清华模电数电课件第13讲 集成运算放大电路.ppt

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1、第十三讲集成运算放大电路一、概述二、集成运放中的电流源电路三、集成运放的主要性能指标四、集成运放的种类一、概述（1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大电路和电流源电路。（2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂并不增加制作工序。（3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻。（4）采用复合管。1.集成运放的特点集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。2.集成运放电路的组成两个输入端一个输出端若将集成运放看成为一

2、个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。集成运放电路四个组成部分的作用输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad大，Ac小，输入端耐压高。中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最大不失真输出电压尽可能大。偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。3.集成运放的符号和电压传输特性uO=f(uP-uN)由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～

3、一百多微伏。在线性区：uO＝Aod(uP－uN)Aod是开环差模放大倍数。非线性区(uP－uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是＋UOM,就是－UOM，即集成运放工作在非线性区。二、集成运放中的电流源电路1.镜像电流源T0和T1特性完全相同。在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。基准电流IE02.比例电流源Re1Re03.微电流源要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。Re4.多路电流源（1）基于比例电流源的多路电流源根据所需静态电流，来选取发射极电阻的数值。UBE0+IE0Re0=UBE

4、1+IE1Re1=UBE2+IE2Re2=UBE3+IE3Re3因为UBE相差不多，故IE0Re0≈IE1Re1≈IE2Re2≈IE3Re3（2）多集电极管构成的多路电流源根据所需静态电流，来确定集电结面积。设三个集电区的面积分别为S0、S1、S2，则（3）MOS管多路电流源根据所需静态电流，来确定沟道尺寸。MOS管的漏极电流正比于沟道的宽长比。设宽长比W/L=S，且T1～T4的宽长比分别为S0、S1、S2、S3，则基准电流4.有源负载为什么要考虑h22?（1）用于共射放大电路（2）用于差分放大电路使单端输出电

5、路的差模放大倍数近似等于双端输出时的差模放大倍数。静态：动态：三、集成运放的主要性能指标指标参数F007典型值理想值开环差模增益Aod106dB∞差模输入电阻rid2MΩ∞共模抑制比KCMR90dB∞输入失调电压UIO1mV0UIO的温漂dUIO/dT(℃)几μV/℃0输入失调电流IIO(│IB1-IB2│)20nA0IIO的温漂dIIO/dT(℃)几nA/℃0最大共模输入电压UIcmax±13V最大差模输入电压UIdmax±30V-3dB带宽fH10Hz∞转换速率SR(=duO/dt│max)0.5V/μS∞

6、四、集成运放的种类按工作原理电压放大型：输入量与输出量均为电压电流放大型：输入量与输出量均为电流跨导型：输入量为电压，输出量均为电流互阻型：输入量为电流，输出量均为电压按可控性可控增益：利用外加控制电压控制增益的大小选通控制：输入为多通道，利用输入的逻辑信号控制那个通道的信号放大四、集成运放的种类按性能指标高阻型：rid，可高于1012Ω。用于测量放大器、信号发生器。高速型：fH和SR高，fH可达1.7GHz，SR可达103V/μS。用于A/D、D/A转换电路、视频放大器。高精度型：低失调、低温漂、低噪声、高增

7、益，Aod高于105dB。用于微弱信号的测量与运算、高精度设备。低功耗型：工作电源电压低、静态功耗小，在100～200μW。用于空间技术、军事科学和工业中的遥感遥测。大功率型、仪表用放大器、隔离放大器、缓冲放大器……通常情况下用通用型运放，特殊情况下才用专用型运放。