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1、第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路4.1 4.1 集成运算放大电路概述集成运算放大电路概述4.2 4.2 集成运放中的电流源电路集成运放中的电流源电路4.3 4.3 集成运放电路简介集成运放电路简介4.4 4.4 集成运放的性能指标集成运放的性能指标4.5 4.5 集成运放的种类及选择集成运放的种类及选择4.6 4.6 集成运放的使用集成运放的使用1集成运算放大电路(6)课件第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路第十四讲第十四讲 集成运算放大电路集成运算放大电路一、概述一、概述二、集成运放中的电流源电路二、集成运放中的电流源电路
2、三、集成运放电路分析三、集成运放电路分析四、集成运放的主要性能指标四、集成运放的主要性能指标五、集成运放的种类五、集成运放的种类2集成运算放大电路(6)课件第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路4.1 4.1 集成运放概述集成运放概述 （1）制造工艺制造工艺一致性、对称性好一致性、对称性好受温度影响小。受温度影响小。 （2）连线短，焊点少）连线短，焊点少可靠性高。可靠性高。 （3）充分利用复杂电路形式（容易做到）提高各方面性）充分利用复杂电路形式（容易做到）提高各方面性能能(复合管、有源负载复合管、有源负载)。 （4）集成大）集成大R、C难难有源器件代替有源器件代替R （R1050K；
3、C0.1pF50pF） 1. 集成电路的特点集成电路的特点集成电路集成电路“管管”、“路路”一体器件，具有特定功一体器件，具有特定功能。能。 集成运放集成运放高性能的高性能的直接耦合直接耦合多级放大电路。多级放大电路。4.1 概述概述3第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路输入级输入级输入级输入级（前置级）前置级）差分放大电路。差分放大电路。要求要求Ri大，大， Ad 大，大， Ac小，输入端耐压高。小，输入端耐压高。4.1 4.1 概述概述两个两个输入端输入端一个一个输出端输出端2. 2. 集成运放电路的组成及各部分作用集成运放电路的组成及各部分作用偏置电路偏置电路偏置电路偏置电路电
4、流源电路电流源电路 为各级设置合适的静为各级设置合适的静Q点点,要要 求求IC/ID小、稳定。小、稳定。中间级中间级中间级中间级共射共射/源放大电路。源放大电路。主放大级，主放大级， Ad要要输出级输出级输出级输出级（功率功率级）级）准互补输出电路。准互补输出电路。要求要求Ro小，小， 输出电压动态范围宽、失真小。输出电压动态范围宽、失真小。 4第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路 Aod高达几十万倍高达几十万倍线性区很窄、输入线性区很窄、输入 电压电压(uPuN) 很小很小(几十一百多几十一百多V)线性区线性区：uOAod(uPuN) Aod是开环差模放大倍数。是开环差模放大倍数。
5、非线性区非线性区(饱和区饱和区) 饱和区：饱和区：uO=UOM （uPuN为为+UOM，uPuN为为UOM）uO=f(uP-uN)3.集成运放的符号和电压传输特性集成运放的符号和电压传输特性UOM-UOM线性区线性区(放大区放大区)uP uO与与uP同相同相uN uO与与uN反相反相(1)符号符号(2)传输特性传输特性4.1 概述概述5第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路4.2 4.2 集成运放的偏置电路集成运放的偏置电路电流源电路电流源电路1.1.镜像电流源镜像电流源T0 和和 T1 特性一致特性一致基准电流基准电流“镜像镜像”IR基准电流；基准电流；IC(IC1)工作电流（偏置电
6、流）工作电流（偏置电流）*镜像电流源的温度补偿作用：温度镜像电流源的温度补偿作用：温度IC1、IC0IRURUBIC14.2 4.2 电流源电路电流源电路6第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路2. 微电流源微电流源当当IC0IR一定时，由所需一定时，由所需IC1计算计算Re值：值：Re镜像电流源简单，但要求镜像电流源简单，但要求IC1小（小（量级）时量级）时R大，集成困难！大，集成困难！为使为使IC1为弱电流，且为弱电流，且R不大不大Re微电流源微电流源因为因为UBE1UBE0 IC1IC0当当IC0IB0+IB1时，时，IC0IR即即IC1IR=（VCC-UBEO）/RIR可大可大
7、R就可小一些就可小一些(几十几十）4.2 电流源电路电流源电路7第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路3.3.比例电流源比例电流源UBE0+IE0Re0=UBE1+IE1Re1因为因为 UBE0=UBE1则则 IE0Re0=IE1Re1所以所以 IC1IE1=(Re0/Re1)IE0IE0IC0IR (IC0IB0+IB1)4.2 4.2 电流源电路电流源电路IC1与与Re1成反比成反比8第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路3. 3. 多路电流源多路电流源（1 1）基于比例电流源的多路电流源）基于比例电流源的多路电流源当当 IE0 (IR )确定之后，根据所需电流选取合适确定
8、之后，根据所需电流选取合适Re即可。即可。 UBE0+IE0Re0=UBE1+IE1Re1=UBE2+IE2Re2=UBE3+IE3Re3因为因为UBE近似相等，故近似相等，故IE0Re0 IE1Re1 IE2Re2 IE3Re34.2 4.2 电流源电路电流源电路9第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路（2 2）多集电极管构成的多路电流源）多集电极管构成的多路电流源当当 IC0 (=IR )确定之后，确定之后，根据所需静态电流，来确定根据所需静态电流，来确定集电结面积集电结面积(设计制造设计制造)。设三个集电区的面积分别为设三个集电区的面积分别为S0、S1、S2，则，则4.2 4.2
9、 电流源电路电流源电路10第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路（3）MOS管多路电流源管多路电流源 MOS MOS管漏极电流管漏极电流正比于沟道的宽正比于沟道的宽长比。长比。 设宽长比设宽长比W/L=S，且，且T1T4的宽长比分别为的宽长比分别为S0、S1、S2、S3，则，则基准电流基准电流 当当 ID0 (=IR )确定之后，确定之后，根据所需静态电流，来确根据所需静态电流，来确定沟道尺寸定沟道尺寸(设计制造设计制造)。4.2 4.2 电流源电路电流源电路11第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路哪只管子为放大管？哪只管子为放大管？其集电极静态电流约为多少？其集电极静态电流
10、约为多少？静态时静态时UIQ为多少？为多少？(IBQ1BQ1Rb b+UBEQ1BEQ1)为什么要考虑为什么要考虑h22?（RL为后级为后级Ri，一般很大），一般很大）1. 1. 有源负载共射放大电路有源负载共射放大电路当当R RL(r94dB(5*104) rid 2M KCMR 80dB UIO (失调电压失调电压) 105dB。 用于微弱信号的测量与运算、高精度设备。用于微弱信号的测量与运算、高精度设备。低功耗型：低功耗型：低功耗型：低功耗型：工作电源电压低（几伏）、静态功耗小，工作电源电压低（几伏）、静态功耗小， 100200W。 用于空间技术、军事科学和工业中的遥感遥测。用于空间技术
11、、军事科学和工业中的遥感遥测。大功率型：大功率型：大功率型：大功率型：大功率、大电流（几安）大功率、大电流（几安）大功率、大电流（几安）大功率、大电流（几安）通常情况下用通用型运放，特通常情况下用通用型运放，特殊情况下才用专用型运放。殊情况下才用专用型运放。30第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路*讨论一讨论一根据下列要求，将应优先考虑使用的集成运放填入空内。根据下列要求，将应优先考虑使用的集成运放填入空内。已知现有集成运放的类型是：已知现有集成运放的类型是： 通用型通用型 高阻型高阻型 高速型高速型 低功耗型低功耗型 高压型高压型 大功率型大功率型 高精度型高精度型1. 作低频放大
12、器，应选用作低频放大器，应选用 。2. 作宽频带放大器，应选用作宽频带放大器，应选用 。3. 作幅值为作幅值为1V以下微弱信号的量测放大器，应选用以下微弱信号的量测放大器，应选用 。4. 作内阻为作内阻为10M信号源的放大器，应选用信号源的放大器，应选用 。5. 负载需负载需5A电流驱动的放大器，应选用电流驱动的放大器，应选用 。6. 要求输出电压幅值为要求输出电压幅值为80的放大器，应选用的放大器，应选用 。7. 宇航仪器中所用的放大器，应选用宇航仪器中所用的放大器，应选用 。31第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路1. 输入级采用什么措施增大放大倍数？输入级采用什么措施增大放大倍
13、数？2. 中间级采用什么措施增大电压放大倍数？中间级采用什么措施增大电压放大倍数？3. 如何消除交越失真？如何消除交越失真？4. uI1、 uI3哪个是同相输入端？哪个是反相输入端？哪个是同相输入端？哪个是反相输入端？有源负载有源负载有源负载有源负载复合管共射放大电路复合管共射放大电路增大输入级的负载电阻增大输入级的负载电阻_+_+反相反相输入端输入端同相同相输入端输入端增大第二级的增大第二级的负载电阻负载电阻超超管管*讨论二讨论二32第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路第四章第四章 集成运算放大电路集成运算放大电路 1 1熟悉集成运放的特点、基本组成及各部分的作用。熟悉集成运放的特点、基本组成及各部分的作用。 2 2掌握镜像电流源、比例电流源、微电流源电路的工掌握镜像电流源、比例电流源、微电流源电路的工作原理。作原理。 3. 3.了解集成运放主要性能指标的定义和量级。了解集成运放主要性能指标的定义和量级。 典型题例典型题例 自测题：一。自测题：一。33
