第4章集成运算放大器电路 第4章集成运算放大器电路 4-1集成运算放大器的特点 4-2电流源电路 4-3差动放大电路 4-4集成运算放大器的输出级电路 4-5集成运放电路举例 4-6MOS集成运算放大器 4-7集成运算放大器的主要性能指标
第4章 集成运算放大器电路 第4章 集成运算放大器电路 4―1 集成运算放大器的特点 4―2 电流源电路 4―3 差动放大电路 4―4 集成运算放大器的输出级电路 4―5 集成运放电路举例 4―6 MOS集成运算放大器 4―7 集成运算放大器的主要性能指标
第4章集成运算放大器电路 4-1集成运算放大器的特点 集成运放是一种多级放大电路,性能理想的运放 应该具有电压增益高、输入电阻大、输出电阻小、 作点漂移小等特点。与此同时,在电路的选择及构成 形式上又要受到集成工艺条件的严格制约。因此,集 成运放在电路设计上具有许多特点,主要有: (1)级间采用直接耦合方式。 (2)尽可能用有源器件代替无源元件。 (3)利用对称结构改善电路性能
第4章 集成运算放大器电路 4―1 集成运算放大器的特点 集成运放是一种多级放大电路， 性能理想的运放 应该具有电压增益高、 输入电阻大、 输出电阻小、 工 作点漂移小等特点。 与此同时， 在电路的选择及构成 形式上又要受到集成工艺条件的严格制约。 因此， 集 成运放在电路设计上具有许多特点， 主要有： (1) 级间采用直接耦合方式。 (2) 尽可能用有源器件代替无源元件。 (3) 利用对称结构改善电路性能
第4章集成运算放大器电路 关于集成电路的制造工艺见附录A。 集成运放电路形式多样,各具特色。但从电路的 组成结构看,一般是由输入级、中间放大级、输出级 和电流源四部分组成,如图4-1所示
第4章 集成运算放大器电路 关于集成电路的制造工艺见附录A。 集成运放电路形式多样，各具特色。但从电路的 组成结构看，一般是由输入级、中间放大级、输出级 和电流源四部分组成，如图4―1所示
第4章集成运算放大器电路 输入级 中 级 输出级 电流源电路 图4一1集成运算放大器组成框图
第4章 集成运算放大器电路 输 入 级 中 间 级 输 出 级 电流源电路 Ui Uo 图4―1 集成运算放大器组成框图
第4章集成运算放大器电路 4-2电流源电路 电流源对提高集成运放的性能起着极为重要的作 用。一方面它为各级电路提供稳定的直流偏置电流, 另一方面可作为有源负载,提高单级放大器的增益。 下面我们从晶体管实现恒流的原理入手,介绍集成运 放中常用的电流源电路
第4章 集成运算放大器电路 4―2 电流源电路 电流源对提高集成运放的性能起着极为重要的作 用。一方面它为各级电路提供稳定的直流偏置电流， 另一方面可作为有源负载，提高单级放大器的增益。 下面我们从晶体管实现恒流的原理入手，介绍集成运 放中常用的电流源电路
第4章集成运算放大器电路 单管电流源电路 图4-2(a)画出了晶体管基极电流为lB的一条输出特 性曲线。由图可见,当l一定时,只要晶体管不饱和也 不击穿,l就基本恒定。因此,固定偏流的晶体管,从 集电极看进去相当于一个恒流源。由交流等效电路知, 它的动态内阻为r,是一个很大的电阻。为了使l更 加稳定,可以采用分压式偏置电路(即引入电流负反馈), 便得到图4-2(b)所示的单管电流源电路。图4-2(c)为该 电路等效的电流源表示法,图中R为等效电流源的动态 内阻。利用图4-2(b)电路的交流等效电路可以证明,R 近似为
第4章 集成运算放大器电路 一、单管电流源电路 图4―2(a)画出了晶体管基极电流为IB的一条输出特 性曲线。由图可见，当IB一定时，只要晶体管不饱和也 不击穿，IC就基本恒定。因此，固定偏流的晶体管，从 集电极看进去相当于一个恒流源。由交流等效电路知， 它的动态内阻为rce ，是一个很大的电阻。为了使IC更 加稳定，可以采用分压式偏置电路(即引入电流负反馈)， 便得到图4―2(b)所示的单管电流源电路。图4―2(c)为该 电路等效的电流源表示法，图中Ro为等效电流源的动态 内阻。利用图4―2(b)电路的交流等效电路可以证明，Ro 近似为
第4章集成运算放大器电路 R R R R CE (b) 图4—2单管电流源电路 (a)晶体管的恒流特性;(b)恒流源电路; (c)等效电流源表示法
第4章 集成运算放大器电路 I C 0 I B UCE R1 R2 I C R3 － UEE I C Ro (a) (b) (c) 图4―2 (a)晶体管的恒流特性；(b)恒流源电路； (c)等效电流源表示法
第4章集成运算放大器电路 R he +r3+RB 式中,RB=RR2 需要指出,晶体管实现恒流特性是有条件的,即 要保证恒流管始终工作在放大状态,否则将失去恒流 作用。这一点对所有晶体管电流源都适用
第4章 集成运算放大器电路 式中，RB =R1 ‖R2。 需要指出，晶体管实现恒流特性是有条件的，即 要保证恒流管始终工作在放大状态，否则将失去恒流 作用。这一点对所有晶体管电流源都适用。 ) (1 3 3 b e B o ce r R R R R r + + + (4―1)
第4章集成运算放大器电路 镜像电流源 在单管电流源中,要用三个电阻,所以不便集成 为此,用一个完全相同的晶体管V将集电极和基极短 接在一起来代替电阻R2和R3,便得到图4-3所示的镜 像电流源电路。由图可知,参考电流Ⅰ为 BE (4-2) R 由于两管的e结连在一起,所以l相同,lc也相同 由图可知 2=lc1=1r-2/B1=r-2 B1
第4章 集成运算放大器电路 二、镜像电流源 在单管电流源中，要用三个电阻，所以不便集成。 为此，用一个完全相同的晶体管V1 ,将集电极和基极短 接在一起来代替电阻R2和R3，便得到图4―3所示的镜 像电流源电路。由图可知，参考电流Ir为 r CC r CC BE r R U R U U I − = (4―2) 由于两管的e结连在一起，所以IB相同，IC也相同。 由图可知 1 2 2 1 2 1 2 C C C r B r I I = I = I − I = I − (4―3)
第4章集成运算放大器电路 C 1C2=lC1=1r-2lB1=ln-2 C2 B1/ C2 B+21 图4一3镜像电流源
第4章 集成运算放大器电路 UCC Rr I r I C1 V1 V2 I C2 图4―3 镜像电流源 r CC r CC BE r R U R U U I − = 1 2 2 1 2 1 2 C C C r B r I I = I = I − I = I − 1 1 2 + 2 = r C I I