模拟电子技术第4章集成运算放大器.pptx

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1、第四章集成运算放大器集成运算放大器是一种高增益的多级直接耦合放大电路。本章主要介绍集成运放内部电路的一般组成、电流源电路、差动放大电路的基本工作原理，以及集成运放的主要技术性能指标。4.1集成运算放大器的基本组成集成运放内部电路具有以下特点1级间采用直接耦合方式。2尽可能地用有源器件代替无源器件，利用晶体管代替较大的电阻。3尽量采用对称性电路结构，保证器件参数的一致性，提高电路的性能指标。集成运放的分类通用型集成运放：各种性能参数取值适中，适用于一般应用场合。专用型集成运放：突出一项或几项指标要求，如高输入电阻型、低功耗型等。第四章集成运算放大器通用型集成运放的内部

2、由4个部分组成，即输入级、中间级、输出级和电流源电路（偏置电路和有源负载），如图4-1所示。4.1集成运算放大器的基本组成输入级中间级输出级电流源图4-1通用型集成运放内部电路的一般组成第四章集成运算放大器图4-2(a)是一个由BJT构成的电流源电路。即使A端电位在较大范围内变化，电流IC也基本不变。这种电路可以等效为一个高内阻的电流源元件，如图4-2(c)所示。图4-2分立元件电流源电路4.2集成电流源电路(a)(c)采用适当的辅助电路可以使其恒流特性更接近于理想情况。下面讨论几种常见的电流源。第四章集成运算放大器4.2.1镜像电流源镜像电流源如图4-3所示。晶体

3、管VT1、VT2的性能参数具有很好的对称性，即IB1=IB2=IB，β1=β2=β，IC1=IC2=IC。由图4-3可知，IC1=IR-2IB=IR-2IC1/β，而基准电流IR=（VCC-VBE）/R，所以有图4-3镜像电流源电路(4-1)当β>>2时，VCC4.2集成电流源电路从上式可以看出，当R确定后，IR就确定了，IC2也随之确定，把IC2看作IR的镜像，所以称图4-3为镜像电流源。I1第四章集成运算放大器在图4-3所示电路中，当β不够大时，IC2就与IR存在一定的差别，为了弥补这一不足，在电路中接入VT3，如图所示。带缓冲级的镜像电流源电路（补充）4.2集

4、成电流源电路bebe可见，利用缓冲级VT3的电流放大作用，减小了IB对IR的分流作用，从而提高了IC2与IR互成镜像的精度。第四章集成运算放大器我们也可以用一个基准电流产生多个电流源。如图4-4所示的电路就是一个3路镜像电流源。图4-43路镜像电流源4.2集成电流源电路由于参数的一致性，IB1=IB2=IB3=IB4=IB，即IE5=4IB，故∴第四章集成运算放大器4.2.2比例电流源图4-5比例电流源电路(4-5)VCC∵VT1、VT2的基极对地电位相等。根据发射结电流方程,有(4-6)(4-7)(4-8)∴∴4.2集成电流源电路第四章集成运算放大器4.2.2比例

5、电流源图4-5比例电流源电路VCC(4-8)∴由于参数对称性IS1=IS2，故若两管射极电流比例在10倍以内，则在室温下，两管VBE相差60mV，不到VBE（约0.7V）的10%。因此，可近似地认为VBE1=VBE2，由(4-5)式(4-9)4.2集成电流源电路第四章集成运算放大器4.2.2比例电流源图4-5比例电流源电路VCC(4-9)(4-10)因为IE1≈IR，IE2≈IC2，所以(4-11)(4-12)4.2集成电流源电路其中第四章集成运算放大器思考题：多路电流源电路如图所示。已知各BJT的参数、VBE的数值相同，求各电流源IC1、IC2及IC3与基准电流I

6、R的关系。4.2集成电流源电路IC=IR-ΣIB/(1+β)，当β较大时，有IC≈IR∴由于各管的β、VBE相同，则当IR确定后，改变各电流源射极电阻，可获得不同比例的输出电流。第四章集成运算放大器4.2.3微电流源图4-6微电流源电路利用两管基—射极电压差△VBE可以控制输出电流IC2。由于△VBE的数值很小，故用阻值不大的Re2即可获得微小的工作电流，称为微电流源。镜像电流源和比例电流源适用于较大工作电流（毫安量级）的场合，若需要减少IC2的值（例如微安级），必然要求基准电阻R的值很大，而在集成电路中制作大电阻很不方便。因此，需要研究改进型的电流源。若将图4-5

7、所示中的RE1短路，就成为一个微电流源电路，如图4-6。4.2集成电流源电路∴(*)将(4-8)式代入(*)式，得到第四章集成运算放大器4.2.3微电流源图4-6微电流源电路上式为一个超越方程，不可能解出IC2。但是，若给定IR=(VCC-VBE1)/R和IC2的值，可以选择RE2(4-14)4.2集成电流源电路因为β>>1，则IR≈IE1，IC2≈IE2，所以已知VCC=9V，VBE1=0.7V，要使IR=1mA,IC2=10μA，求R和RE2的值。第四章集成运算放大器4.2.4集成有源负载放大电路在选择共射放大电路的集电极电阻RC时，常常遇到这样的矛盾：为了