模拟电子技术基础第三版清华大学童诗白华成英主编.PPT

* 第四章 集成运算放大电路 运算放大电路：高增益直接耦合式多级放大器。 Operational amplifier 又称：运算放大器，简称：运放 4.1 概述 4.2 运放中的电流源电路 4.3 集成运放电路简介 4.4 集成运放的指标和低频等效 * 4.1 概 述 ? 早期的运算放大器是用电子管组成的，用在模拟计算机上作线性/非线性的运算，所以称为运算放大器；后来被晶体管分立元件运算放大器取代。随着半导体集成工艺的发展，60年代初，第一个集成运算放大器问世，即把整个运放集成在一个Si芯片上。 集成电路(Integrated circuit_IC)是利用氧化，光刻，扩散，外延，蒸铝等半导体工艺，把晶体管，电阻，导线等集中制作在一小块半导体（硅）基片上，构成一个完整的电路。 * 集成电路的特点 5．在集成电路中，NPN管都做成纵向管，?大；PNP管都做成横向管，?小而PN结耐压高。NPN管和PNP管无法配对使用。对PNP管， ?和 (?+1)差别大，IB往往不能忽略。 1．单个元件精度不高，受温度影响也大，但元器件的性能参数比较一致，对称性好。适合于组成差动电路。 2．阻值太高或太低的电阻不易制造，在集成电路中管子用得多而电阻用得少。 3．大电容和电感不易制造，多级放大电路都用直接耦合。 4. 在集成电路中，常用二极管和三极管组成的恒流源和电流源代替大的集电极电阻和提供微小的偏量电流，二极管用三极管的发射结代替。 * 集成运放的发展 第一代： ?A702 45000倍 1964年发明 第二代： ?A741 150000倍 第三代： AD508 超?管(? =1~5?103) 第四代： HA2900 动态、斩波稳零，性能接近理想 集成运放的分类 功能与性能 通用型(按增益分：I、II、III型) 专用型 功能： 仪用、功率、视频、隔离、跨导运放等 性能： 低漂移、微功耗、宽频带、低噪声、高速、高阻抗、低失调运放等 抑制零漂方法 参数补偿型 斩波稳零型 集成运算放大器 * 集成运放的组成 对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMR , 输入阻抗 ri 尽可能大。 对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。 对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io 。即输出阻抗 ro小。 * 集成运放的符号 ＋ － uP uN uo Aod － ＋ ＋ u－ u+ uo ? Ao 同相输入端： uP、u＋ 反相输入端： uN、u? 运放的电压传输特性 线性区 线性区： 饱和区： 饱和区 * 4.2 运放中的电流源电路 4.2.1 基本电流源电路 一. 镜像电流源 current mirror T0、T1对称。 （常数） * 二. 比例电流源 希望得到：IC1＝?IR。 当Re0、Re1差别不太大时： 由于Re0、Re1的存在，IC1的稳定性比镜像电流源好。 IR如何计算 * 三. 微电流源 Widlar current mirror 希望得到：很小的IC1(?A级)。 电路中， ?1时： 而R又不能太大，前面的电流源电路不适用。 电路参数设计举例： 设: VCC＝15V，UBE0＝0.7V， IR＝1 mA。 则：R＝14.3 k? 若要求：IC1＝20 ?A 则：Re＝5.09 k? * 4.2.2 改进电流源电路 一. 基本3管电流源 IC1与IR的不同是由于2IB引起的。 加入电流放大电路 Basic Three-Transistor Current Source * 二. 威尔逊电流源 对基本3管电流源进行改进，使IC1与IR更加接近。 Wilson Current Source PNP威尔逊电流源 * 三. 多路电流源 同时有多路电流输出。 1. 基于比例电流源 各BJT的UBE近似相等，有： 2. 基于多集电极三极管 各集电极的面积为S0、S1、S2，有： * 3. MOS管多路电流源 各MOS管沟道的W/L为S0、 S1、S2、S3，则 * 例题 电路如图所示， 计算：IR、IC10、IC13。 解： * 4.2.3 电流源负载放大电路Active Load Circuit 为了提高电路的增益Au，用电流源替代Rc/Rd。 一. 有源负载共射电路 有源负载电路 实际电路 微变等效电路 T2、T3没有输入信号， 受控源开路。 电路增益 基本共射电路 * 二. 有源负载差分电路 电路 电流镜的作用 由于镜像电流源的作用，增益是电阻负载的2倍。 电路增益 差模信号 单端输出结构。 * 4.3 集成运放简介 一. F007电路