1
6.3 集成电路运算放大器
6.3.1 简单的集成电路运算放大器
6.3.2 通用型集成电路运算放大器
2
6.3.1 简单的集成电路运算放大器
集成电路
运算放大器
直接耦合
多级放大电路
符号,特点,?电压增益高（差模）
?输入电阻大
?输出电阻小
3
读
图
6.3.1 简单的集成电路运算放大器 例题
in
out
直接耦合
多级放大电路
差分输入级双
入单出
中间放大级复
合管共射
输出级
2级共集
镜像电流源
输入级偏置 镜像电流源
T5的偏置
+ - + + - -
-
反相端
同相端
4
（ 1）放大电路的直流分析 例 6.3.1
已知：当 vi1 = vi2 = 0时,vo = 0 ； ? = 100； VBE = 0.7V 。
1 m A)(
8
EEBE8CCR E FC7 ??????
R
VVVII
? 差分输入级
5 m A.021 C7C2C1 ??? III
4V)7V.0()( 2C2CCC E 2 ????? RIVV
? 中间放大级
1 m A)2()(
4
BE2C2CCR4R3 ?????
R
VRIVII
4R43R3CC
BE2R2CC3R3CC
E4C4C E 4
)(
)2()(
3V
RIRIV
VRIVRIV
VVV
???
?????
???
B5C3C4R3 IIII ???
)( B3C3C4R4 IIII ???
5
（ 1）放大电路的直流分析 例 6.3.1
已知：当 vi1 = vi2 = 0时,vo = 0 ； ? = 100； VBE = 0.7V 。
1 m A0)(
5
B E 6B E 53R3CCE5 ??????
R
VVRIVI
? 输出级
5 m A)(0
6
EEE6 ????
R
VI
0, 9 6 m A)(0
7
EEDR7C9E5 ???????
R
VVIII
直流电平移动
Vo = VB5-VBE5 -VR5 -VBE6
= VB5-2VBE – IC9R5
6
（ 2）放大电路的输入、输出电阻 例 6.3.1
rbe1= rbe2=5.45k?,rbe3 =262k?, rbe4= rbe5=2.8k?,rbe6=725?
? =100 rce=200k?
Rid=
Ric=
Ro2=
Ri2 =19.9M?
Ro1=
= rbe3 + (1+ ?)[rbe4 +(1+ ?)R4 ]
Ri3 =10.6M?
?? 0,4 1 ko3R
7
6
35
59ce6
6 1
1
Rr
Rrr
R
?
?
?
?
?
??
?
)//(
//
be
be
2rbe1 =10.9k?
0.5[rbe1 +(1+ ?)2rce7 ] =20M?
R2=14.3k?
R3=5.1k?
= rbe5 + (1+ ?){R5 + rce9 // [rbe6 +(1+ ?)R6 ]}
7
（ 3）放大电路的总增益 例 6.3.1
V3V2VD
c4
o
c2
c4
i2i1
c2
V AAAv
v
v
v
vv
vA ?????
??
1 2 9=)//(=
be
2
be
i22 ?
r2
R
r2
RR ??
Ri2 =19.9M? >> R2
V T 2
i2
c2
i2i1
c2VD
2
1= A
v2
v
vv
vA ??
???
]})()[({
//])([
4b e 4b e 3
i33
V2 R1r1ri
RRi1iA
3b
43b33b3
??
???
????
????
2, 6
i2
3 ????
R
R43 ??
3 3 5??VA
1?3VA
Ri3 =10.6M?
8
6.3.2 通用型集成电路运算放大器
读
图
差分放大输入级
共集－共基组合
双入－单出
中间放大级
复合管－共射
互
补
对
称
功
放
互
补
对
称
功
放
前置放大
共集缓冲
2个二极管
甲乙类功放
+
+
+
+
-
相
位
-
-
-
9
读
图
6.3.2 通用型集成电路运算放大器 镜像电流源 A
静态偏置
电流源 B
有源负载
微电流源
静态偏置
镜像电流源
稳定工作点？
T?
带缓冲级的比例电流源
调零、有源负载？
限流保护
T15,T21
io ? Iomax
vR9 ?
0.5V
T15导通
10
LM741集成运放的简化电路
11
LM741集成运放的简化电路
= -2?
12
小结,
vN
vP vo
－
＋
? ∞
＋
＋
－ vN
vP
vo
V-(+VEE)
V+ (+VCC)
高增益 的 直接耦合
多级 差分 放大电路
符号,
集成电路运算放大器
?
O
? ?
P
- ?
N
V -
V +
1 ~ 2 V
1 ~ 2 V
V
om
电压传输特性,
13
运算放大器外形图
SO8(Plastic Micropackage)
14
极限参数
电特性参数 （ Ta=25?C）
?输入失调参数
?差模特性参数
?共模特性参数
?大信号动态参数
?电源特性参数
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
以 ?A741C为例
15
极限参数
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
? 电源电压 ?5V ~ ?18V
? 最大允许功耗
? 最大差模输入电压
? 最大共模输入电压
? 工作温度范围
? 保存温度范围
军品,-55?C ~ 125?C
-65?C ~ 150?C
通用,0?C ~ 70?C
Vidmax ? 30V
Vicmax ? 15V
670mW（ DIP）
高压型 （特殊）
HA2645 ? 80V
D41 ?150V
16
输入失调参数
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
1,输入失调电压 VIO
2,输入偏置电流 IIB
3,输入失调电流 IIO
4,温度漂移
（ 1） 输入失调电压温漂 ?VIO / ?T
（ 2） 输入失调电流温漂 ?IIO / ?T
? ?BNBPIB II21I ??
BNBPIO III ??
＋
－ v o ? 0
＋
－ v o =0
2mV
80nA
20nA
20?V/?C
高精度 (低漂移型）
CpA /1, 5
d
d
CV/0, 0 3
d
d
nA0, 3V4
IOIO
IOIO
????
??
T
I
T
V
IV
μ
μ
OP177
0.5nA/ ?C
?A741C
精密仪表放大器
17
差模特性参数
1,开环 差模电压增益 AVO
2,开环带宽 BW (fH)
3,单位增益带宽 BWG (fT)
－ 3dB带宽
BJT ? 105～ 106 ?
FET ? 109?以上。
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
无反馈,高增益型”达 140~200dB
4.差模输入电阻 rid
?A741
ZMH63?B W GOP37
AD9620 ZMH8 0 0 0?B W G
ZH MH600?f
CF357
AD9618
ZMH20?B W G
高速型
宽带型
??? 13idBI 10 A0, 0 4 0 p RI
??? 12idBI 10 A3 0 p RICF155/255
AD549
?? M2idR
高输入阻抗型
18
共模特性参数
?A741典型值为 90dB，性能好的高达 180dB。
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
1.共模抑制比 KCMR
2.共模输入电阻 ric
电源特性参数
1.电源电压抑制比 PSVR
?A741典型值为 90dB
2.静态功耗 PD
3.电源电流 IOC
50mW
1.7mA
低功耗型,
空间技术和生物科学研究
电源电压较低，电流微弱
OP22, 静态功耗 PD = 36 ?W。
OP290, PD = 24 ?W（ ?0.8 V）
CF7612,PD = 50 ?W（ ?5 V）
19
大信号动态参数
? 转换速率 S R（ 压摆率 ）
?A741典型值为 0.5V/ ?s
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
反映运放对于快速变化的输入大信号的响应能力
20
其它参数
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
ZMH63?B W GOP37
AD9620 ZMH8 0 0 0?B W G
ZH MH600?f
CF357
AD9618
ZMH20?B W G
高速型、宽带型
SR μV/17=S
SR V/ μ05=S
SR μV/0018=S
用于宽频带放大器，高速 A/D,D/A等高速数
据采集测试系统。
用于小信号放大时，可注重 fH 或 fT ；
用于高速大信号放大时，同时还应注重 SR 。
SR μV/0022=S
? 最大输出电流 Iomax
?13V ~ ?14V ? 最大输出电压 ± VOPP
25mA
功率型, LM12
A10o ?I
21
集成运放低频等效电路
end
6.3 集成电路运算放大器
6.3.1 简单的集成电路运算放大器
6.3.2 通用型集成电路运算放大器
2
6.3.1 简单的集成电路运算放大器
集成电路
运算放大器
直接耦合
多级放大电路
符号,特点,?电压增益高（差模）
?输入电阻大
?输出电阻小
3
读
图
6.3.1 简单的集成电路运算放大器 例题
in
out
直接耦合
多级放大电路
差分输入级双
入单出
中间放大级复
合管共射
输出级
2级共集
镜像电流源
输入级偏置 镜像电流源
T5的偏置
+ - + + - -
-
反相端
同相端
4
（ 1）放大电路的直流分析 例 6.3.1
已知：当 vi1 = vi2 = 0时,vo = 0 ； ? = 100； VBE = 0.7V 。
1 m A)(
8
EEBE8CCR E FC7 ??????
R
VVVII
? 差分输入级
5 m A.021 C7C2C1 ??? III
4V)7V.0()( 2C2CCC E 2 ????? RIVV
? 中间放大级
1 m A)2()(
4
BE2C2CCR4R3 ?????
R
VRIVII
4R43R3CC
BE2R2CC3R3CC
E4C4C E 4
)(
)2()(
3V
RIRIV
VRIVRIV
VVV
???
?????
???
B5C3C4R3 IIII ???
)( B3C3C4R4 IIII ???
5
（ 1）放大电路的直流分析 例 6.3.1
已知：当 vi1 = vi2 = 0时,vo = 0 ； ? = 100； VBE = 0.7V 。
1 m A0)(
5
B E 6B E 53R3CCE5 ??????
R
VVRIVI
? 输出级
5 m A)(0
6
EEE6 ????
R
VI
0, 9 6 m A)(0
7
EEDR7C9E5 ???????
R
VVIII
直流电平移动
Vo = VB5-VBE5 -VR5 -VBE6
= VB5-2VBE – IC9R5
6
（ 2）放大电路的输入、输出电阻 例 6.3.1
rbe1= rbe2=5.45k?,rbe3 =262k?, rbe4= rbe5=2.8k?,rbe6=725?
? =100 rce=200k?
Rid=
Ric=
Ro2=
Ri2 =19.9M?
Ro1=
= rbe3 + (1+ ?)[rbe4 +(1+ ?)R4 ]
Ri3 =10.6M?
?? 0,4 1 ko3R
7
6
35
59ce6
6 1
1
Rr
Rrr
R
?
?
?
?
?
??
?
)//(
//
be
be
2rbe1 =10.9k?
0.5[rbe1 +(1+ ?)2rce7 ] =20M?
R2=14.3k?
R3=5.1k?
= rbe5 + (1+ ?){R5 + rce9 // [rbe6 +(1+ ?)R6 ]}
7
（ 3）放大电路的总增益 例 6.3.1
V3V2VD
c4
o
c2
c4
i2i1
c2
V AAAv
v
v
v
vv
vA ?????
??
1 2 9=)//(=
be
2
be
i22 ?
r2
R
r2
RR ??
Ri2 =19.9M? >> R2
V T 2
i2
c2
i2i1
c2VD
2
1= A
v2
v
vv
vA ??
???
]})()[({
//])([
4b e 4b e 3
i33
V2 R1r1ri
RRi1iA
3b
43b33b3
??
???
????
????
2, 6
i2
3 ????
R
R43 ??
3 3 5??VA
1?3VA
Ri3 =10.6M?
8
6.3.2 通用型集成电路运算放大器
读
图
差分放大输入级
共集－共基组合
双入－单出
中间放大级
复合管－共射
互
补
对
称
功
放
互
补
对
称
功
放
前置放大
共集缓冲
2个二极管
甲乙类功放
+
+
+
+
-
相
位
-
-
-
9
读
图
6.3.2 通用型集成电路运算放大器 镜像电流源 A
静态偏置
电流源 B
有源负载
微电流源
静态偏置
镜像电流源
稳定工作点？
T?
带缓冲级的比例电流源
调零、有源负载？
限流保护
T15,T21
io ? Iomax
vR9 ?
0.5V
T15导通
10
LM741集成运放的简化电路
11
LM741集成运放的简化电路
= -2?
12
小结,
vN
vP vo
－
＋
? ∞
＋
＋
－ vN
vP
vo
V-(+VEE)
V+ (+VCC)
高增益 的 直接耦合
多级 差分 放大电路
符号,
集成电路运算放大器
?
O
? ?
P
- ?
N
V -
V +
1 ~ 2 V
1 ~ 2 V
V
om
电压传输特性,
13
运算放大器外形图
SO8(Plastic Micropackage)
14
极限参数
电特性参数 （ Ta=25?C）
?输入失调参数
?差模特性参数
?共模特性参数
?大信号动态参数
?电源特性参数
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
以 ?A741C为例
15
极限参数
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
? 电源电压 ?5V ~ ?18V
? 最大允许功耗
? 最大差模输入电压
? 最大共模输入电压
? 工作温度范围
? 保存温度范围
军品,-55?C ~ 125?C
-65?C ~ 150?C
通用,0?C ~ 70?C
Vidmax ? 30V
Vicmax ? 15V
670mW（ DIP）
高压型 （特殊）
HA2645 ? 80V
D41 ?150V
16
输入失调参数
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
1,输入失调电压 VIO
2,输入偏置电流 IIB
3,输入失调电流 IIO
4,温度漂移
（ 1） 输入失调电压温漂 ?VIO / ?T
（ 2） 输入失调电流温漂 ?IIO / ?T
? ?BNBPIB II21I ??
BNBPIO III ??
＋
－ v o ? 0
＋
－ v o =0
2mV
80nA
20nA
20?V/?C
高精度 (低漂移型）
CpA /1, 5
d
d
CV/0, 0 3
d
d
nA0, 3V4
IOIO
IOIO
????
??
T
I
T
V
IV
μ
μ
OP177
0.5nA/ ?C
?A741C
精密仪表放大器
17
差模特性参数
1,开环 差模电压增益 AVO
2,开环带宽 BW (fH)
3,单位增益带宽 BWG (fT)
－ 3dB带宽
BJT ? 105～ 106 ?
FET ? 109?以上。
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
无反馈,高增益型”达 140~200dB
4.差模输入电阻 rid
?A741
ZMH63?B W GOP37
AD9620 ZMH8 0 0 0?B W G
ZH MH600?f
CF357
AD9618
ZMH20?B W G
高速型
宽带型
??? 13idBI 10 A0, 0 4 0 p RI
??? 12idBI 10 A3 0 p RICF155/255
AD549
?? M2idR
高输入阻抗型
18
共模特性参数
?A741典型值为 90dB，性能好的高达 180dB。
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
1.共模抑制比 KCMR
2.共模输入电阻 ric
电源特性参数
1.电源电压抑制比 PSVR
?A741典型值为 90dB
2.静态功耗 PD
3.电源电流 IOC
50mW
1.7mA
低功耗型,
空间技术和生物科学研究
电源电压较低，电流微弱
OP22, 静态功耗 PD = 36 ?W。
OP290, PD = 24 ?W（ ?0.8 V）
CF7612,PD = 50 ?W（ ?5 V）
19
大信号动态参数
? 转换速率 S R（ 压摆率 ）
?A741典型值为 0.5V/ ?s
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
反映运放对于快速变化的输入大信号的响应能力
20
其它参数
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
ZMH63?B W GOP37
AD9620 ZMH8 0 0 0?B W G
ZH MH600?f
CF357
AD9618
ZMH20?B W G
高速型、宽带型
SR μV/17=S
SR V/ μ05=S
SR μV/0018=S
用于宽频带放大器，高速 A/D,D/A等高速数
据采集测试系统。
用于小信号放大时，可注重 fH 或 fT ；
用于高速大信号放大时，同时还应注重 SR 。
SR μV/0022=S
? 最大输出电流 Iomax
?13V ~ ?14V ? 最大输出电压 ± VOPP
25mA
功率型, LM12
A10o ?I
21
集成运放低频等效电路
end
