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1、,6 模拟集成电路,一、集成电路(integrated circuit)： 在半导体制造工艺基础上，把整个电路中的器件（电阻、电容、三极管等）制造在一块Si 基片上，并引出相应的引线，构成特定功能的电子电路。如：运放、各种芯片等。,二、按功能分类：,模拟集成电路,数字集成电路,三、集成度：,小规模集成电路（SSI）102,中规模集成电路（MSI）103,大规模集成电路（LSI）105、,超大规模集成电路（VLSI）105、 (如：CPU 310万-330万),Intel 奔腾4,四、集成电路的工艺特点：,（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。,（4）只能制作几十pF以下的小电容。因此，集成
2、放大器都采用直接耦合方式。如需大电容，只有外接。,（3）不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载,（2）集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。,（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。,6 模拟集成电路,6.3 模拟集成电路中的直流偏置技术,6.5 特殊的集成运放,6.4 集成电路运算放大器介绍,6.6 模拟乘法器,6.2 集成运放的单元电路(差分式放大电路),6.1 集成运算放大器的组成,尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri尽可能大,中间级应有足够大的电压放大倍数,输出级主要提高带负载能力，给出 足够的输出
3、电流io ，输出阻抗 ro小。,6.1 集成电路运算放大器,6.1.1 集成运算放大器组成,偏置电路提供合适的偏流,使以上电路 得到合适的静态工作点。,通用型集成电路运算放大器,6 模拟集成电路,6.3 模拟集成电路中的直流偏置技术,6.5 特殊的集成运放,6.4 集成电路运算放大器介绍,6.6 模拟乘法器,6.2 集成运放的单元电路(差分式放大电路),6.1 集成运算放大器的组成,6.2 差分式放大电路,直接耦合放大电路的特殊问题,1.前后级Q点相互影响,特殊问题:,若第一级漂了100 uV，,则输出漂移 1 V。,若第二级也漂了100 uV，,则输出漂移 10 mV。,假设,采用差分式放大
4、电路,漂移 1 V+ 10 mV,2.零点漂移,6.2 差分式放大电路,6.2.1 差分式放大电路的一般结构,6.2.2 射极耦合差分式放大电路,6.2.3 FET差分式放大电路(自学),6.2.4 差分式放大电路传输特性(自学),6.2.1 差分式放大电路的一般结构,1. 用三端器件组成的差分式放大电路,对差模信号无影响,2. 有关概念,差模信号,共模信号,差模电压增益,共模电压增益,总输出电压,共模信号产生的输出,6.2.1 差分式放大电路的一般结构,2. 有关概念,根据,有,共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分,两输入端中的共模信号大小相等，
5、相位相同；差模信号大小相等，相位相反。,6.2.1 差分式放大电路的一般结构,uI2,6.2.2 射极耦合差分式放大电路,1. 电路组成,1=2=,rbe1= rbe2= rbe,两个BJT特性一致，参数相等。,VBE1=VBE2= VBE,差放一般有两个输入端： 双端输入两输入端同时加信号 单端输入一输入端对地加信号,差放可以有两个输出端: 双端输出从C1 和C2输出。 单端输出从C1或C2 对地输出。,1. 电路组成,根据输入、输出方式不同，可分为四种工作方式:,双端输入、双端输出；,双端输入、单端输出；,单端输入、单端输出；,单端输入、双端输出；,6.2.2 射极耦合差分式放大电路,2.
6、 工作原理(以双端输入双端输出为例),静态( vi1=vi2 =0),动态,2. 工作原理,1) 差模输入 vi1 = vi2大小相等、极性相反,uBE1,t,UBE,t,iB1,vC = UCC iC RC,uBE2,UBE,两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，,uo= (VC1VC1 )(VC2 + VC ) =2 VC1,即对差模信号有放大能力。,2) 共模输入 vi1 = vi2大小相等、极性相同,uBE1,t,UBE,t,iB1,vC1,t,？,vC = UCC iC RC,uBE2,t,UBE,t,iB2,vC2,t,？,两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模
7、信号没有放大能力。,3) 比较输入,ui1 、ui2 大小和极性是任意的。,例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV,ui2 = 8 mV 2 mV,可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV,共模信号,差模信号,放大器只 放大两个 输入信号 的差值信 号差动 放大电路。,这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。,3. 抑制零点漂移原理,温度变化和电源电压波动，都将使集电极电流产生变化。且变化趋势是相同的，,其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。,差分式放大电路对共 模信号有很强抑制作用。,4. 主要指标计算,（1）差模情况,接入负载时, 双入、双出,4.
8、主要指标计算,（1）差模情况, 双入、单出,接入负载时,RL,4. 主要指标计算,（1）差模情况, 单端输入,等效于双端输入,指标计算与双端输入相同。,4. 主要指标计算,（1）差模情况, 单端输入,4. 主要指标计算,（2）共模情况, 双端输出,共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。,所以,共模增益, 单端输出,抑制零漂能力增强,4. 主要指标计算,（2）共模情况,（3）共模抑制比,双端输出，理想情况,单端输出,抑制零漂能力,越强,单端输出时的总输出电压,(1)差模电压放大倍数,与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：,5. 差动放大器动态参数计算总结,双端输出时：,单端输出时：
9、,(2)共模电压放大倍数,与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：,双端输出时：,单端输出时：,(3)差模输入电阻,不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。,单端输出时:,双端输出时:,(5)共模抑制比,(4) 输出电阻,双端输出时:,单端输出时:,6 模拟集成电路,6.3 模拟集成电路中的直流偏置技术,6.5 特殊的集成运放,6.4 集成电路运算放大器介绍,6.6 模拟乘法器,6.2 集成运放的单元电路(差分式放大电路),6.1 集成运算放大器的组成,6.3 模拟集成电路中的直流偏置技术,6.3.1 镜像电流源,T1、T2的参数全同,即12，ICEO1ICE
10、O2,当BJT的较大时，基极电流IB可以忽略,IoIC2IREF,代表符号,当较小时，可用带缓冲级的镜像电流源,增加T0，使IC更加接近IREF,镜像电流源特点,3. 电流最低至mA级。,1内阻ro一般在几百千欧以上,2. 电流受电源波动影响大；,4. 具有温度补偿特性。,6.3.2 微电流源,所以IC2也很小。,优点： 1内阻ro一般在几百千欧以上,2受电源波动影响小；,3IC2 uA级；,4 具有温度补偿特性。,T1、T2、T3的基极并联。电路用一个基准电流IREF获得了多个电流输出。,6.3.3 多路电流源,放大管,6.3.4 电流源作用,例P315 6.1.1,举例：P282 集成运放
11、,微电流源直流偏置,镜像电流源有源负载,电流源直流偏置,6.3.5 FET电流源（P260）,一、 MOSFET镜像电流源：,二、 MOSFET多路电流源：,三、 JFET电流源：,(与BJT电流源比较，自学，了解),6 模拟集成电路,6.3 模拟集成电路中的直流偏置技术,6.5 特殊的集成运放,6.4 集成电路运算放大器介绍,6.6 模拟乘法器,6.2 集成运放的单元电路(差分式放大电路),6.1 集成运算放大器的组成,6.4 通用型集成电路运算放大器,6.4.1 集成运算放大器电路模型及符号,国内外常用符号：,国家标准符号：,集成运放的特点：,电压增益高,输出电阻小,输入电阻大,1. 最大
12、输出电压 VOM 能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。,2. 开环差模电压增益 AVo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。 Auo愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。,6. 共模输入电压范围 VICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。,愈小愈好,3. 输入失调电压 VIO 4. 输入失调电流 IIO 5. 输入偏置电流 IIB,6.4.2集成电路运算放大器的主要参数,6.4.3集成运算放大器的电压传输特性,线性区,饱和区,线性区： uo = Auo(u+ u),非线性区： u+ u +A 时， uo = +Uo(sa
13、t) u+ u -A时， uo = Uo(sat),运算放大器外形图,6 模拟集成电路,6.3 模拟集成电路中的直流偏置技术,6.5 特殊的集成运放,6.4 集成电路运算放大器介绍,6.6 模拟乘法器,6.2 集成运放的单元电路(差分式放大电路),6.1 集成运算放大器的组成,6.5 特殊集成运算放大器,一.高速型和宽带型,二.高精度(低漂移型）,三.高输入阻抗型,四.低功耗型,五.功率型,用于宽频带放大器，高速A/D、D/A，高速数据采集测试系统。这种运放的单位增益带宽和压摆率的指标均较高，用于小信号放大时，可注重fH或fc，用于高速大信号放大时，同时还应注重SR。例如： CF2520/25
14、25 AD9620 AD9618 OP37 CF357,一.高速型和宽带型,用于精密仪表放大器，精密测试系统，精密传感器信号变送器等。 例如： OP177 CF714,二.高精度(低漂移型）,用于测量设备及采样保持电路中。 例如： AD549 CF155/255/355,三.高输入阻抗型,四.低功耗型,用于空间技术和生物科学研究中，工作于较低电压下，工作电流微弱。 例如： OP22 正常工作静态功耗可低至36 W。 OP290 在0.8 V电压下工作，功耗为24 W 。 CF7612 在5 V电压下工作，功耗为50 W 。,五. 功 率 型,这种运放的输出功率可达1W以上，输出电流可达几个安培以上。 例如： LM12 TP1465,6 模拟集成电路,6.3 模拟集成电路中的直流偏置技术,6.5 特殊的集成运放,6.4 集成电路运算放大器介绍,6.6 模拟乘法器,6.2 集成运放的单元电路(差分式放大电路),6.1 集成运算放大器的组成,对于差放有：,6.6.1 基本原理,6.6 模拟乘法器电路,1、乘方和立方运算,6.6.2 模拟乘法器应用,
