模拟电路课程课件4.ppt

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1、第四章集成运算放大电路OperationAmplifier(OPA)一、教学时数：2学时二、本章重点：集成运放的概念与符号集成运放的结构、组成及其特点集成运放的性能指标及低频等效电路了解电流源的作用1§4-1集成运算放大电路概述1、集成运算放大电路概述一种最常见的集成电路实质是高放大倍数的直接耦合放大电路最初多用于多种模拟信号的运算现广泛用于各种模拟和数字电路，已取代分立元件电路信号的运算即对电压或电流进行放大(比例)、求和、求差、积分、微分……一.OPA的概念与符号2VN：差模输入的反相端输入电压VP：差模输入的同相端输入

2、电压Aod：差模开环放大倍数(常高达105以上)＋：同相输入端－：反相输入端uo=Aod(VP-VN)-Aod(VN-VP)2、符号3ri大:几十k几百kKCMR：很大ro小：几十几百Aod很大:104107理想运放：riKCMRro0Ao理想运放与一般运放的符号：＋－u－u+uo－＋＋u－u+uoAo国际符号国内符号43.传输特性（差放特性）VOL/Aud

3、！线性应用5二.集成运放的组成及结构一、级间为直接耦合，因硅片上不能制作大电容二、大量采用差分放大电路，如输入级和恒流源三、采用复合管四、常用有源器件代替电阻五、集成运放的体积越来越小，功能却越来越强。因为增加元器件制作电路复杂的集成运放，其制造工序并未变复杂1.特点：62.集成运放结构示意图7差动输入级：输入电阻高、静态电流小、共模抑制比高，常采用差动放大电路中间放大级：AV大，千倍以上，常用共射放大电路构成输出级：线性范围宽、输出电阻小（即带负载能力强）、非线性失真小等。常用互补共集放大电路构成偏置电路：为各级设置合适的

4、静态工作点，常由恒流源电路构成83.集成电路内部结构的特点：1）.电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。2）.电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。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。9三.集成运放的分类按工作原理分：按可控性分：按性能指标分：按制造工艺分：电压放大型电流放大型互导型互阻型可变增益运放选通控制运放高阻型高速型低功耗型双极型CMOS型BiFET型10§4-2恒流源简介（又

5、称电流源）利用晶体管或场效应管组成的一种常用电路。其直流等效电阻很小，交流等效电阻很大，作为放大电路的负载能够提高放大倍数。除此外，还能提供合适的静态电流。最简单的是镜像电流源电路，稍复杂的还有比例电流源电路，微电流源电路、各种改进型电流源电路。111.基本镜像电流源电路基本镜像电流源输出管T1T22IBIRRrIOVCC参考支路T1、T2两管参数对称，（1=2=，IES1＝IES2＝IES）参考电流IR流过T1，产生VBE1为T2提供偏压12当>>2，I0IR－－镜像当VCC与R的数值一定时，IC1也就随之确定1

6、3§4-3集成运放举例-UEE+UCCu+uou–反相输入端同相输入端T3T4T5T1T2IS一.原理框图：输入级中间级输出级与uo反相与uo同相14对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高KCMR,输入阻抗ri尽可能大。对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io。即输出阻抗ro小。集成运放的结构（1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二级一般采用差动放大器。（2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减小输入电流，增加输入电阻。（3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以

7、进行功率放大，提高带负载的能力。15R2T3R1R3-UEE+UCCui2uoERCT1RCT2ui1T4IC=IC1+IC2=1IB+2(1+1)IB=[1+2(1+1)]IB为减小IB，提高输入电阻，T1、T2采用复合三极管=IC/IB=1+2(1+1)12ICIBIE12IC1IC2IB216-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL差动放大器第2级差动放大器–+集成运放内部结构（举例）极性判断第1级第3级第4级互补对称射极

8、跟随器单管放大器17通用双极型运放F007电路结构Ri≈1MΩAu≈3.5×105Ro≈1kΩ18§4-4集成运放的性能指标开环差模增益Aod，通常非常大，F007为110dB(20lg350000=110)。理想值为∞。共模抑制比KCMR，越大越好，一般也用dB表示。差模输入电阻rid：