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目录

差分放大电路

1、差分放大电路的主要特点

2、什么叫差模信号？什么叫共模信号？

3、差分放大电路如何抑制共模信号，放大差模信号？

4、共/差模抑制比越大越好还是越小越好

5、什么是差模增益？什么是共模增益？什么是共模抑制比?

集成运算放大器

1、集成运放参数有哪几部分，如何理解压摆率？

2、简述集成运算放大器对输入级、中间级、输出级、偏置电路的要求(集成电路的组成)

3、集成运放（集成电路运算放大器）损坏的常见原因

4、为了保护集成运放免受上述因素的损害，可以采取什么措施？

5、集成运放的内部结构及主要特点

6、理想运放的性能指标

7、集成运放选型时，需要考虑的基本参数有哪些

差分放大电路

1、差分放大电路的主要特点

（1）高增益：

差分放大电路具有放大微小信号的能力，可以实现较高的增益。这使得它在需要放大微弱信号的场景（如生物信号放大）中非常有用。

（2）消噪声（或抗干扰性强）：

差分放大电路的一个关键特点是能够消除或大大减弱共模噪声。共模噪声是同时在两个输入端上出现的噪声，eg：来自电源或地面的杂音。由于差分放大电路仅对两个输入信号的差值进行放大，共模噪声在输出端被有效抑制，从而提高了信号的清晰度和信噪比。

（3）电路简单、可调性强：

差分放大电路由两个放大器、一个差分器和若干电阻器组成，相对简单。这种简洁的电路结构降低了制造成本、电路易于设计、生产和维护。差分放大电路的增益和偏置电压等参数可以根据需要进行调整，以适应不同的应用需求。

（4）高共模抑制比（CMRR）：

共模抑制比是衡量差分放大电路对共模信号抑制能力的一个重要指标。差分放大电路通常设计有很高的共模抑制比，提高了信号的质量和稳定性。

（5）可靠性强：差分放大器经过精心设计，具有极佳的线性特点、稳定性和可靠性。这种高可靠性使得差分放大电路在需要长时间稳定工作的工业应用中表现出色。

• 无耦合电容，因此可以放大低频信号。
• 具有对称的电路结构，通过电路的对称性来抑制零点漂移，提高电路的稳定性。
• 输入和输出均可以采用单端或者双端的形式，提供了灵活的接入和输出方式。
• 有较大的共模抑制电阻𝑹𝑬，对共模信号有很强的抑制作用，而对差模信号无影响。为 减小𝑹𝑬上压降对静态工作点的影响，一般采用双电源供电。

2、什么叫差模信号？什么叫共模信号？

两个大小相等、极性相反的一对信号称为差模信号。差动放大电路输入差模信号（uil=-ui2）时，称为差模输入。两个大小相等、极性相同的一对信号称为共模信号。差动放大电路输入共模信号（uil=ui2）时，称为共模输入。在差动放大器中，有用信号以差模形式输入，干扰信号用共模形式输入，那么干扰信号将被抑制的很小。

3、差分放大电路如何抑制共模信号，放大差模信号？

当输入信号作用于差分放大电路时，差分放大电路通过在输出端提取放大差模信号，而减小抑制共模信号来工作。

4、共/差模抑制比越大越好还是越小越好

答：差模放大倍数越大越好，因为差模信号相当于是需要放大的有用信号；

共模放大倍数越小越好，因为共模信号的性质是那些需要被抑制掉的干扰信号。

因此共模抑制比越大，抑制共模信号的能力越强，则电路干扰越小。故共模抑制比越大越好。

5、什么是差模增益？什么是共模增益？什么是共模抑制比?

差模增益指差模信号输入时，其输出信号与输入信号的比值。共模增益指共模信号输入时，其输出信号与输入信号的比值。

共模抑制比表明了差动放大电路对差模信号的放大能力和共模信号的抑制能力。

集成运算放大器

1、集成运放参数有哪几部分，如何理解压摆率？

答：集成运放是模拟电路设计中常用的一种器件，通常用于信号放大、滤波、比较、采样保持等应用。 它的参数包括增益、带宽、输入电阻、输出电阻、偏移电压、共模抑制比等。 其中，增益和带宽是最为重要的两个参数。

（1）增益表示输入信号和输出信号的比值，一般用分贝（dB）来表示，常用的增益范围为几十到几百倍。

（2）带宽表示集成运放在放大范围内能够放大的最高频率，一般用赫兹（Hz）来表示，常用的带宽范围为几百赫兹到数百兆赫兹。

（3）压摆率是指在输出信号发生跳变时，输出电压上升或下降的速度，一般用伏特每微秒（V/μs）来表示。它是集成运放输出电压的瞬态响应性能指标之一，表示集成运放的电压跟随速度。高压摆率意味着能够快速响应变化的信号，这在高速应用中非常重要。

2、简述集成运算放大器对输入级、中间级、输出级、偏置电路的要求 （集成电路的组成）

（1）输入级：输入电阻大，温漂小，放大倍数尽可能大 。决定整个运算放大器性能的关键部分。大多采用高性能差分放大电路，以减少漂移和提高共模抑制比

（2）中间级：放大倍数大，一切措施几乎都是为了增大放大倍数。一般采用直接耦合多级放大，主要作用是提高整个放大电路的电压放大倍数。

（3）输出级：带负载能力强，最大不失真输出电压尽可能大。多采用射级输出器或互补对称放大电路，主要作用是提高放大电路的带负载能力

（4）偏置电路：提供的静态电流要稳定 。一般是各种形式的电源电路，主要作用是为各级放大电路设置合适的静态工作点。

3、集成运放（集成电路运算放大器）损坏的常见原因

答：（1）输入信号过大

如果输入信号过大，可能会导致 PN 结击穿，从而损坏集成运放。

（2）电源电压问题

电源电压极性接反或过高，也可能导致集成运放损坏。

（3）输出端接错

如果输出端直接接地或接电源，由于输出级功耗过大，集成运放可能会损坏。

4、为了保护集成运放免受上述因素的损害，可以采取什么措施？

（1）输入保护

在运放工作在开环状态时，为防止差模电压过大而损坏，可以采用防止差模电压过大的保护电路。在闭环状态时，为防止共模电压超出极限值而损坏，可以使用防止共模电压过大的保护电路。

（2）输出保护

输出端可以通过添加限流电阻和稳压管构成限幅电路来保护。这样做一方面可以隔离负载与集成运放的输出端，限制输出电流；另一方面也可以限制输出电压的幅值。

（3）过压保护

当运放的工作电压超过其承受范围时，过压保护电路会自动限制输出电压，使其保持在安全范围内。这种保护通常使用硅质限流二极管或气体放电管等元件实现。

（4）过流保护

如果运放的输出电流超过其额定范围，过流保护会介入，限制输出电流以防止运放损坏。常用的实现方式包括电流限制器或保险丝。

（5）过热保护

由于运放在工作时会产生热量，如果长时间过载或温度过高，可能会导致过热损坏。过热保护电路使用热敏电阻或温度传感器检测运放芯片温度，并通过反馈电路限制输出电流或降低增益，确保运放工作在正常温度范围内。

5、集成运放的内部结构及主要特点

1、内部结构--输入级

l 差分放大器：

集成运放的输入级通常采用差分放大器结构，也称为差动放大器。这种结构能够有效抑制共模信号（即两个输入端同时出现的相同信号），只放大差模信号（即两个输入端之间的差值信号），从而提高电路的抗干扰能力和共模抑制比。

l 偏置电路：保证差分放大器能够正常工作，设置偏置电路来提供适当的静态工作点，以确保输入级的线性度和稳定性。

2、内部结构--中间级

l 电压放大级：

中间级是集成运放的主要放大级，通常采用共源放大电路（对于 NMOS 工艺）或共射放大电路（对于双极型工艺）进行电压放大。这一级的主要目的是将差分放大器输出的微弱信号进行大幅度放大，以满足输出级对信号幅度的要求。

l 有源负载：

为了提高中间级的增益和稳定性，常采用有源负载代替传统的电阻负载。有源负载不仅能够提供稳定的电流源或电流沉，还能在一定程度上增加电路的增益带宽积。

3、内部结构--输出级

l 功率放大级：

输出级是集成运放的最后一级，负责将中间级放大的信号驱动到负载上。为了提供足够的输出功率和驱动能力，输出级通常采用互补对称输出电路（eg：CMOS 工艺中的推挽输出电路或双极型工艺中的互补输出电路）。这种结构能够同时提供正负电压输出，并具有良好的电流驱动能力。

l 保护电路：

为了防止输出级因过流、过压等原因而损坏，集成运放内部还设置了保护电路。这些保护电路能够在检测到异常情况时迅速切断电路或降低输出电压，从而保护芯片不受损害。

4、偏置与稳定电路用于设置和稳定工作点的偏置电路以及用于提高电路稳定性的补偿电路等。这些电路虽然不直接参与信号的放大过程，但对于保证集成运放的正常工作和性能稳定至关重要。

5、主要特点

l 高增益：集成运放具有极高的开环电压增益（可达数万至数百万倍），这使得它能够轻松实现信号的微小变化放大为显著的变化。

l 高输入电阻和低输出电阻：

输入级采用差分放大器结构使得集成运放的输入电阻非常高（通常可达兆欧级），有利于减少信号源的分流效应；而输出级采用功率放大电路则使得输出电阻非常低（通常可达几十欧姆以下），有利于驱动负载并减少信号在传输过程中的衰减。

l 共模抑制比高：共模抑制比（CMRR）很高，有助于提高电路的抗干扰能力和信噪比。

l 带宽宽：带宽较宽，能够处理较高频率的信号。but 随着信号频率的增加，集成运放的增益会逐渐下降（即增益带宽积为常数）。

l 易于使用：集成运放的外围电路简单，易于与其他电子元件组合使用。通过适当的外部反馈网络设计，可以实现各种复杂的模拟信号处理功能。

6、理想运放的性能指标

(1)开环差模增益(放大倍数)Aod=∞

(2)差模输入电阻rid=∞

(3)输出电阻ro=0

(4)共模抑制比KCMR=∞

(5)上限截止频率 fH=∞

7、集成运放选型时，需要考虑的基本参数有哪些

答：运放的产生可以分为两类，一类是静态参数另一类是动态参数，静态参数需要考虑的是运放是否为双电源供电，供电范围是多少，输出是否是轨至轨输出，运放的电源纹波抑制比是多少，随后比方说运放的失调电压，失调电流等问题；运放的动态参数是选型的重要参考，首先是压摆率，它描述了运放的驱动能力，运放的压摆率越高，其驱动变化率大的信号就越容易，当压摆率不够时，正弦波信号会退化至三角波，另外一个考虑的因素是单位增益带宽积，其描述了运放在单位增益下能达到的最大带宽；当带宽不足时，将无法达到目标的放大频率。

简答：共模抑制比，输入输出电压，输入失调电流电压，温漂。