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1、第四章 集成运算放大电路,第四章 集成运算放大电路,4.1 概述,4.2 集成运放中的电流源,4.3 集成运放的电路分析及其性能指标,4.4 集成运放的种类、选择与使用,集成电路 （Integrated Circuit 简称IC) 实质：是一个高增益的多级直接耦合（差动放大）放大电路。 与分立元件电路比较具有：体积小、重量轻、耗电省、成本低、可靠性高等优点。,4.1 集成电路(IC)概述,1. 集成电路的外形： 国产集成运放的封装外形主要采用圆壳式,双列直插式和表贴式。,集成电路的外形和符号,2. 集成电路的型号: 国家标准（GB3430-82）规定，由字母和阿拉伯数字表示，例如CF741、C
2、F124等，其中C表示国家标准，F表示运算放大器，阿拉伯数字表示品种。,在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为集成电路（Integrated Circuits，简称IC）。,1. 集成电路(IC)概述, 集成电路组件,运放举例：CF741,2反相输入端,6输出端,3同相输入端,4正电源端,7负电源端,8闲置端（NC）,1、5接调零电位器,. 通用型集成运放CF741内部电路,集成电路的制造工艺流程： 设计 工艺加工 测试 封装,一、IC分类：,集成电路的种类很多，分类方法有以下几种： 1按集成度的高低，如上所述，集成电路可分为小规模、中规
3、模、大规模和超大规模四类。 2按导电类型的不同，集成电路可分为双极型（即BJT型）集成电路和单极型（即MOS型）集成电路。 3按功能的不同，集成电路可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。模拟集成电路又可分为线性集成电路和非线性集成电路。,模拟IC功能器件： 集成运算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频放大器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器、集成A/D和D/A转换器、集成锁相环。 集成运放具有通用性和灵活性强、成本低、品种多等特点，因此已成为线性集成电路中应用最为广泛的一种集成电路。,集成电路具有以下特点： a.电路结构与元件参数具有对称性； b.采用有源器件代替无源器件； c
4、.采用复合结构的电路； d.级间采用直接耦合方式； e.电路中的二极管多用于温度补偿或电位移动电路，大都采用BJT的发射结构成。,集成电路发展的原动力：不断提高的性能/价格比,集成电路发展的特点：性能提高、价格降低,集成电路的性能指标： 集成度 速度、功耗 特征尺寸 可靠性,主要途径：缩小器件的特征尺寸 增大硅片面积,集成电路的关键技术：光刻技术(DUV),集成电路（IC）发展方向:,芯片（Chip, Die） 硅片（Wafer）,集成电路的成品率：,成品率的检测，决定工艺的稳定性，成品率对集成电路厂家很重要,缩小尺寸：0.250.18mm 增大硅片：8英寸12英寸,集成运放(常用) 集成运放
5、是一种高放大倍数的直接耦合放大器。由于最初这种器件主要用于模拟计算机中实现数值运算，所以称为运算放大器。尽管目前集成运放的应用早已远远超出了模拟运算的范围，但仍保留了运放的名称。 集成运放的发展经历了第一代至第四代，其性能越来越好。目前集成运放仍在不断发展，其方向是更低的漂移、噪声和功耗，更高的速度、放大倍数和输入电压，以及更大的输出功率等。,2、集成运放电路的组成,若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。,. 通用型集成运放CF741内部电路,输入级：是提高运算放大器质量的关键部分。 要求：输入电阻高，能减少零漂和抑制干扰信号。 电路形式：采用具有恒
6、流的差动放大电路，降低零漂，提高KCMR。并且通常在低电流状态，以获得较高的输入阻抗。,. 集成运放基本组成,中间级：进行电压放大，获得运放的总增益。 要求：Au高，同时向输出级提供较大的推动电流。 电路形式：带有恒流源负载的共射电路，Au高达几千倍以上。,集成运放基本组成,输出级：与负载相接。 要求：其输出电阻低，带负载能力强，能输出足够大的电压和电流，并有过载保护措施。 电路形式：一般由互补对称电路或射极输出器构成。,集成运放基本组成,偏置电路：为上述各级电路提供稳定和合适的偏置电流，决定各级的静态工作点，也可以作为有源负载提高电压增益，输入级设置一个电流值低而又十分稳定的偏置电流。 电路形式：各种恒流源组成。,集成运放基本组成,3、集成运放的电压传输特性,由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输入电压(uPuN)的数值仅为几十一百多微伏。,在线性区： uOAod(uPuN) Aod是开环差模放大倍数。,(uPuN)的数值大于一定值时，开环集成运放的输出不是UOM , 就是UOM，即此时集成运放工作在非线性区。,uO=f(uP-uN),
