6、集成运算放大器
第六章 集成运算放大器
偏置电路是为集成运算放大器的输入级、中间级和输出级电路 提供静态偏置电流，设置合适的静态工作点。 运算放大器的图形符号如图6-2所示，其中反相输入端用“-”号 表示，同相输入端用“+”号表示 。器件外端输入、输出相应 地用N、P和O表示。
图6-2 运算放大器的图形符号
二、集成运算放大器的主要参数 1. 开环差模电压放大倍数 uo 开环差模电压放大倍数A
图6-4 反馈信号在输出端的取样方式 （a）电压反馈 （b）电流反馈
（4）串联反馈和并联反馈—─反馈的方式 如果反馈信号与输 入信号以串联的形式作用于净输入端，这种反馈称为串联反 馈，如图6-5（a）所示。如果反馈信号与输入信号以并联的 形式作用于净输入端，这种反馈称为并联反馈，如图6-5（b） 所示。可用输入端短路法判别，即将放大电路输入端短路， 如短路后反馈信号仍可加到输入端，则为串联反馈，如短路 后反馈信号仍无法到输入端，则为并联反馈。
图6-7 放大电路的传输特性1—闭环特性 2—开环特性
(3)展宽了通频带 放大器引入负反馈后，虽然放大倍数降低了，但放大器的稳定 性得以提高，由于频率不同而引起的放大倍数的变化也随 之减小。在不同的频段放大倍数的下降幅度不同，中频段 下降的幅度较大，而在低频段和高频段下降的幅度较小， 结果使放大器的幅频特性趋于平缓，即展宽了通频带。
(4)改变了输入输出电阻 负反馈对输入电阻的影响取决于反馈信号在输入端的连接方式。 并联负反馈是输入电阻减小，串联负反馈是输入电阻增大。 负反馈对输出电阻的影响取决于反馈信号在输出端的取样方 式。电压负反馈是输入电阻减小，电流负反馈是输入电阻增 大。电压负反馈有稳定输出电压的作用，电流负反馈有稳定 输出电流的作用。 电压串联负反馈使电压放大倍数下降，稳定了输出电压，改善 了输出波形，增大了输入电阻，减小了输出电阻，扩展了通 频带。电压并联负反馈使电压放大倍数下降，稳定了输出电 压，改善了输出波形，减小了输入电阻，减小了输出电阻， 扩展了通频带。电流串联负反馈使电压放大倍数下降，稳定 了输出电流，改善了输出波形，增大了输入电阻，增大了输 出电阻，扩展了通频带。电流并联负反馈使电压放大倍数下 降，稳定了输出电流，改善了输出波形，减小了输入电阻， 增大了输出电阻，扩展了通频带。
第六章集成运算放大器习题及答案
第六章集成运算放大器习题及答案1、由于 ，集成电路常采用直接耦合，因此低频性能好，但存在 。
2、共模抑制比K CMR 是 ，因此K CMR 越大，表明电路的 。
3、电流源不但可以为差分放大器等放大电路 ，而且可以作为放大电路的 来提高放大电路的电压增益，还可以将差分放大电路双端输出 。
4、一般情况下，差动电路的共模电压放大倍数越大越好，而差模电压放大倍数越小越好。
（ ）5、在输入信号作用下，偏置电路改变了各放大管的动态电流。
（ ）6、有源负载可以增大放大电路的输出电流。
（ ）7、用恒流源取代长尾式差分放大电路中的发射极电阻Re ，将使电路的 （ ） A.差模放大倍数数值增大 B.抑制共模信号能力增强 C.差模输入电阻增大8、在差动电路中，若单端输入的差模输入电压为20V ，则其共模输入电压为（ ）。
A. 40VB. 20VC. 10VD. 5V 9、电流源的特点是（ ）。
A 交流电阻小，直流电阻大；B 交流电阻大，直流电阻小； C. 交流电阻大，直流电阻大； D. 交流电阻小，直流电阻小。
10、关于理想运算放大器的错误叙述是（ ）。
A ．输入阻抗为零，输出阻抗也为零；B ．输入信号为零时，输出处于零电位；C ．频带宽度从零到无穷大；D ．开环电压放大倍数无穷大 11、（1）通用型集成运放一般由哪几部分电路组成？每一部分常采用哪种基本电路？对每一部分性能的要求分别是什么？（2）零点漂移产生的原因是什么？抑制零点漂移的方法是什么?12、已知一个集成运放的开环差模增益A id 为100dB ，最大输出电压峰-峰值U opp =±10V,计算差模输入电压u i （即u +-u -）为10μV,0.5mV ，-200μV 时的输出电压u 0。
13、如图所示电路参数理想对称，晶体管的β均为50 ,r bb ′=100Ω，U BEQ = 0.7。
试计算R W 滑动端在中点时VT 1管和VT 2管的发射极静态电流I EQ ，以及动态参数A d 和R i 。
第6章集成运算放大器的应用课后习题及答案
第6章集成运算放大器的应用课后习题及答案一填空题1、反相比例电路中，集成运放的反相输入端为点，而同相比例电路中集成运放两个输入端对地的电压基本上等于电压。
2、对数和指数电路是利用二极管的电流和电压之间存在3、将正弦波转换为矩形波，应采用；将矩形波转换为三角波，应采用；将矩形波转换为尖脉冲，应采用4、滞回比较器具有特性，因此，它具有强的特点。
5、电压比较器的集成运放常常工作在；常用的比较器有比较器、比较器和比较器。
答案：1、接地、电源2、指数关系3、过零比较器、积分电路、微分电路4、滞回，抗干扰性5、非线性区，单限、滞回、窗口二选择题1、为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用______滤波电路（）A.低通B.高通C.带通D．带阻2、若从输入信号中抑制低于3kHZ的信号，应选用_____滤波电路（）A.低通B.高通C.带通D．带阻3、若从输入信号中取出低于3kHZ的信号，应选用_____滤波电路（）A.低通B.高通C.带通D．带阻4、若从有噪声的信号中提取2kHZ～3kHZ的信号进行处理，应选用_____滤波电路（）A.低通B.高通C.带通D．带阻5、在下列电路中，____电路能将正弦波电压移相+90。
（）A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路6、在下列电路中，____电路能将正弦波电压转换成二倍频电压。
（）A.加法运算电路B.乘方运算电路C.微分运算电路7、在下列电路中，能在正弦波电压上叠加一个直流量的电路为（）A.加法运算电路B.积分运算电路C.微分运算电路8、在下列电路中，能够实现电压放大倍数为-90的电路为（）A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路答案：1、D2、B3、A4、C5、C6、B7、A8、A 三判断题1、差分比例电路可以实现减法运算。
（）2、比例、积分、微分等信号运算电路中，集成运放工作在线性区；而有源滤波器、电压比较器等信号处理电路中，集成运放工作在非线性区。
简单的集成电路运算放大器
第21讲6.3 简单的集成电路运算放大器主要内容:本节主要介绍了集成电路运算放大器。
基本要求：了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点。
教学要点：1．集成电路运算放大器的组成集成电路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，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部分组成。
（1）输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
（2）.电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成（3）.输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（4）偏置电路是为各级提供合适的工作电流。
此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等2．简单的运算放大器简单运算放大器的原理电路如图所示。
（1）T1,T2对管组成差分式放大电路，信号双端输入、单端输出。
（2）复合管T3,T4组成共射极电路，形成电压放大级，以提高整个电路的电压增益。
（3）T5,T6组成两级电压跟随器，构成电路的输出级，它不仅可以提高带负载的能力，而且可进一步使直流电位下降，以达到输入信号电压v id=v i1-v i2为零时，输出电压v O=0的目的。
（4）R7和D组成低电压稳压电路以供给的基准电压，它与T9一起构成电流源电路以提高T5的电压跟随能力。
（5）电路符号：由此可见，运算放大器有两个输入端（即反相输入端1和同相输入端2）,与一个输出端3。
在运算放大器的代表符号中，反相输入端用"-"号表示，同相输入端用"+"表示。
器件外端输入、输出相应地用N,P和O表示。
（6）输入和输出的相位：利用瞬时极性法分析可知，当输入信号电压v i1从反相输入端输入时（v i2=0），如v i1的瞬时变化极性为(+)时，各级输出端的瞬时电位极性为：v C2（+）→v O2（–）→v B6（–）→v O（–）则输出信号电压v o 与v i1反相；同时，当输入信号电压从同相端输入v i2(v i1=0)时，可以检验，输出电压v o与v i2同相。
实验六 集成运算放大器的线性应用(最全)word资料
实验六集成运算放大器的线性应用(最全)word资料实验六 集成运算放大器的线性应用一、设计目的1．熟悉µA741集电路使用技术要求。
2．掌握µA741的运算电路的组成，并能验证运算的功能。
二、电路结构及说明1．反相放大器电路结构：理想条件下，表达式：1f i o u R Ru u A -==。
说明：21R R =时电路保持平衡。
2．同相放大器电路结构理想条件下，表达式：1f i o u 1R R u u A +==。
说明：21R R = ，f 3R R =电路保持平衡，减少输入引起失调电压的误差。
3．反相比例加法器电路结构 理想条件下，表达式)(B A 4fo u u R R u +-=。
说明：43R R =，543//R R R =电路保持平衡；单电源供电，利用分压方式得A u 、B u 。
4．差动减法器电路结构 理想条件下，达式)(B A 3fo u u R R u --=。
说明：43R R =电路保持平衡。
5．反相积分器电路结构理想条件下，表达式：dt t u CR u )(1i 1o ⎰-=。
说明：输入方波信号，输出是输入对时间的积分，负号表示输入与输出反相。
当输入电压为方波时，输出电压为三角波，其输出电压的峰值为：)2(211P -SP P -OP TC R u u -=（1）C 为反馈元件。
f R 为分流电阻,它是给直流反馈提供通路避免失调电压在输出端产生积累电荷，使积分器产生饱和，f R 取大些可改善积分线性。
（2）21R R =保持电路平衡。
（3）当选择时间常数T C R ==1τ时，那么：P -SP 1P -SP P -OP 41)2(21u T C R u u -=-=。
（其中T 表示信号频率的周期） 三、实验仪器1. 直流稳压电源 一台 2．函数信号发生器 一台 3．示波器 一台 4．晶体管毫伏表 一台 5．数字万用表 一块 四、设计要求和内容1．反相放大器。
模拟电子技术填空题答案
1，半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。
2，本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成N型半导体，其多数载流子是自由电子，若掺入微量的三价元素，则形成P型半导体，其多数载流子是空穴。
3，PN结在正偏是导通，反偏是截止，这种特性称为单向导电性。
4，当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向电压将减小。
5，整形电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单项脉动的直流电。
稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。
6，发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。
7，光电二极管能将光信号转变为电信号，它工作时需加反向偏置电压。
8，测得某二极管的正向电流为1mA，正向压降为0.65V，该二极管的直流电阻等于650Ω，交流电阻等于26Ω。
1，晶体管从结构上可以分为PNP和NPN两种类型，它工作时有两种载流子参与导电。
2，晶体管具有电流放大作用的外部条件是发射结正偏，集电结反偏。
3，晶体管的输出特性曲线通常分为三个区域，分别是放大、饱和、截止。
4，当温度升高时，晶体管的参数增大，I增大，导通电压减小。
5，某晶体管工作在放大区，如果基极电流从10uA变化到20uA时，集电极从1mA变为1.99mA，则交流电流放大系数约为99.6，场效应管从结构上可分为两大类：MOS场效应管、结型场效应管；根据导电沟道的不同又可分为N沟道、P沟道两类；对于MOSFET，根据栅源电压为零时是否存在导电沟道，又可分为两种：增强型、耗尽型。
7，Ugs(off)表示夹断电压，Idss表示饱和漏极电流，它们是耗尽型场效应管的参数。
1，放大电路的输入电压Ui=10mV,输出电压Uo=1V，该放大电路的电压放大倍数为100，电压增益为40dB。
2，放大电路的输入电阻越大，放大电路向信号源索取的电流就越小，输入电阻也就越大；输出电阻越小，负载对输出电压的影响就越小，放大电路的负载能力就越强。
3，共集电极放大电路的输出电压与输入电压同相，电压放大倍数近似为1，输入电阻大，输出电阻小。
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。
第六章《集成运算放大电路》
U od = U od 1 U od 2 = A u1 U id A u 2 ( U id ) = 2 A u 1 U id
U od 结论：差模电压放大倍数等于 结论： Ad = = A u1 半电路电压放大倍数。 半电路电压放大倍数。 2 U id
21
§6-3．差分放大电路
（2）共模输入方式
非线性区： 非线性区：
u o只有两种可能 : + U OM或 U OM
7
§6-2．集成运放中的电流源电路
( 一) 电 流 源 概 述
一、电流源电路的特点： 电流源电路的特点：
这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 BJT、FET工作在放大状态时 工作在放大状态时， 1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒流特 性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、微电流源、 镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等 电流源电路一般都加有电流负反馈。 3、电流源电路一般都加有电流负反馈。 电流源电路一般都利用PN结的温度特性， PN结的温度特性 4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电路进 行温度补偿，以减小温度对电流的影响。 行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
差模输入信号为Ui1 － Ui2=2 Uid 差模输入信号为U
差模输入方式
定义： 定义：Ad=Uod/2Uid
20
§6-3．差分放大电路
A u1 U od 1 = U i1
U od 2 U i2
A u2 =
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T1
T2
T1
T2 解决方法：。。。
Re2 IC2 IE2
计I C2算 方I C1法=：1IRE2F
IREF
VCC R
VBE1 VBE2 VBE (10mV)
Re2
Re2 10k
vBE
IE ISe VT
IC2
VT Re2
ln IREF IC2
(1)
I REF
VCC R
(2)
vBE
VT
ln
IC
I1
Rb2 Re
比例电流源
而
：
I1＝VRCbC1
VBE Rb2
VCC Rb1 Rb2
集成电路中，DT1
6
+VCC
BJT电流源接法与放大电路接法比较
R
Rc
IC 0 IC=0
IC1
IC2
T
T1
T2
VBB
Re1
Re2
VBB
VCC=0
7
6.1 集成电路运算放大器中的电流源
+VCC
4. 镜像电流源
会计算电流源的输出 电流（求Q）
• 多路电流源
• 电流源用作有源负载
3
iC VCC Rc
ICQ
iC
6.1 集成电路运算放大器中的电流源
1. 概述
恒流源：Rs = ， iO = Is ，与RL无关 三极管工作在放大区，其输出特性 具 有恒流特性。
Q
vCE VCEQ
特点：易受温度影响
直流电阻小 交流电阻大
R
IREF
IC1 T1
RL IC2
IC2 IC1
问题1
=
I REF
1
2
I REF
VCC R
问题2T2VCE1 Nhomakorabea= VBE1 0.6V VCE2
虽有：VBE2 = VBE1 ；2 = 1 但仍造成：IC2 IC1
修正如下：考虑基区宽度调制效应（75页）
rce
=
VA IC
（VA为 Early 电 压 ， 典 型 值100V）
Re1 Re2
VCC R Re1
IB2 = IB1；IC2 = IC1
对T1的C点列KCL方程：
IC1 IREF 2IB
I REF
2
IC1
镜像
IC2
Ro
IC1
rce2
=
I REF
1
2
I REF
VCC VBE1 R
VCC R
8
6.1 集成电路运算放大器中的电流源
+VCC
4. 镜像电流源 思路：提高精度
Re
RIEe2
Rb2
RL IO IC
T
Re
提高计算精度
• 增加1个二极管D
并使D与T（Je）具有相同 的温度特性（补偿）
即： VD = VBE 所以，在Je回路有：
BJT基本电流源
满足条件： I1 >>IB VB >>VBE
IC
VB
VB E Re
VB Re
特殊状态
VD +I1 Rb2 = VBE +IC Re
R
I1
RL
+VCC
思路： 比例系数＝1
去掉2个电阻，减少占用硅片面积
IC1 T1 Re1
IO IC2
R
T2 IC1 Re2 T1
IREF
2IB
RL 求 IC2 = ? 假设T1处于放大区（问题？）
IC2 对管T1与T2特性相同（温度补偿）
T2 VBE2 = VBE1； 2＝1
比例电流源
IC2
I1
Re1 Re2
2
IREF
的误差不能忽略！
I REF
VCC 2VBE1 R
VCC R
为了避免T3的电流过小而使 3下降，
常常加入电阻Re3 ，使IE3增大。
10
6.1 集成电路运算放大器中的电流源
+VCC
+VCC
5. 微电流源
R
IREF
R RL
IREF
RL
思路：产生A级电流
IC1
IC2 IC1
IC2
例如：VCC = 10V，IC2 = 1A， 则 R=10M。需占用硅片面积大
Re
–
R’o
电流源内阻 Rs = R’o（输出电阻）
Ro'
rce(1
rbe
Re
Rb
Re
)
式3.5.6（106页） 5
6.1 集成电路运算放大器中的电流源 3. 比例电流源
+VCC +VCC
+VCC
思路：
RRb1
II11 Rc
IVCB1
RL IICO
Rb1 I1
IC2
T1
T2
D
Rb2 Re1
IE IS
IC2
iC
vBE
ISe VT
(1
vCE VA
)
IC2
1 VCE2
VA
1 30 100
1.29
IC1 1 VCE1 1 0.6
VA
100
9
6.1 集成电路运算放大器中的电流源
+VCC
+VCC
4. 镜像电流源 Ro rce2
R
IREF
IC1
R RL IREF
IC1 IC2
T1
IB3 T3
RL
–
i2 Re ReiE
I– E
RL
——分压式射极偏置电路
在满足条件 I1 >>IB ；VB >>VBE 时
RL
VB
Rb2 Rb1 Rb2
VCC
IC
IE
VB
VB E Re
VB Re
Rb2 VCC Rb1 Rb2 Re
Ib
Io
与Rc无关，且能稳定Q（温度影响）
rbe Rb1 Rb2
Rb
+
Ib rce Vo
输出级—Ro 共集
RL特别小
第5章 功率 放大电路
第8、9、10章 运 算放大器应用 各种
功能电路
第6章
性能
集成 改善 第7章
反馈
运算放大器
技术、方法
2
6.1 集成电路运算放大器中的 电流源
• 概述 • BJT基本电流源 • 比例电流源 • 镜像电流源 • 微电流源
学习要求
能辨认电路（电流源结 构的变化规律）
IBQ 分析任务
RCE rce =
= VCE vICCE iC
确定电流源的输出电流，
vCE 并提高计算精度
VCC 提高输出电阻Ro
4
6.1 集成电路运算放大器中的电流源
+VCC
VCC
2. BJT基本电流源
+
RRb1b1
Cb1
V+ B
i1
Rc Rc
c
Cb2 + iC
I+C
b
iB e
vo
vi RRb2b2
2IB1 IC2
T2
思路：提高精度
解决方法：增加1个缓冲级T3 即共集放大器，减小分流。
带缓冲级的镜像电流源
T1
T2
Re3
IC2
IC1
= IREF
1
2
I REF
VCC R
问题2
若 较小，则分流造成
同样对T1的C点列KCL方程：
IC1 IREF IB3 IREF
2IB1
IC2
IC1
=
I REF 1 2
Vi1
Ri1
放大电路
AVO1Vi1
Vo1 Vi2
Ri2
放大电路
AVO2Vi2
Vo2 Vi3
Ri3
放大电路
AVO3Vi3
Vo3
Vo
RL
–
––
–
––
–
––
–
––
输入级—Ri 共集、共射
中间放大级—AV 共射、共基
Ri
2个信号 直接耦合
相减
零漂
第4章 场 第6.2节 差分
效应管
放大电路
第6.1节 电流源
6 集成电路运算放大器
6.1 集成电路运算放大器中的电流源 6.2 差分式放大电路 6.3 集成电路运算放大器 6.4 集成电路运算放大器的主要参数 *6.5 专用型集成电路运算放大器 *6.6 放大电路中的噪声与干扰
1
多级放大电路
Rs Ii
Ro1
Ro2
Ro3
Io
++
+
++
+
++
+
++
+ Vs
Vi