3.2.4 集成运算放大器 1．集成运算放大器的的特点
（1）内部电路采用直接耦合，没有电感和电容，需要时可外接。
（2）用于差动放大电路的对管在同一芯片上制成，对称性好，温度漂移小。 （3）大电阻用晶体管恒流源代替，动态电阻大，静态压降小。
（4）二极管由晶体管构成，把发射极、基极、集电极三者适当组配使用。
2．集成运算放大器的组成
（1）输入级：是双端输入、单端输出的差动放大电路，两个输入端分别为同相输入端和反相输入端，作用是减小零点漂移、提高输入电阻。
（2）中间级：是带有源负载的共发射极放大电路，作用是进行电压放大。
（3）输出级：是互补对称射极输出电路，作用是为了提高电路的带负载能力。 （4）偏置电路：由各种恒流源电路构成，作用是决定各级的静态工作点。
3．集成运放的理想模型
集成运放的主要参数有：差模开环电压放大倍数Ado，共模开环电压放大倍数Aco，共模抑制比KCMR，差模输入电阻rid，输入失调电压Uio，失调电压温度系数 ΔUio/ΔT，转换速率SR等。
在分析计算集成运放的应用电路时，通常将运放的各项参数都理想化。集成运放的理想参数主要有：
（1）开环电压放大倍数Ado?? （2）差模输入电阻rid?? （3）输出电阻ro?0 （4）共模抑制比KCMR??
理想运放的符号以及运放的电压传输特性uo?Adoui?Ado(u??u?)如图3.4所示。
uo ∞ -UOM+uo理想特性实际特性0u+－u－Δu－u+ +－UOM
（a）理想运放的符号 （b）运放的电压传输特性
图3.4 理想运放的符号和电压传输特性
4．运放工作在线性区的分析依据
引入深度负反馈时运放工作在线性区。工作在线性区的理想运放的分析依据为： （1）两个输入端的输入电流为零，即i??i??0，称为“虚断”。 （2）两个输入端的电位相等，即u??u?，称为“虚短”。若u??0，则u??0，即反相输入端的电位为“地”电位，称为“虚地”。
5．运放工作在非线性区的分析依据
处于开环状态或引入正反馈时运放工作在非线性区。工作在非线性区的理想运放的分析依据为：
（1）u??u?时uo??UOM，u??u?时uo??UOM。 （2）i??i??0。
3.2.5 放大电路中的负反馈 1．反馈的基本概念
反馈：将放大电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过某种电路（称为反馈电路）送回到输入回路，从而影响输入信号的过程。 正反馈：反馈信号增强输入信号。 负反馈：反馈信号削弱输入信号。
负反馈放大电路的原理框图如图3.5所示。放大倍数（闭环放大倍数）为：
xA Af?o?xi1?AFxx式中A?o是基本放大电路的放大倍数（开环放大倍数），F?f是反馈网络的反馈系数。
xdxoxi+ xd- xf基本放大A电路xo反馈网络F
图3.5 负反馈放大电路的原理框图
应用瞬时极性法判别反馈极性（判别是正反馈还是负反馈）的方法：
（1）任意设定输入信号的瞬时极性为正或为负（以?或?标记）。 （2）沿反馈环路逐步确定反馈信号的瞬时极性。
（3）根据反馈信号对输入信号的作用（增强或削弱）确定反馈极性。 晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性如图3.6所示。
-+++- A -+ +Δ+ （a）晶体管 （b）场效应管 （c）集成运算放大器
图3.6 晶体管、场效应管及集成运算放大器的瞬时极性
3.5.2 负反馈的类型及其判别
负反馈放大电路有电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈4种类型。
电压反馈和电流反馈的判别：电压反馈的反馈信号取自输出电压，反馈信号与输出电压成正比，所以反馈电路是直接从输出端引出的，若输出端交流短路（即uo?0），则反馈信号消
失；电流反馈的反馈信号取自输出电流，反馈信号与输出电流成正比，所以反馈电路不是直接从输出端引出的，若输出端交流短路，反馈信号仍然存在。
串联反馈和并联反馈的判别：串联反馈的反馈信号和输入信号以电压串联方式叠加，即ud?ui?uf，以得到基本放大电路的净输入电压ud，所以反馈信号与输入信号加在两个不同的输入端；并联反馈的反馈信号和输入信号以电流并联方式叠加，即id?ii?if ，以得到基本放大电路的净输入电流id，所以反馈信号与输入信号加在同一个输入端。
3．负反馈对放大电路性能的影响
A。
1?AFdA1dA（2）稳定放大倍数，f?。
Af1?AFA（1）减小放大倍数，Af?（3）减小非线性失真。
（4）展宽通频带。
（5）改变输入电阻和输出电阻。
对输入电阻的影响：串联负反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。 对输出电阻的影响：电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。
习 题
5-1 试根据F007运算放大器的电路说明为什么“2”端是反相输入端；“3”端是同相输入端。
解：“2”端是反相输入端，从此端输入输出波形与输入波形反相，““3”端是同相输入端，从此端输入输出波形与输入波形同相，
5-2 判断题图5-48图所示各电路的反馈类型。
a） b） c）
图5-48 题5-2图
解： a) 1M?电阻：交直流电流并联负反馈；
3.9k?和12 k?电阻：交直流电流串联负反馈
b) Rf电阻：交流电流串联正反馈；
Re11，Re2电阻：交直流电流串联负反馈； Re12电阻：直流电流串联负反馈
c) Rf：交流电压串联负反馈；
Re1：交直流电流串联负反馈； Re2：直流电流串联负反馈
5-3 电路见图5-9，要求：(1) 指出图中的反馈电路，判断反馈极性(正、负反馈 )和类型。(2) 若已知uo??3ui，ui/ii?7.5k?，R1 = R6，求 电 阻R6为多少？(3) 求电路的输入电阻rI
R6i6R2R4－R5∞+uOiuIuiiuiIii1－R1R?∞+R3＋R3＋
图5-49 题5-3图
解： (1) R2为第一级的反馈电阻构成并联电压负反馈。R4、R5为第二级的反馈电压阻构成串联电压负反馈。R6为两级间的反馈电阻构成并联电压负反馈 (2) ii?i1?i6?ui?3uiui? R1R6uiuiR??6?7.5k?iiui?3ui?ui5R1R6R6?37.5k?
(3) ri=7.5k?？？？？？？？？？？？？
5-4 分析图5-50中两个电路的级间反馈，试回答：(1) 是正反馈还是负反馈，是直流反
馈还是交流反馈？何种类型？(2) 各自的电压放大倍数大约是多少？
uiR1100k?R2100k?-++uAo11+R4100k?-A2+uouiR11k?-+R21k?R310k?+Auo11-R41k?+A2+uoR350k?R5100k?
R61k?R510k? a) b)
图5-50 题5-4图
解：(1) a). R2 ：交直流电压并联负反馈，b). R5 ：电压串联正反馈 (2) a)
ui?00?uo?100100Au?uo??1 uib)
uiuo?ui?110Au?uo?11 ui5-5 电路见图5-51，要求：(1) 指出反馈电路，判断反馈的正负及类型；(2) 写出输出电压uo与输入电压ui之间关系的表达式；(3) 输入电阻 ri?ui/ii??
RF_uIiiiIi??－＋R∞＋?uOR1
图5-51 题5-5图
解： (1) Rf ：电压并联负反馈 (2)
?uiuo?ui?R1RFAu??Ruo???1?FuiR1??? ?(3) ri??
5-6 在图5-52所示的电路中，线性组件A均为理想运算放大器(图5-52e电路中，已知运放的最大输出电压大于Uz，且电路处于线性放大状态)，试写出各电路的输出与输入的关系式。
uiR2RRfAuiuoR1R2A?uo
a） b)
uiRR/2Rui1ui2R1R2CR1uouiui<0R2R3
UZAAA?uouoc) d) e)
图5-52 题5-6图
解：a)
ui?00?uo?R2RAu?uo??2 ui
第五章集成运放电路习题答案
