第七章模擬電子技術基礎(第4版)集成運算放大器及其應用“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材01通用集成運算放大器的基本特點通用集成運算放大器的基本特點集成電路及其特點1.集成電路的特點(1)由于制造工藝和集成化的限制，不適于制造容量大的電容和電感，因此，集成電路內部放大電路通常采用直接耦合方式。(2)集成電路的工藝不適于大阻值電阻的制造，因此，常采用晶體管構成的恒流源電路提供偏置電流。(3)電路元器件匹配。通用集成運算放大器的基本特點集成電路及其特點1.集成電路的特點(4)在集成電路內部，縱向NPN管的β較大，而橫向PNP管的β值很小，但PN結耐壓高，因此，設計中常常利用這一特點，將縱向NPN管和橫向PNP管接成復合組態，形成性能優良的各種放大電路。通用集成運算放大器的基本特點集成電路及其特點2.集成電路的分類集成電路的種類很多，按照實現的功能不同，一般將集成電路分為數字集成電路和模擬集成電路兩大類：數字集成電路主要用于產生和處理各種數字信號；模擬集成電路主要完成對模擬信號的采集、放大、比較、變換等功能，用來產生、放大和處理各種模擬信號或進行模擬信號和數字信號之間的相互轉換。通用集成運算放大器的基本特點集成電路及其特點3.集成運算放大器的發展(1)通用型集成運放；(2)專用型集成運放；通用集成運算放大器的基本特點集成運算放大器的組成1.集成運放的電路符號和封裝；2.集成運放的組成框圖；02雙極型通用集成運算放大器雙極型通用集成運算放大器電路基本結構概述圖7-4所示電路為741運放的內部電路結構。為便于分析，將電路分為幾個基本的部分，并對其逐一進行分析。和大多數運放電路一樣，741運放也由三級電路組成：差動放大輸入級電路、增益級電路和輸出級電路。圖中將提供運放基準偏置電流的偏置電路單獨分開。雙極型通用集成運算放大器電路基本結構概述雙極型通用集成運算放大器電路基本結構概述1.輸入級差動放大電路；2.增益級；3.輸出級；雙極型通用集成運算放大器直流偏置分析1.偏置電路和輸入級電路雙極型通用集成運算放大器直流偏置分析2.增益級圖7-9所示為基準偏置電路和增益級電路部分。雙極型通用集成運算放大器直流偏置分析3.輸出級電路圖7-10所示為741運放基本的輸出級電路。雙極型通用集成運算放大器直流偏置分析4.保護電路雙極型通用集成運算放大器交流小信號分析1.輸入級；2.增益級；3.總增益；4.輸出電阻；03CMOS集成運算放大器CMOS集成運算放大器5G14573CMOS集成運算放大器1.5G14573CMOS運放電路結構；2.直流分析；3.小信號交流分析；CMOS集成運算放大器5G14573CMOS集成運算放大器CMOS集成運算放大器三級CMOS運算放大器圖7-19所示為三級CMOS運算放大器電路。CMOS集成運算放大器三級CMOS運算放大器1.直流分析；2.交流分析；CMOS集成運算放大器折疊式共源-共柵CMOS運算放大器電路1.折疊式共源-共柵電路；2.CMOS折疊式共源-共柵放大器電路；(1)直流分析(2)交流分析04集成運算放大器的特性參數集成運算放大器的特性參數折疊式共源-共柵CMOS運算放大器電路1.輸入特性參數輸入特性參數主要是用于評價集成運放的輸入失調特性的參數。2.增益特性參數3.輸出特性參數(1)輸出電阻R；(2)輸出峰-峰電壓；4.電源特性參數集成運算放大器的特性參數折疊式共源-共柵CMOS運算放大器電路5.頻率特性參數(1)開環帶寬BW(2)單位增益帶寬BG(3)轉換速率Sn(壓擺率)集成運算放大器的特性參數折疊式共源-共柵CMOS運算放大器電路05理想運算放大器理想運算放大器1.運算放大器的電壓傳輸特性；2.運放的理想參數；3.理想運放的等效模型和分析方法；理想運算放大器4.運放構成的兩種基本負反饋電路(1)反相放大器；(2)同相放大器；5.運算放大器的誤差分析06集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用加法運算電路1.反相加法運算電路集成運算放大器的線性應用加法運算電路2.同相加法運算電路集成運算放大器的線性應用差動放大器差動放大器可以實現輸出電壓與輸入電壓的減法運算，基本電路結構如圖7-34所示。集成運算放大器的線性應用測量放大器針對差動放大器很難同時獲得較高的輸入阻抗和較高增益的問題，一種解決方法是在信號源和相應的輸入端之間接入電壓跟隨器。集成運算放大器的線性應用積分器1.反相積分器；2.實際應用的積分器；集成運算放大器的線性應用微分器1.反相微分器；2.實際應用的微分器；07集成運算放大器的非線性應用集成運算放大器的非線性應用對數和指數運算電路1.對數運算電路；2.指數運算電路；集成運算放大器的非線性應用波形變換電路1.檢波與絕對值電路(1)檢波電路；(2)絕對值電路；集成運算放大器的非線性應用對數和指數運算電路2.限幅電路(1)串聯限幅電路；(2)并聯限幅電路；(3)穩壓管雙向限幅電路；08集成運算放大器的其他應用簡介集成運算放大器的其他應用簡介電壓比較器1.理想運放工作在非線性區的特點(1)理想運放的開關特性；(2)理想運放的輸入電流等于零；(3)電路結構的特點；集成運算放大器的其他應用簡介電壓比較器2.簡單電壓比較器(1)反相電壓比較器；(2)過零比較器；3.遲滯電壓比較器集成運算放大器的其他應用簡介有源濾波器1.有源低通濾波器(1)一階有源低通濾波器；(2)二階有源低通濾波器；2.有源高通濾波器(1)一階有源高通濾波器；