集成运放的种类和主要性能指标
4.4集成运放的性能指标及低频等效电路
4.4 集成运放的性能指标及其低频等效电路
性能指标等效电路
一、集成运放的主要性能指标
1、开环差模电压增益A od
集成运放无外加反馈时的差模放大倍数
3、差模输入电阻r id
2、共模抑制比K CMR oc
od CMR A A K =)
(N p o
od
u u u A -∆∆=
Id
Id id I U r ∆∆=
4、输入失调电压U Io
使输出电压为零时，在输入端加的补偿电压5、输入失调电压温漂d U Io / d T 6、输入失调电流I IO
7、输入失调电流温漂d I Io / d T 8、输入偏置电流I IB
2
1B B IO I I I -=212
1
B B IB
I I I +=
9、最大共模输入电压U Icm
集成运放所能承受的最大共模电压10、最大差模输入电压U Idm
集成运放反相与同相输入端之间
能承受的最大电压
11、-3dB带宽f H
A od下降3d
B 时的频率
12、单位增益带宽f C
13、转换速率SR
二、集成运放的低频等效电路
-
-+
+
O
u Id od u A 2
-++⋅
u u A oc -+
o
r id
u -
+
id
r 2
IO I 2
IO I IB I IB
I io u -
+
+
u -u 输入端等效电路
输入端等效电路
R id
I
u -
+O
u I
od u A o
r -
+
简化的集成运放低频等效电路。
集成运放的性能指标
集成运放的性能指标学习要求：●掌握开环差模电压放大倍数、共模抑制比、差模输入电阻、输入失调电压和输入失调电流等参数的物理意义；●了解输入失调电压温漂、输入失调电流温漂dI IO/dT、输入偏置电流、最大差模输入电压、最大共模输入电压、–3dB带宽、单位增益带宽和转换速度等参数的物理意义。
1.开环差模电压放大倍数Aod开环差模电压放大倍数A od是指集成运放在开环情况下的空载电压放大倍数。
A od，其值越大越好。
通用型运放一般在范围。
2．共模抑制比K CMR共模抑制比K CMR是集成运放的开环差模电压放大倍数和开环共模电压放大倍数之比的绝对值，即。
它是衡量输入级差放对称程度及表征集成运放抑制共模干扰信号能力的参数。
其值越大越好，通用型运放在65－110dB之间。
3．差模输入电阻差模输入电阻是差模信号输入时，运放的开环输入电阻。
愈大，从信号源索取的电流愈小。
4.输入失调电压U I0及其温漂dU IO/dT由于集成运放的输入级电路参数不可能绝对对称，所以当输入并不为零。
U I0是使输出电压为零时在电压为零时，输出电压输入端所加的补偿电压，其数值是电压的负值，即U I0=。
U I0愈小，表明电路参数对称性愈好。
dU IO/dT是U I0的温度系数，其值愈小，表明运放的温漂愈小。
5. 输入失调电流I I0及其温漂dI IO/dTI I0＝|I B1－I B2|，I I0的大小反映了输入级差放管输入电流的不对称程度。
其值愈小愈好。
dI IO/dT是I I0的温度系数，其值愈小，表明运放的质量愈好。
6. 输入偏置电流I IB输入偏置电流I IB是输入电压为零时，集成运放两输入端静态基极（栅极）电流的平均值，即I IB＝(I B1+I B2)／2。
I IB愈小，信号源内阻对集成运放静态工作点的影响也就愈小，I I0往往也愈小。
7. 最大差模输入电压U IdMaxU IdMax是运放两输入端间所能承受的最大差模电压值。
集成运放的分类
集成运放的分类1. 通用型这类集成运放具有价格低和应用范围广泛等特点。
从客观上判断通用型集成运放，目前还没有明确的统一标准，习惯上认为，在不要求具有特殊的特性参数的情况下所采用的集成运放为通用型。
由于集成运放特性参数的指标在不断提高，现在的和过去的通用型集成运放的特性参数的标准并不相同。
相对而言，在特性参数中具有某些优良特性的集成运放称之为特殊型或高性能型。
由于各生产厂家或公司的分类方法不同，在这个厂定为特殊型的，而在另一个厂家可能定为通用型。
且特殊型性能标准也在不断提高，过去定为特殊型的，现在可能定为通用型。
下面介绍的方法只是作为大致的标准，在选用器件时，还是应该以特性参数值作为选择器件的标准。
根据增益的高低可分为低增益（开环电压增益在60～80dB）的通用I型，主要产品有F001，4E314，X50，BG301，5G922，FC1，FC31，μA702等。
中增益（开环电压增益在80～100dB）的通用Ⅱ型，主要产品有F709，F004，F005，4E304，4E320，X52，8FC2，8FC3，56006，BC305，FC52，μA7093等。
高增益（开环电压增益大于100dB）的通用Ⅲ型，主要产晶有F741，F748，F101，F301，F1456，F108，XFC77，XFC81，XFC82，F006，F007，F008，4E322，8FC4，7XC141，5624，XFC51，4E322，μA741等。
2．低输入偏置电流、高输入阻抗型在有些应用场合，如小电流测量电路、高输入阻抗测量电路、积分器、光电探测器、电荷放大器等电路，要求集成运放具有很低的偏置电流和高的输入阻抗。
场效应管型集成运放具有很低的输入偏置电流和很高的输入阻抗，其偏置电流一般为0.1～50pA，其输人阻抗一般为10～10Ω。
高输人阻抗运放一般指输入阻抗不低于10MΩ的器件。
对于国外高输入阻抗运放，其输入阻抗均在1000CΩ以上，如μA740，；μPC152，8007等。
集成运放的主要技术指标-完整版课件
十二、 单位增益带宽 BWG
Aod 降至 0 dB 时的频率，此时开环差模电压放大倍 数等于 1 。
十三、 转换速率 SR
额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时， 输出电压的最大变化率。单位为 V / s 。
在实际工作中，输入信号的变化率一般不要大于集 成运放的 SR 值。
其他技术指标还有：最大输出电压、静态功耗及输 出电阻等。
定义：
K CMR
20 l g
Aod Aoc
多数集成运放在 80 dB 以上，高质量的可达 160 dB。
九、最大共模输入电压 UIcm
输入端所能承受的最大共模电压。
十、最大差模输入电压 UIdm
反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。
十一、 - 3 dB带宽 fH
表示 Aod 下降 3 dB 时的频率。一般集成运放 fH 只有 几赫至几千赫。
一般运放：UIO 为 1 ~ 10 mV； 高质量运放：UIO 为 1 mV 以下。
三、输入失调电压温漂 UIO
定义：
UIO
dUIO dT
一般运放为 每度 10 ~ 20 V；
高质量运放低于每度 0.5 V 以下；
四、输入失调电流 IIO
定义： 当输出电压等于零时，两个输入端偏置电流 之差，即
一般运放为 几十 ~ 一百纳安；高质量的低于 1 nA。
五、输入失调电流温漂 IIO
定义：
IIO
dIIO dT
一般运放为 每度几纳安；高质量的每度几十皮安。
六、输入偏置电流 IIB
定义： 输出电压等于零时，两个输入端偏置电流的
平均值。
IIB
1 2
(
I
B1
IB2 )
集成运算放大器的主要参数与分类
集成运算放大器的主要参数与分类集成运算放大器主要参数(1)共模输入电阻(RINCM)该参数表示运算放大器工作在线性区时，输入的共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比。
(2)直流共模抑制(KCMRDC)该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同宜流信号的抑制能力。
(3)交流共模抑制(KCMRAC)该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力，是差模开环增益除以共模开环增益的函数。
(4)增益带宽积(GBP)增益带宽积Auo×f是一个常量，定义在开环增益随频率变化的特性F060S120曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。
(5)输入偏置电流(/IB)该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。
在电路外接电阻确定之后，输入偏置电流的大小主要取决于运放差分输入级BJT的性能。
当它的∥值太小时，将使偏置电流增加。
从使用角度来看，偏置电流越小，由信号源内阻变化引起的输出电压变化也越小，故它是重要的技术指标。
一般为lOnA～lUA。
(6)输入偏置电流温漂（TCIB）该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。
TCIB通常以pA/℃为单位。
(7)输入失调电流(/o。
)在BJT集成电路运算放大器中，输入失调电流厶。
是指当输出电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差，即L。
=l/BP+/BNJ。
由于信号源内阻的存在，厶。
会引起一输入电压，破坏放大器的平衡，使放大器输出电压不为零，所以希望厶。
越小越好。
它反映了输入级有效差分对管的不对称程度，一般约为InA～O.lpA。
(8)输入失调电流温漂（Taos）该参数指在规定温度范围内输入失调电流厶。
的温度系数，也是对放大器电路漂移的量度，不能用外接调零装置来补偿。
CIOS通常以pA/℃为单位。
(9)差模输入电阻(Ri。
)该参数表示输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比，电压的变化导致电流的变化。
在一个输入端测量时，另一输入端接固定的共模电压。
集成运算放大器
A/D转换方法
– 计数法 速度慢 – 双积分式A/D转换器 精度高、干扰小 速度慢 – 逐次逼近式A/D转换器 原理同计数式相似，只是从最高位开始，通过试探值来计数。
例1：ADC0804 （8位,100us,转换精度 ±1LSB,内带可控三态门）。
例2：ADC570 (输入电压：0~10V 或 -5V~+5V）
例3. 8位以上A/D转换器和系统连接。 ADC1210：12位，100us，启动端SC，结束转换CC。
例4. ADC0809: 逐次逼近式8通道8位ADC。
同时有模拟电路和数字电路的系统中地 线的连接
模拟电路 ADC DAC 数字电路
模拟电路 AGND
数字电路 DGND
模拟地
公共接地点
if RF
R1 R2
R3 RP
－ ＋
u0
ui 1 ui 2 ui 3 uo R1 R2 R3 Rf 可得： uo R f ( ui 1 ui 2 ui 3 ) R1 R2 R3 若R1=R2=R3=R，则 u R f ( u u u ) o i1 i2 i3 R
集成运算放大器
1．集成运算放大器概述
集成运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出 电阻的多级直接耦合放大电路，一般由四部分组成：
输入级：一般是差动放大 器，利用其对称特性可以 提高整个电路的共模抑制 比和电路性能，输入级有 反相输入端“-”、同相 输入端“+”两个输入端； 中间级：的主要作用是
3、差动比例运算电路
R1=R2，R’=RF Uo=-RF/R1(Ui1-Ui2)
差动比例运算电路 又称减法运算电路
04-2集成运放的种类和主要性能指标
12、 单位增益带宽 BWG
Aod 降至 0 dB 时的频率，此时开环差模电压放大倍 数等于 1 。
13、 转换速率 SR
额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时， 输出电压的最大变化率。单位为 V / s 。 在实际工作中，输入信号的变化率一般不要大于集 成运放的 SR 值。 其他技术指标还有：最大输出电压、静态功耗及输 出电阻等。 11
（6）高压型
性能特点：输出电压动态范围大，电源电压 高，功耗大。
（7）大功率型
性能特点：可提供较高的输出电压较大的输 出电流，负载上可得到较大的输出功率。
5
4.2.2 集成运放的主要技术指标
集成运算放大器的符号
反相输入端
u–
同相输入端
u+ +
Aod +
uo
输出端
1、开环差模电压增益 Aod
指差模电压放大倍数，一般用对数表示，定义为
定义：
K C MR
Aod 20 lg Aoc
9
多数集成运放在 80 dB 以上，高质量的可达 160 dB。
9、最大共模输入电压 UIcm
输入端所能承受的最大共模电压。
10、最大差模输入电压 UIdm
反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。
11、 3 dB带宽 fH
表示 Aod 下降 3 dB 时的频率。一般集成运放 fH 只 有几赫至几千赫。
1
2、集成运放的种类
按工作原理分：
电压放大型、电流放大型、跨导型、互阻型等
按可控性分：
可变增益型运放、选通控制型运放等
按性能指标分：
高阻型、高速型、高精度型、低功耗型等
还可以分为单电源、双电源、单运放、双运放、 四运放、双极型、CMOS型、BiFET型等种类。
集成运算放大器的组成以及各组成部分的特点
集成运算放大器的组成以及各组成部分的特点集成运算放大器（Integrated Operational Amplifier，简称Op Amp）是一种常用的集成电路芯片，是现代电子电路中不可或缺的基础组件之一、它主要由差分放大器、电压放大器、恒流源、输出级等几个主要组成部分构成，并具有高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗、宽频带等特点。
在电子电路设计和实际应用中，集成运算放大器应用广泛，被广泛应用于放大、滤波、积分、微分、比较和运算等许多各种电路。
一、差分放大器：差分放大器是集成运算放大器的核心部分，它由两个共射放大器组成的，具有以输入信号差模态进行放大的功能。
差分放大器的特点主要有以下几点：1.高增益：差分放大器的增益是非常高的，通常可以达到几万倍以上，可以在输入信号很弱的情况下放大到足够的幅度。
2.共模抑制比较高：差分放大器可以抑制输入信号的共模干扰，使得只有差模信号被放大，提高了系统的稳定性和抗干扰能力。
3.输入阻抗较高：差分放大器的输入阻抗一般在几十到几百兆欧之间，可以将输入信号的阻抗影响降到最低，不会对源产生较大的负载。
4.低失调电压：差分放大器的失调电压很小，通常只有几微伏，可以保证输出信号的准确性和稳定性。
二、电压放大器：电压放大器是集成运算放大器的主要功能之一，它可以将小信号放大到较大的幅度。
电压放大器具有以下几个特点：1.高增益：电压放大器的增益通常在几千倍到几万倍之间，可以放大输入信号的幅度，以适应后续电路的要求。
2.输入阻抗高：电压放大器的输入阻抗较高，通常在几百兆欧或以上，可以减少对源电路的负载，避免信号失真。
3.输出阻抗低：电压放大器的输出阻抗很低，通常在几十欧姆以内，可以提供较大的输出电流，提高系统的稳定性和抗干扰能力。
4.宽频带：电压放大器的带宽很宽，可以在较高的频率范围内放大信号，使得系统的传输速度更快。
三、恒流源：恒流源是集成运算放大器的重要组成部分，它主要用于提供恒定的电流源，供电放大器工作。