清华大学 模拟电子技术第06章 集成电路运算放大器 36页.ppt

差分式放大器 集成电路运算放大器中的电流源 电 流 源 概 述 集成电路电流源 二、精密镜象电流源 三、微电流源 四、比例式电流源 五、多路电流源 差分放大电路 差分放大电路的组成 差分放大电路是由两个特性基本相同的三极管组成，电路参数对称相等。 抑制零点漂移的原理 零点漂移——动画6-1 零点漂移——动画6-2 差模电压增益 (2)差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。 共模抑制比 恒流源差分放大电路 为了提高共模抑制比应加大Re 。但Re加大后，为保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济的。可用恒流源T3来代替Re 。 恒流源动态电阻大，可提高 共模抑制比。同时恒流源的 管压降只有几伏，可不必提 高负电源之值。 差分放大电路的静态计算 例1： 小 结(对于基本共发放大器构成的差放） 例2： 例2： 例2： 例2： 例2： 集成电路运算放大器 集成电路运算放大器 理想运算放大器的条件 理想运算放大器的特性 运算放大器外形图 1.差模电压放大倍数Avd=?，实际上Avd≥80dB即可。 2.差模输入电阻Rid=?，实际上Rid比输入端外电路的 电阻大2～3个量级即可。 3.输出电阻Ro= 0，实际上Ro比输入端外电路的电阻 小1～2个量级即可。 4.带宽足够宽。 5.共模抑制比足够大。 实际上在做一般原理性分析时，产品运算放大器 都可以视为理想的。只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指标明显下降即可。 理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性，这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用。为了保证线性运用，运放必须在闭环(负反馈）下工作。 (1)虚短 由于运放的电压放大倍数很大，一般都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于 “短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 (2)虚断 由于运放的差模输入电阻很大，一般都在1 M?以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1 ?A，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。 “虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 下面举两个例子说明虚短和虚断的运用。 例1：试求理想运算放大器的输出电压和电压放大倍数的表达式。 电压增益 Avf= Vo /Vi =－Rf /R1 反相比例运算电路 根据虚断 I-= I+ ?0 解： I- I+ 根据虚短 V+? V- ?0 Ii = (Vi－ V-)/R1 ?Vi/R1 If = (V-－ Vo )/Rf ?-Vo/Rf ∵Ii ? If ∴ Vi/R1=-Vo/Rf 电压并联负反馈 例2：试求理想运算放大器的输出电压和电压放大倍数的表达式。 电压增益 同相比例运算电路 根据虚断 I-= I+ ?0 解： 根据虚短 V+? V- ?Vi 电压串联负反馈 * 一、电流源电路的特点：这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒流特性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等 3、电流源电路一般都加有电流负反馈， 4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。 电 流 源 概 述 2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、 增大动态范围。 二、电流源电路的用途： 1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏 置电流，以获得极其稳定的Q点。 3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性增长的电压输出。 4、电流源还可单独制成稳流电源使用。 一、镜象电流源 三极管 T1 、 T2 匹配， 则 , BE 2 BE 1 BE 2 1 V V V = = = = b b b 镜象电流源 其中：基准电流 是稳定的