堂學单 第十三讲集成远算放大电路
第十三讲 集成运算放大电路
③大学 第十三讲集成运算放大电路 概述 二、集成运放中的电流源电路 三、集成运放电路分析 四、集成运放的主要性能指标 五、集成远放的种类
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、集成运放电路分析 四、集成运放的主要性能指标 五、集成运放的种类
概迷 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。 1.集成运放的特点 (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
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 输入级 中间级 输出级 输入端 个 输出端 偏置电路 若将集成运放看成为一个“黑盒子”,则可等效为 个双端输入、单端输出的差分放大电路
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 偏置电路:为各 输入级 中间级 输出级 级放大电路设置 合适的静态工作 点。采用电流源 偏置电路 电路。 输入级:前置级,多用差分放大电路。要求R大,Aa 大,A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R小,最 大不失真输出电压尽可能大
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=fupl) 同相输入端 l l 反相输入端 up uN 在线性区: 非线 Ho-A od u P u A。d是开环差模放大倍数。 性区 由于A0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(p-的数值仅为几十~一百多微伏 (up-a)的数值大于一定值时,集成运放的输出不是 UoM,就是一UoM,即集成运放工作在非线性区
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)的数值仅为几十～一百多微伏。 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
杗成运放中的电流源电路 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。 1.镜像电流源T0和T特性完全相同 基准电流 (VCC-UBE/R R U 2 BEl BEO BI BO C1 CO R=lco+lbo+Ibi=lc+- B R 电路中有负反 B+2 馈吗? 若B>2,则/c≈ (1)V CC 定,要求Ic1大,则 (1)Ik2大,R上消耗的功率大 (2)要求lc1小呢? (2)R大,集成电路中制作困难
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。 BE1 BE0 B1 B0 U =U ，I = I C R C0 B0 B1 C 2I I = I + I + I = I + 2 C R 若 ，则I I 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。 电路中有负反 馈吗？ 基准电流=? I R = (VCC −UBE ) R C R 2 I I + = C1 C0 C I = I = I （1）VCC一定，要求IC1大，则？ （2）要求IC1小呢？ （1）IR大，R上消耗的功率大 （2）R大，集成电路中制作困难
2.微电流源 要求提供很小的静态电流,又不能用大电阻。 EI BEO BEl )/R BEI Ino+ E ≈Ie El BEO Un,=UIn -E0=L,R El BE R El Cl 超越 CC BEO 方程 EO CO R R 设计过程很简单,首先确定l和IE1,然后选定R和R
2. 微电流源 要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。 E1 BE0 BE1 e I = (U −U ) R T BE0 BE1 T B E ( ) E1 E0 E S e e U U U U U I I I I − ， E1 e E1 E0 BE0 BE1 T ln I R I I U −U =U = R V U I I I I I CC BE0 E0 C0 R E1 C1 − = 设计过程很简单，首先确定IE0和IE1，然后选定R和Re。 超越 方程 Re
3.多路电流源 (1)基于比例电流源的多路电流源 IRIR BEO ECe lco BElEle1 T T BE2 E2e2 Roll EO Re2 e2 ReIlE BE3E3e4 因为UE相差不多,故loR0≈lE1Ra1≈k2R2≈lE3R3 根据所需静态电流,来选取发射极电阻的数值
3. 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 =UBE1+IE1Re1 =UBE2+IE2Re2 =UBE3+IE3Re4 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 R CoCIC2 设三个集电区的面积分别为S、S1、S2, 0 0 根据所需静态电流,来确定集电结面积
（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 0 2 C0 C2 0 1 C0 C1 S S I I S S I I = ， =
