运算放大器是由直接耦合多级放大电路集成制造的高增益放大器，它是模拟集成电路最重要的品种，广泛应用于各种电子电路之中。 本章讨论的问题：1.什么是集成运算放大电路？将分立元件直接耦合放　大电路做在一个硅片上就是集成运放吗？集成运　放电路结构有什么特点？ 2.集成运放由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 3.如何设置集成运放中各级放大电路的静态工作点？4.集成运放的电压传输特性有什么特点？ 5.如何评价集成运放的性能？有哪些主要指标？6.集成运放有哪些类型？如何选择？使用时应注意哪　些问题？ 4.1 集成运算放大电路概述 4.1.1 集成运放的电路结构特点 集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，它的方框图如图所示。  运算放大器方框图 4.1.2 集成运放电路的组成及各部分的作用 1.输入级要使用高性能的差分放大电路，它必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用 双端输入、双端输出的形式。 2.中间放大级要提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。 3.互补输出级由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅功率放大器。 4.偏置电流源可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定工作点。 4.1.3 集成运放的电路传输特性 运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号‘+’或‘IN+’表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相异，用符号“-”或“IN-”表示。输出端一般画在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。实际的运算放大器通常必须有正、负电源端有的品种还有补偿端和调零端。 (1) 集成放大器的符号 按照国家标准符号如图所示。  (a) 国家标准符号 (b)原符号 图模拟集成放大器的符号 (2) 集成运算放大器的型号命名  数字序号 (与世界上其它厂家同类型产品的序号相同。) 其它例如:集成功率放大器的型号命名 CD－－－－ 集成稳压器的型号命名 CW－－－－ 4.2 集成运放中的电流源电路 电流源是一个使输出电流恒定的电源电路，与电压源相对应。 (1) 电流源电路是一个电流负反馈电路，并利用PN结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。 (2) 电流源电路在模拟集成放大器中用以稳定静态工作点，这对直接耦合放大器是十分重要的。 (3) 用电流源做有源负载，可获得增益高、动态范围大的特性。 (4)用电流源给电容充电，以获得线性电压输出。 (5)电流源还可单独制成稳流电源使用。 (6)在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：镜像电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等。 4.2.1 基本电流源电路 一、镜像电流源 镜像电流源电路，如图所示，它的特点是工作三极管的集电极电流是电流源电路电流的镜像(相等）。  镜像电流源 三极管T1、T2匹配，，则  且，当时，，IC2和IREF是镜像关系。 二、 比例电流源 在镜像电流源电路中，若增加两个发射极电阻，使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系，即可构成比例电流源。其电路如图所示。 因两三极管基极对地电位相等，于是有    图04.06 比例电流源 三、微电流源 微电流源电路如图所示，通过接入Re电阻得到一个比基准电流小许多倍  微电流源 的微电流源，适用于微功耗的集成电路中。由图可得：    I O与IREF的关系如下  一般有IS1= IS2，所以  因(VBE小，IO<< IREF。同时IO的稳定性也比IREF好。 4.2.2 改进型电流源电路 一、加射极输出器的电流源 与普通镜象电流源相比，其精度提高了( 倍。电路如图04.04所示。由于有T3存在，IB3和将比镜像电流源的2IB小β3倍，因此IC2和IREF更加接近。  精密镜像电流源 二、威尔逊电流源 4.2.3多路电流源电路 通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作点电流，即可构成多路电流源，电路见图。图中一个基准电流IREF可获得多个恒定电流IC2、IC3(。  　　 多电流源 4.2.4以电流源为有源负载的放大电路 一、有源负载共射放大电路 二、有源负载关分放大电路 4.3 集成运放电路简介 4.3.1双极性集成运放 一、F007电路分析 二、F324电路分析 4.3.2单极性集成运放 4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路 4.4.1集成运放的主要性能指标 运算放大器的技术指标很多，其中一部分与差分放大器和功率放大器相同，另一部分则是根据运算放大器本身的特点而设立的。各种主要参数均比较适中的是通用型运算放大器，对某些项技术指标有特殊要求的是各种特种运算放大器。 1.输入失调电压VIO(input offset voltage) ：输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。VIO是表征运放内部电路对称性的指标。 2.输入失调电流IIO(input offset current)：在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。 3.输入偏置电流IB(input bias current)：运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。 4.输入失调电压温漂：在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。 5.输入失调电流温漂：在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。 6.最大差模输入电压(maximum differential mode input voltage)：运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。 7.最大共模输入电压(maximum common mode input voltage)：在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力。 8.开环差模电压放大倍数(open loop voltage gain) ：运放在无外加反馈条件下，输出电压与输入电压的变化量之比。 9.差模输入电阻(input resistance) ：输入差模信号时，运放的输入电阻。 10.共模抑制比(common mode rejection ratio) ：与差分放大电路中的定义相同，是差模电压增益与共模电压增益之比，常用分贝数来表示。 KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB) 11.－3dB带宽(—3dB band width) ：运算放大器的差模电压放大倍数在高频段下降3dB所定义的带宽。 12.单位增益带宽(BW?G)(unit gain band width)：下降到1时所对应的频率，定义为单位增益带宽。 13.转换速率(压摆率)(slew rate)：反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速率的表达式为  （动画8-1） 14.等效输入噪声电压Vn(equivalent input noise voltage)：输入端短路时，输出端的噪声电压折算到输入端的数值。这一数值往往与一定的频带相对应。 4.4.2集成运放的低频等效电路 4.5 集成运放的种类及选择 4.5.1集成运放的发展概况 4.5.1集成运放的种类 为满足实际使用中对集成运放性能的特殊要求，除性能指标比较适中的通用型运放外，发展了适应不同需要的专用型集成运放。它们在某些技术指标上比较突出。 根据运算放大器的技术指标可以对其进行分类，主要有通用、高速、宽带、高精度、高输入电阻和低功耗等几种。 一、 通用型 通用型运算放大器的技术指标比较适中，价格低廉。通用型运放也经过了几代的演变，早期的通用Ⅰ型运放已很少使用了。以典型的通用型运放CF741((A741)为例，输入失调电压1～2 mV、输入失调电流20 nA、差模输入电阻2 M(，开环增益100 dB、共模抑制比90 dB、输出电阻75 (、共模输入电压范围(13 V、转换速率0.5 V/(s。 二、高速型和宽带型 用于宽频带放大器、高速A/D和D/A，高速数据采集测试系统。这种运放的单位增益带宽和压摆率的指标均较高，用于小信号放大时，可注重或fc，用于高速大信号放大时，同时还应注重。 例如： CF2520/2525  BW(G=20 MHz AD9620   AD9618  BW(G=8000 MHz OP37 SR =17 V/μs BW(G=63 MHz CF357 SR =50 V/μs BW(G =20 MHz 三、 高精度(低漂移型） 用于精密仪表放大器，精密测试系统，精密传感器信号变送器等。 例如：   四、高输入阻抗型 用于测量设备及采样保持电路中。 例如： AD549  CF155/255/355  五、低功耗型 用于空间技术和生物科学研究中，工作于较低电压下，工作电流微弱。 例如： OP22 正常工作时，静态功耗可低至36 。 OP290 在电压下工作，功耗为24 。 CF7612 在电压下工作，功耗为50 。 六、 功率型 这种运放的输出功率可达1 W以上，输出电流可达几个安培以上。 例如： LM12  TP1465  4.6 集成运放的使用 4.6.1使用时必做的工作 4.6.2保护措施 4.6.3输出电压与输出电流的扩展