專(zhuān)用型集成電路運算放大器

，而實(shí)際上電流源的內阻為有限值。

LF356是由P溝道JFET T1和T2構成雙端輸入、雙端輸出帶恒流源負載（I1、I2）的差分輸入級，本級提供了約30pA的低輸入偏置電流和約1012W的高輸入電阻，T1、T2的工作電流I1,2是由多集電極的BJT管提供（圖中略）；中間電壓放大級由BJT T5、T6組成的雙端輸入、單端輸出帶恒流源（I6）負載的差分式放大電路，和由T7組成的電壓跟隨器構成；由NPN型BJT T9和PNP型復合管（由P溝道JFET T8與NPN型BJT T10構成）組成互補對稱(chēng)輸出級。為了使電路處于甲乙類(lèi)工作狀態(tài)，利用二極管D1接于T9的基極和T8的柵極g8之間，給T9、T8提供一起始偏壓。

T11、R和D2構成輸出電流過(guò)載保護環(huán)節。R為過(guò)載電流取樣電阻。當輸出端“拉電流”（流向輸出端，如iO實(shí)線(xiàn)所示）大于20mA時(shí)，T11導通而分流iC11，使T7的基極電流iB7減小，iE9減小，抑制了輸出電流的增大。同樣，當“灌電流”（流入輸出端，如iO虛線(xiàn)所示）大于20mA時(shí)，D2導通，T8的柵極電位vg8上升，T10的基極電位vB10降低，iC10減小，抑制了輸出電流的增大。

P溝道JEFT T3、T4和外接電位器Rp構成兩個(gè)電流源，Rp可調節T3、T4兩管漏極電流的相對比例，從而改變送入中間電壓放大級的輸入電流，實(shí)現失調電流的補償。電容C為電路內部的密勒補償電容，以增大運放的單位增益帶寬BWG（fT）。

LF356各級的偏置電流都較大，使放大電路對電容的充電電流較大，因此SR和fT都較大，電路的總電流和功耗較大。其主要參數見(jiàn)上節運算放大器參數表。與LF356性能類(lèi)似的有LF355、LF347（四運放）。更高輸入電阻的還有全MOS-FET的CA3130。更小偏置電流的有AD515、LF0052等。

由FET作輸入級，不僅輸入電阻高，輸入偏置電流低，而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，但失調電壓較大。

目前高輸入阻抗型運放廣泛用于生物醫學(xué)電信號測量的精密放大電路、有源濾波器、取樣-保持放大器、對數和反對數放大器和模數、數模轉換器等。

2．高精度、低漂移型

這種類(lèi)型的運放，一般用于毫伏量級或更低的微弱信號的精密檢測、精密模擬計算、高精度穩壓電源及自動(dòng)控制儀表中。要求DVIO/DT2mV/℃、DIIO/DT200pA/℃、AVO≥120dB、KCMR≥110dB，vn（噪聲電壓）5nV/ 。通常實(shí)現這些功能的措施是，在電路結構上除采用超b BJT管和低噪聲差分式輸入級外，還采用熱匹配設計和低溫度系數的精密電阻，或在電路中加入自動(dòng)控溫電路以減小溫漂。此外，近年來(lái)利用調制型的自動(dòng)穩零放大器，獲得了更低的溫度系數（0.1mV/℃）。目前產(chǎn)品有AD508、OP-27（DVIO/DT=0.2mV/℃）及由MOSFET組成的斬波穩零型的超低漂移器件，如ICL7650（DVIO/DT=0.01mV/℃），但它的輸出電阻較大，所以負載電阻不宜太小。

3．高速型

對這種類(lèi)型的運放，要求轉換速率SR>30V/ms，最高可達幾百伏/微秒，單位增益帶寬BWG>10MHz。一般用于快速A/D和D/A轉換器、有源濾波器、高速取樣-保持電路、鎖相環(huán)、精密比較器和視頻放大器中。實(shí)現高速的主要措施是，在信號通道中盡量采用NPN型管，以提高轉換速率；同時(shí)加大工作電流，以使電路中各種電容的電壓變化加快；或在 電路結構上采用FET和BJT相兼容的BiFET，或用全MOSFET結構，使電路的輸入動(dòng)態(tài)范圍加大，因而電路轉換速率也增加。目前產(chǎn)品有mA715、LH0032和AD9618等，其中mA715的SR100 V/ms，BWG=65MHz，而AD9618的SR高達1800V/ms，BWG=8 GHz。

4．低功耗型

對于這種類(lèi)型的運放，要求在電源電壓±15V時(shí)，最大功耗不大于6mW；或要求工作在低電源電壓（如1.5~4V）時(shí)，具有低的靜態(tài)功耗和保持良好的電氣性能（如AVO=80~100dB）。為此，在電路結構上，一般采用外接偏置電阻和用有源負載代替高阻值的電阻，以保證降低靜態(tài)偏置電流和總功耗，使電路處于最佳工作狀態(tài)，以獲得良好的電氣性能。目前產(chǎn)品有mPC253、ICL7641及CA3078等，其中mPC253的PC0.6mW，VCC=（±3~±18）V，AVO=110dB。目前產(chǎn)品功耗已達微瓦級，如ICL7600的VCC（VEE）為1.5V，PC=10mW。

低功耗型運放一般用于對能源有嚴格限制遙測、遙感、生物醫學(xué)和空間技術(shù)研究的設備中。

5．高壓型

為得到高的輸出電壓或大的輸出功率，在電路設計和制作上需要解決BJT的耐壓、動(dòng)態(tài)工作范圍等問(wèn)題。為此在電路結構上利用BJT的cb結和橫向BJT（PNP型）的耐高壓性能，或用單管的串接方式來(lái)提高耐壓，或用FET作為輸入級，耐壓指標可提高到300V左右。此外，為使運放工作在高電壓和大電流（或大功率）的情況下，電路中加入一些特殊保護電路。目前產(chǎn)品有D41、LM143及HA2645等，其中HA2645的參數是：VCC＝VEE＝（48~80）V，Vomax=74V，AVO=（160~200）dB，VIO≤6mV，Vid=37V，而D41型的電源電壓可達到±150V，Vicmax=±125V。

除了以上幾種專(zhuān)用型集成運放外，還有互導型LM308，程控型LM4250、mA776，電流型LM1900及儀用放大器LH0036、AD522等。上節表1列舉了典型集成運放的主要參數。

本 章 小 結
集成電路運算放大器是用集成工藝制成的、具有高增益的直接耦合多級放大電路。它一般由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四部分組成。為了抑制溫漂和提高共模抑制比，常采用差分式放大電路作輸入級；中間為電壓增益級；互補對稱(chēng)電壓跟隨電路常用作輸出級；電流源電路構成偏置電路。

電流源電路是模擬集成電路的基本單元電路，其特點(diǎn)是直流電阻小，交流電阻很大，并具有溫度補償作用。它常用來(lái)作為放大電路的有源負載和決定放大電路各級Q點(diǎn)的偏置電路。

差分式放大電路是集成電路運算放大器的重要組成單元，它既能放大直流信號，又能放大交流信號；它對差模信號具有很強的放大能力，而對共模信號卻具有很強的抑制能力。由于電路輸入、輸出方式的不同組合，共有四種典型電路。分析這些電路時(shí)，要著(zhù)重分析兩邊電路輸入信號分量的不同，至于具體指標的計算與共射(或共源)的單級電路基本一致。

集成運放是模擬集成電路的典型組件。對于它內部電路的分析和工作原理只要求作定性的了解，目的在于掌握它的主要技術(shù)指標，作到根據電路系統的要求，正確地選擇元器件。