集成运算放大电路的组成和传输特性

今天开始，继续总结模拟电子技术典型电路的仿真。

集成电路

集成电路（Integrated Circuits，IC）是指利用集成工艺，将构成电子电路的元器件（电阻、电容等）以及连接导线集成在同一个半导体芯片上（如硅片），并封装成一个整体的电子器件。

集成电路的分类：按集成度高低可分为小规模（SSI）、中规模（MSI）、大规模（LSI）和超大规模（VLSI）；按导电类型可分为双极型（NPN、PNP管）、单极型（MOS管）和两者兼容的三种类型。

集成电路的引脚识别：

集成运算放大电路

集成运放是一个双端输入、单端输出、差模电压放大能力强、高输入电阻、低输出电阻、具有温漂抑制能力的直接耦合的放大电路，因最早应用于数值运算，因此称为运算放大器。与分立元件组成的放大电路相比，具有体积小、质量轻、功耗低、工作可靠、安装方便而又价格便宜等特点。

1 集成运放的组成

①输入级常用双端输入的差动放大电路构成，一般要求输入电阻高，差模放大倍数大，抑制共模信号能力强，静态电流小；

② 中间级常用多级共射极放大电路组成，放大倍数可达数万倍；

③ 输出级具有输出电压线性范围宽、输出电阻小的特点，常用互补对称输出电路；

④ 置电路用于向各级提供合适的静态工作点，一般用电流源电路组成。

2 集成运放的符号

集成运放有两个输入端：uP(同相输入端，“+”)和uN(反相输入端“-”)，一个输出端uo。若输入电压从同相端输入，则输出端电压和同相端电压同相；若输入电压从反相端输入，则输出端电压和反相端电压反相。常见的集成运放符号如图所示，其中（b）图中的表示理想运放的开环放大倍数为无穷大。

3 集成运放的传输特性

(1)线性区，输出电压与输入电压（差）呈线性关系：

由于Aod很大，即使毫伏级以下的输入信号也足以使输出电压饱和，从而无法实现线性放大，因此运放线性应用时通常引入深度电压负反馈。

①虚短

集成运放工作于线性区时，Aod→∞，因此

上式表明集成运放的uP和uN近似相等，如同短路一样，但是明显没有真正短路，故称为虚假短路，简称“虚短”。

②虚断

理想集成运放的输入电阻Ri→∞，且uP-uN≈0，故可认为两个输入端的输入电流为零，即

两个输入端如同断开一样，但并未真正断路，因此成为虚假断路，简称“虚断”。

③虚地工作在线性区域的反相输入运算放大器，因同相输入端接地，根据“虚短”的结论，其反相输入端的电位接近于“地”电位，其实并未接地，将这种现象称之为“虚地”。

(2)非线性区

在非线性工作区，集成运放的输出电压处于饱和状态（高电平+Uom或低电平-Uom），不再随输入电压而变化。

工作在非线性工作区时，集成运放的净输入电流仍然近似为零（Ri→∞），因此“虚断”仍成立。由于此时集成运放一般为开环状态或正反馈，所以“虚短”不再成立。

第一天复工，先写这么多吧，请注意，“虚短”、“虚断”、“虚地”都是“虚”的，适当地玩点“虚”的有助于我们更快地理解集成运放的应用。明天继续总结集成运放的典型应用电路。