差模输入信号的允许电压范围；T1 T4 组成了共集共基组合的差放电路。组成了共集共基组合的差放电路。T5 T7 构成多路电流源作为构成多路电流源作为T3、T4的集电极有源负载，同时完成对差模信号的的集电极有源负载，同时完成对差模信号的 双端输出变为单端输出的转换，并把单端输出的放大倍数提高了一倍。双端输出变为单端输出的转换，并把单端输出的放大倍数提高了一倍。 输入共模信号时，电路保持双端输出方式对共模信号的良好抑制作用。输入共模信号时，电路保持双端输出方式对共模信号的良好抑制作用。从从1点和点和5点外接的调零电路点外接的调零电路，用以补偿差放的失调误差。，用以补偿差放的失调误差。T8、T9 组成镜像电流源，组成镜像电流源，I8为为T1、T2提供静态集电极电流，提供静态集电极电流，IC9与微电流源与微电流源T10、 T11的输出电流的输出电流IC10配合为配合为T3、T4提供基极偏置电流提供基极偏置电流IB3、4。第四节第四节2.中间放大级：中间放大级：由晶体管由晶体管T14、T15及电阻及电阻R6、R7组成组成T T1414接成射极输出器，具有输入电阻高、输出电阻低的特点，在这里起缓接成射极输出器，具有输入电阻高、输出电阻低的特点，在这里起缓冲隔离作用，减少后级对前级增益的影响。冲隔离作用，减少后级对前级增益的影响。 T T1515管接成共射级放大电路，管接成共射级放大电路， R R7 7的作用是既提高输入电阻，又能稳定该级的放大倍数。的作用是既提高输入电阻，又能稳定该级的放大倍数。 T T1212、T T1313构成镜构成镜像电流源。像电流源。 T T13a13a作为作为T T1515的集电极有源负载。电容的集电极有源负载。电容C C是相位补偿电容，作用是相位补偿电容，作用是消除自激振荡。是消除自激振荡。3.输出级输出级：由晶体管：由晶体管T16T24组成组成T T1616、 T T1717保证保证T T1919、 T T2020静态时处于微导通状态。静态时处于微导通状态。 T T1818是输出级电路的缓冲是输出级电路的缓冲驱动级。起缓冲隔离及阻抗变换作用。驱动级。起缓冲隔离及阻抗变换作用。 T T2121、 T T2424管及管及R R9 9、R R1010构成过流保构成过流保护电路，起限流保护作用。护电路，起限流保护作用。4.电流源偏置电路电流源偏置电路由晶体管由晶体管T T8 8T T1313及电阻及电阻R R4 4、R R5 5分组成三组电流源电路分组成三组电流源电路T T1212、 T T1313、 T T5 5组成镜像电流源，组成镜像电流源， T T1010 、 T T1111、 R R4 4组成微电流源，故组成微电流源，故 T T1212、R R5 5、T T1111形成主参考支路。形成主参考支路。第四节第四节二、集成运放的技术指标1.1.开环差模电压增益开环差模电压增益A AododidododUUAA AododUUididUUodod2.2.输入失调电压输入失调电压U UIOIO在运放的两个输入端外加一补偿电压，使运放输出电压为零。在运放的两个输入端外加一补偿电压，使运放输出电压为零。3.3.输入失调电压的温漂输入失调电压的温漂d dU UIOIO/d/dT T4.4.输入偏置电流输入偏置电流I IIBIBA AododUUodod0 0I IB1B1I IB2B2U UIOIO的温度系数，的温度系数，衡量集成运放的温漂特性，通过调零的办法很难补偿。衡量集成运放的温漂特性，通过调零的办法很难补偿。输出为零时，两输出为零时，两个输入端所需电个输入端所需电流的平均值流的平均值第四节第四节5. 5. 输入失调电流输入失调电流I IIOIO6.6.输入失调电流的温漂输入失调电流的温漂d dI IIOIO/d/dT T7.7.差模输入电阻差模输入电阻r ridid集成运放在输入差模信号时的输入电阻集成运放在输入差模信号时的输入电阻在规定工作范围内在规定工作范围内I IIOIO的温度系数的温度系数集成运放输出电压为零时，两个输入端的偏置电流之差。集成运放输出电压为零时，两个输入端的偏置电流之差。 I IIOIO I IB1B1 I IB2B2第四节第四节8.8.共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR9.9.最大共模输入电压最大共模输入电压U UICmaxICmax10.10.最大差模输入电压最大差模输入电压U UIdmaxIdmax同相输入端与反向输入端之间能承受的最大电压值同相输入端与反向输入端之间能承受的最大电压值输入级正常工作时，允许输入的最大共模信号输入级正常工作时，允许输入的最大共模信号放大器开环差模电压增益与共模电压增益之比。放大器开环差模电压增益与共模电压增益之比。第四节第四节11.11.开环输出电阻开环输出电阻r ro o12.12.最大输出电压最大输出电压U UOmaxOmax13.13.最大输出电流最大输出电流I IOmaxOmax放大器在最大电压下所能输出的最大电流放大器在最大电压下所能输出的最大电流在规定的电源电压和负载条件下，放大器能输出的最大电压在规定的电源电压和负载条件下，放大器能输出的最大电压运放开环时的动态输出电阻运放开环时的动态输出电阻第四节第四节f fH H是指开环增益是指开环增益Aod下降下降3dB3dB时的频率；时的频率；f fC C是指开环增益是指开环增益Aod下降至下降至0dB0dB时的频率。时的频率。14.14.3dB3dB带宽带宽f fHH和单位增益带宽和单位增益带宽f fC C第四节第四节当输入信号频率继续增大，AOd继续下降，当AOd=1时，与此对应的频率fC称为单位增益带宽。20lg20lgA Aodod- -20dB/+20dB/+倍频倍频f fC Cf fH Hf f15. 15. 静态损耗静态损耗P PC CUUo o0 0V VCCCCV VEEEEI IC CI IE E集成运放在输出电压为零时所消耗的电源功率集成运放在输出电压为零时所消耗的电源功率第四节第四节三、集成运放的低频等效电路r rididI IB2B2I IB1B1u u1 1I IIOIO/2/2I IIOIO/2/2I IIBIBI IIBIBU UIdId+ + + + + +A AOdOdU UIdIdr ro oA AOcOc2UUu uo o输入回路输入回路: :失调电压失调电压U UIOIO，静态偏置电流静态偏置电流I IIBIB，输入失调电流输入失调电流I IIOIO，输入电阻输入电阻r ridid，r ridid上的电压就是上的电压就是U Uidid。输出回路：输出回路：等效电压源等效电压源A AOdOdU Uidid和和A AOcOcU Uicic输出电阻输出电阻r ro oUUUId2/ )(ICUUU第四节第四节u u1 1+ + +A AOdOdU UIdIdr ro ou uo o+ +r rididU U1 1忽略忽略I IIBIB、I IIOIO、U UIOIO的影响时的等效电路。的影响时的等效电路。三：集成运放的低频等效电路第四节第四节四、集成运放的使用注意事项（一）使用时必做的工作（一）使用时必做的工作1 12 23 3辨认管脚，正确连线辨认管脚，正确连线参数测量参数测量调零或调整偏置电压调零或调整偏置电压4 4消除自激振荡消除自激振荡第四节第四节（二）保护措施（二）保护措施1 1输入保护输入保护运放工作在开环状态时，易因差模电压过大而损坏；运放工作在开环状态时，易因差模电压过大而损坏；在闭环状态时，易因共模电压超出极限值而损坏。在闭环状态时，易因共模电压超出极限值而损坏。A AD D1 1D D2 2R R(a)(a)防止输入差模信号幅值过大防止输入差模信号幅值过大A AD D1 1V VR RV VD D2 2(b)(b)防止输入共模信号幅值过大防止输入共模信号幅值过大第四节第四节2 2输出保护输出保护 将负载与集成运放的输出端隔离开来将负载与集成运放的输出端隔离开来 限制了输出电压的幅值。限制了输出电压的幅值。A Au uO OD DZ ZR R第四节第四节3 3电源端保护电源端保护A Au uO OR RD D2 2D D1 1V VCCCC- -V VCCCCTHE END