集成運(yùn)算放大器中間級(jí)的主要特點(diǎn)是什么

1. 引言

運(yùn)算放大器（Operational Amplifier，簡(jiǎn)稱Op-Amp）是一種具有高增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗的放大器，廣泛應(yīng)用于模擬電路設(shè)計(jì)中。集成運(yùn)算放大器（Integrated Operational Amplifier，簡(jiǎn)稱IOA）是一種采用集成電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算放大器，具有體積小、功耗低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。本文主要介紹集成運(yùn)算放大器中間級(jí)的主要特點(diǎn)。

2. 集成運(yùn)算放大器的工作原理

集成運(yùn)算放大器的工作原理基于差分放大器和互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)。

集成運(yùn)算放大器的輸入端有兩個(gè)，分別為正輸入端（+）和負(fù)輸入端（-）。當(dāng)正輸入端的電壓高于負(fù)輸入端的電壓時(shí)，輸出端會(huì)產(chǎn)生正向的電壓；反之，當(dāng)負(fù)輸入端的電壓高于正輸入端的電壓時(shí)，輸出端會(huì)產(chǎn)生負(fù)向的電壓。這種差分放大器結(jié)構(gòu)使得集成運(yùn)算放大器具有很高的共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio，簡(jiǎn)稱CMRR）和差模增益（Differential Mode Gain）。

集成運(yùn)算放大器的中間級(jí)通常采用差分放大器結(jié)構(gòu)，其主要作用是放大輸入信號(hào)的差分電壓。差分放大器的工作原理是將兩個(gè)輸入信號(hào)的差值放大，從而抑制共模干擾。

差分放大器由兩個(gè)晶體管Q1和Q2組成，它們分別連接到正輸入端和負(fù)輸入端。晶體管Q1和Q2的基極分別連接到電阻R1和R2，以提供偏置電壓。晶體管Q1和Q2的集電極分別連接到電阻R3和R4，以形成輸出電壓。電阻R3和R4的另一端連接到電源Vcc和地線GND。

當(dāng)正輸入端的電壓高于負(fù)輸入端的電壓時(shí)，晶體管Q1的基極電壓高于Q2的基極電壓，Q1的集電極電流增加，Q2的集電極電流減少。這導(dǎo)致電阻R3上的電壓降低，電阻R4上的電壓升高，從而在輸出端產(chǎn)生正向的電壓。反之，當(dāng)負(fù)輸入端的電壓高于正輸入端的電壓時(shí)，晶體管Q1的基極電壓低于Q2的基極電壓，Q1的集電極電流減少，Q2的集電極電流增加。這導(dǎo)致電阻R3上的電壓升高，電阻R4上的電壓降低，從而在輸出端產(chǎn)生負(fù)向的電壓。

3. 集成運(yùn)算放大器中間級(jí)的性能指標(biāo)

集成運(yùn)算放大器中間級(jí)的性能指標(biāo)主要包括以下幾個(gè)方面：

3.1 開環(huán)增益（Open Loop Gain）

開環(huán)增益是指集成運(yùn)算放大器在沒有反饋的情況下的增益。開環(huán)增益越高，集成運(yùn)算放大器的放大能力越強(qiáng)。一般來說，集成運(yùn)算放大器的開環(huán)增益可以達(dá)到數(shù)十萬甚至數(shù)百萬。

3.2 帶寬（Bandwidth）

帶寬是指集成運(yùn)算放大器能夠正常放大信號(hào)的頻率范圍。帶寬越寬，集成運(yùn)算放大器的適用范圍越廣。一般來說，集成運(yùn)算放大器的帶寬可以達(dá)到幾十kHz甚至幾百M(fèi)Hz。

3.3 共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio，簡(jiǎn)稱CMRR）

共模抑制比是指集成運(yùn)算放大器抑制共模干擾的能力。共模抑制比越高，集成運(yùn)算放大器的抗干擾能力越強(qiáng)。一般來說，集成運(yùn)算放大器的共模抑制比可以達(dá)到幾十dB甚至上百dB。

3.4 差模增益（Differential Mode Gain）

差模增益是指集成運(yùn)算放大器放大差分信號(hào)的能力。差模增益越高，集成運(yùn)算放大器的放大能力越強(qiáng)。一般來說，集成運(yùn)算放大器的差模增益可以達(dá)到數(shù)十萬甚至數(shù)百萬。

3.5 輸入偏置電流（Input Bias Current）

輸入偏置電流是指集成運(yùn)算放大器在沒有輸入信號(hào)時(shí)，輸入端的電流。輸入偏置電流越小，集成運(yùn)算放大器的噪聲性能越好。一般來說，集成運(yùn)算放大器的輸入偏置電流可以達(dá)到pA級(jí)別。