集成运算放大器的组成及主要参数

Baekhyn0506 2023-02-07 4370

模拟技术

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描述

运算放大器是具有很高放大倍数的直接耦合放大器，运算放大器被集成在一小块硅片上(简称芯片)称它为模拟集成电路(又称线性电路组件)，数字集成电路称为开关电路组件。

集成运放器的组成

差动放大电路

集成运放器内部是一个多级直接耦合放大电路。输入级采用差动放大电路以减小零点漂移。输出级采用互补式功率放大电路，故输出阻抗很小，有一定的带负载能力。两级之间还有中间级(单位增益电路)，具有很高的电压放大倍数，同时它还需要把双端输入信号变换成单端输出信号，保证双端输入信号为零时，单端输出电压亦为零。

同相端和反相端

输入端的瞬时极性与输出端瞬时极性相同，称为同相端。输入端的瞬时极性与输出端相反，称为反相端。

电源

集成运放器使用的电源有三类，一类用正负双电源，另一类用单电源，还有一类既可以用单电源也可用双电源。

运算放大器的放大倍数

运算放大器电压放大倍数一般为1×104~1×1011。

差动放大电路

运放器的电压传输特性

差动放大电路

运算器的输出电压与输入电压的关系曲线称为电压传输特性。

运放器工作在bc段时称为线性应用：线性应用时必须满足|ui|

(1)反相端电位与同相端电位接近相等。

(2)运放器的输入电流等于输入电压除以两个输入端之间的输入电阻，既然输入电压是无穷小量，则输入电流也是无穷小量。

常规的信号电压一般都有几十微伏至毫伏的数量级，若把它们直接加到运放的两输入端由于信号太大，输出电压肯定恒为正负最大值±Uom，输出不随输入的变化而变化。因此，运放器在线性应用时，并不是简单的把输入信号接入输入端，而是把信号与负反馈量的差值作用到运放器的输入端，负反馈显然牺牲了放大倍数，但换回改善失真，改善输入输出阻抗及工作稳定的优点。放大倍数越大越可使用负反馈加深，效果越显著。

运放器工作在ab和cd段时称为非线性应用：此时|ui|>Uom/Ao，此时输出电压仅有正负最大电压两种取值±Uom。

集成运算放大器主要参数

开环差模增益Aod：运放未接外围负反馈元件且运放器仍处于线性段工作时，输出电压与两输入端之间电压的比值。又叫做开环电压放大倍数，也可以用Ao表示。

最大差模输入电压Uidm：两输入端之间的电压差值，超过该值管子发射结会被击穿。

最大共模输入电压Uicm：两输入端对地的电压，超过该值时，共模抑制能力显著下降。

最大输出电压±Uom：输出额定电流时输出的正向和负向饱和电压。一般情况下比正负电源电压小0.5~2V。

静态功耗：输入电压等于零和空载时，运放器的功率损耗，约50~100mW。

电源电压±Ucc：一般给出一定的范围值，超过时会损坏。

输入失调电压Uos：运算器差动级实际很难做到完全对称，为了使输出电压为零，两输入端之间所需要加入的补偿电压叫失调电压，失调电压越小越好。

输入失调电流Ios：两输入端基极偏置电流的差值(Ios=|IB1-IB2|)，主要由于差动及晶体管β值不一致造成，约1~100nA，其值越小越好。

输入基极电流IB：两差动管基极偏置电流的平均值(IB=(IB1+IB2)/2)。约10nA~1uA，基极电流太大时，信号源内阻对运放器静态工作点有较大影响且零漂加剧。

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