模电第五章集成运算放大电路

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1、第五章集成运算放大电路5.1集成放大电路的特点5.2集成运放的基本组成部分5.3集成运放的典型电路5.4集成运放的主要技术指标5.5理想运算放大器5.6各类集成运放的性能特点5.7集成运放使用中的几个具体问题5.1集成放大电路的特点集成电路简称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。集成电路的外形图5.1.1集成电路的外形(a)双列直插式(b)圆壳式(c)扁平式集成运算放大电路特点：1.参数对称性好，适用于

2、构成差分放大电路。2.集成电路中电阻，其阻值范围一般在几十欧到几十千欧之间，如需高阻值电阻时，一般用三极管有源元件代替或采用外接。3.几十PF以下的小电容用PN结的结电容构成，大电容要外接。4.二极管一般用三极管的发射结构成。5.在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难，电路通常采用直接耦合电路方式。5.2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。图5.2.1集成运算的基本组成输入级中间级输出级偏置电路输入级中间级输出级偏置电路输入级：对整个运放的性能指标影响较大，通常采用差分放大器以减小零点漂移。中间级：主要完成电压放大任务，要求有高的电压增益，一般采用带有源负

3、载的共射极电压放大器。输出级：为了进行功率放大，以驱动负载工作，一般采用互补对称的功率放大电路。偏置电路：向各放大级提供合适的偏置电流，确定各级静态工作点。一、镜像电流源(电流镜CurrentMirror)+VCCRIREF++VT1VT2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2基准电流由于UBE1=UBE2，VT1与VT2参数基本相同，则IB1=IB2=IB；IC1=IC2=IC所以当满足>>2时，则图5.2.25.2.1偏置电路特点：电路结构简单具有温度补偿作用+VCCRIREF++VT1VT2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2二、比例电流源+VCCRIREF++VT

4、1VT2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2R1R2由图可得UBE1+IE1R1=UBE2+IE2R2由于UBE1UBE2，则忽略基极电流，可得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。图5.3.3比例电流源+VCCRIREF++VT1VT2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2R1R2缺点：1.变化，也变化。2.难以获得微安级的偏置电流。特点：电路结构简单温度补偿作用更好（）三、微电流源在镜像电流源的基础上接入电阻Re。+VCCRIREFVT1VT2IC22IBIC1ReRe引入Re使UBE2

5、的情况下，得到一个比较小的输出电流IC2。图5.3.4微电流源+VCCRIREFVT1VT2IC22IBIC1Re具体估算因二极管方程若IC1和IC2已知，可求出Re。图5.3.4微电流源特点：引入了提高了恒流源对电源变化的稳定性提高了恒流源对温度变化的稳定性+VCCRIREFVT1VT2IC22IBIC1Re特点：引入了提高了恒流源对电源变化的稳定性提高了恒流源对温度变化的稳定性特点：引入了提高了恒流源对电源变化的稳定性提高了恒流源对温度变化的稳定性-VEEVT11VT10IC10IC11R4+VCCR5IREFVT12VT13IC13例题（P184）练习：P2175-15-3作业：P21

6、75-45-55.2.2差分放大输入级因为集成运放实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路，输入级的性能对于整个运放的性能的影响至关重要，因此，集成运放输入级大都采用差分放大电路的形式，以克服温度带来的零点漂移。电路形式基本形式长尾式恒流源式一、基本形式差分放大电路+VCCRc2VT1VT2Rb2Rc1Rb1uI1+uoR1R2uI2工作原理：1.静态分析理想情况下，电路完全对称。当输入电压等于零时，UCQ1=UCQ2UO=0当温度变化时，两管集电极电流和集电极电位会发生相同的变化，所以输出电压也为零，零点漂移就会互相抵消。+VCCRc2VT1VT2Rb2Rc1Rb1uI1+uoR1

7、R2uI22.动态分析加上输入信号，有三种信号输入方式。（1）差模输入信号如果两个输入电压大小相等，极性相反，——称为差模输入电压(用符号uId表示)。差模信号一般是有用的信号，是要放大的信号。（2）共模输入信号如果两个输入电压大小相等，极性相同，——称为共模输入电压(用符号uIc表示)。差动放大电路的零点漂移可以看成是一对共模信号。共模信号是无用信号，是放大电路应该抑制的。（3）任意输入信号:分解：差模分量