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集成运放的概述
在这里我们要介绍
集成运放它的结构的特点
电路的组成和电压传输特性
集成运算放大电路 简称集成运放
它是一个高性能的
直接耦合的集成的放大电路
因为它首先是用在运算上
所以人们就称它集成运算放大电路
集成运放 它不止只用在运算上
在后面的应用里边
我们会看到它在多个方面
在模拟电路里边
都得到了广泛的应用
首先我们看一看
集成运放的电路结构特点
第一个特点就是因为
硅片上不能够制作大电容
因此它一定采用的是直接耦合方式
这也是直接耦合方式的电路
在现实中应用越来越广泛的原因
第二 就是因为它相邻的元件
具有良好的对称性
当它们受到温度和干扰的时候
变化也是相同的
所以它特别适合需要具有
对称性的这一类电路
有利于这一类电路的构成
在后边我们会看到
集成运放里边的输入极
叫做差分放大电路
它就需要具有理想的对称性
再有我们还看到
在集成运放里边
设置静态工作点的时候
是靠电流源电路
电流源电路也是需要
具有对称性元件来构成的
其实差分电路也好
电流源电路也好
它们的原理在很早人们就知道了
但是就苦于在现实里边
很难找到具有理想对称的器件
所以它们的应用是有限的
直到集成运放产生
才使它们得到了广泛的应用
第三个因为集成运放在制作的时候
电路的复杂化
并不带来它工艺的复杂性
所以它可以用复杂电路来实现
高性能的放大电路
其实在分立元件的那个时代
怎么构成高性能的电路
人们是知道的
但是就是无法实现
因为当你电路复杂的时候
会给电路带来一系列的问题
比如说它的可靠性的问题
它的故障率的问题
这些个问题会使得这个电路
根本不能使用
当然也有前面我们所讲到的
它不可能具有特别理想对称的器件
所以也不可能构成高性能的放大电路
第四个就是在集成电路里面
要制作大的电阻
是需要一定的面积的
它占有一定的空间
这样会影响这个电路的集成度
甚至你都把它做成电阻
也达不到你所要的那个阻值
那么在集成运放里
它解决这个问题
是用有源元件来取代无源元件
比如用晶体管的c-e之间
来等效成一个大电阻
大家还记得
有源元件是能够控制能量的元件
那么在集成电路里边它做三极管
比做大电阻要容易得多
最后一个就是由于不同类型的
晶体管和场效应管
它们的性能差异比较大
那么在集成电路里边
我们经常用复合管的形式
来得到各方面俱佳的这样的一个效果
这只是说集成运放电路
结构的一部分特点
当我们真正看到一个集成电路的时候
你会体会到它可能还有
其它方面的一些特点
下面我们看集成运放电路的组成
及其各部分的作用
这就是它的组成的框图
在这个框图里边
我们省略了一个特别重要的东西
包括我们后边画图的时候
也省略这样一个东西
就是它的供电电源
它有两个输入端
一个叫同相输入端我们叫up
一个叫反相输入端我们叫uN
一个是它的输出端
所以它的两个输入端和一个输出端
都以“地”为公共端
当我们这样标注的时候
其实同相输入端uP
是对“地”的那个电位
对于电路来讲
也就是同相输入端的输入电压
那输出uo是对“地”输出的
这个就是集成运放的它的符号
在这个符号里边我仍然要强调
我们没有写出它的供电电源
那么在一个放大电路里边
它主要要进行能量的转换和传送
所以它一定要有供电的部分
提供它能量的部分
那么集成运放有单电源供电的
有双电源供电的
我在后边的课程里
多数是讲双电源供电的情况
也就是说对于这样一个集成运放A
有一个±Vcc的电压（供电）
通常它们是±15V
这个就是集成运放的实际的芯片的照片
我们可以看到
这样的两个（芯片）照片里边
一个是LF347 一个是LM324
它们具有相同的相类似的这样的特性
那么在这样的集成芯片里面
有的是一个芯片是一个集成运放
有的是两个集成运放
有的是四个集成运放
所以在使用的时候
要看清楚它是属于哪一类的
集成运放各部分它的作用是什么呢
首先我们看偏置电路
就是底下这一部分
我们看三个箭头指向的输入级
中间级 输出级
它是为各级放大电路
设置合适的静态工作点的
那通常采用的是电流源电路
我们看上面就知道了
集成运放原来是一个三级放大电路
一个叫输入级 一个叫做中间级
一个叫输出级
首先输入级也称它为前置级
它多数是采用了
双端输入的差分放大电路
然后差分放大电路和电流源电路
我们在后边的课程里边会陆续的介绍
这个电路性能的要求
应该是输入电阻大
电压放大倍数大
能够抑制零点漂移
而且它的静态电流要小
也就是说静态的损耗要小
集成运放已经有好几代了
那么各代它们之间最大的差别
就在于它的输入级
为什么呢 因为我们知道
集成运放是一个
直接耦合的放大电路
如果第一级本身的
静态工作点漂移很大
那它就会逐级放大
以至于在输出端已经分不出来
什么是漂移 什么是信号了
再有第一级如果它的性能各方面都好
那会提高整个芯片的质量
所以在各代的集成运放里边
输入级的变化是最大的 中间级
中间级是集成运放的主放大级
它所采用的一切措施
都是为了使这一级的放大能力增强
一般它采用共射放大电路
常用复合管作放大管
然后用恒流源作为有源负载
等效成为一个
非常大的一个集电极电阻
最好是趋于无穷
这样使得这一级的放大能力非常强
所以称它为主放大级
最后一级是直接面对负载的
它也叫功率级 就是输出级
它多采用准互补输出级
关于准互补输出级的样子和它的原理
我们也将在后边的课程里边介绍
要求输出的电阻要小
那就是带负载能力强
而且输出的电流要大
使得负载上获得一定的功率
再有就是最大不失真
输出电压尽可能大
也就是说我们把它的工作点设置在
最大不失真输出电压最大（的位置）
那么在后面的课程里边
我们要对集成运放里边
主要的部分加以介绍
就是差分放大电路
电流源电路 互补输出级
对于集成运放我们可以从
外部来研究它的特点
uo=f(uP-uN)
这样一个函数式
表示的就是集成运放的电压传输特性
那它的特性是这种样子的
我们可以看它在零点附近
这个小的区域里边
这个区域里边是输出的电压
是以（uP-uN）作为自变量
产生线性变化
所以这个区域我们叫做
集成运放的线性工作区域
在线性工作区域里边
可以用一个式子去描述它
就是uO等于Aod
Aod称为开环差模放大倍数
Aod×(uP-uN)
也就是输出电压是
输入电压差值的一个倍数
那么这个倍数究竟有多大呢
对于普通的集成运放
通用型的集成运放
它可以达到几十万倍
那么它是几十万倍
而集成运放的输出电压的幅值
是受电源的限制的
我在前面说比如
双电源供电的时候
通常是±15V
那么减去它内部的一些压降
它的输出的电压
最大的幅值就是±14V
比如说是这样的
我们可以去算一算
假如它是10万倍
那么它的输入电压
输入到底是多大的时候
它不产生失真
如果它是50万倍 ±14V
那它输入电压到底是
多少的时候它才不失真
那算出来的结果一定是特别小的
所以实际上集成运放
在输入电压只有几十
或者一百多微伏在这个范围里边
它才不至于失真
如果超出这个范围
或者说工作点稍微有一点漂移
就会使它大于了这样一个数值
那么输出就产生了一个情况
这个情况就是输出不是+UOM
就是-UOM
也就是刚才我所假设的
比如说不是+14V
就是-14V
那么这时候集成运放就工作在
另一个区域里边去了
这个区域叫做非线性区域
由此可知集成运放
有两个工作区域
一个叫线性工作区域
一个叫非线性工作区域
线性工作区域是应用很广泛的
当我们要用它放大的时候
它必须工作在线性工作区域
而我们看到了在线性工作区
它的输入电压又如此之小
所以我们必须采用一定的办法
才能够使它工作到线性区域
这就是引入负反馈
关于负反馈我们在
后边的一段时间里边
要对它进行详细的分析
如果这个电压稍稍一大
它就工作到非线性区去了
非线性区有一个特点
它的输出只有两个数值
因此实际上是不是可以这样认为
就是把模拟信号转化成一种数字
简单的数字量的一个办法
就是输入信号让它大
大到使得输出不是+UOM
就是-UOM
这样就变成只有两种状态了
-1.1模拟信号与模拟电路
-1.2模拟电子技术基础课程特点及如何学习该课程
-2.1本征半导体
--本征半导体
-2.1本征半导体--作业
-2.2杂质半导体
--杂质半导体
-2.2杂质半导体--作业
-2.3 PN结的形成及其单向导电性
-2.3 PN结的形成及其单向导电性--作业
-2.4 PN 结的电容效应
-2.4 PN 结的电容效应--作业
-2.5半导体二极管的结构
-2.5半导体二极管的结构--作业
-2.6半导体二极管的伏安特性和电流方程
--2.6半导体二极管的伏安特性和电流方程
-2.7二极管的直流等效电路（直流模型）
-第一部分--2.7二极管的直流等效电路（直流模型）
-2.8二极管的交流等效电路和主要参数
-第一部分--2.8二极管的交流等效电路和主要参数
-实验1-二极管伏安特性的测试
-2.9晶体三极管的结构和符号
-2.9晶体三极管的结构和符号--作业
-2.10晶体三极管的放大原理
-第一部分--2.10晶体三极管的放大原理
-2.11晶体三极管的输入特性和输出特性
-2.11晶体三极管的输入特性和输出特性--作业
-实验2-三极管输出特性的测试
-第一部分--作业
-2.12晶体三极管的三个工作区域及温度对特性的影响
--2.12晶体三极管的三个工作区域及温度对特性的影响
-2.13晶体三极管的主要参数
-第二部分--2.13晶体三极管的主要参数
-3.1放大的概念
--3.1放大的概念
-第二部分--3.1放大的概念
-EDA应用1-2-半导体二极管和三极管特性的测试
-3.2 放大电路的性能指标
--Video
-第二部分--3.2 放大电路的性能指标
-实验3-放大电路（黑盒子）性能指标的测试
-3.3基本共射放大电路的组成及各元件的作用
-3.3基本共射放大电路的组成及各元件的作用--作业
-EDA应用3-在Multisim环境中电路的搭建
-3.4基本共射放大电路的波形分析
-3.4基本共射放大电路的波形分析--作业
-3.5放大电路的组成原则和两种实用的放大电路
--3.5放大电路的组成原则和两种实用的放大电路
-3.6放大电路的直流通路和交流通路
-第二部分--3.6放大电路的直流通路和交流通路
-3.7放大电路的分析方法—图解法
-第二部分--3.7放大电路的分析方法—图解法
-3.8图解法用于放大电路的失真分析
--3.8图解法用于放大电路的失真分析
-3.9直流负载线和交流负载线
-第二部分--3.9直流负载线和交流负载线
-第二周作业
--第二周作业题
-EDA应用4-基本共射放大电路的电压传输特性
-3.10放大电路的等效模型及其建立方法
-第三部分--3.10放大电路的等效模型及其建立方法
-3.11晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）
-第三部分--3.11晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）
-3.12基本共射放大电路的动态分析
-第三部分--3.12基本共射放大电路的动态分析
-3.13学会选用合适的方法来分析电路
-第三部分--3.13学会选用合适的方法来分析电路
-3.14放大电路中静态对动态的影响
--3.14放大电路中静态对动态的影响
-3.15静态工作点的稳定
-第三部分--3.15静态工作点的稳定
-3.16典型的静态工作点稳定电路的分析
--3.16典型的静态工作点稳定电路的分析
-3.17稳定静态工作点的方法
--3.17稳定静态工作点的方法
-EDA应用5-共射放大电路中电阻参数对静态工作点的影响
-第三周作业
-EDA应用6-温度对静态工作点的影响
-实验4-静态工作点稳定共射放大电路的测试
-3.18基本共集放大电路
--3.18基本共集放大电路
-3.19基本共基放大电路
-第四部分--3.19基本共基放大电路
-3.20晶体管基本放大电路三种接法的比较
--3.20晶体管基本放大电路三种接法的比较
-3.21结型场效应管的工作原理
-第四部分--3.21结型场效应管的工作原理
-3.22 N沟道结型场效应管的特性
-第四部分--3.22 N沟道结型场效应管的特性
-3.23 N沟道增强型绝缘栅型场效应管（增强型MOS管）
--3.23 N沟道增强型绝缘栅型场效应管（增强型MOS管）
-3.23 N沟道增强型绝缘栅型场效应管（增强型MOS管）--作业
-3.24 N沟道耗尽型MOS管
-第四部分--3.24 N沟道耗尽型MOS管
-3.25场效应管的分类
-第四部分--3.25场效应管的分类
-第四周作业题
-3.26场效应管放大电路静态工作点的设置方法
-第五部分--3.26场效应管放大电路静态工作点的设置方法
-3.27场效应管放大电路的动态分析
-第五部分--3.27场效应管放大电路的动态分析
-EDA应用7-共源放大电路的测试
-实验5-共源放大电路的测试
-3.28复合管
--3.28复合管
-第五部分--3.28复合管
-4.1多级放大电路的耦合方式—直接耦合
-第五部分--4.1多级放大电路的耦合方式—直接耦合
-4.2多级放大电路的耦合方式—阻容耦合、变压器耦合
-第五部分--4.2
-4.3多级放大电路的耦合方式—光电耦合
-第五部分--4.3多级放大电路的耦合方式—光电耦合
-4.4多级放大电路的动态参数分析
--4.4多级放大电路的动态参数分析
-4.5多级放大电路的讨论
--4.5多级放大电路的讨论
-第五周作业
-实验6-两级放大电路的测试
-4.6集成运放概述—结构特点、电路组成及电压传输特性
-4.6集成运放概述—结构特点、电路组成及电压传输特性--作业
-4.7零点漂移现象及差分放大电路的组成
-第六部分--4.7零点漂移现象及差分放大电路的组成
-4.8对差分放大电路的需求分析及长尾式差分放大电路的静态分析
--4.8对差分放大电路的需求分析及长尾式差分放大电路的静态分析
-第六部分--4.8对差分放大电路的需求分析及长尾式差分放大电路的静态分析
-4.9长尾式差分放大电路的动态分析
-第六部分--4.9长尾式差分放大电路的动态分析
-4.10双端输入单端输出差分放大电路
--4.10双端输入单端输出差分放大电路
-4.11单端输入双端输出差分放大电路及四种接法比较
-第六部分--4.11单端输入双端输出差分放大电路及四种接法比较
-4.12具有恒流源的差分放大电路
-第六部分--4.12具有恒流源的差分放大电路
-4.13差分放大电路的改进
-第六部分--4.13差分放大电路的改进
-EDA应用8-直接耦合多级放大电路的辅助设计
-作业
--第六周作业
-4.14电流源电路—镜像电流源、微电流源
--4.14电流源电路—镜像电流源、微电流源
-4.15电流源电路 —多路电流源
-第七部分--4.15电流源电路 —多路电流源
-4.16有源负载放大电路
--4.16有源负载放大电路
-4.17互补输出级的电路组成及工作原理
-4.17互补输出级的电路组成及工作原理--作业
-4.18消除交越失真的互补输出级和准互补输出级
-第七部分--4.18消除交越失真的互补输出级和准互补输出级
-4.19放大电路读图方法及双极型集成运放原理电路分析
-第七部分--4.19
-4.20单极型（CMOS）集成运放原理电路分析
--第七部分 4.20单极型（CMOS）集成运放原理电路分析
-4.21集成运放的主要性能指标
-第七部分--4.21集成运放的主要性能指标
-4.22集成运放的分类
-第七部分--4.22集成运放的分类
-4.23集成运放的保护电路以及低频等效电路
--第七部分 4.23集成运放的保护电路以及低频等效电路
-作业
-5.1频率响应的有关概念
--第八部分 5.1频率响应的有关概念
-5.2晶体管的高频等效电路
-第八部分--5.2晶体管的高频等效电路
-5.3晶体管电流放大倍数的频率响应
-第八部分--5.3晶体管电流放大倍数的频率响应
-5.4单管共射放大电路的中频段
-5.4单管共射放大电路的中频段--作业
-5.5单管共射放大电路低频段的频率响应
-第八部分--5.5单管共射放大电路低频段的频率响应
-5.6单管共射放大电路高频段的频率响应
-第八部分--5.6单管共射放大电路高频段的频率响应
-5.7单管共射放大电路的波特图及带宽增益积
-第八部分--5.7单管共射放大电路的波特图及带宽增益积
-5.8单管共源放大电路的频率响应
--第八部分 5.8单管共源放大电路的频率响应
-5.9多级放大电路的频率响应
-5.9多级放大电路的频率响应--作业
-5.10关于频率响应的讨论
-第八部分--5.10关于频率响应的讨论
-EDA应用9-两级放大电路频率响应的测试
-实验7-两级放大电路频率响应的测试
-第八周习题
-6.1什么是反馈
--6.1什么是反馈
-6.1什么是反馈--作业
-6.2正反馈与负反馈、直流反馈和交流反馈、局部反馈和级间反馈
--6.2正反馈与负反馈、直流反馈和交流反馈、局部反馈和级间反馈
-第九部分--6.2正反馈与负反馈、直流反馈和交流反馈、局部反馈和级间反馈
-6.3交流负反馈的四种组态
-第九部分--6.3交流负反馈的四种组态
-6.4有无反馈、直流与交流反馈的判断
-6.4有无反馈、直流与交流反馈的判断--作业
-6.5正反馈和负反馈的判断
-第九部分--6.5正反馈和负反馈的判断
-6.6交流负反馈四种组态的判断
-第九部分--6.6交流负反馈四种组态的判断
-6.7分立元件放大电路中反馈的分析
-第九部分--6.7分立元件放大电路中反馈的分析
-6.8负反馈放大电路的方框图及一般表达式
-第九部分--6.8负反馈放大电路的方框图及一般表达式
-6.9基于反馈系数的放大倍数的估算方法
-第九部分--6.9基于反馈系数的放大倍数的估算方法
-第九周作业
-6.10基于理想运放的电压放大倍数的计算方法
--第十部分 6.10基于理想运放的电压放大倍数的计算方法
-6.11深度负反馈放大电路电压放大倍数的讨论
--第十部分 6.11深度负反馈放大电路电压放大倍数的讨论
-6.12引入交流负反馈提高放大倍数的稳定性并改变输入、输出电阻
--6.12引入交流负反馈提高放大倍数的稳定性并改变输入、输出电阻
--第十部分 6.12引入交流负反馈提高放大倍数的稳定性并改变输入、输出电阻
-6.13引入交流负反馈展宽频带、减小非线性失真
--第十部分 6.13引入交流负反馈展宽频带、减小非线性失真
-实验8-交流负反馈对放大电路性能的影响
-6.14如何根据需求引入负反馈
--第十部分 6.14如何根据需求引入负反馈
-6.15负反馈放大电路产生自激振荡的原因及条件
--第十部分 6.15负反馈放大电路产生自激振荡的原因及条件
-6.16负反馈放大电路稳定性分析
--第十部分 6.16负反馈放大电路稳定性分析
-6.17简单滞后补偿
--第十部分 6.17简单滞后补偿
-6.18放大电路中的正反馈
--第十部分 6.18放大电路中的正反馈
-第十周作业
-期末考试
--期末作业
