第四章集成运算放大电路
第一节学习要求
第二节集成运算放大器中的恒流源
第三节差分式放大电路
第四节集成电路运算放大器
第五节集成电路运算放大器的主要参数
第六节场效应管简介
第一节学习要求
1.掌握基本镜象电流源、比例电流源、微电流源电路结构及基本特性。
2.掌握差模信号、共模信号的定义与特点。
3.掌握基本型和恒流源型差分放大器的电路结构、特点，会
熟练计算电路的静态工作点，熟悉四种电路的连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。
4.熟练分析差分放大器对差模小信号输入时的放大特性，共模抑制比。会计算A VD R d、R ic、R od、R oc、K CMR。
5.熟悉运放的主要技术指标及集成运算放大电路的一般电路结构。
学习重点：
掌握集成运放的基本电路的分析方法
学习难点：
集成运放内部电路的分析集成电路简介
集成电路是在一小块P型硅晶片衬底上，制成多个晶体管（或FET）、电阻、电容，组合成具有特定功能的电路。
集成电路在结构上的特点：
1.采用直接耦合方式。
2.为克服直接耦合方式带来的温漂现象，采用了温度补
偿的手段----输入级是差放电路。
3.大量采用BJT或FET构成恒流源，代替大阻值R ,或用于设置静态电流。
4.采用复合管接法以改进单管性能。
集成电路分为数字和模拟两大部分。
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第二节集成运算放大器中的恒流源
一、基本镜象电流源
0畑
图d.l
电路如图6.1所示。T I ,T 2参数完全相同，即
B 1=
2
,1 CEO =I CE02,从电路中可知
V B E =V B E2, I E1=I E2 , I C1=I C2
式中I R =I REF 称为基准电流，由上式可以看出， 当R 确定
后，I R 就确定，I C2也随之而定，我们把I C2看作是I R 的镜像， 所以称
图6.1为镜像恒流源。
改进电路一:
图6.2是带有缓冲级的基本镜象电流源 ，它是针对基本 镜象电流源缺点进行的改进，
两者不同之处在于增加了三极
管T 3,其目的是减少三极管 T i 、T 2的I B 对I R 的分流作用， 提 高镜象精度，
减少 B 值不够大带来的影响。
[= ________ 冬 ______
"1 + 2仏血 + 1）
其中
R 丿玄％ 改进电路二：
当
B >>2时,
图6.2
厶=0+〈询d恥+誅
图6-3
图6.3是带有发射极电阻的镜象电流源，其中R e1=F t2 ,
两管的输入仍有对称性，所以
-J如丁= ? B￡1°[tfl
■冷E F - ---------------
若此电路F el不等于艮2,贝U I C2与（艮1、艮2）的比值成比例，因此，此电流源又称为比例电流源。
二、微电流源
OVrr
图6A
电路如图6.4所示，当I R一定时，I C2可确定为:
可见，利用两管基-射电压差V BE可以控制I 0。由于V BE的数值小，用阻值不大的艮2即可得微小的工作电流--微电流源。
例: 电路如图6.5所示，
若二=10 则：嵐=261nl0 用
E 6.5
已知：BJT的参数相同，求各电流源与参考电流的关系。
三、电流源的主要应用-有源负载
前面曾提到，增大R可以提高共射放大电路的电压增益。但是，R c 不能很大，因为在集成工艺中制造大电阻的代价太高，而且，在电源电压不变的情况下，R c越大，导致输出幅
度越小。那么，能否找到一种元件代替R C，其动态电阻大，
使得电压增益增大，但静态电阻较小。因而不致于减小输出幅度呢？自然地，我们可以考虑晶体管恒流源。由于电流源具有直流电阻小，交流电阻大的特点，在模拟集成电路中广泛地把它作负载使用--有源负载，如图6.6所示。
QV't'c
■J
图6.6
第三节差分式放大电路基本概念：
线性放大器
有信号V il 和V i2 ；输出端的信号为 情况下，输出信号电压可表示为
式中A VD 是差分放大器的差模电压增益。
可见电路的两个
输入端所共有的任何信号对输出电压都不会有影响。但在一 般情况下，实际的输出电压不仅取决于两个输入信号的差模 信号V id ，而且还与两个输入信号的共模信号 V ic 有关，它们分
别是
唏=勺1 一帀
苗
2
当用差模信号和共模信号表示两个输入信号时，有
在差模信号和共模信号同时存在时，对于线性放大器而 言，可以利用叠加原理来求出总的输出电压，即
叫=+A V^ic
式中 < 为差模电压放大倍数， 丄 称为共模电
压放大倍数。
一、基本差分放大电路 1. 基本电路
F;
ffl 6.7
它有两个输入端，分别接 V 。。在电路完全对称的理想
嘉=民2= R b , B i =B 2=B 。电路有两个输入端和两个输出端
2. 工作原理
(1)
当V i1=V i2=0时，即静态时，由于电路完全对称： I cl
=I c2= I 0/2, R cl I cl = R c2l c2, V o = V cl -V c2 = 0 即输入为 0 时， 输出也为
0。
(2)
加入差模信号时，即 V s1=-V
s2
=V sd /2，从电路看V B1
增大使得i B1增大，使i cl 增大，使得V ci 减小V B2减小使得i B2减 小，又使得i c2减小，
使得V c2增大.由此可推出：V o =V c1 -
V c2=2v ci ,每个变化量v 不等于0,所以有信号输出。
若在输入端加共模信号，即V s1=V s2,由于电路的对称性 和恒流源偏置，理想情况下V o =0,无输出。
这就是所谓"差动"的意思；即两个输入端之间有差别， 输出端才有变动。
3、抑制零点漂移的原理
在差分电路中，无论是温度的变化， 还是电流源的波动
都会引起两个
基本差动式放大器如图 6.8所示 相同的晶体
管，电路对称，参数也对称 图中T1,T2是特性
如: V B E =V B E2,R c1 = F C2=R,
ffic 8
三极管的i c及V c的变化。这个效果相当于在
两个输入端加入了共模信号，在理想情况下，V o不变，从而
抑制了零漂。凡是对差放两管基极作用相同的信号都是共模信号。常见的有：
（1）V i1不等于-V i2，信号中含有共模信号；
（2）干扰信号（通常是同时作用于输入端）；
（3）零漂。
实际情况下，要做到两管完全对称和理想恒流源是比较困难的，但输出漂移电压也将大为减小。综上分析，放大差模信号，抑制共模信号是差放的基本特征。通常情况下，我
们感兴趣的是差模输入信号，对于这部分有用信号，希望得到尽可能大的放大倍数；而共模输入信号可能反映由于温度变化产生的漂移信号或随输入信号一起进入放大电路的某种干扰信号。对于这样的共模输入信号我们希望尽量地加以抑制，不予放大传送。
4、主要技术指标的计算
图&9
（1 ）静态工作点的估算
I C1=I C2=I c=I c/2
V C1=V)2=V Cc-| C R D
I B1=I B2=I c/ B =I B=I/2 B
(2)差摸电压增益和输入、输出电阻
差放电路有两个输入端和两个输出端。同样，输出也分双端输出和单端输出方式。组合起来，有四种连接方式：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。
ffl d.10
(a)双入双出电路
差模输入：v i1 =-V i2 =V id/2，贝y i C1上升时,i C2下降。
若电路完全对称时，则Ai C1=^i C2,因为I 0不变，因此V e=0,电路可以用图6.9表示。
由上面的计算可见，负载在电路完全对称，双入双出的情况下,A V D=
A VI,可见该电路使用成倍的元器件换取抑制零漂的能力。
差模输入电阻R :从两个输入端看进去的等效电阻
R=2「be
差模输出电阻R0:从两个输出端看进去的等效电阻R0=2R C R, R i是单管的两倍。
(b)双入单出电路
对于差模信号：由于另一三极管的C极没有利用，因此
V o只有双出的一半。
H _1 d1 朋；
血=T A I = ------ ------
差模输入电阻：由于输入回路没变，所以R=2r be,
差模输出电阻：R o=F Ci o
(c)单端输入电路
对于单端输入，相当与图 6.10的b2接地。当V i>0时，
i cl增大，使i el也增大，V e增大。由于T2的b极通过接地，则V BE2=0-V e= -V e，所以有V BE2减小,i c2也减小。整个过程，在单端输入V i的作用下，两个BJT的电流为i ci增大,i C2减少。所以单端输入时，差分放大的「、T2仍然工作在差分状态。单
端输入与双端输入是一致的。
小结:
①只要是双端出，不管是单入还是双入，其A VD、R、R.都是
一样的
血■燈g ■噜 A = 2匕 &皿
②只要是单端出，不管是单入还是双入，其 A VD R 、
一样的。
(3)共模电压增益
实际上，电路完全对称是不容易的，但即使这样， 很小，放大电路的抑制共模能力还是很强的。 ②单端输出的A /C
对于共模信号，因为两边电流同时增大或同时减小 .因此 在e 极处得到的是两倍的i e o V e =2i e F t ,这相当于每个BJT 的 发射极分别接2艮电阻，
R D 也是
①双端输出的A/C O
因为V ii =V i2，此时变化量相等，即
V ci =V c2,因止匕
A/C 也 仏+咖"2
如图6.11所示。（这里的Re就是恒流源交流等效电阻）因此有^ = ^1=2^ =—遅 ------------ A
尬 % 氐斗（1 +历2临2r0
（4 ）共模抑制比&MR
K CMR是衡量差放抑制共模信号能力的一项技术指标。定义为：
■字或岛虻肌字汹
A^c出呛
A/D越大,A VC越小.则共模抑制能力越强，放大器的性能越优良, 所以K CM R越大越好。理想情况下：双端输出的K CM=B
单端输出的共模抑制比为：
Ar
■叫2%■邑
双端输出电路的总输出电压:
单端输出电路的总输出电压:
例1 :集成运放BG305的输入级如图6.12所示，各BJT的
B 1= B 2=30, B 3= B 4= B 5= B 6=50, ^各BJT 的V B E=0.7V , R）=100K, 艮=50K, R F10K（滑动端调至中点），艮=1K, R即第二级的R 为23.2K o 求：（1）该放大级的静态工点；（2）差动放大倍数A VD；
（3）差动输入电阻R，差动输电阻R o o
解
耳十隔禺十氐100^1
鼻 ~+「馆=［辭=〔0 + ‘04 了心=°' 1
氐■冬4 ■ *切（& 405阳=15-0.15（50+5） ?6.75K 切1 =厶s =越于二『科三菁三导=3jUA
-1^ * - —= 0.1/^1 = 100?az4
A 30
解（2）差动放大倍数A/D
T 1瓦==0.
7JI =G =孑网
知200 十(1 十饶)—= 200+ (1 + 30) - 269ZQ
3x10 33x10
仏-g- 200 + (1+ 50)p - ?1KQ
中■屜十3/Vi疗■ 269 +31x9.1^551^
卩怒队仪-30x50-1500
R L=R + 0.5^|0 5^ =(50 + 5)||0.5 ?23.2-9 6血
150296
~551 ~*-26
解（3）差动输入、出电阻R、R o
& =込劝）也］
= 2x(269+31x9 1)
^1 1MQ
& ?2& +心=2x^0 + 10 = 110^ 返回
第四节集成电路运算放大器模拟集成电路的分类
模拟集成电路按功能大致可分为：
线性放大器、功率放大器、比较器、乘法器、稳压器、
（D/A、A/D）转换器、锁相环器件等。
其中线性放大器按性能可分为通用型和专用型。线性放大器中，发展最早、应用最广的是集成运算放大电路。图6.13 示出部分运放的实物图。
1
*rl
6.13
、简单集成电路运算放大器
1、集成运放的基本组成框图和符号（如图6.14所示）
厲《t电時
14
2、一个简单的集成运放（如图6.15所示）
4-v^ +mv
EZEL
1
（1）直流分析：
当片I十厂对，5=0
L B i ASF n
-如）■ &
论1 = %厂N _ &尽_兀
忍职二兀X* ■"鸟■厶凤** %c ° 4（鸟丰瓦）
⑵放大电路总增益的计算
九-加吃临
略知鬆 %』念/〔I十例张十甘0）坨］｝*^=13.4^毎.汝“邑垒一如一空「2百嗨切耳2 砌島
电=鸟//鬲=禺〃｛论十（"0）區怜+ 3砂］］
= 5.1/f20800 ^5.1±Q
貝厂如如如-129x（-2.6）x1- -335
返回
第五节集成电路运算放大器的主要参数1、输入失调电压V IO
±(1-10)诂2、输入偏置电流I IB
4■ （Sf + 4#耳匕。
3、输入失调电流I IO
4、 温度漂移
AE^/Ar
±(10-20)^/°C 3应
几个刚
5、 最大差摸输入电压 V idmax
6、 最大共摸输入电压 V cmax
7、 最大输出电流 I Omax
&开环电压增益A/O
运放在无外加反馈情况下对差模信号的电压增益
201K 4PO /<1B
9、 开环带宽BWV( f H ) 10、 单位增益带宽 BWV( f T ) 11、 转换速率&
/了 e 1*4 MH E
L 囚T 皿
Ln ?-r-?
..L
&- ■■丄 -」^■此 a A io [ 15*7a ic 3他
图6 17
1讪_0.]闵
图6 16
TDA2030集成电路功率放大器设计 一、设计题目集成电路功率放大器 二、给定条件字串5 设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标： 字串3 输出功率：10 ~ 20W （额定功率）； 字串9 频率响应：20Hz ~ 100kHz （ < 3dB 字串6 谐波失真：w 瑶（10W,30Hz~20kHz ）; 字串9 输出阻抗：< 0.16 Q字串4 输入灵敏度：600mV （1000Hz，额定输出时） 三、设计内容 1 ?根据具体电路图计算电路参数字串8 2?选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。字串5 3 ?了解有关集成电路特点和性能资料情况 字串5 4?根据实际机壳大小设计1：1印刷板布线图字串3 5 ?制作印刷线路板
字串4 6 ?电路板焊接、调试（调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指 字串2 导书》有关放大器测试过程字串5 7?实训期间必须遵守实训纪律、听从老师安排和注意用电安全。 四、功率放大电路的测试基本内容 字串6 注意：将输入电位器调到最大输入的情况。 字串2 1测量输出电压放大倍数Au字串7 测试条件：直流电源电压14v,输入信号1KH z 70 mv （振幅值100mv）,输出负载电阻分另为4Q 和8Q O 字串3 字串4 2.测量允许的最大输入信号（1KH z）和最大不失真输出功率 字串5 测试条件：①直流电源电压14v，负载电阻分别为4 Q和8 Q O 字串3 ②直流电源电压10v,负载电阻为8Q O
集成电路制造工艺流程 1.晶圆制造( 晶体生长-切片-边缘研磨-抛光-包裹-运输 ) 晶体生长(Crystal Growth) 晶体生长需要高精度的自动化拉晶系统。 将石英矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达0.。 采用精炼石英矿而获得的多晶硅，加入少量的电活性“掺杂剂”，如砷、硼、磷或锑，一同放入位于高温炉中融解。 多晶硅块及掺杂剂融化以后，用一根长晶线缆作为籽晶，插入到融化的多晶硅中直至底部。然后，旋转线缆并慢慢拉出，最后，再将其冷却结晶，就形成圆柱状的单晶硅晶棒，即硅棒。 此过程称为“长晶”。 硅棒一般长3英尺，直径有6英寸、8英寸、12英寸等不同尺寸。 硅晶棒再经过研磨、抛光和切片后，即成为制造集成电路的基本原料——晶圆。 切片(Slicing) /边缘研磨(Edge Grinding)/抛光(Surface Polishing) 切片是利用特殊的内圆刀片，将硅棒切成具有精确几何尺寸的薄晶圆。 然后，对晶圆表面和边缘进行抛光、研磨并清洗，将刚切割的晶圆的锐利边缘整成圆弧形，去除粗糙的划痕和杂质，就获得近乎完美的硅晶圆。 包裹(Wrapping)/运输(Shipping) 晶圆制造完成以后，还需要专业的设备对这些近乎完美的硅晶圆进行包裹和运输。 晶圆输送载体可为半导体制造商提供快速一致和可靠的晶圆取放，并提高生产力。 2.沉积 外延沉积 Epitaxial Deposition 在晶圆使用过程中，外延层是在半导体晶圆上沉积的第一层。 现代大多数外延生长沉积是在硅底层上利用低压化学气相沉积(LPCVD)方法生长硅薄膜。外延层由超纯硅形成，是作为缓冲层阻止有害杂质进入硅衬底的。 过去一般是双极工艺需要使用外延层，CMOS技术不使用。 由于外延层可能会使有少量缺陷的晶圆能够被使用，所以今后可能会在300mm晶圆上更多
运算放大器基本电路大全 我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。 在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。 1．1 电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。 绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。 单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节) 图一 通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电
运算放大器经典问题解析 1.一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻，这个平衡电阻的作用是什么呢？ (1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。 芯片内部的电路通常都是直接耦合的，它能够自动调节静态工作点，但是，如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地，它的自动调节功能就不正常了，因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压，也无法拉低电源的电压，这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件，电路需要另外分析。 (2)消除静态基极电流对输出电压的影响，大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡，这也是其得名的原因。 2.同相比例运算放大器，在反馈电阻上并一个电容的作用是什么？ (1)反馈电阻并电容形成一个高通滤波器, 局部高频率放大特别厉害。 (2)防止自激。 3.运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果? (1)烧毁运算放大器，有可能损坏运放,电阻能起到分压的作用。 4.在运算放大器输入端上拉电容，下拉电阻能起到什么作用？ (1)是为了获得正反馈和负反馈的问题，这要看具体连接。比如我把现在输入电压信号，输出电压信号，再在输出端取出一根线连到输
入段，那么由于上面的那个电阻，部分输出信号通过该电阻后获得一个电压值，对输入的电压进行分流，使得输入电压变小，这就是一个负反馈。因为信号源输出的信号总是不变的，通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。 5.运算放大器接成积分器，在积分电容的两端并联电阻RF 的作用是什么？ (1) 泄放电阻，用于防止输出电压失控。 6.为什么一般都在运算放大器输入端串联电阻和电容？ (1)如果你熟悉运算放大器的内部电路的话，你会知道，不论什么运算放大器都是由几个几个晶体管或是MOS 管组成。在没有外接元件的情况下，运算放大器就是个比较器，同相端电压高的时候，会输出近似于正电压的电平，反之也一样……但这样运放似乎没有什么太大的用处，只有在外接电路的时候，构成反馈形式，才会使运放有放大，翻转等功能…… 7.运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果? (1)同相反相端不平衡，输入为0 时也会有输出，输入信号时输出值总比理论输出值大（或小）一个固定的数。 (2)输入偏置电流引起的误差不能被消除。 8.理想集成运算放大器的放大倍数是多少输入阻抗是多少其同相输入端和反相输入端之间的电压是多少？ (1) 放大倍数是无穷大，输入阻抗是无穷小，同向输入和反向输入之间电压几乎相同（不是0哦！！！比如同向端为10V，反向端为
流行大功率IC放大器的比较及应用 朱军 摘自《无线电与电视》2009年第8期 中国音响DIY论坛JXEPPFYB手打贡献 摘要: 一．6片IC简介本文将为大家介绍现在流行的6款IC音频功率放大器，分别是美国国半公司的LM1875、LM4766、LM3886（LM4780）以及ST意法公司的TDA9293和TDA7294，它们的标称输出功率在30～100W范围内，适用于家用高保真音频功率放大器。采用这几款IC的功放具有元件少、调试简单的特点，功率、音质与一般的分立元件功放相比毫不逊色，因此一直受到广大DIY 发烧友，特别是初学者的喜爱。JeffRowland的基于LM3886、TDA7293的功放跻身世界优秀功放之林，更证明了功率IC本身性能之优异。 关键词: 音频功率放大器功率IC TDA7294 TDA7293 应用 LM1875 LM4766 LM3886 一、6片IC简介 本文将为大家介绍现在流行的6款IC音频大功率放大器，分别是美国国半公司的LM1875、LM4766、LM386（LM4780）以及ST意法公司的TDA7293、TDA7294，它们的标称功率在30～100W范围内，适合于家用高保真音频放大器。采用这几款IC的功放具有元件少，高度简单的特点，功率、音质与一般分立元件功放相比毫不逊色，因此一直受到DIY发烧友，特别是初学者的喜爱。JeffRowland的基于LM3886、TDA7293的功放跻身世界优秀功放之林，更证明了功率IC本 身性能之优异。 虽然JeffRowland证明了功率IC可以好声，而且这些IC家喻户晓，使用者众多，但“IC音质不如分立元件”的观念却依然根深蒂固的扎根于广大DIY发烧友的头脑里。很多人对这些芯片的认识来自未能发挥芯片的制作，造成对这些芯片的误解。本文将从产品数据手册入手，多角度，深入地挖掘产品数据手册中包含的丰富信息，揭开数据背后隐藏的秘密，以求给大家一个全面的认识。 1、LM1875 LM1875是美国国家半导体公司20世纪90年代初推出的一款音频功放IC，如图1所示。它采用TO-220封装，外围元件少，性能优异，直到现在还一直被广泛应用于音响上。LM1875价格低廉，最适合于不想花太多钱又想过发烧瘾的爱好者业余制作，其音质也一直广受好评。LM1875体积小
实验报告 课程名称：电子电路设计与仿真 实验名称：集成运算放大器的运用 班级：计算机18-4班 姓名：祁金文 学号：5011214406
实验目的 1.通过实验，进一步理解集成运算放大器线性应用电路的特点。 2.掌握集成运算放大器基本线性应用电路的设计方法。 3.了解限幅放大器的转移特性以及转移特性曲线的绘制方法。 集成运算放大器放大电路概述 集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导 体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、 二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路 制作在一起，使之具有特定的功能。集成放大电路最初多用于各 种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上， 故被称为运算放大电路，简称集成运放。集成运放广泛用于模拟 信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情 况下，已经取代了分立元件放大电路。 反相比例放大电路 输入输出关系: i o V R R V 12-=i R o V R R V R R V 1 212)1(-+=
输入电阻:Ri=R1 反相比例运算电路 反相加法运算电路 反相比例放大电路仿真电路图
压输入输出波形图 同相比例放大电路 输入输出关系: i o V R R V )1(12+=R o V R R V R R V 1 2i 12)1(-+=
输入电阻:Ri=∞ 输出电阻:Ro=0 同相比例放大电路仿真电路图 电压输入输出波形图
差动放大电路电路图 差动放大电路仿真电路图 五：实验步骤： 1.反相比例运算电路 （1）设计一个反相放大器，Au=-5V，Rf=10KΩ，供电电压为±12V。
华为已开始自行设计功率放大器芯片 功率放大器（Power Amplifier）简称“功放”,指在给定失真率条件下,能产生最大功率输出以驱动某一负载的放大器。功率放大器在通信设备中有什么作用？主要功能是什么？功率放大器的关键指标及设计难点在哪？发展现状及未来趋势如何？ 美国为打压华为，不断向半导体厂商下达禁售令。据报道，很多美国半导体厂商最近都纷纷下调营收逾期，最近，工商时报(台)报道中称资深半导体产业分析师陆行之在脸书上说，Lumentum、Qorvo、Inphi、ADI因华为禁售案陆续下修第二季营收预期达5%-8%，Skyworks也宣布下修8%的营收预期到7.55-7.75亿美元，Skyworks公布过去六个月，华为占其营收12%。 要知道Skyworks可是射频功放PA芯片的主要供应商，报道中指出原Skyworks、Qorvo功率放大器GaAs代工厂指出，华为已经直接自行设计功率放大器芯片了。 功率放大器在通信设备中有什么作用?主要功能是什么?功率放大器的关键指标及设计难点在哪?发展现状及未来趋势如何?
一、功率放大器简介 功率放大器(Power Amplifier)简称“功放”,指在给定失真率条件下,能产生最大功率输出以驱动某一负载的放大器。 对于射频通信系统，功率放大器负责发射通道的信号放大，没有功率放大器，信号覆盖就会成为很大的问题，所以，功率放大器很重要。 射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率，如何提高输出功率和效率是射频功率放大器设计目标的核心。作为一个射频芯片，功率放大器不但对工艺有需求，同时其设计团队的技术能力、经验积累和专利支撑都非常重要，尤其是工程师的经验和和Know-How，更是重中之重。再者，随着5G的到来，功率放大器需要满足的性能参数众多，因此不可避免需要研发时间的积累，对于后来入局者具有一定障碍。尤其是工艺方面，更是很多功率放大器厂商，甚至是射频厂商难以逾越的门槛。 这也是为什么功率放大器先进技术仍把持在国外厂商手中的原因吧，我们起步太晚了啊!
基于AD620芯片的运算放大器 一、设计要求及目的 设计一个简单的运算放大电路，信号输入有效频率2KHz以下，放大倍数250-300之间。为抑制随机噪声，信号放大后再经过一个简单一阶RC低通滤波器，在不损坏有效信号的同时，最大限度滤除噪声。 二、放大电路介绍 放大电路是指增加电信号幅度或功率的电子电路。应用放大电路实现放大的装置称为。它的核心是电子，如、晶体管等。为了实现放大，必须给放大器提供能量。常用的能源是，但有的放大器也利用作为泵浦源。放大作用的实质是把电源的能量转移给。输入信号的作用是控制这种转移，使放大器输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。现代中，电信号的产生、发送、接收、变换和处理，几乎都以放大电路为基础。20世纪初，真空的发明和电的实现，标志着电子学发展到一个新的阶段。2040年代末的问世，特别是60年代的问世，加速了电子放大器以至电子系统小型化和微型化的进程。 现代使用最广的是以晶体管（或场效应晶体管）放大电路为基础的集成放大器。大功率放大以及高频、微波的低噪声放大，常用分立晶体管放大器。高频和微波的大功率放大主要靠特殊类型的真空管，如功率三极管或四极管、、速调管、行波管以及正交场放大管等。 三、AD620芯片介绍 AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至10000。此外，AD620引脚图采用8引脚SOIC和DIP封装，尺寸小于分立式设计，并且功耗较低(最大电源电流仅1.3 mA)，因此非常适合电
池供电的便携式(或远程)应用。AD620具有高精度(最大非线性度40 ppm)、低失调电压(最大50 μV)和低失调漂移(最大0.6 μV/°C)特性，是和传感器接口等精密数据采集系统的理想之选。它还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性，使之非常适合ECG和无创血压监测仪等医疗应用。 由于其输入级采用Superβeta处理，因此可以实现最大1.0 nA的低输入偏置电流。AD620在1 kHz时具有9 nV/√Hz的低输入电压噪声，在0.1 Hz至10 Hz 内的噪声为0.28μV峰峰值，输入电流噪声为0.1 pA/√Hz，因而作为前置放大器使用效果很好。同时，AD620的0.01%建立时间为15μs，非常适合多路复用应用；而且成本很低，足以实现每通道一个仪表放大器的设计。 AD620 由传统的三运算放大器发展而成, 但一些主要性能却优于三运算放大器构成的仪表放大器的设计, 如电源范围宽(±2. 3～±18 V ) , 设计体积小, 功耗非常低(最大供电电流仅1. 3 mA ) , 因而适用于低电压、低功耗的应用场合。AD620 的单片结构和激光晶体调整, 允许电路元件紧密匹配和跟踪, 从而保证电路固有的高性能。AD620 为三运放集成的仪表放大器结构, 为保护增益控制的高精度, 其输入端的三极管提供简单的差分双极输入, 并采用β工艺获得更低的输入偏置电流, 通过输入级内部运放的反馈, 保持输入三极管的电流恒定, 并使输入电压加到外部增益控制电阻RG上。AD620 的两个内部增益电阻为 24.7KΩ, 因而增益方程式为 G =49.4 KΩ/RG + 1 对于所需的增益, 则外部控制电阻值为 RG =49.4/(G - 1)kΩ AD620的引脚图如图一所示：
常用运算放大器电路(全集) 下面是[常用运算放大器电路(全集)]的电路图 常用OP电路类型如下: 1. Inverter Amp. 反相位放大电路: 放大倍数为Av = R2 / R1但是需考虑规格之Gain-Bandwidth数值。R3 = R4 提供1 / 2 电源偏压 C3 为电源去耦合滤波 C1, C2 输入及输出端隔直流 此时输出端信号相位与输入端相反 2. Non-inverter Amp. 同相位放大电路: 放大倍数为Av=R2 / R1 R3 = R4提供1 / 2电源偏压 C1, C2, C3 为隔直流
此时输出端信号相位与输入端相同 3. Voltage follower 缓冲放大电路: O/P输出端电位与I/P输入端电位相同 单双电源皆可工作 4. Comparator比较器电路: I/P 电压高于Ref时O/P输出端为Logic低电位 I/P 电压低于Ref时O/P输出端为Logic高电位 R2 = 100 * R1 用以消除Hysteresis状态, 即为强化O/P输出端, Logic高低电位差距，以提高比较器的灵敏度. (R1=10 K, R2=1 M) 单双电源皆可工作 5. Square-wave oscillator 方块波震荡电路: R2 = R3 = R4 = 100 K R1 = 100 K, C1 = 0.01 uF
Freq = 1 /（2π* R1 * C1） 6. Pulse generator脉波产生器电路: R2 = R3 = R4 = 100 K R1 = 30 K, C1 = 0.01 uF, R5 = 150 K O/P输出端On Cycle = 1 /（2π* R5 * C1） O/P输出端Off Cycle =1 /（2π* R1 * C1） 7. Active low-pass filter 主动低通滤波器电路: R1 = R2 = 16 K R3 = R4 = 100 K C1 = C2 = 0.01 uF 放大倍数Av = R4 / (R3+R4) Freq = 1 KHz 8. Active band-pass filter 主动带通滤波器电路:
实验五 集成功率放大器 一、实验目的 (1) 熟悉集成功率放大器的工作原理。 (2) 掌握集成功率放大器性能指标测试方法。 .二、实验仪器 .〈1〉双踪示波器1台 (2)数字毫伏表1台 (3)模拟实验台1台 (4)数字万用表1块 .三、预习要求 (1)复习集成功率放大器的工作原理,阅读实验内容,对照图1-1及图1-2分析工作原理。 (2)在图1-2电路中,若Vcc=12V , RL=10Ω, 计算电路的输出功率Pom, 电源供给功率Pc 、效率η。 四、实验原理 实验电路由集成电路LM386加外围元件组成, 该电路为美国国家半导体公司产品。采用8引线双列直插封装，电源电压VCC 使用范围（VCC=5-18V ）、静态功耗低（VCC= 12V 时为6mA 左右），由于该集成电路外接元件少，因而在便携式无线电设备、收音机、录音机、小型放大设备中得到广泛应用。 LM386是单电源互补对称功放集成电路,该电路内部包括由Vl 构成的射极输出器、V2、V3构成的差动放大电路、V5、V6构成的镜像电流源以及由V8、V9、V10组成互补对称电路构成的输出级。为使电路工作在甲乙类放大量状态,利用VD1、VD2提供偏置电压。该电路静态工作电流很小,约4mA-8mA 。输入电阻较高约5M Ω左右,故可以获得很高的电压增益,由于V1、V2采用截止频率较低的横向PNP 管,故几十赫以下的低频噪音很小。该电路内部原理如图1-1所示。 图1-2为外部接线原理图,图中Rw 为输入衰减电位器(音量控制),信号由③脚同相端输入,②脚反相端接地。C1、C2为接在直流电源Vcc 端(⑥脚)的退耦电容,C4为输出(⑤脚)耦合电容,C5为旁路电容(⑦脚),C3为跨接在①脚与⑧)脚之间的增益控制电容。当①脚和⑧脚之间开路时，电压增益为26dB ；若在①脚和⑧脚之间接阻容串联元件，则增益最高可达46dB ，改变阻容值则增益可在26dB-46dB 之间任意选取，电阻值越小增益越大。 (虚线框测数据时不接入)。 123 4 5678增益增益-输入+输入地输出 +V 旁路LM386引脚图 音箱 8欧 黑 红 LM386功率放大器原理图 om 图1-2
运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。为此本人特搜罗天下运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事电路板维修的同行，看完后有所斩获。 遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。 今天，芯片级维修教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。 虚短和虚断的概念 由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。 好了，让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”，开始“庖丁解牛”了。 (原文件名:1.jpg)
闽南师范大学《模拟电子技术》课程设计 设计题目：简易音频功率放大器 姓名：庄伟彬 学号：1205000425 系别：物理与信息工程学院 专业电气工程及其自动化 年级：12级 指导教师：周锦荣老师 2014年 5月 1 日
目录 一系统设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2 1.设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2 2.设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2 二电路设计原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 1．系统原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 2．方案比较┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3 3．芯片介绍┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8 三PCB布板┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 10 四实物安装与调试┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11 1．实物图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11 2．测试的波形┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12 3．实验结果分析及与理论对比┄┄┄┄┄ 15 五附录┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 15 1.设计总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 2. 原件清单┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 3.参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 16
摘要:本方案采用LM358，LM386集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，滑动变阻器实现音量可调，构成简易音频功率放大器,音频功率放大器主要用于推动扬声器发声。 关键词：LM358；LM386;音频放大 一系统设计 1 设计任务 利用集成运算放大器LM358，LM386设计一个简易音频功率放大器。 2 设计要求 设计一个简易的音频功率放大器，要求如下： （1）系统主要由前置放大电路和后级功率放大器电路构成，电路具有音量可调； （2）前置放大电路主要有集成芯片LM358构成；后级功率放大器电路主要由集成芯片LM386音频功率放大芯片构成； （3）要求输入音频信号在10mV/1kHz时，输出功率1 （负载：8Ω），输出音频信号无 Po W 明显失真，输出功率大小可调； （4）系统测试可以由函数信号发生器产生音频信号，系统所需电源可由实验室现有学生电源提供； （5）完成相应的电路原理图设计、硬件电路设计和调试及相关结果测试； （6）完成课程设计报告撰写。
常用大功率Ｄ类音频功放IC芯片选型说明传统大功率功放芯片，一般都是模拟的功放芯片，象大家都熟悉的TDA2030、LM1875、TDA1521等。这些功放除了音质会好一点，其它的对于现在的D类功放来说，都是缺点。如今随着技术的进步，D类功放的音质技术早已突破，比传统功放芯片差不了多少。以HX8330为代表的D类功放，是替代这些优秀的前辈产品不二之选。 二、模拟功放的缺点： ●电源供电一般都要用正负双电源供电。 ●大部分都是插件式。 ●因本身发热严重，需要带一块沉重的铝片散热。 ●占用PCB板和机壳的空间很大。 ●外围元件多，特别是电解电容也用的多。 三、HX8330概述： HX8330是一款30W高效D类音频功率放大电路，主要应用于音响等消费类音频设备。此款电路可以驱动低至4Ω负载的立体声扬声器，功效高达90%，使得在播放音乐时不需要额外的散热器。其特点如下： ●15W功率输出(12V电压，4Ω负载，TND+N=10%）； ●30W功率输出（16V电压，4Ω负载，TND+N=10%）； ●效率高达90%，无需散热片； ●较大的电源电压范围8V~20V； ●免滤波功能，输出不需要电感进行滤波； ●输出管脚方便布线布局； ●良好短路保护和具备自动恢复功能的温度保护； ●良好的失真； ●增益36dB； ●差分输入； ●简单的外围设计；QQ:1207435600 ●封装形式：ESOP8。 四、应用领域： ●拉杆音箱: ●大功率喊话器: ●落地音箱: ●蓝牙音箱 ●扩音器
五、芯片对比分析： 六、 功能框图与引脚说明：
七、应用原理图： 如上图，可以很清晰的看出硬件的外围电路是极其简单的，bom成本低廉 八、HX8330优势说明： 1、外围元件少，电路简单, 2、效率高达90%，无需散热片 3、占用PCB板空间小 4、16V供电时，功率可以到达30W 九、总结： 我写这边文章的目的，并不是想要抵扉传统的模拟功放。只是想告诉各位同仁，在如今市场竞争激烈的环境下，一个成品的利润能多铮几毛钱，都是一件不容易的事。我们在选择功放的时候，如果不是做HIFI级别的音箱，音质要求不是很高的情况下。选择合适的Ｄ类功放也是一种有效降低生产成本的方法。 ＩＰＥＴ
第四章集成运算放大电路 第一节学习要求 第二节集成运算放大器中的恒流源 第三节差分式放大电路 第四节集成电路运算放大器 第五节集成电路运算放大器的主要参数 第六节场效应管简介 第一节学习要求 1. 掌握基本镜象电流源、比例电流源、微电流源电路结构及基本特性。 2. 掌握差模信号、共模信号的定义与特点。 3. 掌握基本型和恒流源型差分放大器的电路结构、特点，会熟练计算电路的静态工作点，熟悉四种电路的连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。 4. 熟练分析差分放大器对差模小信号输入时的放大特性，共模抑制比。会计算A VD、R id、 R ic、 R od、 R oc、K CMR。 5．熟悉运放的主要技术指标及集成运算放大电路的一般电路结构。 学习重点：
掌握集成运放的基本电路的分析方法 学习难点： 集成运放内部电路的分析 集成电路简介 集成电路是在一小块 P型硅晶片衬底上，制成多个晶体管 ( 或FET)、电阻、电容，组合成具有特定功能的电路。 集成电路在结构上的特点： 1. 采用直接耦合方式。 2. 为克服直接耦合方式带来的温漂现象,采用了温度补偿的手段 ----输入级是差放电路。 3. 大量采用BJT或FET构成恒流源 ,代替大阻值R ,或用于设置静态电流。 4. 采用复合管接法以改进单管性能。 集成电路分为数字和模拟两大部分。 返回 第二节集成运算放大器中的恒流源 一、基本镜象电流源
电路如图6.1所示。T1,T2参数完全相同,即 β1=β2,I CEO1=I CEO2 ，从电路中可知V BE1=V BE2，I E1=I E2，I C1=I C2 当β>>2时, 式中I R=I REF称为基准电流，由上式可以看出，当R确定后，I R就确定，I C2也随之而定，我们把I C2看作是I R的镜像，所以称图6.1为镜像恒流源。 改进电路一：
集成功率放大器 世界上自1967年研制成功第一块音频功率放大器集成电路以来，在短短的几十年的时间内，其发展速度和应用是惊人的。目前约95%以上的音响设备上的音频功率放大器都采用了集成电路。据统计，音频功率放大器集成电路的产品品种已超过300种；从输出功率容量来看，已从不到1W 的小功率放大器，发展到10W 以上的中功率放大器，直到25W 的厚膜集成功率放大器。从电路的结构来看，已从单声道的单路输出集成功率放大器发展到双声道立体声的二重双路输出集成功率放大器。从电路的功能来看，已从一般的OTL 功率放大器集成电路发展到具有过压保护电路、过热保护电路、负载短路保护电路、电源浪涌过冲电压保护电路、静噪声抑制电路、电子滤波电路等功能更强的集成功率放大器。 3.3.1 LM386集成功率放大器 1．LM386的特点 LM386的内部电路和管脚排列如图3.3.1所示。它是8脚DIP 封装，消耗的静态电流约为4mA ，是应用电池供电的理想器件。该集成功率放大器同时还提供电压增益放大，其电压增益通过外部连接的变化可在20～200范围内调节。其供电电源电压范围为4～15V ，在8Ω负载下，最大输出功率为325mW ，内部没有过载保护电路。功率放大器的输入阻抗为50k Ω，频带宽度300kHz 。 + -V+ (a) LM386?ú2?μ??·í? 12345 6 7 8 ??ò? ·′?à ê?è? í??à ê?è? μ? ê?3?V+???·??ò?(b) LM3861ü???áDí? 图3.3.1 LM386内部电路及管脚排列图 2．LM386的典型应用 LM386使用非常方便。它的电压增益近似等于2倍的1脚和5脚电阻值除以T1和T3发射极间的电阻（图3.3.1中为R4+R5）。所以图3.3.2是由LM386组成的最小增益功率放
放大器常用芯片 ISO106高压，隔离缓冲放大器 ISO106同ISO102性能基本相同，主要区别要以下两点：①ISO106的连续隔离电压3500；②ISO106封装为40引脚DIP组件；主要引脚定义可参看ISO102。 LF147/347四JFET输入运算放大器 输入失调电压1mV（LF147）、5mV（LF347）；温度漂移10μV/℃；偏置电流50pA增益带宽4MHz；转换速率13V/μs；噪声20nV/(Hz^1/2)(1kHZ)；消耗电流7.2mA。±22V电源（LF147）、±18V电源（LF347）；差模输入电压±38V（LF147）、±30V（LF347）；共模输入电压±19V（LF147）、±15V（LF347）；功耗500mW。 LF155/255/355JFET输入运算放大器 输入失调电压1mV（LF155/355）、3mV（LF255）；温度漂移3μV/℃（LF155/355）、5μV/℃（LF255）；偏置电流30pA增益带宽GB=2.5MHz；转换速率5V/μs；噪声20nV/(Hz^1/2)(1kHZ)；消耗电流2mA。±40V电源（LF155/255）、±30V电源（LF355）；共模输入电压±20V（LF155/255）、±16V（LF355）；输入阻抗10＾12Ω共模抑制比100dB；电压增益106dB。 LF353双JFET输入运算放大器 输入失调电压5mV；温度漂移10μV/℃；偏置电流50pA；增益带宽GB=4MHz；转换速率13V/μs；噪声16nV/(Hz^1/2)(1kHZ)；消耗电流1.8mA。±18V电源；差模输入电压±30V；共模输入电压±15V；功耗500mW。 LF411/411A低失调、低漂移、JFET输朐怂惴糯笃?br> 输入失调电压800μV （LF411）、300μV（LF411A）；温度漂移7μV/℃；偏置电流50pA；增益带宽GB=4MHz；转换速率15V/μs；噪声23nV/(Hz^1/2)(1kHZ)；消耗电流1.8mA。±18V 电源（LF411）、±22V（LF411A）；差模输入电压±30V（LF411）、±38V（LF411A）； 共模输入电压±15V（LF411）、±19V（LF411A）。
一、 电路原理分析与计算 1. 反相比例运算电路 输入信号从反相输入端引入的运算，便是反相运算。反馈电阻R F 跨接在输出端和反相输入端之间。根据运算放大器工作在线性区时的虚开路原则可知：i -＝0，因此i 1＝i f 。电路如图1所示， 图1 根据运算放大器工作在线性区时的虚短路原则可知：u -＝u +＝0。 由此可得： 01 f i R u u R =- 因此闭环电压放大倍数为： 1 o f uo i u R A u R = =- 2. 同相比例运算电路 输入信号从同相输入端引入的运算，便是同相运算。电路如图2所示，
图2 根据运算放大器工作在线性区时的分析依据：虚短路和虚开路原则 因此得： 1 (1)f o i R u u R =+ 开环电压放大倍数 1 1o f uf i u R A u R = =+ 3. 反相输入加法运算电路 在反相输入端增加若干输入电路，称为反向输入加法运算电路。电路如图3 所示， 图3 计算公式如下， 12 12 ( )o f u u u R R R =-+ 平衡电阻213////f R R R R =,当13f R R R ==时，输出电压012()u u u =-+ 4. 减法运算电路 减法运算电路如图4所示，输入信号1i u 、2i u 分别加至反相输入端和同相
输入端，这种形式的电路也称为差分运算电路。 图4 输出电压为： 2211231 (1)f f o i i R R R u u u R R R R =+ -+ 当123f R R R R ===时，输出电压21o i i u u u =- 5. 微分运算电路 微分运算电路如图5所示， 图5 电路的输出电压为o u 为： 21 i o du u R C dt =- 式中，21R C 为微分电路的时间常数。若选用集成运放的最大输出电压为OM U ,则21R C 的值必须满足： 21max ()OM i U R C du dt <= 6. 积分运算电路 积分运算电路如图6所示，
运算放大器应用电路的设计与制作 一．实验目的 1.掌握运算放大器和滤波电路的基本工作原理； 2.掌握运用运算放大器实现滤波电路的原理方法； 3.会用Multisim10对电路进行仿真分析； 二．实验内容 1.讲解运算放大器和滤波电路的基本工作原理； 2.讲解用运算放大器实现滤波电路的原理方法； 3.用Multisim10对二阶有源低通滤波电路进行仿真分析； 三．实验仪器 1.支持Win2000/2003/Me/XP/vista的PC机； 2.Multisim10软件; 四．实验原理 (一）运算放大器 1.原理 运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。 运算放大器一般由4个部分组成，偏置电路，输入级，中间级，输出级。 图1运算放大器的特性曲线图2运算放大器输入输出端图示
图1是运算放大器的特性曲线，一般用到的只是曲线中的线性部分。如图2所示。U -对应的端子为“-”，当输入U -单独加于该端子时，输出电压与输入电压U -反相，故称它为反相输入端。U +对应的端子为“＋”，当输入U +单独由该端加入时，输出电压与U +同相，故称它为同相输入端。 输出：U 0= A(U +-U -) ； A 称为运算放大器的开环增益（开环电压放大倍数）。 在实际运用经常将运放理想化，这是由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到:开环电压增益A ud =∞；输入阻抗r i =∞；输出阻抗r o =0；带宽f BW =∞；失调与漂移均为零等理想化参数。 2.理想运放在线性应用时的两个重要特性 输出电压U O 与输入电压之间满足关系式：U O ＝A ud （U +－U －）,由于A ud =∞，而U O 为有限值，因此，U +－U －≈0。即U +≈U －，称为“虚短”。 由于r i =∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即I IB ＝0，称为“虚断”,这说明运放对其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。 3. 运算放大器的应用 (1)比例电路 所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路，比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。 (a) 反向比例电路 反向比例电路如图3所示，输入信号加入反相输入端: 图3反向比例电路电路图 对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为： i 1 f O U R R U -=
第六章集成电路运算放大器 本章内容简介 (一) 目标：集成元器件，构成特定功能的电子线路 (二) 侧重点不同：区别于单元电路，研究对象为高开环电压放大倍数的多级直接耦合 放大电路 (三)主要内容 ?组成集成运放的基本单元电路； ?典型集成运放电路以及集成运放的主要指标参数； ?几种专用型集成运放。 (四)学习目标 ?了解电流源的构成、恒流特性及其在放大电路中的作用。 ?正确理解直接耦合放大电路中零点漂移（简称零漂）产生的原因，以及有关指 标。 ?熟练掌握差模信号、共模信号、差模增益、共模增益和共模抑制比的基本概念。 ?熟练掌握差分放大电路的组成、工作原理以及抑制零点漂移的原理。 ?熟练掌握差分放大电路的静态工作点和动态指标的计算，以及输出输入相位关 系。 ?了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点。（选讲内容） ?了解集成运放主要参数的定义，以及它们对运放性能的影响。（选讲内容） (五)参考资料说明 ?清华大学童诗白主编《模拟电子技术基础》有关章节 ?高文焕、刘润生编《电子线路基础》 ?王远编《模拟电子技术基础学习指导书》 ?陈大钦编《模拟电子技术基础问答、例题、试题》
6.1 集成运放中的电流源 主要内容: 本节主要定义了电流源电路并做了分类。 基本要求： 正确理解电流源的定义及种类。 教学要点： 1.镜象电流源 (1). 电路组成：镜象电流源是由三级管电流源演变而来的，如图1所示。 （2）电流估算 由于两管的V BE相同，所以它们的发射极电流和集电极电流均相等。电流源的输出电流，即T2的集电极电流为 当>>1时 当R和V CC确定后，基准电流I REF也就确定了，I C2也随之而定。由于Ic2≈I REF, 我们把I REF看作是I C2的镜象，所以这种电流源称为镜象电流源。 （3）提高镜象精度 在图1中，当不够大时，I C2与I REF就存在一定的差别。为了减小镜象差别，在电路中接入BJT T3，称为带缓冲级的镜象电流源。如下图所示。 该电路利用T3的电流放大作用，减小了I B对I REF的分流作用，从而提高了I C2与I REF镜象的精度。 原镜象电流源电路中，对I REF 的分流为2I B 带缓冲级的镜象电流源电路中，对I REF 的分流为2I B/β3, 比原来小。 2．微电流源 镜象电流源电路适用于较大工作电流（毫安数量级）的场合，若需要减小I C2的
音频功率放大器路
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TDA2030集成电路功率放大器设计 一、设计题目集成电路功率放大器 二、给定条件 设计一款额定输出功率为10 ~ 20W的低失真集成电路功率放大器，要求电路简洁，制作方便、性能可靠。性能主要指标： 输出功率：10 ~ 20W（额定功率）； 频率响应：20Hz ~ 100kHz（≤3dB） 谐波失真：≤1％ (10W,30Hz~20kHz）； 输出阻抗：≤0.16Ω; 输入灵敏度：600mV（1000Hz，额定输出时） 三、设计内容 1．根据具体电路图计算电路参数 2．选取元件、识别和测试。包括各类电阻、电容、变压器的数值、质量、电器性能的准确判断、解决大功率放大器散热的问题。 3．了解有关集成电路特点和性能资料情况 4．根据实际机壳大小设计1：1印刷板布线图 5．制作印刷线路板 6．电路板焊接、调试（调试步骤可以参考《模拟电子技术实验指 导书》有关放大器测试过程 7．实训期间必须遵守实训纪律、听从老师安排和注意用电安全。 四、功率放大电路的测试基本内容 注意：将输入电位器调到最大输入的情况。 1．测量输出电压放大倍数A u 测试条件：直流电源电压14v，输入信号1KHｚ 70 mv（振幅值100mv），输出负
载电阻分别为4Ω和8Ω。 2．测量允许的最大输入信号（1KHｚ）和最大不失真输出功率测试条件：①直流电源电压14v，负载电阻分别为4Ω和8Ω。 ②直流电源电压10v，负载电阻为8Ω。 3．测量上、下限截止频率f H 和f L 测试条件：直流电源电压14v，输入信号70mv（振幅值100mv），改变输入信号频率、负载电阻为8Ω。 五、参考资料 TDA2030简介：TDA 2030 是一块性能十分优良的功率放大集成电路，其主要特点是上升速率高、瞬态互调失真小，在目前流行的数十种功率放大集成电路中，规定瞬态互调失真指标的仅有包括TDA 2030 在内的几种。我们知道，瞬态互调失真是决定放大器品质的重要因素，该集成功放的一个重要优点。 TDA2030 集成电路的另一特点是输出功率大，而保护性能以较完善。根据掌握的资料，在各国生产的单片集成电路中，输出功率最大的不过20W，而TDA 2030的输出功率却能达18W，若使用两块电路组成BTL电路，输出功率可增至35W。另一方面，大功率集成块由于所用电源电压高、输出电流大，在使用中稍有不慎往往致使损坏。然而在TDA 2030集成电路中，设计了较为完善的保护电路，一旦输出电流过大或管壳过热，集成块能自动地减流或截止，使自己得到保护（当然这保护是有条件的，我们决不能因为有保护功能而不适当地进行使用）。 TDA2030 集成电路的第三个特点是外围电路简单，使用方便。在现有的各种功率集成电路中，它的管脚属于最少的一类，总共才5端，外型如同塑封大功率管，这就给使用带来不少方便。 TDA2030 在电源电压±14V，负载电阻为4Ω时输出14瓦功率（失真度≤0．5％）；在电源电压±16V，负载电阻为4Ω时输出18瓦功率（失真度≤0．5％）。该电路由于价廉质优，使用方便，并正在越来越广泛地应用于各种款式收录机和高保真立体声设备中。该电路可供低频课程设计选用。 双电源供电BTL音频功率放大器 工作原理:用两块TDA2030 组成如图1所示的BTL功放电路，TDA 2030（1）为同相放大器，输入信号V in通过交流耦合电容C1馈入同相输入端①脚，交流闭环增益为K VC①＝1＋R3 / R2≈R3 / R2≈30dB。R3 同时又使电路构成直流全闭环组态，确保电路直流工作点稳定。TAD 2030（2）为反相放大器，它的输入信号是由TDA 2030（1）输出端的U01经R5、R7分压器衰减后取得的，并经电容C6 后馈给反相输入端②脚，它的交流闭环增益K VC②＝R9 / R7//R5≈R9/R7≈30dB。由R9＝R5，所以TDA 2030（1）与TDA 2030（2）的两个输出信号U01 和U02 应该是幅度相等相位相反的，即： U01≈U in·R3 / R2