集成电路运算放大器.ppt

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1、第六章集成电路运算放大器6.1集成电路运算放大器中的电流源6.2差分式放大电路6.3集成电路运算放大器6.4集成电路运算放大器的主要参数把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路。1.就集成度分：小规模﹑中规模﹑大规模﹑超大规模（每块芯片上可有上亿个元件）2.就导电类型分：双极型﹑单极型﹑两者兼容型3.就功能分：数字集成电路﹑模拟集成电路集成电路：由于制造工艺上的原因，模拟集成电路与分立元件电路相比有以下特点：（1）电阻和电容的值不宜做得太大电路结构上采用直接耦合方式由于集成电路中，电阻是利用NPN管的基区体电阻构成，电

2、阻值的范围一般为几十欧~10千欧左右，阻值范围不大，且阻值精度不易控制，误差可达10%~20%。所以，若需要高阻值电阻，可用BJT或FET等组成的恒流源代替，或采用外接电阻的方法。电容则采用PN结的结电容构成，约在100pF以下，误差也较大，因此电路结构只能采用直接耦合方式。集成电路的特点电感的制造则更加困难。（2）为克服直接耦合电路的温度漂移，常采用差分式放大电路作为输入级（3）尽量采用BJT（或FET）代替电阻﹑电容和二极管等元件在集成电路制造工艺中，制造三极管（特别是NPN管）比制造其他元件容易，且占用面积小，性能好。因此常用BJT（

3、或FET）构成恒流源作偏置电阻；将BJT的基极和集电极短接构成二极管﹑稳压管等；用复合管﹑共射—共基﹑共集—共基等组合电阻来改善单管电路的性能。1.镜像电流源2.微电流源3.流源用作有源负载6.1集成电路运算放大器中的电流源1.镜像电流源设T1、T2参数完全相同：β1=β2，ICEO1=ICEO2，VBE1=VBE2IE1=IE2，IC1=IC2存在问题：当β不够大时，IC2与IREF差异较大IC2＝IC1≈IREF＝（Vcc—VBE）/R≈Vcc/RRRcT1T2Vcc2IBIREFIC1IE1IC2IC2相当于基准电流IREF的镜像无论

4、RC的值如何，IC2的电流值将保持不变。IREFIC1IC2IBIC2≈IREFIC2与IREF互为镜像改进：带缓冲的镜像电流源：镜像电流源电路适合用于较大工作电流（mA级）的场合，若需要IC2↓→R↑，在集成电路中不易实现。故推出微电流源（μA级）IREF=利用T3的电流放大作用，减小IB对IRFE的分流作用，提高IC3与IRFE互成镜像的精度T1T2RVccT3IB2IB1R2.微电流源IREFIC1IE2IC2RRe22IBT1T2Vcc∴IE2Re2=VBE1－VBE2∵IE2Re2+VBE2=VBE1（KVL方程）IE2=（VBE

5、1－VBE2）/Re2=⊿VBE/Re2≈IC2∵⊿VBE的数值很小∴IC2亦很小，故称为微电流源IREF＝(Vcc—VBE)/R≈Vcc/R当电源变化时→IREF变化→⊿VBE变化很小→IC2变化很小（远小于IREF的变化）∴IC2较稳定3.电流源作有源负载共射电路的电压增益为：对于此电路Rc就是镜像电流源的交流电阻，一般在几百千欧以上因此增益为比用电阻Rc作负载时提高了。放大管镜像电流源镜像电流源镜像电流源直接耦合放大电路零点漂移电路组成及工作原理抑制零点漂移原理6.2.0概述6.2.1基本差分式放大电路6.2.2FET差分式放

6、大电路6.2.3差分式放大电路的传输特性差分式放大电路中的一般概念主要指标计算几种方式指标比较6.2差分式放大电路6.2.0概述1.直接耦合放大电路可以放大直流信号2.直接耦合放大电路的零点漂移零漂：主要原因：温漂指标：#为什么一般的集成运算放大器都要采用直接耦合方式？温度变化引起，也称温漂。输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效输入漂移电压值。电源电压波动也是原因之一例如若第一级漂了100uV，则输出漂移1V。若第二级也漂了100uV，则输出漂移10mV。假设第一级是关键3

7、.减小零漂的措施用非线性元件进行温度补偿采用差分式放大电路漂了100uV漂移10mV+100uV漂移1V+10mV漂移1V+10mV共模抑制比反映抑制零漂能力的指标4.差分式放大电路中的一般概念根据1、2两式又有差分式放大电路输入输出结构示意图+-vi1+-vi2+-vo1差放vo2+-+-vid+-vo差模信号共模信号差模电压增益共模电压增益总输出电压差模等效输入方式差放+-vid差放+-vid(a)(b)共模等效输入方式差放+-vic差模信号输出共模信号输出6.2.1基本差分式放大电路1.电路组成及工作原理静态vi1=vi2=0动态仅输

8、入差模信号，大小相等，相位相反。大小相等，信号被放大。相位相反。1.电路组成及工作原理2.抑制零点漂移温度变化和电源电压波动，都将使集电极电流产生变化。且变化趋势是相同的，差分式