第07章 集成运算放大电路.ppt

第7章集成运算放大电路
集成运算放大器简介
集成电路是利用半导体的制造工艺,把管子、电阻、电容、电路和连线等做在一个半导体基片上,形成不可分割的固体块。集成电路中,元件密度高、连线短、焊点少、外部引线少,因此大大提高了电子线路及电子设备的灵活性和可靠性。它具有通用性强、可靠性高、体积小、重量轻、功耗小及性能优越等特点,而且外部接线很少,调试极为方便,现在已经广泛应用于自动测试、自动控制、信息处理以及通信工程等各个电子技术领域。
集成电路按制造工艺不同分为半导体集成电路,薄膜、厚膜集成电路和混合集成电路;按有源元件类型不同分为单极型、双极型集成电路;按功能不同又可分为数字集成电路和模拟集成电路。
模拟集成电路是以电压或电流为变量对模拟量进行放大、转换、调制的集成电路,它可分为线性集成电路和非线性集成电路。线性集成电路是指输入信号和输出信号的变化成线性关系的电路,如集成运算放大器。非线性集成电路是指输入、输出信号的变化成非线性关系的集成电路,如集成稳压器。
集成运算放大器简介
线性集成电路总结起来有如下特点。
(1) 集成电路中一般都采用直接耦合的电路结构,而不采用阻容耦合结构。
(2) 集成电路的输入级采用差动放大电路,其目的是为了克服直接耦合电路的零漂。
(3)  NPN管和PNP管配合使用,从而改进单管的性能。
(4) 大量采用恒流源来设置静态工作点或作有源负载,用以提高电路性能。
集成运算放大器简介
集成运算放大器的电路符号
集成运算放大器的电路符号如图7-1所示。它有两个输入端,一个反相输入端和一个同相输入端。分别用“-”“+”表示。有一个输出端,输出电压与反相输入端输入电压的相位相反,而与同相输入端输入电压的相位相同。
集成放大器满足下列关系式
(7-1)
式中, 为集成运算放大器开环电压放大倍数。
集成运算放大器的基本组成
图7-1 运算放大器的电路符号
集成运算放大器的基本组成
集成运算放大器的基本组成
集成运算放大器的基本组成
集成运算放大器的类型很多,电路也各不相同,但从电路的总体结构上看,它们都具有许多共同之处,通常都是由输入级、中间级、输出级和偏置电路组成。如图7-2所示电路为集成运算放大器F741的简化原理图。
图7-2 集成运算放大器F74l的简化原理图
集成运算放大器的基本组成
集成运算放大器的基本组成
1. 输入级
输入级是集成运算放大器性能保证的关键。为了减少零点漂移和抑制共模干扰信号,要求输入级温漂小,共模抑制比高,有极高的输入阻抗,一般采用具有恒流源的差动放大电路。电路中V1、V2、V3和V4组成差动放大电路。V5、V6及V7组成恒流源电路,作为差动输入级的有源负载。这一级不但能有效地抑制零漂,且具有较高的输入阻抗,对输入信号也具有一定的放大能力。
集成运算放大器的基本组成
2. 中间级
运算放大器的放大倍数主要是由中间级提供的,因此要求中间级有较高的电压放大倍数。一般放大倍数可达几万甚至几十万以上,通常由多级放大电路组成。如图7-2所示,V8、V9分别组成共集、共射放大电路,并有恒流源ICB作负载,因而使该级可获得很高的电压增益,V14作为射级跟随器,起隔离作用,并可进一步提高电压放大倍数。