集成运算放大器电路的识图方法

集成运算放大器电路组成及单元电路作用

图3-25是集成运算放大器内电路组成示意图，它由3部分的放大器和1个直流偏置电路组成，即输入放大级、中间放大级、输出放大级和偏置电路，此外还有一些辅助电路，如直流电平移位电路。

图3-25 集成运算放大器内电路组成示意图

输入放大级要采用双端输入式差分放大器，为了减小零点漂移，使其具有较高的输入电阻、一定的电压放大倍数，通常采用带射极恒流源的双端输入式差分放大电路。

关于输入放大级主要说明下列几点。

(1)输入放大级对集成运算放大器的输入电阻、抑制零点漂移、提高共模抑制有决定性的影响。

(2)允许有较大范围的共模信号输入，以防止幅度较大的共模信号损坏集成运算放大器。

(3)通常情况下输入级采用双端输入双端输出式差分放大器，它的共模抑制比要比双端输入单端输出式差分放大器高，抑制零点漂移的能力更强，但是有些集成运算放大器中需要采用双端输入单端输出式差分放大器。

关于中间放大级主要说明下列几点。

(1)整个集成运算放大器的增益主要由中间放大级保证，而集成运算放大器的增益要求比较高，所以中间放大级对整个集成运算放大器很重要。

(2)中间放大级通常采用一级或两级带射极恒流源电路的共发射极放大器(共发电路电压增益大)。

(3)中间放大级还要加入补偿电路和直流电平移位电路等。

(4)有的中间放大级采用双端输入单端输出式差分放大器，以完成单端化任务，为单端输入式的输出级放大器做好准备。

(5)集成运算放大器的电压放大器级数愈少愈好，早期的集成运算放大器有3～4级，第二代产品起一般减少到两级。电压放大器级数减少，高频转折频率就小，集成运算放大器的附加相移量就小，有利于补偿电路的设置，更有利于在集成电路内电路中进行补偿电路的设计。

关于输出放大级主要说明下列几点。

(1)整个集成运算放大器的输出特性由输出放大级决定，例如，集成运算放大器的输出电阻大小，带负载能力，如输出电流±10 mA。

(2)综合对输出放大级的基本要求，集成运算放大器的输出放大级采用射极输出器(共集电极放大器)，或采用甲乙类互补对称功率放大器(也是一种射极输出器)，这类放大器输出电阻小，带负载能力强。由于射极输出器只有电流放大没有电压放大，所以输出放大级没有电压放大，只有电流放大。

(3)在输出放大级电路中设置有完善的过载保护电路。

(4)要求输出放大级的输出信号电压范围足够的大(如±12 V)。

(5)功耗小，效率高。

关于直流偏置电路主要说明下列几点。

(1)集成运算放大器中的各级放大器需要直流偏置电流，即各只放大管需要合适的直流工作点，这由直流偏置电路统一提供。

(2)对直流偏置电路的基本要求是工作稳定，如受温度影响小。

(3)直流偏置电路是一个系列的电流源电路，即有若干个电流源电路组合在一起。在电流源电路中，基准电流的稳定直接影响到电流源的稳定，所以集成运算放大器系列电流源采用一个共同的基准电流，这样不仅可以提高电流源的稳定性，还可以减少集成电路内电路中的电阻元件等。

(4)在系列的电流源电路中，根据对直流偏置电流的不同要求，主要采用比例恒流源电路、微电流源电路、镜像电流源电路等。

单电源供电电路识图方法

集成运算放大器可以采用单电源和正、负对称双电源供电方式。图3-26所示是集成运算放大器电源供电电路，图3-26(a)所示是单电源供电电路，图3-26(b)所示是正、负对称双电源供电电路。

图3-26 集成运算放大器电源供电电路

(1)单电源供电电路。集成运算放大器的单电源供电电路与普通集成电路的单电源供电电路一样。集成运算放大器有一个电源引脚⑤脚，这是正极性直流电源引脚，正极性的直流工作电压+VCC从⑤脚加到集成电路A1的内电路中。接地引脚是③脚，集成电路A1内部的所有电流从③脚流出，通过地线回到正极性电源+VCC的负极。

电路中，①脚是同相信号输入引脚，②脚是反相信号输入引脚，④脚是输出信号引脚。

(2)双电源供电电路。正、负对称双电源供电时，集成运算放大器的接地引脚变成负电源引脚，即图3-26(b)所示电路中的③脚，负电源用−VCC表示，正电源引脚⑤脚不变。

单双电源之间转换

集成运算放大器的直流供电方式可以用单电源，也可以用正、负对称双电源，正、负对称是指正极性直流电压+VCC大小等于负极性电压−VCC的大小。

重要提示

通用的集成运算放大器一般采用正、负对称双电源供电方式，标准直流工作电压是 ±15 V，即 +15 V 和−15 V。也有专门用单电源供电的集成运算放大器，这时的直流工作电压为30 V。一些专门用于音响电路等中的集成运算放大器则采用单电源的情况较多，且直流工作电压没有这么高。

单电源供电方式下电源电路比较简单，采用一组降压、整流和滤波电路;正、负对称双电源供电方式下要求有两组降压、整流和滤波电路，电源电路复杂些。

在两种不同的直流电源供电状态下，集成运算放大器的同相输入引脚、反相输入引脚和输出引脚的直流电压是不同的。图3-27所示可以说明两种供电方式下的输出端输出电压的变化情况。

图3-27(a)所示是单电源供电状态下电源直流工作电压、输出信号电压、输入信号电压的变化范围。从图3-27(a)中可以看出，直流工作电压为30 V，输入信号电压在9 ～12 V 之间变化，输出信号电压则相应地在3～27 V之间变化。

图3-27 示意图

重要提示

电路中，15 V为中心电压，即直流工作电压的一半值，这个中心点对检修集成运算放大器电路很重要，静态(没有输入信号)时中心点电路不对，说明集成运算放大器电路工作不正常。

图3-27(b)所示是正、负对称双电源供电状态的电源直流工作电压、输出信号电压、输入信号电压的变化范围。从图3-27(b)中可以看出，直流工作电压为±15 V。

重要提示

输入信号电压在 −6 ～ +6 V 之间变化，输出信号电压则相应地在−12 ～ +12 V 之间变化，0 V 为中心电压。