模擬電子電路第四章,集成運算放大器工作原理

三、集成運放電路分析

1.讀圖方法（1）了解用途：了解要分析的電路的應(yīng)用場合、用途和技術(shù)指標(biāo)。（2）化整為零：將整個電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。（3）分析功能：定性分析每一部分電路的基本功能和性能。（4）統(tǒng)觀整體：電路相互連接關(guān)系以及連接后電路實現(xiàn)的功能和性能。（5）定量計算：必要時可估算或利用計算機計算電路的主要參數(shù)。已知電路圖，分析其原理和功能、性能。2.舉例：型號為F007的通用型集成運放對于集成運放電路，應(yīng)首先找出偏置電路，然后根據(jù)信號流通順序，將其分為偏置電路、輸入級、中間級和輸出級電路。

若在集成運放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。分析提供的三組偏置電流找出偏置電路雙端輸入、單端輸出差分放大電路以復(fù)合管為放大管、恒流源作負(fù)載的共射放大電路用UBE倍增電路消除交越失真的準(zhǔn)互補輸出級三級放大電路簡化電路

分解電路輸入級的分析

T3、T4為橫向PNP型管，輸入端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，允許的共模輸入電壓幅值大。共基形式頻帶寬。共集-共基形式T1和T2從基極輸入、射極輸出T3和T4從射極輸入、集電極輸出T５T６T７為有源負(fù)載輸入級的分析

T5、T6分別是T3、T4的有源負(fù)載，+___特點：輸入電阻大、差模放大倍數(shù)大、共模放大倍數(shù)小、輸入端耐壓高，

T5、T6分別是T3、T4的有源負(fù)載，中間級的分析中間級是主放大器，它所采取的一切措施都是為了增大放大倍數(shù)。

F007的中間級是以復(fù)合管為放大管、采用有源負(fù)載的共射放大電路。由于等效的集電極電阻趨于無窮大，故動態(tài)電流幾乎全部流入輸出級。中間級輸出級輸出級的分析D1和D2起過流保護(hù)作用，未過流時，兩只二極管均截止。準(zhǔn)互補輸出級，UBE倍增電路消除交越失真。中間級輸出級特點：輸出電阻小最大不失真輸出電壓高判斷同相輸入端和反相輸入端(從電壓角度）集成運放的符號和電壓傳輸特性uO=f(uP-uN)

由于Aod高達(dá)幾十萬倍，所以集成運放工作在線性區(qū)時的最大輸入電壓(uP－uN)的數(shù)值僅為幾十～一百多微伏。在線性區(qū)：uO＝Aod(uP－uN)

Aod是開環(huán)差模放大倍數(shù)。非線性區(qū)

(uP－uN)的數(shù)值大于一定值時，集成運放的輸出不是＋UOM,就是－UOM，即集成運放工作在非線性區(qū)。

運算放大器的技術(shù)指標(biāo)很多，其中一部分與差分放大器和功率放大器相同，另一部分則是根據(jù)運算放大器本身的特點而設(shè)立的。各種主要參數(shù)均比較適中的是通用型運算放大器，對某些項技術(shù)指標(biāo)有特殊要求的是各種特種運算放大器?！?.3集成運算放大器的主要參數(shù)靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)動態(tài)技術(shù)指標(biāo)靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)輸入偏置電流IB運放兩個輸入端偏置電流的平均值，用于衡量差分放大對管輸入電流的大小。輸入失調(diào)電壓

Vio輸入電壓為零時，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調(diào)電壓。是表征運放內(nèi)部電路對稱性的指標(biāo)。輸入失調(diào)電流Iio在零輸入時，差分輸入級的差分對管靜態(tài)基極電流之差，用于表征差分級輸入電流不對稱的程度。靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)輸入失調(diào)電壓溫漂

dVio/dT在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。輸入失調(diào)電流溫漂dIio/dT

在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。最大差模輸入電壓Vidmax運放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過此電壓時,差分管將出現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象。最大共模輸入電壓Vicmax保證運放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共模電壓超過此值時，輸入差分對管出現(xiàn)飽和，放大器失去共模抑制能力。動態(tài)技術(shù)指標(biāo)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)

Avd運放在無外加反饋條件下，輸出電壓的變化量與輸入電壓的變化量之比。差模輸入電阻rid輸入差模信號時，運放的輸入電阻。共模抑制比

CMRR與差分放大電路中的定義相同，是差模電壓增益Avd與共模電壓增益Avc之比。－3dB帶寬

fH運算放大器的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)在高頻段下降3dB所定義的帶寬fH。動態(tài)技術(shù)指標(biāo)單位增益帶寬

fc開環(huán)Avd下降到1時所對應(yīng)的頻率，定義為單位增益帶寬fc。轉(zhuǎn)換速率SR(壓擺率)反映運放對于快速變化的輸入信號的響應(yīng)能力。轉(zhuǎn)換速率SR的表達(dá)式為：等效輸入噪聲電壓Vn輸入端短路時，輸出端的噪聲電壓折算到輸入端的數(shù)值。這一數(shù)值往往與一定的頻帶相對應(yīng)。理想毒運算具放大企器的愚條件Avd=，實際兇上Avd≥8親0d俱B即可學(xué)。Rid=，實際奇上Rid比輸繡入端臣外電兼路的進(jìn)電阻所大2－3個量阻級即杰可。Ro=0，實際冤上Ro比輸河入端丸外電碑路的晚電阻多小1－2個量醫(yī)級即投可。帶寬辭足夠好寬。共模驚抑制霞比足悅夠大杏。F0暴07集成緣瑞運放歌的主褲要性嚴(yán)能指深標(biāo)指標(biāo)純參數(shù)F0彈07典型堡值矮理殲想值開環(huán)眉差模效增益Aod10粒6d允B蟲∞差模坐輸入演電阻rid2M桿Ω∞共模演抑制監(jiān)比KCM堆R90輛dB∞輸入嬌失調(diào)刑電壓UIO1m么V0UIO的溫碎漂dUIO/dT(℃)蓋幾死μV波/℃0輸入奸失調(diào)勵電流IIO(│IB1-IB2│)俯20倆nA紅0IIO的溫裁漂dIIO/dT(℃)叉幾刃nA令/℃0最大瘦共模嚇輸入寸電壓UIc泥ma終x±1衫3V最大絕差模給輸入什電壓UId乖ma黎x±3映0V-3飽dB尤帶寬fH10厭Hz∞轉(zhuǎn)換臥速率SR(=虹duO/dt│ma怕x)的0繩.5些V/唱μS∞五、摟集成滿運放志的種蹤蝶類按工作捧原理電壓宜放大獄型：柿輸入值量與西輸出較量均坦為電壇壓電流椅放大旋型：梢輸入仔量與內(nèi)輸出妥量均辦為電宅流跨導(dǎo)園型：盡輸入樂量為宣電壓窩，輸薯出量盟均為步電流互阻逼型：刮輸入怠量為請電流幻玉，輸腸出量翠均為環(huán)電壓按可控國性可控駁增益姐：利報用外做加控閃制電成壓控笛制增泛益的躲大小選通爆控制百：輸換入為械多通就道，蕉利用弊輸入折的邏穿輯信號控粗制那斃個通朱道的廈信號嶺放大五、桐集成秋運放掠的種丈類按性能駁指標(biāo)通用笑型：高揀阻棕型：高昆速鈴型：高精芒度型匹：低功附耗型針：大功粗率型通常肅情況繪下用逼通用纏型運灣放，棗特殊蠢情況酷下才容用專浩用型管運放典。通演用仁型通用慰型運唇算放核大器哀的技正術(shù)指浮標(biāo)比皺較適耀中，下價格籃低廉惕。通狐用型察運放笨也經(jīng)徒過了犬幾代湖的演蘋變，弦早期功的通幻玉用Ⅰ型運跪放已迎很少象使用羞了。含以典聚型的丑通用抵型運嗽放CF東74誦1暫(A7晴41藥)為例蘇，輸慨入失氏調(diào)電謝壓1～2mV、輸入糠失調(diào)吳電流20nA、差模嘴輸入恩電阻2M，開環(huán)番增益10堵0dB、共模壁抑制芬比90dB、輸出裂電阻75、共駁模輸字入電鏡壓范廉圍13V、轉(zhuǎn)換街速率0.妥5V/s。高速做型和領(lǐng)寬帶臺型

用于寬頻帶放大器，高速A/D、D/A，高速數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)。這種運放的單位增益帶寬（BWG)的指標(biāo)均較高，用于小信號放大時，可注重fH，用于高速大信號放大時，同時還應(yīng)注重SR。例如：CF2520/2525AD9620AD9618

OP37

CF357

高精鼓度(低漂仰移型?。┯糜谏┚芊陜x表厭放大亞器，售精密同測試槐系統(tǒng)姑，精術(shù)密傳粒感器暴信號猶變送膜器等夢。舒例如咽：OP粱17份7CF帶71隊4高輸賄入阻撕抗型用于折測量在設(shè)備蘋及采貪樣保之持電抵路中半。例如料：AD原54徒9CF樸15旅5/懷25劍5/賢35駕5低功栗耗型用于握空間個技術(shù)忌和生桃物科域?qū)W研魔究中折，工先作于稍較低蓄電壓像下，梯工作垂電流啞微弱謙。盜例如設(shè)：OP養(yǎng)22正常冬工作