七 模拟电子技术--第一章 半导体二极管、三极管及集成运算放大器.ppt

第七讲第七讲 模拟电子技术模拟电子技术第第一一章章 半导体二极管、三极管及集成运算放大器半导体二极管、三极管及集成运算放大器1.1 1.1 半导体二极管半导体二极管半导体二极管半导体二极管一、一、一、一、根本结构根本结构根本结构根本结构1 1、点接触型、点接触型、点接触型、点接触型 结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频路。结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频路。结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频路。结面积小、结电容小、正向电流小。用于检波和变频等高频路。2 2、面接触型、面接触型、面接触型、面接触型 结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。结面积大、正向电流大、结电容大，用于工频大电流整流电路。3 3、平面型、平面型、平面型、平面型 用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。用于集成电路制作工艺中。PNPN结结面积可大可小，用于高频结结面积可大可小，用于高频结结面积可大可小，用于高频结结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。整流和开关电路中。整流和开关电路中。整流和开关电路中。阴极引线阴极引线阳极引线阳极引线二氧化硅保护层二氧化硅保护层P型硅型硅N型硅型硅(c)平面型平面型金属触丝金属触丝阳极引线阳极引线N型锗片型锗片阴极引线阴极引线外壳外壳(a )点接触型点接触型铝合金小球铝合金小球N型硅型硅阳极引线阳极引线PN结结金锑合金金锑合金底座底座阴极引线阴极引线(b )面接触型面接触型图图 1 1 半导体二极管的结构和符号半导体二极管的结构和符号 二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图二极管的结构示意图阴极阴极阳极阳极(d )符号符号D二、二、二、二、半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性半导体二极管的伏安特性硅管硅管硅管硅管0.5V0.5V锗管锗管锗管锗管0 0.1V.1V反向击穿反向击穿电压电压U(BR)导通压降导通压降导通压降导通压降 外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区外加电压大于死区电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。电压二极管才能导通。外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。失去单向导电性。正向特性正向特性正向特性正向特性反向特性反向特性硅硅硅硅0 0 0 0.60.8V.60.8V锗锗锗锗0 0.2.20.3V0.3VUI死区电压死区电压死区电压死区电压PN+PN+反向电流反向电流反向电流反向电流在一定电压在一定电压在一定电压在一定电压范围内保持范围内保持范围内保持范围内保持常数。常数。常数。常数。二极管二极管的单向导电性的单向导电性 1.1.二极管加正向电压正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压正向偏置，阳极接正、阴二极管加正向电压正向偏置，阳极接正、阴极接负极接负极接负极接负 时，时，时，时，二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正二极管处于正向导通状态，二极管正向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。向电阻较小，正向电流较大。2.2.二极管加反向电压反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压反向偏置，阳极接负、阴二极管加反向电压反向偏置，阳极接负、阴极接正极接正极接正极接正 时，时，时，时，二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反二极管处于反向截止状态，二极管反向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。向电阻较大，反向电流很小。3.3.3.3.外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失外加电压大于反向击穿电压二极管被击穿，失去单向导电性。去单向导电性。去单向导电性。去单向导电性。4.4.4.4.二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反二极管的反向电流受温度的影响，温度愈高反向电流愈大。向电流愈大。向电流愈大。向电流愈大。三、三、三、三、半导体二极管的主要参数半导体二极管的主要参数半导体二极管的主要参数半导体二极管的主要参数1.1.最大整流电流最大整流电流最大整流电流最大整流电流 I IOMOM 二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向二极管长期使用时，允许流过二极管的最大正向平均电流。平均电流。平均电流。平均电流。2.2.反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压反向工作峰值电压U URWMRWM 是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，是保证二极管不被击穿而给出的反向峰值电压，一般是二极管反向击穿电压一般是二极管反向击穿电压一般是二极管反向击穿电压一般是二极管反向击穿电压U UBRBR的一半或三分之二。的一半或三分之二。的一半或三分之二。的一半或三分之二。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。二极管击穿后单向导电性被破坏，甚至过热而烧坏。3.3.反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流反向峰值电流I IRMRM 指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反指二极管加最高反向工作电压时的反向电流。反向电流大，说明管子的单向导电性差，向电流大，说明管子的单向导电性差，向电流大，说明管子的单向导电性差，向电流大，说明管子的单向导电性差，I IRMRM受温度的受温度的受温度的受温度的影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小影响，温度越高反向电流越大。硅管的反向电流较小，锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。锗管的反向电流较大，为硅管的几十到几百倍。四、二极管的模型四、二极管的模型DU串联电压源模型串联电压源模型U D 二极管的导通压降。硅管二极管的导通压降。硅管 0.7V；锗管；锗管 0.3V。理想二极管模型理想二极管模型正偏正偏反偏反偏导通压降导通压降二极管的二极管的VA特性特性电路如图，求：电路如图，求：电路如图，求：电路如图，求：U UABAB V V阳阳阳阳=6 V V6 V V阴阴阴阴=12 V12 V V V阳阳阳阳VV阴阴阴阴 二极管导通二极管导通二极管导通二极管导通假设忽略管压降，二极管可看作短路，假设忽略管压降，二极管可看作短路，假设忽略管压降，二极管可看作短路，假设忽略管压降，二极管可看作短路，UAB=UAB=6V 6V否那么，否那么，否那么，否那么，UAB UAB低于低于低于低于6V6V一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为一个管压降，为6.36.3或或或或6.7V6.7V例例1：取取取取 B B 点作参考点，点作参考点，点作参考点，点作参考点，断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二断开二极管，分析二极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电极管阳极和阴极的电位。位。位。位。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。在这里，二极管起钳位作用。D6V12V3k BAUAB+u ui i 8V 8V，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路，二极管导通，可看作短路 u uo o=8V=8V u ui i 8V 8V，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路，二极管截止，可看作开路 u uo o=u ui i已知：已知：已知：已知：二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出二极管是理想的，试画出 u uo o 波形。波形。波形。波形。8V8V例例例例2 2：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：二极管的用途：整流、检波、整流、检波、整流、检波、整流、检波、限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开限幅、钳位、开关、元件保护、关、元件保护、关、元件保护、关、元件保护、温度补偿等。温度补偿等。温度补偿等。温度补偿等。u ui i18V18V参考点参考点参考点参考点二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为二极管阴极电位为 8 V8 VD D8V8VR Ru uo ou ui i+1.2 稳压二极管稳压二极管1.1.符号符号符号符号 UZIZIZM UZ IZ2.2.伏安特性伏安特性伏安特性伏安特性 稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作稳压管正常工作时加反向电压时加反向电压时加反向电压时加反向电压使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻使用时要加限流电阻 稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，稳压管反向击穿后，电流变化很大，但其电流变化很大，但其电流变化很大，但其电流变化很大，但其两端电压变化很小，两端电压变化很小，两端电压变化很小，两端电压变化很小，利用此特性，稳压管利用此特性，稳压管利用此特性，稳压管利用此特性，稳压管在电路中可起稳压作在电路中可起稳压作在电路中可起稳压作在电路中可起稳压作用。用。用。用。_+UIO 3、稳压管应用稳压管正常工作的两个条件：稳压管正常工作的两个条件：a.必须工作在反必须工作在反向击穿状态利用其正向特性除外；向击穿状态利用其正向特性除外；b.流过管子的流过管子的电流必须介于稳定电流和最大电流之间。电流必须介于稳定电流和最大电流之间。典型应用如图所示：典型应用如图所示：当输入电压当输入电压vi和负载电阻和负载电阻RL在一定范围内变化时，在一定范围内变化时，流过稳压管的电流发生变流过稳压管的电流发生变化，而稳压管两端的电压化，而稳压管两端的电压Vz变化很小，即输出电压变化很小，即输出电压vo基本稳定。基本稳定。问题：不加问题：不加问题：不加问题：不加R R可以吗？可以吗？可以吗？可以吗？稳压条件是什么？稳压条件是什么？稳压条件是什么？稳压条件是什么？电阻电阻R的作用一是起限流作用，的作用一是起限流作用，以保护稳压管；其次是当输入电压或以保护稳压管；其次是当输入电压或负载电流变化时，通过该电阻上电压负载电流变化时，通过该电阻上电压降的变化，以调节稳压管的工作电流，降的变化，以调节稳压管的工作电流，从而起到稳压作用。从而起到稳压作用。发光二极管是由发光二极管是由-族化合物，如族化合物，如GaAs砷化镓、砷化镓、GaP磷化镓、磷化镓、GaAsP磷砷化镓等半导体制成的，其核心是磷砷化镓等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般结。因此它具有一般P-N结的结的I-V特性，即正向导通，反向特性，即正向导通，反向 截截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由向电压下，电子由N区注入区注入P区，空穴由区，空穴由P区注入区注入N区区 1.3 发光二极管发光二极管 发光二极管发光二极管(LED):(LED):是一是一种将电能转化为光能的特种将电能转化为光能的特殊二极管殊二极管,根据材料的不根据材料的不同可发出红、绿、兰、黄同可发出红、绿、兰、黄光泽。其工作电压一般为光泽。其工作电压一般为(1.5(1.53V),3V),工作电流为工作电流为(10mA(10mA30mA)30mA)。1.4 半导体三极管半导体三极管晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号晶体管的结构示意图和表示符号(a)NPN(a)NPN型晶体管；型晶体管；型晶体管；型晶体管；(a)NNCEBPCETBIBIEIC(b)BECPPNETCBIBIEIC(b)PNP(b)PNP型晶体管型晶体管型晶体管型晶体管CE发射区发射区发射区发射区集电区集电区集电区集电区基区基区基区基区集电结集电结集电结集电结发射结发射结发射结发射结NNP基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极BCE发射区发射区发射区发射区集电区集电区集电区集电区基区基区基区基区P发射结发射结发射结发射结P集电结集电结集电结集电结N集电极集电极集电极集电极发射极发射极发射极发射极基极基极基极基极B一、一、一、一、根本结构根本结构根本结构根本结构基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，基区：最薄，掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低掺杂浓度最低发射区：掺发射区：掺发射区：掺发射区：掺杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高杂浓度最高发射结发射结发射结发射结集电结集电结集电结集电结B B B BE E E EC C C CN NN NP P基极基极基极基极发射极发射极发射极发射极集电极集电极集电极集电极结构特点：结构特点：结构特点：结构特点：集电区：集电区：集电区：集电区：面积最大面积最大面积最大面积最大二、二、二、二、电流分配和放大原理电流分配和放大原理电流分配和放大原理电流分配和放大原理1.1.三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件三极管放大的外部条件B BEC CN NN NP P发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏 PNP PNP发射结正偏发射结正偏发射结正偏发射结正偏 V VB B V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VE E集电结反偏集电结反偏集电结反偏集电结反偏 V VC C V VB B EBRBE EC CRC+UBE ICIEIB CT E B +UCE(a)NPN 型晶体管；型晶体管；+UBE IBIEIC CT EB +UCE 电流方向和发射结与集电结的极性电流方向和发射结与集电结的极性 要使晶体管起放大作用，发射结必须正向要使晶体管起放大作用，发射结必须正向要使晶体管起放大作用，发射结必须正向要使晶体管起放大作用，发射结必须正向 偏置，集电结必须反向偏置。偏置，集电结必须反向偏置。偏置，集电结必须反向偏置。偏置，集电结必须反向偏置。(b)PNP 型晶体管型晶体管晶体管电流放大的实验电路晶体管电流放大的实验电路 设设设设 EC EC=6 6 V V，改改改改变变变变可可可可变变变变电电电电阻阻阻阻 RB,RB,那那那那么么么么基基基基极极极极电电电电流流流流 IBIB、集集集集电电电电极极极极电电电电流流流流 IC IC 和和和和发发发发射射射射极极极极电电电电流流流流 IE IE 都都都都发发发发生生生生变变变变化化化化，测量结果如下表：测量结果如下表：测量结果如下表：测量结果如下表：2.2.各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用各电极电流关系及电流放大作用mA AVVmAICECIBIERB+UBE+UCE EBCEB3DG100晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据晶体管电流测量数据I IB B(mA)(mA)I IC C(mA)(mA)I IE E(mA)(mA)0 00.020.020.040.040.060.060.080.080.100.100.0010.0010.700.701.501.502.302.303.103.103.953.950.001 0,UBC UBE。Q Q2 2Q Q1 1大大大大放放放放区区区区IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0(2)(2)截止区截止区截止区截止区对对NPN型硅管，当型硅管，当UBE0.5V时时,即已即已开始截止开始截止,为使晶体为使晶体管可靠截止管可靠截止,常使常使 UBE 0。截止时截止时,集集电结也处于反向偏电结也处于反向偏置置(UBC 0),),此时此时,IC 0,UCE UCC。IB=0 的曲线以下的区域称为截止区。的曲线以下的区域称为截止区。IB=0 时时,IC=ICEO(很小很小)。(ICEO0.001mA)0.001mA)截止区截止区截止区截止区IC/mAUCE/V100 A 80A 60 A 40 A 20 A O 3 6 9 1242.31.5321IB=0(3)(3)饱和区饱和区饱和区饱和区 在饱和区，在饱和区，在饱和区，在饱和区，I IB B I IC C，发射结处于正向偏置，发射结处于正向偏置，发射结处于正向偏置，发射结处于正向偏置，集电结也处于正集电结也处于正集电结也处于正集电结也处于正偏。偏。偏。偏。深度饱和时，深度饱和时，深度饱和时，深度饱和时，硅管硅管硅管硅管U UCES CES 0.3V 0.3V，锗管锗管锗管锗管U UCES CES 0.1V 0.1V。IC UCC/RC。当当 UCE 0)，晶体管工作于饱和状态。晶体管工作于饱和状态。饱饱饱饱和和和和区区区区 四、主要参数四、主要参数四、主要参数四、主要参数1.1.电流放大系数电流放大系数电流放大系数电流放大系数，直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数直流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数交流电流放大系数当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，当晶体管接成发射极电路时，注意：注意：注意：注意：和和和和 的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等的含义不同，但在特性曲线近于平行等距并且距并且距并且距并且I ICE0 CE0 较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。较小的情况下，两者数值接近。常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的常用晶体管的 值在值在值在值在20 20020 200之间。之间。之间。之间。由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有由于晶体管的输出特性曲线是非线性的，只有在特性曲线的近于水平局部，在特性曲线的近于水平局部，在特性曲线的近于水平局部，在特性曲线的近于水平局部，ICIC随随随随IBIB成正比变化，成正比变化，成正比变化，成正比变化，值才可认为是根本恒定的。值才可认为是根本恒定的。值才可认为是根本恒定的。值才可认为是根本恒定的。例：在例：在例：在例：在U UCECE=6 V=6 V时，时，时，时，在在在在 Q Q1 1 点点点点I IB B=40=40 A,A,I IC C=1.5mA=1.5mA；在在在在 Q Q2 2 点点点点I IB B=60=60 A,A,I IC C=2.3mA=2.3mA。在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：在以后的计算中，一般作近似处理：=。I IB B=0=02020 A A4040 A A6060 A A8080 A A100100 A A3 36 6I IC C/mmA A1 12 23 34 4U UCE CE/V/V9 912120 0Q Q1 1Q Q2 2在在在在 Q Q1 1 点，有点，有点，有点，有由由由由 Q Q1 1 和和和和Q Q2 2点，得点，得点，得点，得2.2.集集集集-基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流基极反向截止电流 I ICBOCBO I ICBOCBO是由少数载流子的是由少数载流子的是由少数载流子的是由少数载流子的漂移运动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，漂移运动所形成的电流，受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度温度温度I ICBOCBO ICBO A+EC3.3.集集集集-射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流射极反向截止电流(穿透电流穿透电流穿透电流穿透电流)I ICEOCEO AICEOIB=0+I ICEOCEO受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。受温度的影响大。温度温度温度温度I ICEOCEO ，所以所以所以所以I IC C也也也也相应增加。相应增加。相应增加。相应增加。三极管的温度三极管的温度三极管的温度三极管的温度特性较差。特性较差。特性较差。特性较差。4.4.集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流集电极最大允许电流 I ICMCM5.5.集集集集-射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压射极反向击穿电压U U(BR)CEO(BR)CEO 集电极电流集电极电流集电极电流集电极电流 I IC C上升会导致三极管的上升会导致三极管的上升会导致三极管的上升会导致三极管的 值的下降，值的下降，值的下降，值的下降，当当当当 值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即为为为为 I ICMCM。当集当集当集当集射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压射极之间的电压U UCE CE 超过一定的数值时，超过一定的数值时，超过一定的数值时，超过一定的数值时，三极管就会被击穿。手册上给出的数值是三极管就会被击穿。手册上给出的数值是三极管就会被击穿。手册上给出的数值是三极管就会被击穿。手册上给出的数值是2525 C C、基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压基极开路时的击穿电压U U(BR)(BR)CEOCEO。6.6.集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗集电极最大允许耗散功耗P PCMCM P PCMCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。温升过高会烧坏三极管。P PC C P PCM CM=I IC C U UCECE 硅硅硅硅管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为管允许结温约为150150 C C，锗锗锗锗管约为管约为管约为管约为7070 9090 C C。ICMU(BR)CEO由三个极限参数可画出三极管的平安工作区由三个极限参数可画出三极管的平安工作区由三个极限参数可画出三极管的平安工作区由三个极限参数可画出三极管的平安工作区ICUCEOI IC CU UCE CE=P=PCMCM平安工作区平安工作区五、晶体管参数与温度的关系五、晶体管参数与温度的关系五、晶体管参数与温度的关系五、晶体管参数与温度的关系1.1.温度每增加温度每增加温度每增加温度每增加1010 C C，I ICBOCBO增大一倍。硅管优于增大一倍。硅管优于增大一倍。硅管优于增大一倍。硅管优于 锗管。锗管。锗管。锗管。2 2.温度每升高温度每升高温度每升高温度每升高1 1 C C，U UBEBE将减小将减小将减小将减小(2(2 2.5)mV2.5)mV，即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。即晶体管具有负温度系数。3.3.温度每升高温度每升高温度每升高温度每升高 1 1 C C，增加增加增加增加 0.5%1.0%0.5%1.0%。1.5 集成运算放大器集成运算放大器 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是开展最早、应用最广泛的级直接耦合放大电路。是开展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。一种模拟集成电路。集成电路集成电路 是把整个电路的各个元件以及相互之是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上间的联接同时制造在一块半导体芯片上,组成一个不组成一个不可分的整体。可分的整体。集成电路特点集成电路特点集成电路特点集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格低。靠性高、价格低。集成电路分类集成电路分类集成电路分类集成电路分类按集成度按集成度按导电类型按导电类型按功能按功能小、中、大和超大规模小、中、大和超大规模双、单极性和两种兼容双、单极性和两种兼容数字和模拟数字和模拟各类型号集成芯片各类型号集成芯片一、一、一、一、集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点集成运算放大器的特点 1.元器件参数的一致性和对称性好；元器件参数的一致性和对称性好；2.电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替，电位器需外接；源代替，电位器需外接；3.电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感和变压器均需外接；容、电感和变压器均需外接；4.二极管多用三极管的发射结代替。二极管多用三极管的发射结代替。二、二、集成运算放大器的结构集成运算放大器的结构输入级输入级 中间级中间级 输出级输出级偏置偏置电路电路运算放大器方框图运算放大器方框图 输入级：输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰信号，都采用带恒流源的差分放大器扰信号，都采用带恒流源的差分放大器。中间级：中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的共发射极放大电路构成。的共发射极放大电路构成。偏置电路偏置电路:由镜像恒流源等电路组成由镜像恒流源等电路组成 输出级：输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载与负载相接，要求输出电阻低，带负载能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。能力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。集成运放集成运放 741的的电路原理图电路原理图同相输入同相输入输入级输入级偏置电路偏置电路中间级中间级输出级输出级+UCCuo+-UEET12T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T13T14T16T18T17T20T15T19R1R2R3R4R5R7R8R9R10R11R12C同相输入同相输入输出输出集成集成集成集成运算放大器的管脚和符号运算放大器的管脚和符号反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端+UCCUEEuo+uu+Auo信号传信号传输方向输方向输出端输出端实际运放开环实际运放开环电压放大倍数电压放大倍数(a)(b)(a)符号符号;(b)引脚引脚8 7 6 5 uA7411 2 3 4 U-U+-UCC+UCC输出输出1.开环电压放大倍数开环电压放大倍数 2.开环输入电阻开环输入电阻3.开环输出电阻开环输出电阻4.共模抑制比共模抑制比 由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，由于实际运算放大器的技术指标接近理想化条件，用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化用理想运算放大器分析电路可使问题大大简化,为此为此,后后面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。面对运算放大器的分析都是按其理想化条件进行的。三、三、理想运算放大器及特性理想运算放大器及特性 在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是理想的想的运算放大器。理想化的主要条件：运算放大器。理想化的主要条件：1、理想运算放大器理想运算放大器 线性区：线性区：uo=Auo(u+u)非线性区：非线性区：u+u 时，时，uo=+Uo(sat)u+u 时，时，uo=+Uo(sat)u+u 时，时，uo=Uo(sat)不存在不存在“虚短现象虚短现象 u+u uoUo(sat)+Uo(sat)O饱和区饱和区