模拟电路与数字电路_第5章 集成运算放大器

模拟电路与数字电路(北京航空航天大学课堂PPT)

第5章 集成运算放大器集成运算放大电路概述集成电路就是采用一定的制造工艺， 集成电路就是采用一定的制造工艺，将二极管 、三极管、场效应管、电阻、电容等元件组成的具 三极管、场效应管、电阻、 有完整功能的电路制作在同一块半导体基片上， 有完整功能的电路制作在同一块半导体基片上，然 后加以封装所构成的半导体器件。 后加以封装所构成的半导体器件。由于其集成度高 体积小、功能强、功耗低、外部连线少， 、体积小、功能强、功耗低、外部连线少，从而大 大提高了电子设备的可靠性和灵活性， 大提高了电子设备的可靠性和灵活性，实现了元件 、电路与系统的紧密结合。集成电路最初多用于各 电路与系统的紧密结合。 算术运算， 种模拟信号的算术运算 种模拟信号的算术运算，故被称为集成运算放大电 路。

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集成运放及其发展——经历了四代产品 经历了四代产品 第一代：沿用分立元件设计思想， 第一代：沿用分立元件设计思想，但性能远远高于分立元 件电路。典型产品——uA709;国产的 件电路。典型产品 ；国产的F003, 5G23等。 等 第二代：采用有源负载，简化电路设计思想， 第二代：采用有源负载，简化电路设计思想，开环增益明 显提高。典型产品——uA741; 国产的 显提高。典型产品 ； 国产的F007, 5G24等。 等 第三代：采用了超β管， β 值高达 值高达1000~5000,考虑了元件 第三代：采用了超 管 ， 的热效应，减小了失调电压、电流、温漂。典型产品—— 的热效应，减小了失调电压、电流、温漂。典型产品 AD508, MC1556;国产的 ；国产的F1556, F030等。 等 第四代：采用了斩波稳零和动态稳零技术， 第四代：采用了斩波稳零和动态稳零技术，使各项性能更 加理想。一般情况下不需要调零就能正常工作。典型产品—— 加理想。一般情况下不需要调零就能正常工作。典型产品 HA2900, SN62088; 国产的 ； 国产的5G7650等。 等

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集成电路的特点及分类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. 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； 3. 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替， 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； 电位器需外接； 4. 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、 和变压器均需外接。 和变压器均需外接。

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5.1 集成运算放大器的构成集成运放的内部电路结构框图

u+输入级 中间级 输出级

u偏置电路中间级 — 电压放大器 输入级 — 差动放

大器 输出级 — 射极输出器或互补对称功率放大器 偏置电路 — 由各种恒流源等电路组成

uo

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5.1.1 差分式放大电路 多级放大器的耦合方式 1.组容耦合(不适用于集成) 组容耦合(不适用于集成) 组容耦合

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2.变压器耦合(不适用于集成) 变压器耦合(不适用于集成) 变压器耦合

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3.光电耦合(集成困难) 光电耦合(集成困难) 光电耦合

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4.直接耦合：频率特性好、便于集成 直接耦合：频率特性好、 直接耦合 直接耦合存在问题

前、后级静态工作点的相互影响RB1 R C1 R C2 +UCC +

+

ui-

T1

UCE1

T2R E2

uo-

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直接藕合放大电路的零点漂移现象1、零点漂移现象 、 ui=0 直接藕合 放大电路 uomA

uo

0ui=0时，理论上 o应为常数，但实际上 o不为常数，而 时 理论上u 应为常数，但实际上u 不为常数， 零点漂移。 是缓慢无规则地变化着，这种现象称零点漂移 是缓慢无规则地变化着，这种现象称零点漂移。

t

2、零点漂移的危害 、 轻微时，难以区分信号 燥声，使执行机构误动作 信号和 轻微时，难以区分信号和燥声，使执行机构误动作 严重时，阻塞信号通道 使自控系统完全瘫痪 严重时，阻塞信号通道——使自控系统完全瘫痪 使自控系统

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3、产生零点漂移的原因 、 起零点漂移的原因很多，如电源电压的波动、 起零点漂移的原因很多，如电源电压的波动、元 器件的老化、半导体元件参数随温度的变化 随温度的变化， 器件的老化、半导体元件参数随温度的变化，都将产 的漂移。 生uo的漂移。 采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元 器件可以大大减小由此而产生的漂移。所以由温度变 器件可以大大减小由此而产生的漂移。所以由温度变 引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移的主 化引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移的主 温度漂移， 温漂。 要原因，因而零点漂移也称温度漂移 简称温漂 要原因，因而零点漂移也称温度漂移，简称温漂。

抑制放大电路第一级的漂移是至关重要的问题

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4、抑制零点漂移的方法 、 在电路中引入直流负反馈 用非线性元件进行温度补偿 采用差分式放大电路

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一、基本形式差动放大电路1、电路结构 、 特点： 特点： 结构对称 双入双出 RB T1 ui1 ui ui2 b RE RP T2 RC uo uo1 a uo2 RB RC +VCC

VEE

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2. 差模信号与共模信号与输入信号 差模信号： 差模信号：v i1 = vi2 v id = v i1 v i2共模信号： 共模信号：v i1 = vi2

1 vic = ( vi1 + vi2 ) 2差模电压增益 共模电压增益 总输出电压

vod AVD = vid voc AVC = vic

vo = vod + voc = AVD vid + AVC vic

4. 共模抑制比

K CMR

AVD = AVC

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3、输入输出方式 、 反相输出端

RC uo uo1 uo2 RP RE T2

RC

+VCC 同相输出端 RB

a ui

RB T1 ui1 ui2

b 1.双端输入 双端输出 双端输入—双端输出 双端输入 输入、 输出) (ui输入、uo输出) 2.双端输入 单端输出(ui 双端输入—单端输出( 双端输入 单端输出 输入、 输出) 输入、uo1或uo2输出)

VEE3.单端输入 双端输出(b 单端输入—双端输出 单端输入 双端输出( 点接地u 输入、 输出) 点接地 i输入、uo输出) 4.单端输入 单端输出(b点 单端输入—单端输出( 点 单端输入 单端输出 接地u 输入、 输出) 接地 i输入、uo1或uo2输出)

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4、抑制零点漂移 、RC

静态时 静态时: ui1 = ui2 = 0 uo1 = uo2 uo=uo1 – uo2= 0 当温度变化时: 当温度变化时 uo1 = uo2

uo uo2 RP T2

+VCC RC

a ui b

RB ui1 ui2

uo1 T1

RB

RE VEE

uo=(uo1 + uo1 ) – (uo2 + uo2 ) = 0 注意 上 …… 此处隐藏：2021字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……