模电助教版第3章 集成运放x

电子技术cbedgBsIC电子技术研究电子器件及其应用的一门学科。或基于半导体器件。电子元器件[早期]：电阻器、电容器、电感器—无源元件；半导体器件：二极管、三极管、场效应管、集成电路等；集成电路(IC)：模拟、数字、专用集成电路(ASIC)；小规模(SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)、超大规模(VLSI)集成电路等。电子电路：硬件电路(各种各样功能的单元电子电路)---放大、变换、控制、运算、逻辑电路等。IntegratedCircuit电子技术电子技术发展的简要回顾电子技术是一门发展极其迅速的学科。电路的形式千变万化，新器件、新电路层出不穷。它的发展大致经历了下面的几代变化：1904年第一只真空二极管问世；1906年第一只真空三极管问世；1911—1912年真空二、三极管应用于电话和无线电通讯中；1948年后出现了半导体三极管；1951年—1960年期间是半导体分立元件（半导体二极管和三极管）；随后的这些年，几乎是每隔5—6年就出现一种新技术，新的电子器件。1961年后出现了小规模集成电路(SSI),100个元件/mm2；Smallscaleintegrated1966年后出现了中规模集成电路(MSI),100---1000个元件/mm2；Middlescalintegrated1969年后出现了大规模集成电路(LSI),1000---100000个元件/mm2；Largescaleintegrated1970年后出现了超大规模集成电路(VLSI),100000个元件/mm2；VeryLargescaleintegrated电子技术电子技术课程教材的情况大体与器件的发展相似70年前是全电子管教材，课程称为《工业电子学》；70—80年主要是分立晶体管加上少量的电子管教材，课程称为《晶体管电路》；81—90年全分立元件加部分集成电路教材，课程称为《电子技术基础》；90年后主要是集成电路为主教材，课程称为《集成电子技术》；集成电路(IC)：把电路中的所有元件，元件间的连线都集成在一块非常小的芯片上，已分不清元件和电路之间的区别，一块集成电路本身就是一个完善的电子系统。整块集成电路可以看成一个器件，在使用时只要熟悉其功能，电路的外特性，无须知道内部电路的详细工作过程就可以进行应用。OperationalAmplifier第三章集成运放P3253.1运放特点1.结构:集成运算放大器:是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。输入级:采用差分放大电路.要求:低温漂,高共模抑制比和高输入电阻.中间级:采用CE(CS)电路.要求:高电压增益.输出级:采用互补对称式共集放大电路.要求:低输出电阻,较强的负载能力,尽可能大的输出电压幅度.输入级输出级中间级第三章集成运放P3253.1运放特点1.结构:集成运算放大器:是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。输入级输出级中间级集成电路的工艺特点：（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。（2）集成电路的芯片面积小,集成度高,功耗很小.（3)不宜制造大电阻。采用微电流源作偏置电路及有源负载.（4）只能制作几十pF以下的小电容(PN结的结电容)。因此，集成放大器都采用直接耦合方式。如需大电容，只有外接。（5）不能制造电感,如需电感，也只能外接。(6)二极管常用三极管的发射结代替.第三章集成运放P3253.1运放特点1.结构:集成运算放大器:是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。电路符号输入级输出级中间级EE输出级中间级第三章集成运放P3253.1运放特点1.结构:集成运算放大器:是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。低频小信号模型Aod→∞Rid→∞Ro→0输入级•输入电阻大看成一个电压控制电压源(VCVS).特点：•电压增益高•输出电阻小“二高一低”输出级中间级第三章集成运放P3253.1运放特点1.结构:集成运算放大器:是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。输入级输出级中间级输入级3.1运放特点1.结构:2.恒流源3.1运放特点1.结构:2.恒流源①基本镜像电流源(多支路电流源)②微电流源③跟随型电流源R3.1运放特点1.结构:2.恒流源①基本镜像电流源(多支路电流源)②微电流源③跟随型电流源R＋VCCIREFIC1IE1IE2IENIC2ICNT1T2TNNIBUC2UCN＋UBE2－＋UBE1－又:IREF=[VCC－UBE]/R∵UBE相同，IB=IS(eUBE/UT-1)∴IB同，IC、IE也同(β同).但UCE不同.又:ICIEIBIREF=IC1＋NIB=IC1＋N/β·IC1∴ICN=IC2=IC1=1/[1+N/β]·IREFIREF无论T2(TN)的负载如何变化，IC2(ICN)的电流值将保持不变。3.1运放特点1.结构:2.恒流源①基本镜像电流源(多支路电流源)②微电流源③跟随型电流源R＋VCCIREFIC1IE1IE2IENIC2ICNT1T2TNNIBUC2UCN＋UBE2－＋UBE1－∵UBE相同，IB=IS(eUBE/UT-1)∴IB同，IC、IE也同(β同).但UCE不同.又:ICIEIBIREF=IC1＋NIB=IC1＋N/β·IC1∴ICN=IC2=IC1=1/[1+N/β]·IREFIREF又:IREF=[VCC－UBE]/RN=2时T23.1运放特点1.结构:2.恒流源①基本镜像电流源(多支路电流源)②微电流源③跟随型电流源R＋VCCIREFIC1IE1IE2IENIC2ICNT1T2TNNIBUC2UCN∵UBE相同，IB=IS(eUBE/UT-1)∴IB同，IC、IE也同(β同).但UCE不同.又:ICIEIBIREF=IC1＋NIB=IC1＋N/β·IC1∴ICN=IC2=IC1=1/[1+N/β]·IREFIREFRe1Re2ReN当参考电流IREF确定后，在各支路串入不同的射极电阻，可得到不同的输出电流。在获得微小电流源时,使电阻值(如R)依然适中.IB1+IB2+···+IBNIREFRe1IC2Re2ICNReNIE1Re1IE2Re2IENReNUB－0.7VUB3.1运放特点1.结构:2.恒流源①基本镜像电流源(多支路电流源)②微电流源③跟随型电流源R＋VCCIREFIC1IE1IE2IENIC2ICNT1T2TNNIBUC2UCN∵UBE相同，IB=IS(eUBE/UT-1)∴IB同，IC、IE也同(β同).但UCE不同.又:ICIEIBIREF=IC1＋NIB=IC1＋N/β·IC1∴ICN=IC2=IC1=1/[1+N/β]·IREFIREFRe2ReN当参考电流IREF确定后，在各支路串入不同的射极电阻，可得到不同的输出电流。在获得微小电流源时,使电阻值(如R)依然适中.IB1+IB2+···+IBNUBRe13.1运放特点1.结构:2.恒流源①基本镜像电流源(多支路电流源)②微电流源③跟随型电流源R＋VCCIREFIC1IE1IE2IENIC2ICNT1T2TNNIBUC2UCN∵UBE相同，IB=IS(eUBE/UT-1)∴IB同，IC、IE也同(β同).但UCE不同.又:ICIEIBIREF=IC1＋NIB=IC1＋N/β·IC1∴ICN=IC2=IC1=1/[1+N/β]·IREFIREFRe2ReN当参考电流IREF确定后，在各支路串入不同的射极电阻，可得到不同的输出电流。在获得微小电流源时,使电阻值(如R)依然适中.IB1+IB2+···+IBN又:IREF=[VCC－UBE]/RN=2时e2BE2BE1RUUE2C2IIe2BE2RUV7.0（1）电流小微电流源的特点：（2）电流稳定（电流负反馈）UB3.1运放特点1.结构:2.恒流源①基本镜像电流源(多支路电流源)②微电流源③跟随型电流源P327R＋VCCIREFIC1IE1IE2IENIC2ICNT1T2TNNIBUC2UCN＋UBE2－＋UBE1－∵UBE相同，IB=IS(eUBE/UT-1)∴IB同，IC、IE也同(β同).但UCE不同.又:ICIEIBIREF=IC1＋NIB=IC1＋N/β·IC1∴ICN=IC2=IC1=1/[1+N/β]·IREFIREF又:IREF=[VCC－UBE]/RT0IB0“减小误差”又:IREF=[VCC－UBE]/R3.1运放特点1.结构:2.恒流源①基本镜像电流源(多支路电流源)②微电流源③跟随型电流源R＋VCCIREFIC1IE1IE2IENIC2ICNT1T2TNNIBUC2UCN＋UBE2－＋UBE1－∵UBE相同，IB=IS(eUBE/UT-1)∴IB同，IC、IE也同(β同).但UCE不同.又:ICIEIBIREF=IC1＋IB0=IC1＋NIB/(1+β)IC1[1＋N/(1+β)β]IC1=IC2=ICNT0IB0又:IREF=[VCC－2UBE]/R“减小误差”3.1运放特点1.结构:2.恒流源①基本镜像电流源(多支路电流源)②微电流源③跟随型电流源R＋VCCIREFIC1IE1IE2IENIC2ICNT1T2TNNIBUC2UCN＋UBE2－＋UBE1－∵UBE相同，IB=IS(eUBE/UT-1)∴IB同，IC、IE也同(β同).但UCE不同.又:ICIEIBIREF=IC1＋IB0=IC1＋NIB/(1+β)IC1[1＋N/(1+β)β]IC1=IC2=ICN又:IREF=[VCC－2UBE]/RT0IB0电阻Re0作用：增大T0管工作电流，从而提高T0管的β。Re0“减小误差”例：通用型集成运放F007输入级输出级中间级17_1TREFp22T8TT2145R3TR9630pF10IT721TT9T6C19T87T1T13CCTRRT412T220RRRRR68T10111TR416EE+TT1592T34T23TR+V3187-V+V524OT539kTAB偏置电路例：通用型集成运放F007输入级输出级中间级偏置电路17_1TREFp22T8TT2145R3TR9630pF10IT721TT9T6C19T87T1T13CCTRRT412T220RRRRR68T10111TR416EE+TT1592T34T23TR+V3187-V+V524OT539kTAB偏置电路：T12R5和T11构成了主偏置电路，产生基准电流：其他偏置电流都与基准电流有关。T10T11和R4组成微电流源,通过T8和T9组成的基本镜象电流源为差动输入级提供偏置电流。T12和T13管构成多支路电流源,T13管是多集电极三极管,其集电极电流大小比例为3:1,B路作为中间级的有源负载,A路为输出级提供偏置。51BE112EBEECCREF)(RUUVVI例：通用型集成运放F007输入级输出级中间级偏置电路17_1TREFp22T8TT2145R3TR9630pF10IT721TT9T6C19T87T1T13CCTRRT412T220RRRRR68T10111TR416EE+TT1592T34T23TR+V3187-V+V524OT539kTAB输入级：T1T2和T3T4管组成共集一共基复合型差动放大电路,其中T1和T2管作为射极输出器,输入电阻高.T3和T4管是横向PNP管,发射结反向击穿电压高,可使输入差模信号达到30V以上.T5T6T7和R1R2R3组成具有基极补偿作用的跟随型电流源，作为差动输入级的有源负载，可以提高输入级的增益。它们同时还有单端输出转换为双端输出增益的功能。OperationalAmplifier集成运算放大器:是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。中间级:采用CE(CS)电路.要求:高电压增益.输出级:采用互补对称式共集放大电路.要求:低输出电阻,较强的负载能力,尽可能大的输出电压幅度.输入级输出级中间级3.2差动(分)放大电路P3