第四章 集成运放

第四章 集成运算放大器
电路结构
模拟输入信号
模拟开关 控制信号
电压跟随器
采样存储 电容
用于数据采集、模数转换、数字电路、计算机控制等。
第四章 集成运算放大器
工作原理
采样脉冲 输出电压 输入电压
① 采样状态： uG为高电平， 场效应管导通，uI对 存储电容C充电， uO= uC = uI 。 ② 保持状态： uG为低电平，场效应管截止，输出 电压保持前面采样的值不变。
u uI3uI4uO R R3 R4 RF
第四章 集成运算放大器
由于 u–≈ u+= 0，且调节R5，使R+=R-
可得 如果
uORF(u R I11u RI22u RI33u RI44)
R 1 R 2 R 3 R 4 R F R
可以实现普通的加减运算
u O (u I 1u I) 2 (u I3 u I) 4
电压增益的模为
Au
1 RF R1
1 ( ω )2 ωH
Au0 1 ( ω )2
ωH
当ω 当ω
0时, Au Au0 1
ωH时,
Au
1 2
Au0
RF
R1 电路使频率小于H
的信号通过 ，抑制大于
当ω 时, Au 0
H的信号，称为有源低
通滤波器。
第四章 集成运算放大器
第四章 集成运算放大器
集成运放能组成各种运算放大器，当输入 电压变化时，输出电压将按一定的数学规律变 化，反映输入电压的某种运算结果。这时，集 成运放工作在线性区，利用外接反馈网络实现 各种数学运算。
第四章 集成运算放大器
一、反相比例运算放大器
电路组成 平衡电阻 R2 = R1 // RF

2 B
B1 B2
☆ 输入偏置电流IB是衡量差动管输入电流绝对值大小的标志
4.1.3 集成运放大器的主要参数
1. 输入误差特性
➢ 输入失调电流IOS
定义：零输入时，两输入偏置电流IB1、IB2之差称为输入失调电流， 即IOS =|IB1IB2|。
IOS反映了输入级差动管输入电流的对称性，一般希望IOS越小越好。 普通运放的IOS约为1nA0.1A。
✓UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0；
✓输入偏置电流 IIB = 0； ✓- 3 dB 带宽 fH = ∞ ，等等
4.1.4 集成运放的理想化模型
2. 理想运放的工作特性
理想运放的电压传输特性如图10-5所示。它分为线性区和非线
性区。
➢线性区
当理想运放工作于线性区时，VO=Ad(VPVN)， 而Ad，因此VP VN) =0、VP=VN，又由输入电阻 Rid可知，流进运放同相输入端和反相输入端的
uO
+UOP
P
理想特 性
电流IP、IN为IP = IN =0；可见，当理想运放工作于线 性区时，同相输入端与反相输入端的电位相等，流 进同相输入端和反相输入端的电流为0。 IP = IN =0就 是VP和VN两个电位点短路，但是由于没有电流， 所以称为虚短路，简称虚短；而IP = IN =0表示流过 电流IP 、 IN的电路断开了，但是实际上没有断开， 所以称为虚断路，简称虚断。
4.1.3 集成运放大器的主要参数
2. 开环差模特性参数
➢-3dB带宽
定义：输入正弦小信号时， Aod是频率的函数，随着频率的增 加而下降。当下降3dB时所对应的信号频率称为-3dB带宽。一般运 放的-3dB带宽为几Hz几kHz，宽带运放可达到几MHz。

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22
模拟电子技术基础
此式表明，当Ir和所需要的小电流一定时，可计算
出所需的电阻R2。例如，已知Ir=1mA,要求IC2=10μA时，
则R2为
R21 20 6 1 1 0 06 3ln11000 10k2
如果VCC=15V，要使Ir=1mA,则Rr≈15kΩ。
由此可见，要得到10μA的电流，在VCC=15V时，采 用微电流电流源电路，所需的总电阻不超过27kΩ。如 果采用镜像电流源，则电阻Rr要大到1.5MΩ。
模拟电子技术基础
第四章
集成运算放大器 电路
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1
本章重点：
➢集成运放的组成原理 ➢镜像电流源电路 ➢比例电流源电路
本章难点：
➢电流源电路的分析
模拟电子技术基础
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2
模拟电子技术基础
4.1 集成运算放大器的概述 4.2 电流源电路 4.3 集成运放电路举例
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3
模拟电子技术基础
4.1 集成运算放大器的概述
Rb
βib
rbe1
rce1 rce2
RL
A .u1(rcR 1e b / r /crb 2 e1 /eR /L)R b1 R rL b1e
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模拟电子技术基础
有源负载差分放大电路
T3
T4
+
T1
T2
ui -
-VEE
+VCC RL
iC 3 iC 4 iC1 iC 2 iC 3 iC1 iO iC 4 iC 2 2iC1
电压与输出电压之间的相位关系。
uP
uN
Aod
uO
反相输入端
电压传输特性 uOf(uPuN)

使IC1 与IR 可以保持很好 的镜像关系。
+ V cc
IR
IC 0 T0
R IB 2
IB 0 R e2
T2 IE 2
IB 1 IR e2
IC 1 T1
图 4 .5 微 电 流 源
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6
5. 威尔逊电流源
VBE1=VBE0
T0
IB1 = IB0
IC 0
IC 2IE 2IC= 1IC 0IR IR
VBEVT
lnIIES
(1)
V BE =V 0BE I1 ER 1 e1（ 2 ）
IR
IC 0 T0
+ V cc R IB 0 + IB 1 IC 1
IB 0 IB 1 R e1
T1 IE 1
IE1Re1
VTln
IE0
IE
1
此式是关于IC1的超越
方程
图4
，但
.
5微
IE1
电
流源
VT Re1
ln
IE0 IE1
IE1Re1
IE0Re0
VT
ln
IE0 IE1
IE0Re0
I R E0 e0
VTln
IE0 IE1
IC1 与 IR 成 比 例 变 化 。
图 4.4 比 例 电 流 源
I E1
Re0 Re1
I
E0
IC1R Ree01IR
(2)
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4
3. 微电流源
VBE
IE ISe VT
4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源电路
内容简介
4.3 集成运放电路简介 4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路