第5章集成运算放大器
5.1 集成运放的基本组成
5.2 集成运放的基本特性
5.3 放大电路中的负反馈
5.4 集成运放在模拟信号运算方面的应用5.5 集成运放在幅值比较方面的应用
*5.6 应用举例
5.1 集成运放的基本组成
5.1.1 概述
5.1.2 集成运放的输入级电路——差分放大
电路
5.1.3 集成运放的输出级电路——互补对称
电路
5.1.4 集成运放的图形符号和信号输入方式
5.1.1 概述
集成运放是一种具有很高的电压放大倍数，性能优越，集成化的多级放大器。
类型：通用型、专用型
集成运放的基本组成框图
输入级-
+
u o 中间级输出级
偏置电路
u-u+
?输入级
?中间级
?输出级
?偏置电路
多级放大器的耦合方式：阻容耦合
变压器耦合
直接耦合
5.1.2 集成运放的输入级电路
——差分放大电路
-++U CC
E
U Z --
-+-
+
u i1
u i2
u i
-U EE
-+D Z
i C3
u o1u o2++T 3
T 2
T 1
R C
R C
R 1
R L +u o -i B3B 3R 2
电路特点：对称；双湍输
入，双湍输出。
1.静态分析120
i i u u ==12,B B I I =12,C C I I =12
C C u u =120
o C C u u u =-=温度变化引起的漂移12,B
B i i ''=12,
C C i i ''=12
C C u u ''=120o
C C u u u '''=-=
2.动态分析
差模信号输入
差模信号——12,
i i u u =-大小相同，极性相反。
12i i u u 与111222
,i b c i b c u i i u i i →→、、11b c i i 、分别与22b c i i 、大小相同，方向相反；
12o o u u 与大小相同，极性相反。
12o o o u u u =-故 ，有输出电压，具有放大作用。
记差模放大倍数为d
A -+
+U CC
E
U Z ---+-+
u i1u i2u i
-U EE
-+D Z
i C3
u o1u o2++T 3
T 2
T 1
R C
R C
R 1
R L +u o -i B3B 3R 2
共模信号输入
共模信号——12
i i u u =12i i u u 与大小和极性均相同。
理想情况——电路完全对称
0o u =——无放大作用实际电路，0,o u ≠但很小。c
A 共模抑制比
1d CMR
c
A K A =记共模放大倍数为-+
+U CC
E
U Z ---+-+
u i1u i2u i
-U EE
-+
D Z
i C3
u o1u o2++T 3
T 2
T 1
R C
R C
R 1
R L +u o -i B3B 3R 2
差分放大电路的输入—输出方式：
?双端输入，双端输出；
?双端输入，单端输出；
?单端输入，双端输出；
?单端输入，单端输出。
5.1.3 集成运放的输出级电路
——互补对称电路
-++U CC
-+-+u i -U CC
T 2T 1R 1
R 2
R L
E D 1
D 2
a
b
+
-u o U
B E 1
U B E
2
静态时，0
E U =i u 1T 动态时，在正半周，
导通，21T T 导通、截止，电流回路：1CC L o U T R u →→?正半周
在负半周，
i u 2T 截止，
电流回路：
2CC L o U R T u →→?－负半周
5.1.4 集成运放的图形符号和信号输入方式
?图形符号
△
_
+
u -u +
+
IN_
IN +
A 0OUT
u O
IN -IN +OUT ——反相输入端——同相输入端——输出端
信号传递方向——输入端→输出端?信号输入方式：
反相输入方式；同相输入方式；差分输入方式。
5.2 集成运放的基本特性
5.2.1 集成运放的主要参数
5.2.2 集成运放的电压传输特性和电路模型5.2.3 集成运放的理想特性
5.2.1 集成运放的主要参数
1.输入失调电压
2.输入失调电流
3.输入偏置电流
4.开环差模电压放大倍数
5.最大差模输入电压
6.最大共模输入电压9.共模抑制比
7.最大输出电压
8.最大输出电流10.输入电阻11.输出电阻12.电源电压IO u IO I O A IB
I max id U max ic U max
o I max o U CMR K i r o r CC
U
5.2.2 集成运放的电压传输特性和电路模型
电压传输特性
O U i
+
u +-u -
u i
U o +
U i
-
U o
u o
-
()
o i u f u =()
i u u u +-=-线性区：00()
o i u A u A u u +-==-0A ()i
i
u u +--即极小。
因很大，故线性区很窄，
饱和区：,i i
o o
u U u U ++>=,i i
o o
u U u U --<=——正饱和
——负饱和
——线性工作区模型 电路模型
i u ,o u 输入电压控制输出电压即为电压控制电压源的模型。
-+
A 0u i
+-u i r i
r o
u o
+
-u -u +
5.2.3 集成运放的理想特性
?理想化参数：
开环电压增益输入电阻输出电阻共模抑制比0A →∞i r →∞0
o r →CMR K →∞
?线性区工作的两个重要特性：
u u +-
≈0
i i +-=≈
?理想的电压传输特性
O u +-u -u i
U o
+
u o
U o
-
u u +->u u +-<——正饱和
——负饱和
?集成运放工作状态的判断
开环工作——饱和区闭环正反馈——饱和区闭环负反馈——线性区
5.3 放大电路中的负反馈
5.3.1 反馈的基本概念
5.3.2 负反馈的四种类型
5.3.3 负反馈对放大电路性能的影响
5.3.1 反馈的基本概念
反馈——将电路的输出信号（电压和电流）的一部
分或全部通过一定的电路（反馈电路）送回至电路的输入回路。
基本放大电路
A 0
反馈电路
F
输入信号
反馈信号
净输入信号
输出信号
x o
x f
x i
x d
比较环节
Σ
负反馈——反馈信号f x 与输入信号i x 极性相反
正反馈——反馈信号f
x 与输入信号i x 极性相同
负反馈用于放大电路，正反馈用于振荡电路。
对于负反馈d i f
x x x =-反馈系数
f o
x F x =
开环放大倍数
0o
d
x A x =
00(1)
i d f d o d d d x x x x Fx x FA x x FA =+=+=+=+闭环放大倍数
00
00
(1)1o d f i d x A x A A x x FA FA ===
++011FA + （
深度负反馈）00001
1f A A A FA FA F
=≈=
+基本放大电路
A 0
反馈电路
F
输入信号
反馈信号
净输入信号
输出信号
x o
x f
x i
x d
比较环节
Σ
当
5.3.2 负反馈的四种类型
按输入回路连接方式：
基本放大电路A 0
反馈电路
F
+-+-+-U i .U f .U d .串联反馈
输入量反馈量净输入量以电压形式比较
d i f
U U U =- 并联反馈
输入量反馈量净输入量以电流形式比较
d i f
I I I =- 基本放大电路A 0
反馈电路
F
I i .I d
.I f
.