集成运放第一、二节.ppt

* Welcome to us ! 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 ：把整个电路中的元器件制作在一快硅基片上， 构成特定的功能的电子电路。 1 就集成度分：小规模﹑中规模﹑ 大规模﹑ 超大规模（每块芯片上可有上亿个元件） 2 就导电类型分：双极型﹑ 单极型﹑ 两种兼容型 3 就功能分：数字集成电路﹑模拟集成电路﹑运算放大电路﹑ 功率放大电路等 集成电路 分类： 由于制造工艺上的原因，模拟集成电路与分立元件电路相比有以下特点： （1）电阻和电容的值不宜做得太大，电路结构上采用直接藕合方式 由于集成电路中，电阻是利用NPN管的基区体电阻构成， 电阻值的范围一般为几十欧~10千欧左右，阻值范围不大，且阻值精度不易控制，误差可达10%~20%。所以，若需要高阻值电阻，可用BJT或FET等组成的恒流源代替，或采用外接电阻的方法。 电容则采用PN结的结电容构成，约在100PF以下，误差也较大，因此电路结构只能采用直接耦合方式。电感的制造则更加困难。 集成电路的特点 （2）为克服直接耦合电路的温度漂移，常采用差分式放大电路 　　 作为输入级 （3）尽量采用BJT（或FET）代替电阻﹑电容和二极管等元件 在集成电路制造工艺中，制造三极管（特别是NPN管）比制 造其他元件容易，且占用面积小，性能好。因此常用BJT（或 FET）构成恒流源作偏置电阻；将BJT的基极和集电极短接构成二 极管﹑稳压管等；用复合管﹑共射—共基﹑共集—共基等组合电 阻来改善单管电路的性能。 1. 镜像电流源 2. 微电流源 3. 电流源用作有源负载 1. 镜像电流源 设T1﹑ T2参数完全相同。 β 1= β 2，ICEO1 = ICEO2 ， VBE1=VBE2 ， IE1 =IE2 ， IC1=IC2 存在问题：当β不够大时，IC2与IREF 差异较大 改 进 IC2 ＝ IC1 ≈ IREF ＝（Vcc—VBE）/ R ≈ Vcc / R R Rc T1 T2 Vcc 2IB IREF IC1 IE1 IC2 IC2相当于IREF的镜像 无论Rc的值如何， IC2的电流值将保持不变。 IREF IC1 IC2 IB T1 T2 R Vcc T3 IB2 IB1 IC2 ≈ IREF IC2与IREF互为镜像 镜像电流源改进电路： 镜像电流源电路适合用于较大工作电流（mA级）的场合，若需要IC2 ↓→ R ↑，在集成电路中不易实现。故推出微电流源（μA级） IREF = 2. 微电流源 IREF IC1 IE2 IC2 R Re2 2IB T1 T2 Vcc ∴IE2Re2 = V BE1－VBE2 ∵IE2Re2+ VBE2= VBE1（KVL方程） IE2 =（V BE1－VBE2 ）/ Re2 ≈ IC2 ∵ ⊿V BE的数值很小 ∴ IC2亦很小，故称为微电流源 IREF ＝（Vcc—VBE）/ R ≈ Vcc / R 当电流变化时→ IREF变化→ ⊿V BE变化很小→ IC2变化很小（远 小于IREF的变化） ∴ IC2较稳定 3. 电流源用作有源负载 R T2 Vcc T1 T3 VO VI IREF 特点： 直流电阻小，交流电阻很大 提高交流放大倍数而不影响 静态工作点 亦常用作射级负载 电流源用作集电极负载 线性放大 vi1 vi2 vo 基本差分式放大电路 线性放大 vi1 vi2 vo vo=AVD（vi1－vi2） 差模电压增益 基本差分式放大电路 1. 差模信号： vid = vi1－ vi2 2. 共模信号： vic = （vi1 + vi2 ）/2 可以看出： ①差模信号是在两输入端各加入了一个大小相 等，方向相反的信号。 ②共模信号是在两输入端各加入了一个大小相 等，方向相同的信号。 在差模共模信号同时存在的情况下（用叠加原理） vO=AVDvid+ A VC vic AVD = vod /vid AVC = voc /vic 其中： 称为差模电压增益 称为共模电压增益 vi1= vic+ vid / 2 vi2= vic－ vid / 2 基本差分式放大电路 1. 静态分析(双端输入，双端输出) V BE1 = VBE2 = 0。7V V CE1 = VCE2 = V CC － IC RC