《集成运算放大电路教学课件PPT》由会员分享，可在线阅读，更多相关《集成运算放大电路教学课件PPT（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第三部分第三部分 集成运算放大电路集成运算放大电路一、集成运放中的电流源一、集成运放中的电流源二、差分放大电路二、差分放大电路三、集成运算放大电路三、集成运算放大电路 第一讲第一讲 集成运放中的电流源集成运放中的电流源 能够输出恒定电流的电路称为电流源电路。电流源电路在集成电路中作为偏置电路和有源负载为各级放大电路提供所需的偏流和提高放大倍数。一、基本电流源电路1、镜像电流源T1T2IB1IB2IRIC1IC2+VCCIOR图中T T1 1和R R构成T T2 2的偏置电路，为T T2 2提供偏流I IR R，T T2 2的集电极电流为输出电流I IO OT1T2IB1IB2IRIC1IC2
2、+VCCIOR输出电流输出电流 IO = IC2 = IC1IR =IC1+IB1 +IB2=IC1 + 2IB2=IC1 +2IC1当当 2时时IO= VCC VBERIR=只要参考电流只要参考电流IR恒定恒定，IO就恒定就恒定 IC1 = + 2 IR IC1 IR2、比例电流源由电路可得由电路可得UBE1 +IE1Re1= UBE2+IE2Re2T1T2IB1IB2IRIC1IC2+VCCIORRe2Re1由由PNPN结电流方程可得结电流方程可得UBEUTInIEISUBE1UBE2=UTInIE1IE2IE2Re2= IE1Re1 +UTInIE1IE2当当2时时, IE1=IC1=I
3、RIE2=IC2=IOIC2=Re1Re2IR +UTRe2InIRIC2Re1Re2IR VCC VBER + Re1IR=3、微电流源 为了得到小电流，就要加大镜像电流源中的电阻R，但大的R不易集成，为此就有如下电路。T1T2IB1IB2IRIC1IC2+VCCIORRe2电路的输出电流电路的输出电流IO = IC2 = IE2VBE1 VBE2Re2=VBERe2= 一般VBE很小，因此、采用不大的Re2就可获得较小的输出电流二、改进型镜像电流源T1T2IB1IB2IRIC1IC2+VCCIORT3由图由图可知可知IR = IC1 + IB3 = IC1 +IB1+IB21 + = IC
4、1 +2IB21 + = IC1 +2IC2（1 + ）= IC2 +2IC2（1 + ）=（1 +（1 + ）2）IC2所以所以 IO = IC2 = （1 +（1 + ）2）IR对对的的要要求降低了求降低了 IC1 = IC2 三、多路电流源T1T2IB1IB2IRIC1IC2+VCCIO1RT3IO2Re3T4IO3Re4由前面分析得：IO1 = IRIO2 =VBE1VBE3Re3VBE1VBE4IO3 =Re4如果Re3Re4，则则各个电流就不相等，实现了多路输出。各个电流就不相等，实现了多路输出。四、电流源作有源负载 由于电流源具有直流电阻小而交流电阻大的特点，在模拟电路中广泛的把
5、它作为负载使用。可使共射电路的电压增益达103以上。T2IR+VCCRT3T1vovIT2和T3组成镜像电流源作为T1的集电极有源负载。 差分放大电路是直接耦合放大电路中温漂较小且能较好抑制零漂的一种电路。凡是要求比较高的直流放大电路或是多级直流放大电路的前置级，一般都采用此电路。+ECRcRcReRbRbRLRw EeT2T1VO2VO1Vi2+Vi1一、电路结构结构变化能够改变性能结构变化能够改变性能多级放大电路的组合有串和并，串的目的是提高A，但频带B、级间匹配受到影响。这里为并，并的目的是改善性能，但A、B等参数基本不变。 第二讲 差分放大电路二、工作原理+ECRcRcReRbRbRL
6、Rw EeT2T1VO2VO1Vi2+Vi1 由于电路完全对称，所以T1和T2的状态一致，因此只需分析单边电路的状态就知道整个电路状态。分析的关键是关键是想办法“化多级为单级”，化多为单的关键是处理好RL、RW和Re 1、静态分析对于静态有：RL 开路 RW 1/2 RW Re 2 ReIBRb + VBE +（1+）IB（1/2Rw+2Re）= EeRb +（1+）（）（1/2Rw+2Re）Ee VBEIBQ=VBQ=IBQRb ICQ = IBQVCQ = EC ICQRC +ECRcRcReRbRbRLRw EeT2T1VO2VO1Vi2+Vi1+ECRc2ReRb1/2Rw EeT1I
7、 IB B 2 、动态分析 、差模信号双端输出时RL 1/2 RL RW 1/2 RW Re 0大小相等、方向相反的信号称差模信号+ECRcRcReRbRbRLRw EeT2T1VO2VO1Vd2+Vd1+ECRcRb1/2RL1/2Rw EeT1VO1+Vd12 Vo12 Vd1= Vo1 Vd1= A 1= A2Ad=Rb+rbe+（1+）12Rw（RC/12RL）Ad Vo Vi=Vo1Vo2Vd1Vd2=单端单端输出时输出时Ad= Vo1 Vi Vo2 Vi或或 =Ad= Vo12 Vd112= A 1 = A212（RC/ R RL L）Rb+rbe+（1+）12RwAd=12+EC
8、RcRcReRbRbRLRw EeT2T1VO2VO1Vd2+Vd1+ECRcRbRL1/2Rw EeT1VO1+Vd1、共模信号大小相等、方向相同的信号称共模信号RL RL RW 1/2 RW Re 2 Re双端输出时单端输出时AC = =VoVcAC =V Vo1o1V Vc cVo1Vc1=Vo2Vc2=AC = （RC/ RL）Rb+rbe+（1+）12RW+2 Re）（=Vo1Vo2Vc= 0+ECRcRcReRbRbRLRw EeT2T1VO2VO1Vc2+Vc1+ECRc2ReRbRL1/2Rw EeT1VO1+Vc1由此可知只要Re足够大， AC就非常小，既对共模信号的抑制作用
9、强。AC = RC/ RL2 Re可可得：得：（1+）Rb+rbe12RW+2 2 Re）（当当AC = （RC/ RL）Rb+rbe+（1+）12RW+2 Re）（2RW2 Re1 、共模抑制比 为了衡量差分放大电路放大差模信号抑制共模信号的能力，引入共模抑制比这个质量指标。CdCMRRAAK= =dB lg20CdCMRAAK= =若若电路对称，双端输出时电路对称，双端输出时KCMRR = 单端输出时单端输出时R Rb b+r+rbebe+ +（1+1+）12R Rw w=R Re e提高共模抑制比的主要提高共模抑制比的主要途径是增加途径是增加Re的值。的值。KCMRR越大越大抑制零抑制零
10、漂的能力越强。漂的能力越强。CdCMRRAAK= = 三、差分放大电路的四种接法双端输入双端输出双端输入单端输出单端输入双端输出单端输入单端输出1 、四种接法注注意意各种接法的实际应用只要输出端形式相同，双端输入的结论全部适用于单端输入。电路的输入、输出电阻Rid = 2 RiR Rb b+r+rbebe+ +（1+1+）12R Rw w= 2Ric =12RiRb+rbe+（1+）12RW+2 Re）（12=Ro=2Rc 双出双出Ro=Rc 单单出出 2 、输入非共模非差模信号可由下式可由下式变换为差模和共模信号变换为差模和共模信号Vi1+Vi2VC =2Vi1 Vi2Vd1 = Vd2 =
11、2 输出电压为差模输出电压Vod与共模输出电压Voc之和。 四、电路改进1、具有恒流源的差分放大电路2、高输入阻抗的差分放大电路3、带有负反馈的差分放大电路 # 阅读资料明确改阅读资料明确改进的原因和电路的进的原因和电路的分析方法。分析方法。 第三讲第三讲 集成运算放大电路集成运算放大电路一、集成运放电路概述1、电路特点 集成运放是一种高增益的直接耦合放大器；是模拟集成电路中发展最早应用最广泛电路。经常用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其性能高价格低，基本上取代了分立元件放大电路。 采用直接耦合方式。 常用有源器件代替无源器件。 利用对称结构改善电路性能。2、电路结构及功能输入级 中间级输出
12、级偏置电路 集成运放种类很多，电路也不尽相同，但从电路的组成结构看，任何一个运放都由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成。 二、集成运放电路读图 读图就是对电路进行分析。读图可培养综合应用的能力；进一步熟悉已知电路；认识和学习新电路。 1、读图的步骤与方法 化整为零 各个击破 统观整体 归纳总结将整个电路分成若干个部分。零越大越好，最小值为单级电路。弄清每部分电路的结构和性能，进一步化整为零，弄清每个元件和电路的功能。 研究各部分之间的相互关系，理解电路如何实现所具有的功能。用语言描述电路的功能和性能。F007电路原理图 2、读图练习F324电路原理图 三、集成运放的性能指标1、开环差模
13、增益Aod2、共模抑制比KCMR3、输入电压范围5、输入失调电压UIO和失调电流IIO及失调温漂4、输入偏置电流IIB6、转换速率SR7、静态功耗Pc四、集成运放的两种基本组态 1、运放的符号及等效电路+V+VVo+ViAo运放的符号运放的符号RoRi+ViVo+Vo/等效电路等效电路V+为同相端的输入电压V反反同相端的输入电压Vi为同相端与反相端的压差Ri开环输入电阻Ro开环输出电阻Ao开环电压增益同同相端和反相端和反相端的相端的意义意义2、运放的理想化模型 理想化的条件 理想运放的特征及等效电路两输入端之间的电压 Vi =0=0， 既虚短虚短。两输入端之间的电流 Ii =0=0， 既虚断。
14、虚断。等效电路等效电路+ViVo+VoVi=0=0Ii=0=0+特征特征Ao = Ri = Ro= 0B = CMRR = 3、两种基本组态 集成运算放大电路的电路形式很多，但是根据信号输入端的不同，将运放电路分成两种最基本的组态。即反相组态和同相组态。+VSVo+R1RfRp反相反相组态组态+VSVo+R1RfRp同相组态同相组态 五、集成运放的分类和选用1、分类通用型通用型和专用型专用型，发展方向是专用型。双电源供电和单电源供电，双电源中又分对称型和不对称型供电。单运放、双运放和四运放。按供电方式分：按集成度分：按性能指标分：按管型分：晶体管和场效应管理三高一低三低一高高阻、高速、高精度、低功耗低漂、低噪、低失调、高增益2、选用 a、根据不同的用途、不同的要求选用不同类型的IC； b、对照电子手册确定参数是否满足要求； c、查阅手册，辨认管脚，并用万用表或仪表测量其好坏。思考题1、列举比较器在实际中的应用电路，并分析其工作原理。2、分析模拟乘法器的原理和应用。3、阅读有源滤波器的内容。
