集成電路放大器

集成運(yùn)算放大器(Integrated Operational Amplifier)簡稱集成運(yùn)放，是由多級直接耦合放大電路組成的高增益模擬集成電路。

自從1964年美國仙童半導(dǎo)體公司研制出第一個(gè)單片集成運(yùn)算放大器μA702以來，集成運(yùn)算放大器得到了廣泛的應(yīng)用，它已成為線性集成電路中品種和數(shù)量最多的一類。國標(biāo)統(tǒng)一命名法規(guī)定，集成運(yùn)算放大器各個(gè)品種的型號有字母和阿拉伯?dāng)?shù)字兩大部分組成。字母在首部，統(tǒng)一采用CF兩個(gè)字母，C表示國標(biāo)，F(xiàn)表示線性放大器，其后的數(shù)字表示集成運(yùn)算放大器的類型。它的增益高(可達(dá)60~180dB)，輸入電阻大(幾十千歐至百萬兆歐)，輸出電阻低(幾十歐)，共模抑制比高(60~170dB)，失調(diào)與飄移小，而且還具有輸入電壓為零時(shí)輸出電壓亦為零的特點(diǎn)，適用于正，負(fù)兩種極性信號的輸入和輸出。模擬集成電路一般是由一塊厚約0.2~0.25mm的P型硅片制成，這種硅片是集成電路的基片?；峡梢宰龀霭袛?shù)十個(gè)或更多的BJT或FET、電阻和連接導(dǎo)線的電路。運(yùn)算放大器除具有+、-輸入端和輸出端外，還有+、-電源供電端、外接補(bǔ)償電路端、調(diào)零端、相位補(bǔ)償端、公共接地端及其他附加端等。它的閉環(huán)放大倍數(shù)取決于外接反饋電阻，這給使用帶來很大方便。

集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合放大器，主要由輸入、中間、輸出三部分組成。輸入部分是差動放大電路，有同相和反相兩個(gè)輸入端;前者的電壓變化和輸出端的電壓變化方向一致，后者則相反。中間部分提供高電壓放大倍數(shù)，經(jīng)輸出部分傳到負(fù)載。其中調(diào)零端外接電位器，用來調(diào)節(jié)使輸入端對地電壓為零(或某一預(yù)定值)時(shí)，輸出端對地電壓也為零(或另一個(gè)預(yù)定值)。補(bǔ)償端外接電容器或阻容電路，以防止工作時(shí)產(chǎn)生自激振蕩(有些集成運(yùn)算放大器不需要調(diào)零或補(bǔ)償)。供電電源通常接成對地為正或?qū)Φ貫樨?fù)的形式，而以地作為輸入、輸出和電源的公共端。

表征集成運(yùn)算放大器性能的參數(shù)有30多個(gè)，常用的有以下10種。1、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)：簡稱開環(huán)增益，表示運(yùn)算放大器本身的放大能力。一般為50 000～200 000倍。2、輸入失調(diào)電壓：表示靜態(tài)時(shí)輸出端電壓偏離預(yù)定值的程度。一般為2～10mV(折合到輸入端)。3、單位增益帶寬：表示差模電壓放大倍數(shù)下降到1時(shí)的頻率。一般在1MHz左右。4、轉(zhuǎn)換速率(又稱壓擺率)：表示運(yùn)算放大器對突變信號的適應(yīng)能力。一般在0.5V/μs左右。5、輸出電壓和電流：表示運(yùn)放的輸出能力。一般輸出電壓峰值至峰值要比電源電壓低1～3V，短路電流在25mA左右。6、靜態(tài)功耗：表示無信號條件下運(yùn)放的耗電程度。當(dāng)電源電壓為±15V時(shí)，靜態(tài)功耗雙極型晶體管一般為50～100mW，場效應(yīng)管一般為1mW。7、輸入失調(diào)電壓溫度系數(shù)：表示溫度變化對失調(diào)電壓的影響。一般為3～5μV/℃(折合到輸入端)。8、輸入偏置電流：表示輸入端向外界索取電流的程度。雙極型晶體管一般為80～500nA，場效應(yīng)管一般為1nA。9、輸入失調(diào)電流：表示流經(jīng)兩個(gè)輸入端電流的差別。雙極型晶體管一般為20～200nA，場效應(yīng)管一般小于1nA。10、共模抑制比：表示運(yùn)放對差模信號的放大倍數(shù)和對共模信號放大倍數(shù)之比。一般為70～90dB。

1、集成運(yùn)放的電源供給方式集成運(yùn)放有兩個(gè)電源接線端+VCC和-VEE，但有不同的電源供給方式。對于不同的電源供給方式，對輸入信號的要求是不同的。(1)對稱雙電源供電方式運(yùn)算放大器多采用這種方式供電。相對于公共端(地)的正電源(+E)與負(fù)電源(-E)分別接于運(yùn)放的+VCC和-VEE管腳上。在這種方式下，可把信號源直接接到運(yùn)放的輸入腳上，而輸出電壓的振幅可達(dá)正負(fù)對稱電源電壓。(2)單電源供電方式單電源供電是將運(yùn)放的-VEE管腳連接到地上。此時(shí)為了保證運(yùn)放內(nèi)部單元電路具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，在運(yùn)放輸入端一定要加入一直流電位。此時(shí)運(yùn)放的輸出是在某一直流電位基礎(chǔ)上隨輸入信號變化。對于交流放大器，靜態(tài)時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出電壓近似為VCC/2，為了隔離掉輸出中的直流成分接入電容C3。2、集成運(yùn)放的調(diào)零問題由于集成運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的影響，當(dāng)運(yùn)算放大器組成的線性電路輸入信號為零時(shí)，輸出往往不等于零。為了提高電路的運(yùn)算精度，要求對失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，這就是運(yùn)算放大器的調(diào)零。常用的調(diào)零方法有內(nèi)部調(diào)零和外部調(diào)零，而對于沒有內(nèi)部調(diào)零端子的集成運(yùn)放，要采用外部調(diào)零方法。