2
4.1 集成运算放大电路概述
? 一、级间为直接耦合，因硅片上不能制作大电容
? 二、大量采用差分放大电路，如输入级和恒流源
? 三、采用复合管
? 四、常用有源器件代替电阻
? 五、集成运放的体积越来越小，功能却越来越强。
因为增加元器件制作电路复杂的集成运放，其制
造工序并未变复杂
4.1.1 集成运放的电路结构特点 课本 P172
3
输入级,输入电阻高、静态电流小、共模抑制比高，常
采用差动放大电路。
中间级,采用 有源负载的共发射极电路，增益大。
偏置电路, 为各级设置合适的静态工作点,镜像电流源，
微电流源。
输出级,线性范围宽、输出电阻小（即带负载能力强）、
非线性失真小等。常用互补共集放大电路构成。
输入级
偏置电路
中间级 输出级 + ? u
o
uid
4.1.2 集成运放的组成及其各部分的作用
课本 P172
4
集成电路内部结构的特点
1）, 电路元件制作在一个芯片上，元件
参数偏差方向一致，温度均一性好。
2）, 电阻元件由硅半导体构成，范围在
几十到 20千欧，精度低。高阻值电阻用
三极管有源元件代替或外接。
3）, 几十 pF 以下的小电容用 PN结的结
电容构成、大电容要外接。
4）, 二极管一般用三极管的发射结构成。
课本 P172
5
ri 大, 几十 k? ? 几百 k?
KCMR,很大
ro 小：几十 ? 几百 ?
A od 很 大, 104 ? 107
理想运放,
ri ? ?
KCMR ? ?
ro ? 0
Ao ? ?
4.1.3 理想运放与一般运放的符号
＋
－ u－
u+
uo － ＋
＋
u－
u+ uo
? Ao
国际符号 国内符号
课本 P173
6
2.集成运放使用注意事项
2.1 集成运放的封装和引脚排列
封装形式, 金属圆形、双列直插式、扁平式
封装材料, 陶瓷、金属、塑料
例, 塑封 双列直插式 (DIP)CF741
DIP— Dual In-Line Pakage
7
运
算
放
大
器
外
形
图
8
2.2 集成运放使用注意事项
1,查阅手册了解引脚的排列及功能；
2,检查接线有否错误或虚连，输出端不能与
地、电源短路；
3,输入信号应远小于 UIdM 和 UICM，以防阻
塞或损坏器件；
4,电源不能接反或过高，拔器件时必须断电；
5,输入端外接直流电阻要相等，小信号高精
度直流放大需调零。
9
集成电路运算放大器中的 电流源
一,电流源电路的特点,这是 输出电流恒定 的电路。
它具有很高的输出电阻 。
二、电流源电路的用途,
1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏置电流，
以获得极其稳定的 Q点。
2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、增大动态
范围。
电 流 源 概 述 课本 P174
直流电阻小，交流电阻大。
10
4.2.3 多路电流源
根据所需静态电流，来选取发
射极电阻的数值。
根据所需静态电流，来确
定集电结面积。
根据所需静态电流，
来确定沟道尺寸。
课本 P178
11
4.2.4 有源负载
一、用于共射放大电路
哪只管子为放大管？
其集电结静态电流约为多少？
静态时 UIQ为多少？
为什么要考虑 h22?
b e 1b
Lc e 2c e 11 )(
rR
RrrA
u ???
∥∥?
课本 P181
12
1 模型的简化
hfeib
ic
vce
ib
vbe hrevce
hie
hoe
即 rbe= hie ? = hfe
uT = hre rce= 1/hoe
一般采用习惯符号
则 BJT的 H参数模型为
? uT很小，一般为 10-3?10-4,
?rce很大,约为 100k?。 故
一般可忽略它们的影响,
得到简化电路
? ? ib 是受控源,且为电流
控制电流源 (CCCS)。
? 电流方向与 ib的方向是关联
的。
课本 P95
13
二、用于差分放大电路
电路的输入、输出方式？
如何设置静态电流的？
静态时 iO约为多少？
C1C2C4O
C1C3C4
C2C1
2
iiii
iii
ii
???????
?????
????动态：
使单端输出电路的差模放大倍数近似等于双端
输出时的差模放大倍数。
课本 P182
14
§ 4.3 集成运放读图
一、读图方法
? 了解用途,了解要分析的电路的应用场合、用途和技术
指标。
? 化整为零,将整个电路图分为各自具有一定功能的基本
电路。
? 分析功能,定性分析每一部分电路的基本功能和性能。
? 统观整体,电路相互连接关系以及连接后电路实现的功
能和性能。
? 定量计算,必要时可估算或应用计算机计算电路的主要
参数。
已知电路图，分析其原理和功能、性能。
跟着信号走！
课本 P183
15
二、举例
对于集成运放电路，应首先找出偏置电路，然后根据信
号流通顺序，将其分为输入级、中间级和输出级电路。
若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则这个电
流往往是偏置电路中的基准电流。
课本 P184
16
双端输入、单端输出
共集 -共基放大电路
以复合管为放大管、
恒流源作负载的共
射放大电路
用 UBE倍增电路消
除交越失真的 准
互补输出级
三级放大电路
课本 P184
17
?
?
?
?
?
?
T7的作用,抑制共模信号
放大差模信号
T5,T6分别是 T3,T4的有源负载，
而 T4又是 T6的有源负载。
????
???????
C21CB3BC 1 0
C9C8C21C )()C(
IIIII
IIIIT
Q
、、不变因为
、
点稳定：
4
T3,T4为横向 PNP型管，输入
端耐压高。共集形式，输入电阻大，
允许的共模输入电压幅值大。共基
形式频带宽。
电平转换。输入端耐压高，并完成小，共模输入范围大，大，大,cdi AAR
课本 P184
18
输出级分析
D1和 D2起过流保护作用，未过
流时，两只二极管均截止。
79O14BE1D RURiUU ??＝
iO增大到一定程度,D1导通，
为 T14基极分流，从而保护 T14。
课本 P184
19
§ 4.4 集成运放的主要性能指标
指标参数 F007典型值 理想值
? 开环差模增益 Aod 106dB ∞
? 差模输入电阻 rid 2MΩ ∞
? 共模抑制比 KCMR 90dB ∞
? 输入失调电压 UIO 1mV 0
? UIO的温漂 d UIO/dT(℃ ) 几 μV/ ℃ 0
? 输入失调电流 IIO (│ IB1- IB2 │) 20nA 0
? UIO的温漂 d UIO/dT(℃ ) 几 nA/ ℃ 0
? 最大共模输入电压 UIcmax ± 13V
? 最大差模输入电压 UIdmax ± 30V
? -3dB带宽 fH 10Hz ∞
? 转换速率 SR(=duO/dt│max) 0.5V/μS ∞
课本 P189
4.1 集成运算放大电路概述
? 一、级间为直接耦合，因硅片上不能制作大电容
? 二、大量采用差分放大电路，如输入级和恒流源
? 三、采用复合管
? 四、常用有源器件代替电阻
? 五、集成运放的体积越来越小，功能却越来越强。
因为增加元器件制作电路复杂的集成运放，其制
造工序并未变复杂
4.1.1 集成运放的电路结构特点 课本 P172
3
输入级,输入电阻高、静态电流小、共模抑制比高，常
采用差动放大电路。
中间级,采用 有源负载的共发射极电路，增益大。
偏置电路, 为各级设置合适的静态工作点,镜像电流源，
微电流源。
输出级,线性范围宽、输出电阻小（即带负载能力强）、
非线性失真小等。常用互补共集放大电路构成。
输入级
偏置电路
中间级 输出级 + ? u
o
uid
4.1.2 集成运放的组成及其各部分的作用
课本 P172
4
集成电路内部结构的特点
1）, 电路元件制作在一个芯片上，元件
参数偏差方向一致，温度均一性好。
2）, 电阻元件由硅半导体构成，范围在
几十到 20千欧，精度低。高阻值电阻用
三极管有源元件代替或外接。
3）, 几十 pF 以下的小电容用 PN结的结
电容构成、大电容要外接。
4）, 二极管一般用三极管的发射结构成。
课本 P172
5
ri 大, 几十 k? ? 几百 k?
KCMR,很大
ro 小：几十 ? 几百 ?
A od 很 大, 104 ? 107
理想运放,
ri ? ?
KCMR ? ?
ro ? 0
Ao ? ?
4.1.3 理想运放与一般运放的符号
＋
－ u－
u+
uo － ＋
＋
u－
u+ uo
? Ao
国际符号 国内符号
课本 P173
6
2.集成运放使用注意事项
2.1 集成运放的封装和引脚排列
封装形式, 金属圆形、双列直插式、扁平式
封装材料, 陶瓷、金属、塑料
例, 塑封 双列直插式 (DIP)CF741
DIP— Dual In-Line Pakage
7
运
算
放
大
器
外
形
图
8
2.2 集成运放使用注意事项
1,查阅手册了解引脚的排列及功能；
2,检查接线有否错误或虚连，输出端不能与
地、电源短路；
3,输入信号应远小于 UIdM 和 UICM，以防阻
塞或损坏器件；
4,电源不能接反或过高，拔器件时必须断电；
5,输入端外接直流电阻要相等，小信号高精
度直流放大需调零。
9
集成电路运算放大器中的 电流源
一,电流源电路的特点,这是 输出电流恒定 的电路。
它具有很高的输出电阻 。
二、电流源电路的用途,
1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏置电流，
以获得极其稳定的 Q点。
2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、增大动态
范围。
电 流 源 概 述 课本 P174
直流电阻小，交流电阻大。
10
4.2.3 多路电流源
根据所需静态电流，来选取发
射极电阻的数值。
根据所需静态电流，来确
定集电结面积。
根据所需静态电流，
来确定沟道尺寸。
课本 P178
11
4.2.4 有源负载
一、用于共射放大电路
哪只管子为放大管？
其集电结静态电流约为多少？
静态时 UIQ为多少？
为什么要考虑 h22?
b e 1b
Lc e 2c e 11 )(
rR
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∥∥?
课本 P181
12
1 模型的简化
hfeib
ic
vce
ib
vbe hrevce
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即 rbe= hie ? = hfe
uT = hre rce= 1/hoe
一般采用习惯符号
则 BJT的 H参数模型为
? uT很小，一般为 10-3?10-4,
?rce很大,约为 100k?。 故
一般可忽略它们的影响,
得到简化电路
? ? ib 是受控源,且为电流
控制电流源 (CCCS)。
? 电流方向与 ib的方向是关联
的。
课本 P95
13
二、用于差分放大电路
电路的输入、输出方式？
如何设置静态电流的？
静态时 iO约为多少？
C1C2C4O
C1C3C4
C2C1
2
iiii
iii
ii
???????
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????动态：
使单端输出电路的差模放大倍数近似等于双端
输出时的差模放大倍数。
课本 P182
14
§ 4.3 集成运放读图
一、读图方法
? 了解用途,了解要分析的电路的应用场合、用途和技术
指标。
? 化整为零,将整个电路图分为各自具有一定功能的基本
电路。
? 分析功能,定性分析每一部分电路的基本功能和性能。
? 统观整体,电路相互连接关系以及连接后电路实现的功
能和性能。
? 定量计算,必要时可估算或应用计算机计算电路的主要
参数。
已知电路图，分析其原理和功能、性能。
跟着信号走！
课本 P183
15
二、举例
对于集成运放电路，应首先找出偏置电路，然后根据信
号流通顺序，将其分为输入级、中间级和输出级电路。
若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则这个电
流往往是偏置电路中的基准电流。
课本 P184
16
双端输入、单端输出
共集 -共基放大电路
以复合管为放大管、
恒流源作负载的共
射放大电路
用 UBE倍增电路消
除交越失真的 准
互补输出级
三级放大电路
课本 P184
17
?
?
?
?
?
?
T7的作用,抑制共模信号
放大差模信号
T5,T6分别是 T3,T4的有源负载，
而 T4又是 T6的有源负载。
????
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C21CB3BC 1 0
C9C8C21C )()C(
IIIII
IIIIT
Q
、、不变因为
、
点稳定：
4
T3,T4为横向 PNP型管，输入
端耐压高。共集形式，输入电阻大，
允许的共模输入电压幅值大。共基
形式频带宽。
电平转换。输入端耐压高，并完成小，共模输入范围大，大，大,cdi AAR
课本 P184
18
输出级分析
D1和 D2起过流保护作用，未过
流时，两只二极管均截止。
79O14BE1D RURiUU ??＝
iO增大到一定程度,D1导通，
为 T14基极分流，从而保护 T14。
课本 P184
19
§ 4.4 集成运放的主要性能指标
指标参数 F007典型值 理想值
? 开环差模增益 Aod 106dB ∞
? 差模输入电阻 rid 2MΩ ∞
? 共模抑制比 KCMR 90dB ∞
? 输入失调电压 UIO 1mV 0
? UIO的温漂 d UIO/dT(℃ ) 几 μV/ ℃ 0
? 输入失调电流 IIO (│ IB1- IB2 │) 20nA 0
? UIO的温漂 d UIO/dT(℃ ) 几 nA/ ℃ 0
? 最大共模输入电压 UIcmax ± 13V
? 最大差模输入电压 UIdmax ± 30V
? -3dB带宽 fH 10Hz ∞
? 转换速率 SR(=duO/dt│max) 0.5V/μS ∞
课本 P189
