第五章集成运算放大电路

第五章集成运算放大器5-1 什么是直接耦合放大器？它试用于那些场合？与阻容耦合放大器相比有哪些优点？答：用来放大缓慢变化的信号或某个直流量的变化（统称为直流信号）的放大电路，称为直流放大器。

适用于放大缓慢变化的低频信号和交流信号，与阻容耦合放大器相比能够放大缓慢的低频信号，不紧能够放大直流信号，也可以放大交流信号。

5-2 直接耦合放大器有什么特殊问题？在电路上采取什么办法来解决？答：直接耦合放大器采用直接耦合方式，因而带来了前后级的静态工作点相互影响，相互牵制的特殊问题。

因此在电路的V2的射级上加接了R e2 ，抬高了V2管的射级电位，或者将R e2换成稳压二极管V Z ，采用NPN和PNP管组成的互补耦合电路。

5-3 解释：共模信号、差模信号、共模放大倍数、差模放大倍数、共模抑制比。

答：共模信号：在差分放大电路中，把大小相等，极性相同的输入信号称为共模信号；差模信号：在差分放大电路中，把大小相等，极性相反的输入信号称为差模信号；共模放大倍数：在差分放大电路中，共模放大倍数为双输出端的差值，为零，这样更好的抑制了零点漂移现象。

差模放大倍数：在差分放大电路中，差模放大倍数为双输出端的差值，放大倍数为A vd = -βvOvI = -βRcrbe，该电路多用一只三极管以换取对零点漂移的抑制共模抑制比：差模放大倍数与共模放大倍数的比值称为共模抑制比K CMR =AvdAvc当电路完全对称时A vc为零，则共模抑制比K CMR 无穷大。

5-4 集成运放由哪几部分组成？试分析其作用。

答：集成运放主要由以下部分组成输入级：由差分电路组成，应用该电路的目的是力求较低的“零飘”和较高的共模抑制比；中间级：高增益的电压放大电路组成；输出级：三极管射极输出器互补电路组成；偏置电路：为集成运放各级电路提供合适而稳定的静态工作点。

5-5 集成运放有哪些常用参数？解释这些参数的含义。

答：（1）开环差模电压放大倍数 A VO无反馈时集成运放的放大倍数。

第五章集成运放电路习题答案(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--集成运算放大器1．集成运算放大器的的特点（1）内部电路采用直接耦合，没有电感和电容，需要时可外接。

（2）用于差动放大电路的对管在同一芯片上制成，对称性好，温度漂移小。

（3）大电阻用晶体管恒流源代替，动态电阻大，静态压降小。

（4）二极管由晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。

2．集成运算放大器的组成（1）输入级：是双端输入、单端输出的差动放大电路，两个输入端分别为同相输入端和反相输入端，作用是减小零点漂移、提高输入电阻。

（2）中间级：是带有源负载的共发射极放大电路，作用是进行电压放大。

（3）输出级：是互补对称射极输出电路，作用是为了提高电路的带负载能力。

（4）偏置电路：由各种恒流源电路构成，作用是决定各级的静态工作点。

3．集成运放的理想模型集成运放的主要参数有：差模开环电压放大倍数A do ，共模开环电压放大倍数A co ，共模抑制比K CMR ，差模输入电阻r id ，输入失调电压U io ，失调电压温度系数 ΔU io /ΔT ，转换速率S R 等。

在分析计算集成运放的应用电路时，通常将运放的各项参数都理想化。

集成运放的理想参数主要有：（1）开环电压放大倍数∞=do A （2）差模输入电阻∞=id r （3）输出电阻0o =r（4）共模抑制比∞=CMR K理想运放的符号以及运放的电压传输特性)(do i do o -+-==u u A u A u 如图所示。

u ou －u +（a ）理想运放的符号 （b ）运放的电压传输特性图 理想运放的符号和电压传输特性4．运放工作在线性区的分析依据引入深度负反馈时运放工作在线性区。

工作在线性区的理想运放的分析依据为： （1）两个输入端的输入电流为零，即0==-+i i ，称为“虚断”。

（2）两个输入端的电位相等，即-+=u u ，称为“虚短”。

第5章集成运算放大电路（上一章介绍的用三极管、场效应管等组成的放大电路称为分立元件电子电路。

）集成电路：如果在一块微小的半导体基片上，将用晶体管（或场效应管）组成的实现特定功能的电子电路制造出来，这样的电子电路称为集成电路。

（集成电路是一个不可分割的整体，具有其自身的参数及技术指标。

模拟集成电路种类较多，本章主要介绍集成运算放大电路。

）本章要求：（1）了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。

（2）理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。

（3）理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理。

（4）理解电压比较器的工作原理和应用。

5.1集成运算放大器简介5.1.1集成运算放大器芯片集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。

是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。

集成运算放大器简称运放，是一种多端集成电路。

集成运放是一种价格低廉、用途广泛的电子器件。

早期，运放主要用来完成模拟信号的求和、微分和积分等运算，故称为运算放大器。

现在，运放的应用已远远超过运算的范围。

它在通信、控制和测量等设备中得到广泛应用。

1、集成电路的概念（1）集成电路：禾U用半导体的制造工艺，把晶体管、电阻、电容及电路连线等做在一个半导体基片上，形成不可分割的固体块。

集成电路优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。

（2）集成电路分类：模拟、数字集成电路；单极型、双极型集成电路，小、中、大、超大规模集成电路。

①模拟集成电路：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。

（可分为线性集成电路和非线性集成电路。

）②线性集成电路：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。

③非线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成非线性关系的电路，如集成稳压器。

（3）线性集成电路的特点①电路一般采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。

②输入级采用差动放大电路，目的是克服直接耦合电路的零漂。

第五章集成运算放大电路及其应用【教学要求】本章主要叙述了集成运放内部电路的组成及作用；讨论了电流源电路、差分放大器等单元电路；同时介绍了集成运放的理想化条件及它的三种基本电路和运算、集成运放的应用电路及其特点和集成运放的非线性应用；教学内容、要求和重点如表5.1。

表5.1 教学内容、要求和重点【例题分析与解答】【例题5-1】差动放大器如图5-1所示。

已知三极管的β1=β2=50，β3=80，r bb’=100Ω，U BE1=U BE2=0.7V，U BE3=－0.2V，V CC=12V。

当输入信号U i=0时，测得输出U o=0。

1：估算T1、T2管的工作电流I c1、I c2和电阻R e的大小。

2：当U i=10mV时，估算输出U o的值图5-1解：1：由电路可知，当U i =0时，要保证U o =0V ，则电阻R e3上压降应为12V ，，由此可求得3c I ：mA R U U I e cc o c 11212)(33==--=，T 3管的设计电流3E I 为：33c E I I ≈，而T 2管集电极电阻R c2上的压降2C R U 可近似为：V U R I U EB e E R C 2.32.0313332=+⨯=+⋅≈。

于是T 1、T 2管的集电极电流1C I 、2C I 为：)(32.0102.32212mA R U I I C RR C C C ====。

射极电阻R e 上的电流e R I 为：)(64.021mA I I I C C R e =+=。

若设T 1管基极电位U B1=0V ，则U E1=－0.7V ，射极电阻R e 为：)(7.1764.0127.0)(1Ω=+-=--=K I U U R e R CC E e2：U i =10mA 时，U o 的大小：由于电路的结构为单入、单出型，故将T 3管构成的后级电路输入电阻R i2作为差放级的负载考虑，其电压放大倍数A u1为：)(2)//(12211be b i c u r R R R A +=β；其中： )(24.432.026)501(1001Ω=⨯++=K r be ，3332)1(e be i R r R β++=； 而3be r 为： )(2.2126)801(1003Ω=⨯++=K r be ；所以： )(2453)801(2.22Ω=⨯++=K R i电压放大倍数为： 8.45)24.41(2)245//10(501=+⨯⨯=u AT3管构成的后级放大电路的电压放大倍数2u A 为：9.33812.21280)1(333332-=⨯=⨯-=++-=e be c u R r R A ββ当输入U i =10mA 时，电路输出电压U o 为：)(8.110)9.3(8.4521V U A A U i u u o -=⨯-⨯=⋅⋅=【例5-2】图5-2给出了采用两级运放电路实现的差分比例运算电路。

第五章集成运算放大器自测题1. 集成运放是一种高增益的、_________的多级放大电路。

(a) 直接耦合 (b) 阻容耦合 (c) 变压器耦合2．集成运放最常见的问题是_________。

(a) 输入电阻小 (b) 输出电阻大 (c) 温漂3．通用型集成运放的输入级大多采用_________。

(a) 共射极放大电路 (b) 射极输出器 (c) 差分放大电路4．通用型集成运放的输出级大多采用_________。

(a) 共射极放大电路 (b) 互补推挽电路 (c) 差分放大电路5. 集成运放采用直接耦合的原因是_________。

(a) 便于设计 (b) 放大交流信号 (c) 不易制作大容量的电容6.直接耦合放大电路产生零点漂移的主要原因是_________。

(a) 电源电压的波动 (b) 晶体管参数受温度影响(c) 晶体管参数的分散性7. 差分放大电路能够_________。

(a) 提高输入电阻 (b) 降低输出电阻 (c) 克服温漂8. 典型的差分放大电路是利用_________来克服温漂。

(a) 电路的对称性 (b) 发射极公共电阻(c) 电路的对称性和发射极公共电阻的负反馈作用9. 差分放大电路的差模信号是两个输入信号的_________。

(a) 和 (b) 差 (c) 平均值10. 差分放大电路的共模信号是两个输入信号的_________。

(a) 和 (b) 差 (c) 平均值11.集成运放的输出级采用互补推挽电路是为了_________。

(a) 提高电压放大倍数 (b) 减小失真 (c) 提高带负载能力12.多级直接耦合放大器中，影响零点漂移最严重的一级是________。

(a) 输入级 (b) 中间级 (c) 增益最高的一级13.共摸抑制比K CMR越大，表明电路_________。

(a) 放大倍数越稳定 (b) 交流放大倍数越大 (c) 抑制零漂的能力越强14.差分放大电路由双端输出变为单端输出，则差模电压增益_________。