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1、低频电子线路(11),山东大学 信息科学与工程学院刘志军,2018/1/4,低频电子线路,2,上节课内容,5.4 共集放大器和共基放大器5.4.1 共集电极（CC）放大器5.4.2 共基极（CB）放大器5.4.3 三种基本放大器性能比较5.6放大器的级联5.6.1 级间耦合方式5.6.2 级间放大器的性能指标计算5.6.3 组合放大器,2018/1/4,低频电子线路,3,本次课,第六章 集成运算放大器电路原理6.1 集成运算放大器电路特点6.2 电流源电路,2018/1/4,低频电子线路,4,第六章 集成运算放大器电路原理,前面内容，学习分立器件及其应用（放大器）电路。以下内容，学习集成电路（
2、IC）及其应用电路基础。,2018/1/4,低频电子线路,5,IT（信息产业）,基础产业IC芯片制造业（芯片设计、半导体和微电子技术）应用产业基于IC的应用，包括：电信、广播电视和家电、计算机和网络、控制和自动化等EDA（电子设计自动化）链接这两个环节（属于电子线路设计的范畴）,2018/1/4,低频电子线路,6,集成电路（IC）简介,可以分为三大类数字集成电路模拟集成电路数/模混合集成电路,2018/1/4,低频电子线路,7,模拟集成电路（IC）应用电路,种类繁多、门类齐全，如集成运放（通用IC）集成乘法器（通用IC）集成锁相环集成功放集成稳压器集成宽带放大器 另有：专用集成电路（电视机、收
3、音机IC等）,2018/1/4,低频电子线路,8,集成运放的分类,通用型各项性能指标比较均衡特殊型有些指标有特殊要求，如高输入阻抗、低漂移、高速宽带、低功耗型等等。,2018/1/4,低频电子线路,9,各种集成电路模块,2018/1/4,低频电子线路,10,6.1 集成运算放大器的电路特点,以具有代表意义的通用型模拟集成运算放大器为例。介绍通用型模拟集成运算的结构、原理、应用、特点等。,2018/1/4,低频电子线路,11,（1）模拟集成电路特点,从制造工艺来看：采用直接耦合的电路结构（不宜做大电容和电感）；输入级（及其它）常用差动电路（利用对称性做补偿）；大量采用恒流源电路（做偏置和有源负载
4、），做晶体管比做电阻等元件还容易。也常常采用组合电路形式。,2018/1/4,低频电子线路,12,集成电路的优点,有体积小、功耗小、功能强、可靠性好的优点，故得到广泛应用发展。最早是源于航天技术的启示和应用。,2018/1/4,低频电子线路,13,（2）集成运放的构成框图,集成运放一般由四部分组成,输入级,中间级,输出级,偏置电路,2018/1/4,低频电子线路,14,运放框图介绍,输入级中间级输出级偏置级,2018/1/4,低频电子线路,15,集成运放的框图,图6.1.1 集成运算放大器组成框图,2018/1/4,低频电子线路,16,输入级特点,一般采用差动电路（对称性 、抑制温漂和噪声）。
5、这是芯片性能好坏的关键。,2018/1/4,低频电子线路,17,中间级特点,一般采用复合管和带有源负载的共射放大电路。 主要为获得电压增益，起到主要的放大作用。,2018/1/4,低频电子线路,18,输出级特点,主要考虑功率输出（带载能力强）和过载保护。功率放大器要做专门介绍。,2018/1/4,低频电子线路,19,偏置级特点,为各级提供合适的静态工作点（往往采用各种电流源电路 ）保证各级能够稳定工作。,2018/1/4,低频电子线路,20,6.2 电流源电路,电流源是模拟集成电路的重要组成部分。可广泛用于集成运放、电压比较器、数据放大器、模拟加法器、D/A和A/D转换器。,2018/1/4,
6、低频电子线路,21,恒流源作用,可以用做放大器的:有源负载（提高增益）偏置电路（获得稳定性）,2018/1/4,低频电子线路,22,晶体管的恒流特性,使用晶体管或场效应管做放大器时，均可获得恒流源特性。,2018/1/4,低频电子线路,23,晶体管电路,图共射极放大器及其交流等效电路 (a)电路；(b)交流等效电路,2018/1/4,低频电子线路,24,晶体管输出特性曲线,特点：输出阻抗大 ，输出电流恒定。,图 共射输出特性曲线,2018/1/4,低频电子线路,25,专门的电流源电路,但若想获得较理想的电流源，则应采用以下专门的电流源电路。,2018/1/4,低频电子线路,26,（1）单管电流
7、源电路,图6.2.1单管电流源电路 (a)晶体管的恒流特性；(b)恒流源电路； (c)等效电流源表示法,2018/1/4,低频电子线路,27,电流源电路类型,镜像电流源比例电流源微电流源威尔逊电流源等,2018/1/4,低频电子线路,28,(2) 镜像电流源,图6.2.2 镜像电流源,参考电流 Ir,工作电流 IC2,2018/1/4,低频电子线路,29,镜像电流源特点,要求V1和V2对称（参数相同 ）,2018/1/4,低频电子线路,30,镜像电流源分析,所以,2018/1/4,低频电子线路,31,镜像电流源分析,当 时,2018/1/4,低频电子线路,32,镜像电流源分析结论,分析说明，可
8、由 UCC 和 Rr 来确定参考电流，并可确定 IC1 和 IC2。IC2 （工作电流）与 Ir （参考电流）是镜像关系，故称为镜像电流源。,2018/1/4,低频电子线路,33,多路镜像电流源,图6.2.3多路镜像电流源,2018/1/4,低频电子线路,34,多路镜像电流源分析,2018/1/4,低频电子线路,35,多集电极晶体管镜像电流源,图6.2.4 多集电极晶体管镜像电流源 (a)三集电极横向PNP管电路；(b)等价电路,2018/1/4,低频电子线路,36,(3) 比例电流源,图6.2.5 比例电流源,2018/1/4,低频电子线路,37,比例电流源特点,若 则为镜像电流源若 则为比
9、例电流源,2018/1/4,低频电子线路,38,比例电流源分析,因为,所以,2018/1/4,低频电子线路,39,当两管的射极电流相差10倍以内时：,比例电流源分析,2018/1/4,低频电子线路,40,比例电流源分析,即室温下，两管的UBE相差不到60mV，仅为此时两管UBE电压(600mV)的10%。可近似认为UBE1UBE2，简化为,若1 ，则IE1Ir , IE2IC2 ,由此得出,可见改变R1与R2的比值可决定IC2和Ir比例关系。,2018/1/4,低频电子线路,41,比例电流源分析,而参考电流Ir 应按下式计算：,2018/1/4,低频电子线路,42,(4)微电流源,图6.2.6
10、 微电流电流源,2018/1/4,低频电子线路,43,微电流源特点,工作电流小（A级）在比例电流源中，R1=0，可得微电流源。,2018/1/4,低频电子线路,44,微电流源分析,根据比例电流源分析，在R1=0时：,当11时，IE1Ir, IE2IC2，由此可得,2018/1/4,低频电子线路,45,微电流源分析,当VT1与VT2匹配时，可得 上式为超越方程，由电路算出参考电流Ir代入上式，并用试凑法求得IC2。,2018/1/4,低频电子线路,46,（5） 威尔逊电流源,图6.2.7 威尔逊电流源,2018/1/4,低频电子线路,47,威尔逊电流源特点,具有电流负反馈（故又称为负反馈型电流源
11、）。具有高输出阻抗。,2018/1/4,低频电子线路,48,又,设VT1VT3 参数一致,威尔逊电流源分析,2018/1/4,低频电子线路,49,威尔逊电流源分析,若三管特性相同，则1=2=3=，由以上各式求解可得：,2018/1/4,低频电子线路,50,威尔逊电流源分析,由于负反馈效果使 IC3 几乎保持恒定，故 Ro 很大。,2018/1/4,低频电子线路,51,(6)串联电流源,图6.2.8 串接电流源,2018/1/4,低频电子线路,52,串联电流源,由两个镜像电流源串联组成。同样具有负反馈。,2018/1/4,低频电子线路,53,（7）有源负载放大电路,图6.2.9 有源负载放大器(
12、a)共射电路；(b)具有倒相功能的共射电路,2018/1/4,低频电子线路,54,有源负载放大电路特点,差放电路单端输出，如接入电流源做有源负载时，电压增益可提高一倍（接近双出时电压增益）。,2018/1/4,低频电子线路,55,有源负载放大电路分析,带有源负载的差动放大器（见新版P231作业题6-12）,2018/1/4,低频电子线路,56,有源负载放大电路分析,（1）静态时， 当 时， 若 V3、V4管 可得,2018/1/4,低频电子线路,57,有源负载放大电路分析,静态时,2018/1/4,低频电子线路,58,有源负载放大电路分析,（2） 差模时，当 时,2018/1/4,低频电子线路,59,有源负载放大电路分析,考虑到镜像电流源有：,所以,2018/1/4,低频电子线路,60,有源负载放大电路分析,因此可得单出实际为双出电流变化总和，相当提高电压增益。,2018/1/4,低频电子线路,61,有源负载放大电路分析,注意到 IC4 和 IC2 同相。分析可见，电路可以抑制共模信号。,（3）共模信号时分析,2018/1/4,低频电子线路,62,下节课预习,6.3 差动放大电路,2018/1/4,低频电子线路,63,本节课作业,6.1，6.2，6.3。,2018/1/4,低频电子线路,64,本小节结束（164）,谢谢！,2018/1/4,低频电子线路,65,
