1.8.1 集成运算放大器的基本特性

集成运算放大器是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。

集成运放的典型结构

运放的典范电路通常有三级放大电路组成
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集成运放的主要特点

  1. 它具有“二高一低”特性的线性组件。即高增益、高输入电阻、低输出电阻的多级直接耦合放大器
  1. 为保证有合适的静态工作点,并低功耗,电路采用微电流源作为偏置,放大电路负载采及有源负载,以提高电压增益。
  1. 在理想条件下,集成运算放大器可以看成一个电压控制电压源
 

集成运放的电路符号

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低频小信号的条件下,运算放大器可以用下面电路等效。
在理想的条件下有:
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1.8.2 集成运放的基本参数

集成运放的电压传输特性和三项基本参数

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  1. 集成运放线性放大区所对应的输入信号范围很小
  1. 在理想条件下集成运放的电压传输特性过原点。但是实际运放的传输特性不过原点,称为输出失调
      • 原因:差分放大电路的两个三极管不可能完全一样
      • 措施:设计调零电阻(例题中讲过)

开环差模电压放大倍数

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差模输入电阻

如CF741的Rid≈1MΩ,高阻型运放的Rid 可达 MΩ以上。

输出电阻

集成运放的Ro通常为100Ω至1kΩ之间。

集成运放的失调参数

输入失调电压

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输入失调电压漂移

输入失调电压的温度系数,反映输入失调电压随温度而变化的程度

输入失调电流

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产生的原因:输入端接的两个R并不可能完全相等

输出失调模型

对模型做一点说明:
  • R1,R2表示输出端连接的阻值不相等的电阻
  • 表示差分放大电路两个三极管特性不同所引起的电压偏置(当然也包括了温度的因素)
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显然,在零输入的情况下
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在实际使用时,要求运放两个输入端的外接平衡电阻相等且较小。
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集成运放在用作线性放大时必须接成闭环的形式(开环根本没法用)
 

集成运放的共模参数

共模抑制比

集成运放的共模抑制比一般在60dB以上,性能较好的运放在100dB以上。

最大共模输入电压

当共模输入电压超出VIcmax时,将影响运放电路中相关晶体管的工作状态。运放失去正常的差模放大能力。
抑制共模信号的前提是整个电路正常工作

共模输入电阻

集成运放的时域和频域参数

-3dB带宽

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单位增益带宽

指运放差模开环电压增益Aod下降至0dB 时的频率。
带宽所围的面积近似是一个定值

转换速率SR(压摆率)

是衡量运放在大幅度信号作用下工作速度的参数。
信号最大变化率一定要小于压摆率

全功率带宽

表示当运放输出较大幅度电压时,为保证输出波形不产生因SR为有限值而引起的波形失真,运放所能工作的最高频率。
信号频率大,幅值就不能太大

1.8.3 集成运放中的电流源偏置电路

基本镜像电流源

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当三极管的 时,基本镜像电流源输出的电流 与参考电流 的误差小于5%

跟随型镜像电流源

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当三极管的 时,基本镜像电流源输出的电流 与参考电流 的误差小于0.08%

温度补偿作用

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电阻 的作用

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多路电流源电路

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1.8.4 集成运放频率响应特性

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1.8.5 集成运放应用时应该考虑的几个问题

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浙江大学电气工程学院本科生
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