集成运算放大电路概述

集成电路是一种将管和路紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能

集成放大电路多用于各种模拟信号的运算，也称为运算放大电路，简称集成运放

一.集成运放的电路结构特点

在集成运放电路中，相邻元器件的参数具有良好的一致性，纵向晶体管的β大，横向晶体管的耐压高，电阻的阻值和电容的容量均有一定的限制，以及便于制造互补式MOS电路等特点

集成运放电路中，后者除放大管外，其余元件多为电阻、电容、电感等，而前者以晶体管和场效应管为主要元件，电阻和电容的数量很少

综上所述，集成运算放大电路有以下特点：
1.因为硅片上不能制作大电容，所以集成运算放大电路均采用直接耦合方式

2.因为相邻元件具有良好的对称性，而且受环境温度和干扰等影响后的变化也相同，所以集成运放中大量采用元件具有对称性的各种差分放大电路(作输入级)和恒流源电路(作偏置电路或有源负载)

3.因为制作不同形式的集成电路，只是所用掩模不同，增加元器件并不增加制造工序，即电路的复杂化并不会使工艺过程复杂化，所以集成运放允许采用复杂的电路形式，以达到提高各方面性能的目的

4.集成运放电路中作为放大管的晶体管和场效应管数量很少，其余管子用做它用

5.集成晶体管和场效应管因制作工艺不同，性能上有较大差异，所以在集成运放中常采用复合形式，从而提高性能

二.集成运放电路的组成及其各部分的作用

如上图所示，集成运算放大电路由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成，它有两个输入端和一个输出端，图中所标uP、uP、uP均以地位公共端

1.输入端

输入端又称为前置级，它往往是一个双端输入的高性能差分放大电路，一般要求其输入电阻高，高压放大倍数大，抑制零点漂移现象的能力强，静态电流小，输入级的好坏直接影响集成运放的大多数性能参数

2.中间级

中间级是整个放大电路的主放大器，其作用是使集成运放具有较强的放大能力，多采用共射或共源放大电路，而且，为了提高电压放大倍数，经常采用复合管作放大管

3.输出级

输出级应具有输出电压线性范围宽，输出电阻小(带负载能力强)、非线性失真小等特点，集成运放的输出级多采用互补输出电路

4.偏置电路

偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点，与分立元件不同，集成运放采用电流源电路为各种提供合适的集电极(或发射极、漏级、源级)静态工作电流，从而确定了合适的静态工作点

二.集成运放的电压传输特性

集成运放有同相输入端和反相输入端，这里的同相和反相是指运放的输入电压与输出电压之间的相位关系，如图a所示

从外部看，可以认为集成运放是一个双端输入，单端输出，具有高电压放大倍数、高输入电阻、低输出电阻，能较好地抑制零点漂移现象的差分放大电路，有单电源供电和正负双电源供电之分

集成运放的输出电压u0与输入电压(即同相输入端与反相输入端之间的电位差(uP与uN))之间的关系曲线称为电压传输特性，即

u0=f(uP-uN)

对于正、负两路电源供电的集成运放，电压传输特性如图b所示

从图示曲线可以看出，集成运放有线性放大区域(线性区)和饱和区(非线性区)两部分

在线性区，曲线的斜率为电压放大倍数

在非线性区，输出电压只有两种可能的情况，+UOM或-UOM

由于集成运算放大的是uP和uN之间的差值信号，称为差模信号，且没有通过外电路引入反馈，故称其电压放大倍数为差模开环放大倍数，记作Aod

因而当集成运放工作在线性区时

通常Aod非常高，可达几十万倍，因此集成运放电压传输特性中的线性区非常之窄

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