《电子技术基础（模拟部分）》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 集成运算放大器

6集成电路运算放大器 6集成电路运算放大器中的电流源 62差分式放大电路 63集成电路运算放大器 64集成电路运算放大器的主要参数 6.5专用型集成电路运算放大器 26.6放大电路中的噪声与干扰 HOME

1 6 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 *6.5 专用型集成电路运算放大器 *6.6 放大电路中的噪声与干扰

多级放大电路 R Avo2v2 Vo2 V3 Rs 输入级一R1↑中间放大级—个输出级一R。↓ 共集、共射 共射、共基 共集 R↑/2个信号直接耦合 R1特别小 相减 零漂 第4章 第62节 第6.1节 第5章 场效应管差分放大电路电流源 功率放大电路 第8、9、10章 性能 第6章 改善 第7章 运算放大器应用集成运算放大器 反馈技术、方法 各种功能电路

2 多级放大电路 + – Vo RL R Io s Ii + – Vs + – Vi – Vi1 + – Vo1 + 放大电路 – Vi2 + – Vo2 + 放大电路 – Vi3 + – Vo3 + 放大电路 – Vi1 + Ro1 – Vo1 + – + Ri1 AVO1Vi1 – Vi2 + Ro2 – Vo2 + – + Ri2 AVO2Vi2 – Vi3 + Ro3 – Vo3 + – + Ri3 AVO3Vi3 输入级—Ri 中间放大级—AV  输出级—Ro  共集、共射 共射、共基 共集 第4章 场效应管 第6.2节 差分放大电路 2个信号 相减 第5章 功率放大电路 直接耦合 零漂 Ri RL特别小 第6.1节 电流源 第6章 集成运算放大器 性能 改善 第7章 反馈技术、方法 第8、9、10章 运算放大器应用 各种功能电路

61集成电路运算放大器中的 电流源 ●概述 BJT基本电流源学习要求 能辨认电路(电流源 比例电流源 结构的变化规律) 镜像电流源 会计算电流源的输出 电流(求Q) 微电流源 ●多路电流源 电流源用作有源负载

3 6.1 集成电路运算放大器中的 电流源  镜像电流源  多路电流源  电流源用作有源负载  微电流源  概述  BJT基本电流源  比例电流源 学习要求 会计算电流源的输出 电流（求Q） 能辨认电路（电流源 结构的变化规律）

61集成电路运算放大器中的电流源 1.概述 +恒流源:R3、=∞,i=l,与R1无关 三极管工作在放大区,其输出特性 具有恒流特性。 特点:易受温度影响 直流电阻小R=n R 交流电阻大 △ CE 分析任务 △i C BQ ∠i 确定电流源的输出电流, 并提高计算精度 加cco提高输出电阻Ro HOME 4

4 1. 概述 6.1 集成电路运算放大器中的电流源 ICQ Q IBQ Rc VCC VCC vCE iC v VCEQ CE iC 直流电阻小 交流电阻大 C CE CE = I V R C CE ce = i v r   恒流源：Rs = ， iO = Is ，与RL无关 三极管工作在放大区，其输出特性 具有恒流特性。 特点：易受温度影响 分析任务 确定电流源的输出电流， 并提高计算精度 提高输出电阻Ro

61集成电路运算放大器中的电流源 比2.BJ基本电流源 R R e R L 分压式射极偏置电路 bl 在满足条件I1>lB;VB>>VB时 b2 B RbI+ rb2 CC R b2 Re B BE R b2 CC C E +R1,R e e 与R无关,且能稳定Q(温度影响) 电流源内阻R、=R(输出电阻) ce RbIrb2 R 0 (1+ B Re tr tr be Rh R 式3.56(106页) HOME 5

5 2. BJT基本电流源 6.1 集成电路运算放大器中的电流源 + – vi iB i1 Rb1 b c iC Rc VCC + – vo RL Re iE Rb2 Cb1 + Cb2 + e i2 Rb1 ——分压式射极偏置电路 IC Rc +VCC Re Rb2 VB IE 在满足条件 I1 >>IB；VB >>VBE时 电流源内阻 Rs = R’ o（输出电阻） CC b1 b2 b2 B V R R R V    e B BE C E R V V I I    e CC b1 b2 b2 e B R V R R R R V     Rb1 rbe Ib rce + – Vo Ib Rb2 Rb Re Io R’ o ( ) be b e e ce ' o r R R R R r 1       RL 与Rc无关，且能稳定Q（温度影响） 式3.5.6（106页）

61集成电路运算放大器中的电流源3.比例电流源 思路: R RI 提高计算精度 R RDIv lo ●增加1个二极管D CI C2 并使D与T(Je)具有相同 的温度特性(补偿) 即:VD=V BE Rel Re2rb2 Re 所以,在Je回路有: VD+Rb2=vbe +cRe BJT基本电流源 特殊状态 R b2 满足条件:11>IB 比例电流源 R e BE 而:I CC BE CC n≈1B-BEsB RbI+ Rb2 RbI+ R Re 集成电路中,D→T1 HOME 6

6 6.1 集成电路运算放大器中的电流源 3. 比例电流源 Rb1 IC Rc +VCC Re Rb2 VB IE I1 Rb1 IC RL +VCC Rb2 Re D T I1 IO R IC2 RL +VCC Re1 Re2 T2 IC1 T1 IO I1 e B e B BE C R V R V V I    提高计算精度 满足条件： I1 >>IB VB >>VBE  增加1个二极管D 并使D与T（Je）具有相同 的温度特性（补偿） 即： VD = VBE 所以，在Je回路有： VD +I1Rb2 = VBE +IC Re e b2 C 1 R R I  I 比例电流源 b1 b2 CC b1 b2 CC BE 1 R R V R R V V I     而： ＝ 集成电路中，DT1 BJT基本电流源 特殊状态 思路：

tvcc BJT电流源接法与放大电路接法比较 R R c |A01=0 C1 2 CC BB BB R el Re? NP N C C °↑ 4 @鲁垂 HOME 7

7 VCC=0 IC=0 VBB IC 0 VBB T BJT电流源接法与放大电路接法比较 R IC2 Rc +VCC Re1 Re2 T2 IC1 T1

61集成电路运算放大器中的电流源 4.镜像电流源 +v 思路:比例系数=1 R|1 R 去掉2个电阻,减少占用硅片面积 C1 12R门/ REF 2/ R求l 假设T处于放大区(问题?) 2对管T1与T特性相同(温度补偿) R el R 2 T T VBE2=VBE BBr 比例电流源 B2 B151C2 CI 对T的C点列KCL方程: C2人R、 CC CI Pe2 r+ re REF-21BREF-2C1 B 镜像(2=l REF CC BEl REF ≈⊥CC 1+ B R R HOME 0 ce 2

8 4. 镜像电流源 6.1 集成电路运算放大器中的电流源 思路： 比例系数＝1 R IC2 RL +VCC Re1 Re2 T2 IC1 T1 IO I1 R IC2 RL +VCC T2 IC1 T1 IREF e1 CC e2 e1 e2 e1 C2 1 R R V R R R R I I     比例电流源 去掉2个电阻，减少占用硅片面积 2IB 求 IC2 = ? 对管T1与T2特性相同（温度补偿） 假设T1处于放大区（问题？）  VBE2 =VBE1； 2＝ 1 B2 = B1 C2 = C1  I I ；I I  C1 C1 REF B REF I I  I  2I  I  2 REF REF C2 C1 2 1 = I I I I     对T1的C点列KCL方程： R V R VCC VBE1 CC   镜像  o ce2 R  r

61集成电路运算放大器中的电流源 4.镜像电流源思路:提高精度 R R L REF CC C2 C1 REF R 间题1B间题2 T LvcE1=VB1≈0.6V≠VCE2 虽有:VBE2=VBE1;B2=B1但仍造成:IC2≠LC 修正如下:考虑基区宽度调制效应(75页) e 1+ CE2 30 1+ (VA为Eary电压,典型值100V) 100 ≈1.29 0.6 C Ise /T(1+u) 11+CE11+ A 100 HOME

9 6.1 集成电路运算放大器中的电流源 R IC2 RL +VCC T2 IC1 T1 IREF 4. 镜像电流源 R V I I I I CC REF REF C2 C1 2 1 =      思路：提高精度 问题1 问题2 VCE1 = VBE1  0.6V  VCE2 虽有：VBE2 = VBE1；2 =  1 但仍造成：IC2  IC1 修正如下：考虑基区宽度调制效应（75页） （ 为 电压，典型值 100V） = A C A ce V Early I V r e (1 ) CE C S BE A V v V v i I T   1.29 100 0.6 1 100 30 1 1 1 CE1 CE2 C1 C2        A A V V V V I I

61集成电路运算放大器中的电流源 “4.镜像电流源Rn=m R R 思路:提高精度 R R REF 解决方法:增加1个缓冲级T C1 2IB191I Ic2 即共集放大器,减小分流。 T1 I2带缓冲级的镜像电流源 T 2 R 同样对T1的C点列KCL方程 2I1 BI CI REF B3 REF REF CC B REF 1+ R REF B问题2 C2CI 1+2 REF 若较小,则分流造成 B 的误差不能忽略!1an=c V灬Vg=R CC R 为了避免T的电流过小而使3下降, 常常加入电阻Rs,使l3增大。 HOME

10 带缓冲级的镜像电流源 6.1 集成电路运算放大器中的电流源 R IC2 RL +VCC T2 IC1 T1 IREF 4. 镜像电流源 R V I I I I CC REF REF C2 C1 2 1 =      R IC2 RL +VCC T2 IC1 T1 IREF T3 IB3 2IB1 R IC2 RL +VCC T2 IC1 T1 IREF T3 IB3 2IB1 Re3 问题2 思路：提高精度 若 较小，则分流造成 的误差不能忽略！ 解决方法：增加1个缓冲级T3 即共集放大器，减小分流。 为了避免T3的电流过小而使 3下降， 常常加入电阻Re3 ，使IE3增大。  B1 C1 REF B3 REF 2I I  I  I  I  同样对T1的C点列KCL方程： REF REF C2 C1 2 1 = I I I I 2     R V R V 2V I CC BE1 CC REF    o ce2 R  r