集成运算放大器及其组成

集成运算放大器是一种高增益的直流多级放大器，由于最初用于数学运算，所以称为运算放大器，现在，它已广泛用于模拟信号的运算、放大、检测、变换、处理、信号产生等。成为使用最广泛的一种线性集成电路。图12－1是运算放大器外形图。

集成运算放大器在电路的选择及构成形式上因为受到集成工艺条件的制约，在电路设计上具有许多特点，主要有：

（1）级间采用直接耦合方式；

（2）尽可能用有源器件代替无源元件；

（3）利用对称结构改善电路性能。

集成运算放大器框图如图12－2所示，该电路可分为输入级、中间级、输出级和偏置电路四个基本组成部分。

图12－1　运算放大器外形图

图12－2　集成运算放大器的组成框图

输入级又称前置级，它往往是一个双端输入的高性能差分放大电路。它是提高运算放大器质量的关键部分，一般要求其输入电阻高，差模放大倍数大，抑制共模信号的能力强，静态电流小，从而有效地抑制零点漂移和干扰。输入级有同相和反相两个输入端。

中间级是整个放大电路的主要放大电路。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，经常采用复合管作为放大管，以恒流源作集电极负载。其电压放大倍数可达千倍以上。

输出级与负载相接，具有输出电压线性范围宽，输出电阻小（即带负载能力强），非线性失真小，带负载能力强等优点。多采用互补对称发射极输出电路。

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，集成运放多采用电流源电路为各级提供合适的集电极（或发射极、漏极）静态工作电流，从而确定了合适的静态工作点。

集成运算放大器的图形符号如图12－3所示。本书采用简化符号。

图12－3　集成运算放大器图形符号