集成电路运算放大器

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1、第四章集成电路运算放大器本章内容简介(一)目标：集成元器件，构成特定功能的电子线路(二)侧重点不同：区别于单元电路，研究对象为高开环电压放大倍数的多级直接耦合放大电路(三)主要内容²组成集成运放的基本单元电路；²典型集成运放电路以及集成运放的主要指标参数；²几种专用型集成运放。(四)学习目标n了解电流源的构成、恒流特性及其在放大电路中的作用。n正确理解直接耦合放大电路中零点漂移（简称零漂）产生的原因，以及有关指标。n熟练掌握差模信号、共模信号、差模增益、共模增益和共模抑制比的基本概念。n熟练掌握差分放大电路的组成、工作原理以及抑制零点漂移的原理。n熟练掌

2、握差分放大电路的静态工作点和动态指标的计算，以及输出输入相位关系。n了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点。（选讲内容）n了解集成运放主要参数的定义，以及它们对运放性能的影响。（选讲内容）4.1集成运放中的电流源主要内容:本节主要定义了电流源电路并做了分类。基本要求：正确理解电流源的定义及种类。教学要点：1.镜象电流源(1).电路组成：镜象电流源是由三级管电流源演变而来的，如图1所示。（2）电流估算由于两管的VBE相同，所以它们的发射极电流和集电极电流均相等。电流源的输出电流，即T2的集电极电流为当b>>1时当R和VCC确定后，基准电流IREF也就确定

3、了，IC2也随之而定。由于Ic2≈IREF,我们把IREF看作是IC2的镜象，所以这种电流源称为镜象电流源。（3）提高镜象精度在图1中，当b不够大时，IC2与IREF就存在一定的差别。为了减小镜象差别，在电路中接入BJTT3，称为带缓冲级的镜象电流源。如下图所示。该电路利用T3的电流放大作用，减小了IB对IREF的分流作用，从而提高了IC2与IREF镜象的精度。原镜象电流源电路中，对IREF的分流为2IB带缓冲级的镜象电流源电路中，对IREF的分流为2IB/β3,比原来小。2．微电流源镜象电流源电路适用于较大工作电流（毫安数量级）的场合，若需要减小IC2

4、的值（例如微安级），可采用微电流源电路。（1）电路组成为了减小IC2的值，可在镜象电流源电路中的T2发射极串入一电阻Re2，如图所示，便构成微电流源。（2）电流估算由电路可得所以可见，用阻值不大的Re2就可获得微小的工作电流。（3）多路电流源在模拟集成电路中，经常用到多路电流源。其目的是用一个电流源对多个负载进行偏置。典型的多路电流源如图所示。图中，T1、T2、T3的基极是并联在一起的。电路用一个基准电流IREF获得了多个电流。3．电流源用作有源负载由于电流源具有交流电阻大的特点（理想电流源的内阻为无穷大），所以在模拟集成电路中被广泛用作放大电路的负载。

5、这种由有源器件及其电路构成的放大电路的负载称为有源负载。共发射极有源负载放大电路如图所示。T1是共射极组态的放大管，信号由基极输入、集电极输出。T2、T3和电阻R组成镜象电流源代替Rc，作为T1的集电极有源负载。电流IC2等于基准电流IREF。根据共射放大电路的电压增益可知，该电路电压增益表达式为其中ro是电流源的内阻，即从集电极看进去的交流等效电阻。而用电阻Rc作负载时，电压增益表达式为由于ro>>Rc所以有源负载大大提高了放大电路的电压增益。4.2差分式放大电路主要内容:本节主要定义了差分式放大电路并引入了各类定义。基本要求：熟练掌握差模信号、共模信

6、号、差模增益、共模增益和共模抑制比的基本概念。教学要点：4.2.1差模信号和共模信号的概念1.概念差分式放大电路是一个双口网络，每个端口有两个端子，可以输入两个信号，输出两个信号。其端口结构示意图如图1所示。注意：普通放大电路也可以看成是一个双口网络，但每个端口都有一个端子接地。因此，只能输入一个信号，输出一个信号。当差分放大电路的两个输入端子接入的输入信号分别为vi1和vi2时，两信号的差值称为差模信号，而两信号的算术平均值称为共模信号。即差模信号共模信号根据以上两式可以得到     可以看出，两个输入端的信号均可分解为差模信号和共模信号两部分。2.两

7、种信号的特点差模分量：大小相等，相位相反共模分量：大小相等，相位相同3.增益差模电压增益共模电压增益总输出电压  其中，表示由差模信号产生的输出4.共模抑制比共模抑制比是衡量放大电路抑制零点漂移能力的重要指标。4.2.2基本差分式放大电路1.电路组成及特点组成：由两个共射级电路组成。特点：电路对称，射级电阻共用，或射级直接接电流源（大的电阻和电流源的作用是一样的）有两个输入端有两个输出端2．工作方式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3．工作原理(1)静态分析这是因为在静态时，Vi=0即Vi短路静态时Vc1=Vc2,所以Vo=

8、Vc1-Vc2=0。即输入为0时，输出也为0。（2）动态分析当电路的两个输入端各