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1、Welcome to us !,第六章 集 成 电 路 运 算 放 大 器,6.1集成电路运算放大器中的电流源,6.2差分式放大电路,6.3集成电路运算放大器,6.4集成电路运算放大器的主要参数,：把整个电路中的元器件制作在一快硅基片上， 构成特定的功能的电子电路。,1 就集成度分：小规模中规模 大规模 超大规模（每块芯片上可有上亿个元件）,2 就导电类型分：双极型 单极型 两种兼容型,3 就功能分：数字集成电路模拟集成电路运算放大电路 功率放大电路等,集成电路,分类：,由于制造工艺上的原因，模拟集成电路与分立元件电路相比有以下特点：,（1）电阻和电容的值不宜做得太大，电路结构上采用直接藕合方
2、式,由于集成电路中，电阻是利用NPN管的基区体电阻构成， 电阻值的范围一般为几十欧10千欧左右，阻值范围不大，且阻值精度不易控制，误差可达10%20%。所以，若需要高阻值电阻，可用BJT或FET等组成的恒流源代替，或采用外接电阻的方法。,电容则采用PN结的结电容构成，约在100PF以下，误差也较大，因此电路结构只能采用直接耦合方式。电感的制造则更加困难。,集成电路的特点,（2）为克服直接耦合电路的温度漂移，常采用差分式放大电路,（3）尽量采用BJT（或FET）代替电阻电容和二极管等元件,在集成电路制造工艺中，制造三极管（特别是NPN管）比制 造其他元件容易，且占用面积小，性能好。因此常用BJT
3、（或 FET）构成恒流源作偏置电阻；将BJT的基极和集电极短接构成二 极管稳压管等；用复合管共射共基共集共基等组合电 阻来改善单管电路的性能。,让我们开始学习吧！,1. 镜像电流源,2. 微电流源,3. 电流源用作有源负载,6.1 集成电路运算放大器中的电流源,1. 镜像电流源,IC2 IREF （VccVBE）/ R Vcc / R,IC1 IREF 2IB IREF,设T1 T2参数完全相同。 1= 2，ICEO1 = ICEO2 ， VBE1=VBE2 ， IE1 =IE2 ， IC1=IC2,较大，IB=IC/IC ，IC1 IC2,IC2 IREF,IC2与IREF互为镜像,镜像电流
4、源改进电路：,镜像电流源电路适合用于较大工作电流（mA级）的场合，若需要IC2 R ，在集成电路中不易实现。故推出微电流源（A级）,2. 微电流源,IE2Re2 =V BE1VBE2,IE2Re2+ VBE2= VBE1（KVL方程）,IE2=（V BE1VBE2 ）/ Re2,IC2 IE2, V BE的数值很小, IC2亦很小，故称为微电流源,IREF （VccVBE）/ R Vcc / R,当电流变化时 IREF变化 V BE变化很小 IC2变化很小（远 小于IREF的变化） IC2较稳定,3. 电流源用作有源负载,特点：,直流电阻小，交流电阻很大,提高交流放大倍数而不影响 静态工作点,
5、亦常用作射级负载,电流源用作集电极负载,6.2 差分式放大电路,vi1,vi2,vo,vo=AVD（vi1vi2）,差模电压增益,基本差分式放大电路,可以看出：,差模信号是在两输入端各加入了一个大小相 等，方向相反的信号。,共模信号是在两输入端各加入了一个大小相 等，方向相同的信号。,在差模共模信号同时存在的情况下（用叠加原理）,vO=AVDvid+ A VC vic,AVD = vod /vid,AVC = voc /vic,称为差模电压增益,称为共模电压增益,基本差分式放大电路,1. 静态分析（ 差、共摸相同）,输出： vo =VC1VC2 =0,输出亦为 0,V BE1 = VBE2 =
6、 0。7V,V CE1 = VCE2 = V CC IC RC + 0。7V （V E =0。7V ）,2.动态分析,当vi1 = -vi2 = vid /2时,称为差模输入,一管电流将增加，一管电流将减小,vo =vC1vC2 0,输出为vid =vi1vi2,2.动态分析,当vi1 = vi2 = vic时,称为共模输入,两管电流将同时变化,vo =vC1vC2 =0,输出为0,3.主要技术指标的计算,差模电压增益,*双端输入、双端输出的差模电压增益,AVD = vo /vid = （vo1 - vo2 ） /（vi1 vid2 ）= 2vo1 / 2vid1 = -Rc / rbe,*双
7、端输入、单端输出（只取其中一管的集电极）的差模电压增益,AVD = AVD1 /2 = -Rc / 2rbe,在电路完全对称的情况下，其与单边电路的电压增益相等。可见该电路是用成倍的元器件以换取抑制零点漂移的能力。,3.主要技术指标的计算,共模电压增益,*双端输出的共模电压增益,AVC = voc/vic = （voc1 - voc2 ） /vi c0,*单端输出的共模电压增益,共模电压增益越小，说明放大电路的性能越好,ro越大，即恒流源Io越接近理想情况， AVC 1越小，说明它抑制共模信号的能力越强,共模抑制比KCMR,为了说明差分式放大电路抑制共模信号的能力，常用共模 抑制比作为一项技术
8、指标来衡量其性能。,3.主要技术指标的计算,4. 由于差分式放大电路有两种输入方式和两种输出方式， 组合后便有四种典型电路。则其电压增益及KCMR均不同。,6.3 集成电路运算放大器,二.简单的集成电路运算放大器,一.集成电路运放内部组成原理框图,一.集成电路运放内部组成原理框图,功放,电压（流）放大,恒流源,差分式输入,二.简单的运算放大器电路,R1,R2,T1,T2,T7,T8,R8,T4,T3,R4,R3,R7,T9,T6,T5,R6,R5,VEE,+VCC,vi1,+,vi2,+,vo,iC1,iC2,iR3,iC7,iR4,iE5,iE6,IREF,电路分析 电路计算,1.电路分析,
9、2.电路计算,放大电路的直流计算,放大电路总电压增益AV的计算,结论:多级放大电路的增益等于各级放大电路的增益之积,其中：,输入级的电压增益AVD,电压放大级的电压增益AV2,输出级的电压增益AV3近似为1,6.4 集成电路运算放大器的主要参数,5 .最大差模输入电压Vidmax ：集成运放的反相和同相输入端所能承受的最大电压值。,6 .最大共模输入电压Vicmax ：运放所能承受的最大共模输入电压。超过此 值，它的共模抑制比将显著下降。,7 .最大输出电流Iomax ：运放所能输出的正向或负向的峰值电流。,8 .开环差模电压增益AVO ：集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无 负反馈情况下的直流差模电压增益。,9 .开环带宽BW（fH）3dB：开环差模电压增益下降3dB时对应的频率fH。,10 .单位增益带宽BWG（fT）：对应于开环电压增益AVO频率响应曲线上其 增益下降到AVO = 1时的频率，即AVO为0dB时的信号频率fT。,byebye!,双端输入,单端输入,双端输入,单端输入,
