[模拟集成电路及运算放大器的应用.doc

第五章 模拟集成电路及运算放大器的应用 教学内容： 电流源工作原理；差分放大电路的分析和计算；集成运算放大器及主要技术指标，理想运算放大器及其组成的各种运算电路,实际运算放大器运算电路的误差分析。 教学要求： 1、熟悉集成运放的组成及各部分作用，正确理解集成运放主要指标的物理意义； 2、了解电流源的工作原理； 3、了解LM324的工作原理及应用 重点、难点： 集成运放的电路组成及各部分作用，集成运放主要性能指标的物理意义及选用。 教学方法： 讲授法、讨论法 教学时数： 12学时 教学过程： 5.1 模拟集成电路中的直流偏置技术 5.1.1 BJT电流源电路 1. 镜像电流源 T1、T2的参数全同 即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2 ， ， 当BJT的β较大时，基极电流IB可以忽略 动态电阻 一般ro在几百千欧以上 1. 电路简单，应用广泛； 2. 要求IC1电流较大情况下，R 的功耗较大，集成电路应避免； 3. 要求IC1电流较小时，要求R 数值较大，集成电路难以实现。 2. 微电流源 由于很小，所以IC2也很小 ） 3. 比例电流源 4. 组合电流源 T1、R1 和T4支路产生基准电流IREF T1和T2、T4和T5构成镜像电流源 T1和T3，T4和T6构成了微电流源 5.1.2 FET电流源 1. MOSFET镜像电流源 当器件具有不同的宽长比时 （l=0） ro= rds2 用T3代替R，T1~T3特性相同，且工作在放大区，当l=0时，输出电流为 2. MOSFET多路电流源 3. JFET电流源 5.2 差分式放大电路 一. 直接耦合放大电路的零点漂移现象 1. 零点漂移现象： 在直接耦合放大电路中，输入电压vI＝0，输出电压vO≠0的现象。 2. 零点漂移产生的原因： ① 温度变化， ② 直流电源波动， ③ 器件老化等。 其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。 3. 抑制零点漂移的方法： ① 引入直流负反馈， ② 温度补偿， ③ 典型电路：差分放大电路 二. 差分放大电路 差分放大电路是由对称的两个基本放大电路构成的，两个基本电路参数完全相同，管子的特性也完全相同,电路有两个输入端和两个输出端。电路中两只管子的集电极静态电位在温度变化时将时时相等，因此以两集电极电压差作为输出，可以克服温度的漂移。 共模输入和差模输入工作情况： （1）共模输入 两输入端所加信号vI1和vI2大小相同极性（相位）也相同。 由于电路参数对称，T1管和T2管所产生的电流变化相等，即 T1管和T2管集电极电位变化也相等： 从而输出电压 结论：差分式放大电路对共模信号有很强的抑制作用，在电路参数完全相同的情况下，共模输出为零。 （2）差模输入 两输入端所加信号vI1和vI2大小相同极性（相位）相反。 结论：差分式放大电路对差模信号有放大作用。但由于有射极电阻Re，其放大能力较差。 差分式放大电路的改进电路： 在差模输入情况下，两管发射极电流与其它电流一样，变化量的大小相等，方向相反。 将两个基本放大电路的发射极电阻合并为一个射极电阻Re，则在差模信号的作用下，Re中的电流变化量为零，即Re对差模信号无反馈作用。即Re对差模信号相当于短路，从而提高了对差模信号的放大能力。 一般情况下，差分式放大电路采用双电源供电，右图为典型的差分式放大电路 5.2.1 差分式放大电路的一般结构 1. 用三端器件组成的差分式放大电路 2. 有关概念 差模信号 共模信号 差模电压增益 共模电压增益 其中——差模信号产生的输出 ——共模信号产生的输出 总输出电压 共模抑制比 反映抑制零漂能力的指标 根据 有 共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分 两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；差模信号大小相等，相位相反。 5.2.2 射极耦合差分式放大电路 1. 电路组成及工作原理 静态 动态 差模信号: 大小相等，极性相反的输入信号。 vI1= -vI2= vId/2。 △iE1=－△ iE2, 所以e点的电位不变 2. 抑制零点漂移原理 温度变化和电源电压波动，都将使集电极电流产生变化。且变化趋势是相同的，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。 这一过程类似于分压式射极偏置电路的温度稳定过程。所以，即使电路处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零漂能力。 差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用 3. 主要指标计算 差分放大电路的四种接法： 根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。 双端输入双端输出 3. 主要指标计算