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1、,6.4 集成电路运算放大器,6.4.1 CMOS MC14573集成电路运算放大器,6.4.2 BJTLM741集成运算放大器,结构框图：,原理电路图：,反相 输入端,同相 输入端,*,6.4.2 BJTLM741集成运算放大器,1、偏置电路：,（1）主偏置电路：从+VCC T12 R5 T11 VEE 决定基准电流IREF 。,（2） T10 、 T11为微电流源，而 IC10 IREF,（3） T8 、 T9为一对横向PNP管，作镜象电流源，,IE8 = IE9 IC10为T1、 T2提供偏置电流。,由于电路对称,静态时 IC1 = IC2 IC3 = IC4 IC5= IC6 IC10
2、 /2,*,（4）T12、 T13为双端输出的镜象电流源，,一路输出IC13B ，作为 T17组成的共射放大电路的有源集电极负载，大大增加了中间级的电压增益。,另一路输出IC13A为输出级提供直流偏置，使T14、 T20组成的互补功率放大器工作在甲乙类状态，以克服交越失真。,*,*,简化电路,2、输入级：,T1、 T2为对管共集电路，可提高输入电阻；,T3、 T4组成对管共基电路，放大差分信号且有较好的频率特性。,T5、 T6构成电流源，作有源负载，提高电压增益 。,T7和R2为T5、T6提供基极偏置电流，,*,单端输出的电压增益相当于一般差放双端输出的增益！,静态时，差分式输入级处于平衡状态
3、，,有IC1 = IC2 IC3 = IC4 IC5= IC6 ， io1 =IC4 - IC6= 0 。 无输出。,*,*,当输入共模信号时， iC4 =iC6 ，则io1=0 。,理论上完全抑制了共模信号,T16组成共集电极电路，输入电阻高 ，提高了差分电路的增益。 T17组成共射放大电路。,IC13B 作为T17 的c极有源负载 电压增益,*,3、中间级：,T14、 T20组成互补对称电路。,4、输出级：,T18、 T19（2D)由IC13A提供偏置电流，为T14、 T20提供初始偏置电压， 使功放工作在甲乙类状态 ，克服交越失真。,T24接成射极跟随器 输入电阻， 以减少对中间级的负载
4、影响。缓冲级的作用。,*,过流保护:,5、保护电路：,当正向输出电流过大时， R9上压降 T15导通限制了T14的电流；,*,当负向输出电流过大时， R10上的电压降使T21导通 T23、T22导通，则VB16 VB24 VE24 VB20 ，限制了T20的电流。,*,6、调零电位器RP ：,为保证vi=0时， vo=0，可改变两管的射极电阻，达到电路平衡的目的。,*,+,-,-,+,+,+,3：同相输入端 2：反相输入端,下图中MOS管工作在饱和区，rds 很大，可忽略;跨导是gm。BJT的交流电流放大倍数是, 发射结电阻rbe已知。电容器的容值都足够大。要求：,1. 输入失调电压VIO:,
5、6.4 集成电路运算放大器的主要参数,理想集成运放，当vi=0时， vo=0，但由于电路的不对称，通常vi=0时， vo0 。,VIO:在25时，在标准电源电压下，为使输出电压为零，必须在输入端加的补偿电压值。,VIO = - ( VO |VI=0 ) /AV,衡量电路对称情况重要指标。一般为（110）mV。,*,2. 输入偏置电流IIB : 输入级差放管的两个基极偏置电流的平均值。,IIB越小，由信号源内阻变化引起的输出电压的变化也越小, 信号源内阻影响越小,一般为10nA1A 。,两个输入端静态基极偏置电流之差,亦是反映电路对称程度的重要指标。 一般为1nA0.1A,3. 输入失调电流II
6、O :,*,4. 温漂指标：,（1）输入失调电压温漂VIO / T: 即前面介绍的温漂概念。,（2）输入失调电流温漂IIO / T:,一般为（1020）V /,一般为几PA,5. 最大差模输入电压Vidmax,指运放的同相端与反相端间所能承受的最大差模电压值。 超过此值，差放对管的一侧BJT将发生发射结反向击穿。,平面NPN管为5 V ；横向PNP管可达30 V以上。,*,指集成运放输入端所能承受的最大共模电压，超过此值， 集成运放不能对差模信号进行放大。 电源电压15V时，可达13V 。,6. 最大共模输入电压Vicmax,7. 开环差模电压增益AVO,在无外加负反馈情况下的差模增益。,此参
7、数是频率的函数，当频率高于某一值后，AVO下降。,8. 开环带宽BW (fH),9. 单位增益带宽 BWG (fT)特征频率,指AVO下降3db（0.707倍）所对应的频率，741的fH为7HZ。,指AVO下降至1（0db）所对应的频率。,fT = AVO fH,*,10. 转换速率SR,end,指闭环状态下，输入为阶跃信号时，输出电压对时间的最大变化速率。,大信号工作时的指标。,主偏置电路： R、D电路，R8、T8组成,T7、T8组成镜像电流源,对管T1、T2组成差分放大电路：,双入、单出，vi1为整个放大电路的反相输入端， vi2为同相输入端。, T3、T4组成复合管共射放大电路电压放大级
8、,IC7 提供给T1、T2静态偏置电流,同时作为T1、T2对管的有源射极负载，使单端输出的共模增益非常小。,*,T5、T6组成两级电压跟随器, 输出电阻低，提高整个电路的带负载能力。,R7、D、T9组成三极管电流源，作T5的有源射极负载，提高电压跟随器的 Ri ,大大提高中间级的电压增益,还起到电平移动的作用， 使vid = vi1 - vi2=0 时， v0 = 0,*,集成运放的特点：,电压增益高,输入电阻大,输出电阻小,反相 输入端,同相 输入端,输出端,代表符号,*,当T （ IC3 + IC4） IE8 IE9 IC9 ,（4）输入级存在直流反馈，稳定Q点，抑制零漂,IC10不变,I3、4,*,
