各位同学大家好，今天咱们要学习的内容是集成运放的介绍。我们将从以下四个方面进行学习。第一个是结构框图，第二个是差分放大电路。第一个三个是集成符号的符号与引脚功能，第四个是主要参数。首先我们来了解集成运放，利用半导体集成工艺，可以把多级直流放大电路完整的制作在一块芯片上，引出输入端、输出端正、负电源端、公共端等，再加以封装，就制成了一个集成运算放大器。它可以看成一个放大倍数非常大的直流放大器。早期集成放大器主要用于电子计算中，主要用来对信号进行模拟运算，所以被称为集成运算放大器，简称集成运放。随着微电子技术的发展和运算放大器件的价格降低，集成运放现在已经作为一种通用的高性能放大器件来使用。在各种放大器、振荡器、比较器、信号运算电路当中都得到广泛的应用。首先进入第一部分，集成运算的结构框图。平时我们常见的集成运放，它的封装形式常见的有双立直插式和圆壳式。这些外形虽然看起来不一样，但内部电路组成是有规律的。从集成运放的组成框图能看到，它主要包括输入级、中间级、输出级和偏置电路这几部分。大家可以看看图里的标注，有同向输入端和反向输入端和输出端，这几个端口在后续使用集成运放时非常关键，一定要记清楚它们的位置和作用。输入级对应的作用是提供同向和反向的两个输入端，并要求有较高的输入电阻和一定的放大倍数，同时还要尽量保证直接耦合放大电路静态工作点的稳定。所以这个多采用差分放大电路，这是我们后面要学的。中间级的主要作用是提供足够的电压放大倍数，完成微弱信号的放大任务，常常采用共发射极放大电路。而输出级的作用是为负载提供一定幅度的信号电压和信号电流，要求有较强的带负载能力，并应具有一定的保护功能，以防止负载短路或过载时造成电路故障。所以输出级一般采用互补对称的输出电路，这也是我们后面将学到的。而偏执电路的作用是为各级提供稳定的静态工作电流，确保静态工作点的稳定。接下来是第二部分，集成运放内部的差分放大电路，为什么集成运放内部会使用差分放大电路呢，核心原因就是它在解决零点漂移问题上有突出优点，所以成为了集成运放的主要单元，那基本的差分放大电路是什么样的呢？我们可以从图中可以看得到，它是由两个完全对称的单管放大电路所组成的，图中的两个三极管的特性以及左右相对应的电阻参数完全一致，这种对称结构可是差分放大电路的关键。这里要重点给大家讲三个概念，零点漂移、抑制差模输入和共模输入。先看零点漂移与抑制。什么是零点漂移呢？就是把直流放大器输入端对地短路，让它处于静止状态时，输出端仍然会出现不规则变化的电压。那为什么会产生零点漂移呢？主要原因有两个，一是电源电压的波动，二是三极管参数随温度的变化。大家可以看看零点漂移的检测图和输出的电压漂移曲线，就能更直观的理解这种现象了。在直接耦合放大电路中，前一级的零销电压会传到后级被逐级放大，严重时宁票电压会超过有用的信号，将导致测量和控制系统出错。差分放大电路因为左右两个放大电路完全对称，所以在输入信号VVI等于零时，VO一等于VO2，因此输出电压VO就等于0。这样的话就可以表明差分放大电路具有零输入时零输出的特点。当温度变化时，左右两个三极管的输出电压VO1、VO2都要发生变动，但由于电路对称，两个三极管的输出变化量也就是每管的零漂相同，也就是对应的德耳塔U一等于德耳塔VO2。那么这个时候对应的输出VO等于VO1减去VO2就等于0。可见利用两个三极管的零漂在输出端相抵消，从而有效地抑制了整个电路的零漂。再来说差模输入，当输入信号VI被R1R2分压为大小相等，极性相反的一对输入信号分别输入到2个3极管的基极，称为插模信号。差模信号可以表示为VI一等于2分之1V1 vi 2等于负的2分之1 vi因为两侧电路是完全对称的，所以AV一等于AV2等于对应的放大倍数。输入信号VIE由于三极管V一放大，输入信号VI2由3极管V2放大获得输入电输出电压VO等于两个三极管集电极输出电压之差，也就是VO就等于VO1减去VO2，整个的差分放大电路的差模放大倍数就可以得到AVD等于输出的VO比上输入的VI。输出的VO就等于VO1减去VO2比上VI那么我们可以用放大倍数来表示，对应的就是AV1乘以VI一减去AV2乘以VI2，对应的我们把输入的电压带进来，我们就可以求得差模的放大倍数也为AV可以见得基本差分放大电路的差模放大倍数AVD和电路中每个三极管放大倍数放大电路的放大倍数AV是相等的，相当于是用多一倍的元件的代价换来了对零点漂移的抑制能力。最后是共模输入。如果在两个输入端上加上一对大小相等、极性相同的信号VI一等于VI2等于VI这样的信号就是共模信号，对应的输入方式就是共模输入。对于完全对称的差分放大器对应的输出电压VO等于VO1减去VO2。这个时候由于是完全对称的，所以输出电压就等于0。因此共模电压对应的放大倍数AVC对应的等于输出电压除以输入电压，那么可以得到它的放大倍数就为零。在理想情况下，温度变化或电源电压波动引起两个三极管的输出电压对应的漂移量，德耳塔VO1和delta VO2相等，分别折合为各自的输入电压，漂移也必然相等，也就是为共模输入信号。可见，零飘对差分放大电路的影响可等效于等效愚共模输入。实际上，差分放大电路不可能绝对对称，所以共模放大输出信号不为零。共模放大倍数AVC越小，就表明抑制零漂的能力越强。差分放大电路常常用共模一支笔KCMR来衡量放大电路对有用信号的放大能力，以及对无用漂移信号的抑制能力。它的定义式是KCMR等于差模放差模电压的放大倍数与共模电压放大倍数的比值。共模抑制比越大，差分放大电路的性能越好。讲完了差分放大电路，我们再来看第三部分，集成运算的符号与引脚功能。集成浴放是目前最通用的模拟集成器件，它可以看成一个高电压放大倍数低零漂的差分放大电路。在国家标准当中，其电气图形符号如图所示，图中对应的三角形表示运算放大器，无穷大表示开环，争议极高。它有两个输入端，标正昊的是同向输入端，标负号的为反向输入端。运算放大器在一些资料和书籍当中，还采用这样的一个国际标准电气图形符号。当然，集实际集成运算的影响除了两个输入端一个输出端外，还有正电源端和负电源端。此外，有些集成预防还有桥陵端、补偿端等其他附加引出端，但在电气图形符号中，这些引脚并没有标出，使用的时候应该注意集成预防的引脚功能以及外接线的方式。以CF741集成预防为例，咱们来看看它的引脚功能，从图中能看到它有八个引脚。一角和5角是对应的调零端，二角是反向输入端，三角是同向输入端，四角是负电源端，右角是输出端，七角是正电源端，八角是空，八角是空角。如果输入信号VI加由三角和公共端输入时，那么六角输出信号和三角的输入信号同向，二角是反向输入端。如果输入信号VI减是由二角和公共端输入时，输出信号与二角输入的信号反向位。最后一部分集成预防的主要参数，这些参数是衡量集成预防性能好坏的重要标志。第一个是开环电压放大倍数AVD。它指的是集成预放没有外加反馈回路时输出信号电压与输入差模电压之比。它体现的是运放器件的放大能力，一般在十的3次方到10的7次方之间。如果采用的是分贝的单位，那么开环电压的增益就为20倍。那个AAVO。最后一部分集成运放的主要参数，这些参数是衡量集成运放性能好坏的标志。第一个是开环电压放大倍数ao它指的是集成预放没有外加反馈回路时输出信号电压与输入差模电压之比。它体现的是运算器件的放大能力，一般在十的3次方到10的7次方之间。如果采用的是以分贝作为单位，那么开环电压增益就为20倍洛格ao第二个是差模输入电阻，RAID指的是。最后一部分集成运放的主要参数，这些参数是衡量集成运放性能好坏的重要标志。第一个是开环电压放大倍数。AVO指的是集成运放没有外加反馈回路时，输出信号电压与输入差模电压之比，它体现的是运放器件的放大能力，一般在十的3次方到10的7次方。如果采用以分贝作为单位，那么它对应的开环电压增益就为20倍log。AVO第二个参数对应的是差模输入电阻ID指的是集成浴放对差模信号呈现的输入电阻，一般在几十千欧到几十兆欧范围。RID大的集成运放性能好。第三个是开环输出电阻，ROD指的是集成预发没有外加反馈回路时的输出电阻。ROD小的集成预放带负载能力强，一般在20到200欧之间。第四个是共模抑制比，用来衡量集成运放的放大和抗凝飘抗共模干扰的能力。它的定义式我们前面已经见过，如果是使用分贝作为单位，那么它的定义式就为KCMR等于20倍的log A。AVD比上AVCKCMR大的集成运放性能好，一般应该要在80分贝以上。第五个是输入失调电压VIO指的是在输入信号为零时，为了使输出电压也为零，在输入端所加的补偿电压值。它反映差分放大部分参数的不对称程度。VIO越小越好，一般应该视为毫伏级。第六个是输出的峰峰电压voip指的是放大器在空载情况下最大不失真的输出电压的峰峰值。第七个参数静态功耗PD指的是集成运放在输入端短路输出端开路时所消耗的功率。第八个参数开环带宽BW和放大器的扶贫特性的频带宽度类似，指下限频率与上限频率之间的频率范围，一般在几千赫兹到几百千赫兹之间。为了检测大家的学习效果，我们来做几个随堂练习。第一题，集成运放的组成框图不包括。我们根据前面的学习知道集成运放组成包括输入级、中间级、输出级和偏置电路，没有反馈级，所以这道题的答案应该是选择D选项。第二题，集成运放输入级采用差分放大电路的主要目的是什么？咱们在讲差分放大电路的时，重点说了它的突出优点是解决零点漂移问题。所以输入级它主要是为了减小零点漂移，本题的答案应该是选择C选项。第三题，集成运放的主要参数中共模抑制比KCMR指的是什么？之前讲共模抑制比定义时明确说过，它指的是差模电压放大倍数和共模电压放大倍数的比值，所以答案应该是选择A选项。今天咱们的课程内容就到这里，重点讲解了集成预防的结构、内部差分放大电路符号、引脚功能和主要参数。这些都是后续学习集成运放应用的基础，希望大家课后认真复习，巩固所学内容，再见。