（十三）【模电】（多级放大电路）集成运算放大电路概述

[模电专栏]

A 集成运算放大电路概述

A.a 集成运放的电路结构特点

集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直 接耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。
（1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用 差分放大电路和电流源电路。
（2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂 化并不带来工艺的复杂性。
（3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作 的大电阻。
（4）采用复合管。

A.b 集成运放的组成和各部分的作用

若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个 双端输入、单端输出的差分放大电路。

集成运放电路四个组成部分的作用
偏置电路：为各 级放大电路设置 合适的静态工作 点。采用电流源 电路
输入级：前置级，多采用差分放大电路（从萌芽处抑制零点漂移）。要求Ri大，Ad 大， Ac小，输入端耐压高。
中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够 的放大能力。
输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最 大不失真输出电压尽可能大

A.c 集成运放的电压传输特性

在线性区： $u_O＝A_{od}(u_P－u_N)$ $A_{od}$是开环差模放大倍数
由于$A_{od}$高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的 最大输入电压$(u_P－u_N)$的数值仅为几十～一百多微伏。
$(u_P－u_N)$的数值大于一定值时，集成运放的输出不是 $＋U_{OM}$, 就是$－U_{OM}$，即集成运放工作在非线性区。

A.d 集成运放的主要性能指标

开关差模增益实际上是$20lg|A_{od}|$
输入失调电压：使$u_o$为0输入端所加的补偿电压。

最大共模输入电压：超过此值不能正常放大差模信号
最大差模输入电压：超过此值输入级放大管击穿
-3dB带宽：$A_{od}$下降3dB时的信号频率
单位增益带宽：$A_{od}$下降0dB时的信号频率

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图片来源：模拟电子技术基础（华成英/清华大学）；