秋低频电子线路集成运放内部电路和性能指标.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,低频电子线路,*,单击此处编辑母版标题样式,2025/7/21 周一,低频电子线路,1,低频电子线路,(19),山东大学 信息科学与工程学院,刘志军,2025/7/21 周一,低频电子线路,2,上节课,运放的功放级,功率放大器,2025/7/21 周一,低频电子线路,3,本次课,6.5,集成运放电路举例,6.7,集成运算放大器的主要性能指标,（包括,2.5.3,有限的压摆率）,2025/7/21 周一,低频电子线路,4,集成运放的特点及构成,以具有代表意义的,通用型模拟集成运算放大器为例,。,介绍通用型模拟集成运算的,结构、原理、应用、特点,等。,2025/7/21 周一,低频电子线路,5,模拟集成电路特点,从,制造工艺,来看：,采用,直接耦合,的电路结构,（不宜做大电容和电感）；,输入级（及其它）常用,差动电路,（利用对称性做补偿）；,大量采用,恒流源电路,（做偏置和有源负载），做晶体管比做电阻等元件还容易。也常常采用,组合电路,形式,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,6,集成电路的优点,有,体积小、功耗小、功能强、可靠性好的优点,，故得到广泛应用发展。,2025/7/21 周一,低频电子线路,7,集成运放的组成框图,集成运放一般由,四部分,组成,输入级,中间级,输出级,偏置电路,2025/7/21 周一,低频电子线路,8,运放框图介绍,输入级,中间级,输出级,偏置级,2025/7/21 周一,低频电子线路,9,输入级特点,一般采用,差动电路,（对称性、抑制温漂和噪声）。,这是,芯片性能好坏的关键,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,10,中间级特点,一般采用,复合管,和,带有源负载的共射放大电路,。,主要,为,获得电压增益,，起到,主要的放大作用。,2025/7/21 周一,低频电子线路,11,输出级特点,主要考虑,功率输出,（带载能力强）和,过载保护,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,12,偏置级特点,为各级提供合适的,静态工作点,（往往采用各种电流源）,保证各级能够,稳定工作,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,13,6.5,集成运放电路举例,将以,通用型集成运放,为例，介绍模拟集成电路的,构造、特点、性能技术指标和应用,。,具体介绍,A741,（,F007,、,5G24,等型号均为此管）。,2025/7/21 周一,低频电子线路,14,集成运放组成框图,中间级,输出级,偏置级,输入级,2025/7/21 周一,低频电子线路,15,（,1,）,A741,特点,双极集成工艺,第二代产品（比较成熟）,通用型经典产品,2025/7/21 周一,低频电子线路,16,主要缺点,带宽很窄，频率特性差。,只能用于低频（频率很低）的信号。,2025/7/21 周一,低频电子线路,17,（,2,）,内部结构和工作原理,集成运放,内部电路,，一般分为以上提到的四部分。,结构特点,：,大量采用电流源电路,（有源负载，稳定偏置）。,2025/7/21 周一,低频电子线路,18,集成运放内部电路图,见书,P140,、图,3.6.2,2025/7/21 周一,低频电子线路,19,输入级分析,输入级为,差动组合放大器,；,管子：,VT,1,VT,8,；,主要任务：,输入阻抗高，,共模抑制。,2025/7/21 周一,低频电子线路,20,输入级分析,VT,1,、,VT,3,和,VT,2,、,VT,4,，,共集,共基（,CC,CB,）差放组合电路,。,其中,VT,1,、,VT,3,纵向,NPN,管,，,CC,电路,，可提高输入阻抗，,值大。,VT,2,、,VT,4,横向,PNP,管,，,CB,电路，,有利提高差模输入电压。,2025/7/21 周一,低频电子线路,21,输入级分析,VT,5,、,VT,6,、,VT,7,为,比例电流源,。,组成差放的,有源负载,，可提高增益（单端输出相当双端输出）。,完成,双端,单端化输出,转换。,同时具有,共模拟制,作用。,2025/7/21 周一,低频电子线路,22,输入级分析,2025/7/21 周一,低频电子线路,23,中间级分析,主要性能是,通过,放大,而获得增益,。,主要由,VT,16,和,VT,17,组成,可接成,复合管形式（注意电路图有误）,。,VT,13A,（,多集电极电流源,）做,有源负载,提高增益,2025/7/21 周一,低频电子线路,24,电路图,2025/7/21 周一,低频电子线路,25,输出级分析,由,VT23,（多发射极）是,功放推动级,为,CC,电路,，,VT13B,是,有源负载；,VT14,、,VT20,是,互补对称功放级（,实际是射随器）。,以上共同组成带推动级的功放电路。,请问,：,功放级,是,OTL,还是,OCL,？,注意：“,互补,”指,NPN,、,PNP,类型互补,，是,两个,CC,（射随器），“,对称,”指两个管子,参数一致,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,26,电路图,2025/7/21 周一,低频电子线路,27,保护电路工作原理,R,9,、,VT,15,组成,限流保护,电路,。,当正向电流过大时,，,保护功放输出管。,R,9,为例说明,保护时,VT,15,由,截止到导通。,2025/7/21 周一,低频电子线路,28,电路图,2025/7/21 周一,低频电子线路,29,保护电路分析,R,10,截流保护。,负向电流大时，,R,10,压降大，使,VT,21,导通，同时使,VT,24,、,VT,22,均导通，,从而降低,VT,16,、,VT,17,基极电压，使,Vc,17,电位和,Ve,23,上升，,使,VT,20,的基极电位抬高，使管子截止。因此是截流保护。,2025/7/21 周一,低频电子线路,30,电路图,2025/7/21 周一,低频电子线路,31,保护电路分析,推动管保护,（,VT,16,、,VT,17,）,VT,23,的发射级之一，对此管也有过流保护作用。,当,VT,16,基流过大时，会使,VT,17,饱和；,U,B23,U,E23,，,由连线可分流一部分,I,B16,电流；,因而是,过流保护,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,32,电路图,2025/7/21 周一,低频电子线路,33,偏置电路,偏置电路主要依托,电流源,起作用。,偏置电路有哪些电流源,?,2025/7/21 周一,低频电子线路,34,电流源,看电路图分析，,请问,?,找一找,该芯片电路包括几套电流源？,分别属于什么电流源？,2025/7/21 周一,低频电子线路,35,电路图,2025/7/21 周一,低频电子线路,36,偏置电路分析,VT,10,、,VT,11,是,参考电流源（微电流源）。,提供全局的,基准电流,改变,R,5,，可进行调整基准和整机电流大小,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,37,偏置电路分析,VT,8,、,VT,9,组成,镜像电流源,（由,VT,10,带动，给差动输入级做偏置供电）。,VT,5,、,VT,6,组成比例电流源，做差放级的有源负载。,2025/7/21 周一,低频电子线路,38,偏置电路分析,VT,12,、,VT,13,（由,VT,11,带动）组成,镜像源,，为,多输出电流源,。,分别,为中间级,（做,VT,17,的有源负载）,和,输出级,（供给,VT,14,、,VT,20,）,两处供电。,THANK YOU,SUCCESS,2025/7/21 周一,39,可编辑,2025/7/21 周一,低频电子线路,40,电路图,2025/7/21 周一,低频电子线路,41,U,BE,扩展电路,由,VT,18,、,VT,19,、,R,8,组成。,用于,消除功放输出的交越失真,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,42,电路图,2025/7/21 周一,低频电子线路,43,补偿电容,C1,为,补偿电容（频率补偿），,是密勒电容补偿。,防止自激,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,44,电路图,2025/7/21 周一,低频电子线路,45,静态分析,整个电路应该,保持,静态平衡,（零输入时零输出）。,VT,5,、,VT,6,可,外接调零电路,（,R,P,）。,一个好的运放器件，应该,无需调零,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,46,F007,管脚和电源,注意管脚位置和电源位置。,2,3,1,4,5,6,7,+15V,-15V,+,_,2025/7/21 周一,低频电子线路,47,电路图,2025/7/21 周一,低频电子线路,48,动态分析,自行,判断信号流向,（从输入到输出的信号流通路径）。,可以使用,电路组态（哪进哪出）,的方法,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,49,F007,电路原理图,(,本书）,2025/7/21 周一,低频电子线路,50,6.7,集成运放的主要性能指标,输入失调电压,U,IO,和输入失调电流,I,IO,以及失调的温漂（,dIio/Dt,，,dIio/dT,）,输入偏置电流,IiB,开环差模电压增益,A,ud,共模拟制比,K,CMR,差模输入阻抗,Rid,共模输入阻抗,Ric,输出电阻,Ro,输入电压范围（,Udm,、,Ucm,）,带宽,BW,转换速率（压摆率）,S,R,静态功耗,Pc,2025/7/21 周一,低频电子线路,51,输入失调电压,V,IO,和输入失调电压温度系数,反映制造中,电路的,对称程度（,U,BE,）和电位配合性能好坏,。,参数值,越小越好,（,1,v,20mv,之间）,2025/7/21 周一,低频电子线路,52,输入,偏置电流,I,IB,反映差分对管,1,和,2,大小,，,一般在,nA,uA,量级。,2025/7/21 周一,低频电子线路,53,输入失调电流,I,IO,及温度系数,反映,1,、,2,的对称程度,，,和,I,IB,有关。,2025/7/21 周一,低频电子线路,54,差模开环电压增益,A,ud,表示运放,放大能力,，,一般在,80180,dB,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,55,共模抑制比,K,CMR,表示运放,共模拟制能力,，,一般大于,100,dB,有的达,180,dB,.,2025/7/21 周一,低频电子线路,56,最大差模输入电压,差模输入时，输入端,所能承受的最大输入电压值。,2025/7/21 周一,低频电子线路,57,最大共模输入电压,接成电压比较器时，产生,1%,跟随误差时的输入电压值。,或定义,K,CMR,下降,6,dB,时所加共模电压值。,一般在几伏,几十伏。,2025/7/21 周一,低频电子线路,58,集成运放主要频率参数,开环带宽,BW,和单位增益带宽,G,BW,（小信号时）,转换速率,/,压摆率,S,R,（大信号时）,建立时间,t,set,差模和共模输入阻抗,2025/7/21 周一,低频电子线路,59,差模和共模入阻,同差放参数含义。,2025/7/21 周一,低频电子线路,60,开环带宽,BW,和单位增益带宽,G,BW,在,小信号时衡量,。,是对器件,增益和频率特性的综合衡量,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,61,建立时间,t,set,在运放闭环电压增益为,1,，规定负载并输入阶越大信号条件下，运放输出电压达到某一特定值范围所需时间。,2025/7/21 周一,低频电子线路,62,转换速率,/,压摆率,S,R,（见,P62 2.5.3,）,指在,大信号时的反应速度,。,反映运放输出对高速变化的输入信号的响应情况,。一般接成跟随器形式进行测试。,S,R,大表明,运放,高频特性好,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,63,A741,典型参数,见书,P145,2025/7/21 周一,低频电子线路,64,特殊型集成运放简介,通用型,指运放,一般指标比较均衡,。,特殊型,指运放,某些指标特别优越,。,如高入阻、高精度、微功耗、低噪声、宽带、高速、高压、大功率等类型。,2025/7/21 周一,低频电子线路,65,集成运放的选择应用（,1,）,如没有特殊要求或一般应用，则选用通用性集成运放系列即可，如,741,、,324,系列。,2025/7/21 周一,低频电子线路,66,集成运放的选择应用（,2,）,如系统,要求精密、温漂小、噪声干扰低,，则选择高精度、低漂移、低噪声的集成运放。,如,对于微弱信号检测、精密测量等自动化仪表或高精度稳压电源方面,的应用。,2025/7/21 周一,低频电子线路,67,集成运放的选择应用（,3,）,如运放,要求输入阻抗高、输入偏流小,，则要选择,高输入阻抗,的集成运放。,常用于,取样,/,保持、峰值检波、高质量积分器、光电检测,等应用电路中。,2025/7/21 周一,低频电子线路,68,集成运放的选择应用（,4,）,若系统对,功耗,有严格要求，则要选择,低功耗集成运放。,2025/7/21 周一,低频电子线路,69,集成运放的选择应用（,5,）,若系统,工作频率高,，或信号为窄脉冲，则要选择,宽带、高速,集成运放电路。,2025/7/21 周一,低频电子线路,70,2025/7/21 周一,低频电子线路,71,2025/7/21 周一,低频电子线路,72,运放的选择,见,P65,表,2.5.2,常用集成运算放大器型号及参数举例,通用,741,系列,通用,324,系列（,4,运放）,高速,318,系列,低功耗,/,高精度,/,低漂移,/,高输入阻抗的,OP07/OP77,系列,高精度,/,低噪声,/,低漂移,/,低偏流的,O27/OP37,系列,2025/7/21 周一,低频电子线路,73,本节课作业,6-9,6-12,6-13,。,2025/7/21 周一,低频电子线路,74,下节预习,4.5,场效应管,5.5,场效应管放大器,2025/7/21 周一,低频电子线路,75,本节课结束,（,1,74,）,谢谢！,2025/7/21 周一,低频电子线路,76,THANK YOU,SUCCESS,2025/7/21 周一,77,可编辑,