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1、第4章 集成运算放大电路 第 4 章 集成运算放大电路第4章 集成运算放大电路 四、集成运算放大电路 4.1 集成运算放大电路概述4.2 集成运放中的电流源电路4.3 集成运放电路简介4.4 集成运放的性能指标与低频等效电路4.6 集成运放的使用本章重点：基本电流源电路的组成和工作原理 本章难点：电流源电路的组成和工作原理 集成运放的读图第4章 集成运算放大电路 4.1 集成运算放大电路概述 电路结构特点 电路结构只采用直接耦合方式 集成电路：将晶体管(场效应管)、二极管、电阻等元器件及连线全部制造在一块半导体基片上，构成完整的电路 采用差动放大电路以克服温漂问题 大量采用电流源，代替大阻值的
2、电阻 采用复合管的接法以改进单管的性能第4章 集成运算放大电路 组成 输入级： 双端输入的差放电路 ，要求 Ri 高、 Ad大、Ac小 中间级： 高的电压放大倍数，共射、共源、复合管放大电路 输出级：互补对称输出电路，输出功率大、负载能力强 偏置电路：设置各级静态工作点，采用电流源电路第4章 集成运算放大电路 电压传输特性 双端输入、单端输出 电压传输特性：uO= f (uP-uN) Aod：差模开环 放大倍数Aod可达到几十万倍 线性区：uO= Aod (uP-uN)线性区非线性区第4章 集成运算放大电路 4.2 集成运放中的电流源电路 电流源电路 提供静态电流偏置 作为有源负载，提高放大倍
3、数4.2.1 基本电流源电路4.2.2 改进型电流源电路4.2.3 多路电流源电路4.2.4 以电流源为有源负载的放大电路第4章 集成运算放大电路 4.2.1 基本电流源电路 IC1为输出电流， T0、T1管特性完全相同一. 镜像电流源 UCE0 = UBE0，T0处于临界放大状态第4章 集成运算放大电路 温度补偿效果 优点：结构简单，应用广泛IC0 IC1 IB T IC0 IC1 IR UR UB 第4章 集成运算放大电路 目的：将IC1 与 IR变为可调整的比例关系 两个射极电阻为电流负反馈电阻，具有更高的温度稳定性二. 比例电流源第4章 集成运算放大电路 三. 微电流源第4章 集成运算
4、放大电路 4.2.2 改进型电流源电路 问题：IC1 与 IR的近似程度? 原因:基级电流IB 的分流第4章 集成运算放大电路 4.2.2 改进型电流源电路一. 加射极输出器的电流源 利用 T2 管的电流放大作用,减小基级 电流对IR的分流 增大 T2 管工作电流，提高T2 管第4章 集成运算放大电路 二. 威尔逊电流源 T0、T1、 T2 管相同 T0、T1镜像 B 点第4章 集成运算放大电路 4.2.3 多路电流源电路 基于比例电流源的多路电流源第4章 集成运算放大电路 多集电极管构成的多路电流源 S 为集电区的面积 MOS管多路电流源 S = W / L：沟道的宽长比第4章 集成运算放大
5、电路 例：求下图各管的集电极电流 T12、T13 管组成镜像电流源 T10、T11 管组成微电流源第4章 集成运算放大电路 4.2.4 电流源的另一用途 - 有源负载有源负载：在集成运放中，常用电流源电路取代 RC第4章 集成运算放大电路 一 有源负载共射放大电路 先计算基准电流 静态分析 空载时 带载时，RL 对 IC2 分流第4章 集成运算放大电路 动态分析RL 2时, 动态分析 输出电流约为单端输出两倍第4章 集成运算放大电路 输出电流与输入电压之比 电压放大倍数分析RL (rce4/rce2 )第4章 集成运算放大电路 4.3 集成运放电路简介v4.3.1 双极型集成运放v4.3.2
6、单极型集成运放 电路组成 分析功能：各部分电路的结构与性能 分析各部分电路间联系 偏置电路：电流源 输入级：差分电路 中间级：共射电路 输出级：互补电路 偏置电路的基准电流是唯一可直接估算出来的电流第4章 集成运算放大电路 第4章 集成运算放大电路 分离出偏置电路，得到F007的放大电路部分 输入级(差分电路)T1管 T9管 中间级(共射电路)T16管、T17管 输出级(互补电路)T14、T18、T19第4章 集成运算放大电路 输入级 ( T1 管 T9 管)T1 T4 管 共集 - 共基组态差动放大电路 提高输入电阻，改善频率响应T5 T7 管 有源负载T8 T9管 电流偏置T IC1 IC
7、2 IC8 IC9 IB3 IB4 Ic10 恒定IE1 IE2 IC1 IC2 第4章 集成运算放大电路 中间级：共射电路， T16 管与 T17 管第4章 集成运算放大电路 输出级T14、T18、T19 管 准互补输出电路T15 管、R7、R8 UBE 倍增电路D1 D2 管 过流保护作用T14第4章 集成运算放大电路 v F324电路分析 偏置电路T11 T13 管：多集电极多路比例电流源T19 T20 管：镜像电流源第4章 集成运算放大电路 T1 T4 管： 共集 - 共射双端输入、单端输出差分放大电路 T15 T16 管： 有源负载 输入级第4章 集成运算放大电路 T5、T6、T7
8、管： 共集 - 共射放大电路 中间级第4章 集成运算放大电路 T8 、 T9 、T10 T21 、 R2 ：过流保护 输出级第4章 集成运算放大电路 4.3.2单极型集成运放 互补MOS型：CMOS 输入电阻高 集成度高 电源适用范围宽 C14573电路 T1、T2、T7 管：多路电流源 T3、T4管：共源差动放大电路 T5、T6管：电流源作有源负载 T8：共源放大电路 T7：有源负载第4章 集成运算放大电路 4.4 集成运放的性能指标与低频等效电路 集成运放的低频等效电路 开环差模增益 Aod 共模抑制比 KCMR 差模输入电阻 rid 输出电阻 ro 输入失调电压 UIO 输入失调电流 I
9、IO 输入偏置电流 IIB 极限参数 频率响应参数第4章 集成运算放大电路 输入端： 双端输入，差模输入电阻 输出端： 压控电压源 Aod uI ，内阻为ro 简化的集成运放的低频等效电路第4章 集成运算放大电路 4.6 集成运放的应用 输入保护 防止输入差模信号幅值过大 防止输入共模信号幅值过大第4章 集成运算放大电路 输出保护 电源端保护 输出限流限压 防止极性接反第4章 集成运算放大电路 本章总结 组成 偏置电路: 电流源 输入级 : 差分放大电路 中间级 : 共射放大电路 输出级 : 互补输出级 电流源 基本电流源 改进型电流源 多路电流源 镜像电流源 比例电流源 微电流源 加射极输出器的电流源 威尔逊电流源 电流源应用 用于偏置电路 作为有源负载 集成运放读图第4章 集成运算放大电路 前四章总结 单个元器件 以单管有源元器件为核心组成的放大电路 多个单管放大电路组成的多级放大电路 将多级放大电路集成在芯片上，构成集成运放第4章 集成运算放大电路 下图电路中 = 200，UBEQ= 0.7V，IC6 = IC7= 0.1IC 8，(a) 计算 R5 的值使得当 Ui = 0V 时，Uo = 0V； (b) 求差动放大倍数。 第4章 集成运算放大电路 THE ENDTHE END
