第四章-集成运放-讲

第四章集成运算放大电路一、集成运放的电路结构特点二、集成运放的组成及各部分的作用三、集成运放的电压传输特性第一节概述集成电路简称IC(IntegratedCircuit)集成电路按其功能分数字集成电路模拟集成电路模拟集成电路类型集成运算放大器；集成功率放大器；集成高频放大器；集成中频放大器；集成比较器；集成乘法器；集成稳压器；集成数/模和模/数转换器等。一、集成运放的电路结构特点集成电路的外形图4.1.1集成电路的外形(a)双列直插式(b)圆壳式(c)扁平式电路结构特点集成运放:集成运算放大电路,其核心电路为一高增益的直接耦合式的多级放大电路，多用于各种模拟信号的数值运算。特点：①集成化技术中不能制作大电容，其电路结构上只能采用直接耦合方式；②为克服温漂，采用了温度补偿的手段-----差分放大电路；③电路中还大量采用恒流源电路来设置各级的静态电流，或者替代大电阻；④电路中还采用复合管的接法来改善单管的性能。二、集成运放的基本组成部分实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路输入级中间级输出级偏置电路1、输入级：采用差分放大电路，减小温度漂移，提供理想输入性能；2、中间级：采用有源负载的CE电路，提供电压增益；3、输出级：采用互补输出级电路（CC电路），提高带负载的能力；4、偏置电路：采用恒流偏置，以获得稳定静态工作点，而且电路结构清晰。三、集成运放的电压传输特性集成运放的电路符号和电压传输特性集成运放中的电流源电路的功能：1、为各级提供合适的静态电流；2、作为有源负载取代大电阻，从而增大电路的电压放大倍数。第二节集成运放的电流源电路对运放中的电流源电路的要求：提供输出电流Io，且其值在外界环境因素（温度）变化时力求维持稳定不变；当其两端电压变化时具有保持输出电流Io恒定不便的恒流特性，或：Ro→→∞一、典型电流源电路1、镜像电流源电路2、比例电流源电路3、微电流源电路1、镜像电流源(电流镜CurrentMirror)+VCCRIREF++VT1VT2IC2IB1IB22IBIC2UBE1UBE2RUVI1BECCREF基准电流由于UBE1=UBE2，VT1与VT2参数基本相同，则IB1=IB2=IB；IC1=IC2=ICC2REFBREF1C2C22IIIIII所以211REF2CII当满足2时，则RUVII1BECCREF2C镜像电流源1）镜像电流源电路RVVIiIonBECCROc)(22时，输出电流＞＞当CCBCBECCRIIIIRVVI22RCII2RVVIIBECCRC1当β»2时镜像电流源电路的特点：IO为是ic1的镜像电流，其Ro＝rce2，很大，故具有恒流特性由于β和Vbe的影响，电路的精度和热稳定性较差+VCCRIREF++VT1VT2IC2IB1IB22IBIC2UBE1UBE22、比例电流源R1R2由图可得UBE1+IE1R1=UBE2+IE2R2由于UBE1UBE2，则22E11ERIRI忽略基极电流，可得REF211C212CIRRIRRI两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的阻值成反比，故称为比例电流源。比例电流源比例电流源电路的特点改变两个发射极电阻R1、R2的比值，就可以得到IO对IR的不同比例关系，实现输出电流可调；为保证精度，除要增大β外，还是要限制IO对IR的不同比例关系；电路接入R2后，交流输出电阻RO增大，改进了恒流特性。3、微电流源在镜像电流源的基础上接入电阻Re。+VCCRIREFVT1VT2IC22IBIC1ReRe引入Re使UBE2UBE1，且IC2IC1，即在Re值不大的情况下，得到一个比较小的输出电流IC2。微电流源+VCCRIREFVT1VT2IC22IBIC1Re基本关系e2Ce2E2BE1BERIRIUU因二极管方程TTUUUUIIIBEBEeeSSC)1(eCSCSCBEBERIIIIIUUUT2221121)ln(ln2S1SIIe2C2C1CTlnRIIIU若IC1和IC2已知，可求出Re。微电流源oRTIIRViIcoln223、微电流源电路RUVIBECCR1微电流源电路的特点：由于lnx随x的增大十分缓慢，因此尽管IR/I0很大，R和R2都不会很大。同理，当VCC不稳定而引起IR变化时I0的变化却很小。因此，这种电路具有对电源电压变化不敏感的优点第二节改进型电流源MOS管镜像电流源电路级联型电流源电路反馈型电流源电路有源负载差分放大电路图4.2.4加射极输出器的电流源返回图4.2.5威尔逊电流源返回图4.2.6基于比例电流源的多路电流源返回图4.2.7多集电极管构成的多路电流源返回图4.2.8MOS管多路电流源返回图4.2.9F007中的电流源电路返回图4.2.10有源负载共射放大电路返回图4.2.11有源负载差分放大电路返回第三节集成运算放大电路简介F007型集成运放的电路分析共集-共基差分放大电路恒流源负载共射电路准互补输出级第四节集成运放的性能指标集成运放的主要性能指标1.差模开环放大倍数：AOd2.共模抑制比：KCMR3.差模输入电阻：RId4.输入偏置电流：IIB5.－3dB带宽:fH6.输入失调电压及其温漂：UIO,dUIO/dT7.输入失调电压及其温漂：IIO,dIIO/dT