集成电路运算放大器教材.ppt

教学内容： 本章首先讨论组成集成运放的基本单元电路、典型集成运放电路基其性能指标，接着简述了几种专用型运放。 在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为集成电路。集成电路具有以下特点： a.电路结构与元件参数具有对称性； b.有源器件代替无源器件； c.采用复合结构的电路； d.级间采用直接耦合方式； e.电路中的二极管多用于温度补偿或电位移动电路，大都采用BJT的发射结构成。 6.1 集成电路运算放大器中的电流源 电流源是提供恒定电流的电子线路，在模拟集成电路中，广泛的使用电流源为放大器提供稳定的偏置电路或作为放大电路的有源负载。 电路如图所示，设 T1、T2的参数完全相同。 即 VBE1 = VBE2, ?E1 = ?E2, ?CEO1 = ?CEO2, ?C1 = ?C2, ?1 = ?2， 2.微电流源 在T2的射极电路接入电阻Re2,当基准电流?REF一定时, ?C2可确定如下： 由于电流源具有直流电阻小而交流电阻很大的特点，在模拟集成电路中，广泛的把它作为负载使用，称为有源负载。 6.2 差分式放大电路 一、 零点漂移现象 一、 差动放大电路的工作情况 2. 有信号输入时的工作情况 2. 有信号输入时的工作情况 (3) 比较输入 (3) 比较输入 （4）、 差分放大电路的输入输出形式 如图所示，它由两 个特性相同的BJT，T1、 T2组成对称电路，电路 参数也对称， 即 RC1 = RC2 = RC 1. 工作原理 (1)静态分析 当没有输入信号电压时，输出信号电压Vo也为0。 2.主要技术指标的计算 (1)差模电压增益 a.双端输入双端输出 当集电极c1、c2两点间接入负载电阻RL时, 综上分析可知，在电路完全对称、双端输入、双端输出的情况下，基本差分式电路与单边电路的电压增益相等。可见，该电路是用成倍的元器件以换取抑制零点漂移的能力。 b.双端输入单端输出 如输出电压取自其中一管的集电极(Vo1 或Vo2)，则称为单端输出，其电压增益只有双端输出时的一半，即 (2)共模电压增益 a.双端输出 如图所示，当从两管集电极输出时，由于电路的对称性，其输出电压VOC约为0，而 要达到电路完全对称是不易的，即使这样这种电路抑制共模信号的能力也是很强的。 b.单端输出 由上式可知，ro越大，AVC1越小，它抑制 共模信号能力越的强。 在基本差分式放大电路中若电路完全对称，则共模抑制比的表达式为： 由上式可知，恒流源的交流电阻ro的数值越大，抑制共模信号的能力愈强。 如图所示为带恒流源的JEFT差分式放大电路。其中JEFT，T1、T2是差分对管，BJT，T3、T4 及R1 、R2、R3组成恒流源电路，用于抑制共模信号，该电路是单入单出差分式放大电路。 式中 gm 为T1、T2的互导；Rd = Rd1 = Rd2 3 电路的简单说明 二、通用型集成电路运算放大器 如图所示为741模拟集成电路的原理图。 1.偏置电路 741型集成运放由24个BJT、10个电阻和 一个电容所组成。在体积小的条件下，为了 降低功耗以限制温升，必须减小各级的静态 工作电流，故采用微电流源电路。图中由 +VCC?T12 ?R5 ? T11 ? - VEE 构成主偏置电路决定偏置电路的基准电流?REF。 输入级的偏置电路本身构成反馈环，可减小 零点漂移。 2.输入级 图中由T1-- T6组成的差分式放大电路， 由T6 的集电极输出，T1、T3和 T2、T4组成共 集 –共基复合差分电路。T1、T2 组成共集电 路可以提高输入阻抗，T3、T4 组成共基电路 和T5、T6 和T7组成的有源负载，有利于提高 输入级的电压增益、最大差模输入电压并扩 大共模输入电压范围，同时改善频率响应。 a.当输入信号 Vi=0时，差分输入级处于平衡 状态，输出电流io1=0； b.当接入信号Vi并使同相输入端为+，反相输 入端为- 时，差分输入级的输出电流为两边输出 电流变化量的总和，使单端输出的电压增益提高 到近似等于双端输出的电压增益。 c.当输入为共模信号时，iC3