第5章 集成运算放大器电路课件.pptVIP

第5章 集成运算放大电路 5―1 集成运算放大器的特点 5―2 电流源电路 5―3 差动放大电路 5―4 集成运算放大器的输出级电路5―5 集成运放电路举例 5―6 MOS集成运算放大器5―7 集成运算放大器的主要性能指标 5.1 集成运算放大器的特点 集成运放是一种多级直接耦合的模拟集成电路， 性能理想的运放应该具有电压增益高、 输入电阻大、 输出电阻小、 工作点漂移小等特点。因受到集成工艺条件的严格制约, 所以集成运放在电路设计上具有许多特点，主要有： (1) 级间采用直接耦合方式; (2) 尽可能用有源器件代替无源元件; (3) 利用对称结构减小漂移, 改善电路性能。 集成运放电路形式多样，各具特色。但从电路的组成结构看，一般是由输入级、中间放大级、输出级和电流源四部分组成，如图所示。 5.2 电流源电路 电流源的特点: 1. 输出恒定的直流电流; 2. 高交流内阻。 电流源的用途: 1. 为各级电路提供稳定的直流偏置电流; 2.作为有源负载，提高单级放大器的增益。 利用晶体管或场效应管的恒流特性，可以实现电流源, 因此要保证晶体管或场效应管始终工作在放大或恒流状态。 由图可知，参考电流Ir为 如果β2, 则IC2≈Ir。可见，只要Ir一定，IＣ2就恒定, 改变Ir, IC2也跟着改变。两者的关系类似物与镜中的像一样，故称为镜像电流源。 因β1(1+β5)4容易满足，所以各路电流更接近Ir，并且受β的温度影响也小。 在集成电路中，多路镜像电流源是由多集电极晶体管实现的，图5.2.3(a)电路就是一个例子。它利用一个三集电极横向PNP管组成双路电流源(横向PNP管是采用标准工艺，在制作NPN管过程中同时制作出来的一种PNP管，其等价电路如图5.2.3(b)所示。 二、比例电流源 如果希望电流源的电流与参考电流成某一比例关系，可采用图5.2.4所示的比例电流源电路。由图可知 即室温下，两管的UBE相差不到60mV，仅为此时两管UBE电压(600mV)的10%。因此，可近似认为UBE1≈UBE2。这样，式(5.2.6)简化为 可见，IC2与Ir成比例关系，其比值由R1和R2确定。而参考电流Ir则应按下式计算： 三、微电流源 在集成电路中，有时需要微安级的小电流。如果采用镜像电流源来实现，Rr势必过大。为此令比例电流源中的R1=0, 便得到图5.2.5所示的微电流源电路。 由式(5.2.4)、(5.2.6)可知，在R1=0时： 此式表明，当Ir和所需要的小电流一定时，可计算出所需的电阻R2。例如，已知UCC=15V Ir=1mA,要求IC2=10μA时，则 四、威尔逊电流源 可见威尔逊电流源输出电流受β的影响大大减小。 稳流过程: 设IC3↑→IE3↑→IC2↑→IC1↑→IB3↓→IC3↓ 抑制了IC3的增大，反之同理，因此威尔逊电流源具有较大的动态内阻。 5.3 以电流源为负载的放大器 集成运放要有极高的电压增益，需通过多级放大器级联实现的, 在总电压增益一定时，为了减少级数，就必须提高单级放大器的电压增益。提高增益的方法之一是提高共射放大器集电极负载电阻。因此，在集成运放中，放大器多以电流源作有源负载。典型的有源负载共射放大电路如图5.3.1(a)所示。由于该电流源的动态内阻为rce3，所以此时V1管的电压增益只需将共射增益表达式中的RC用rce3取代即可。 图5.3.1(b)为另一种接法的有源负载共射电路。V3 ,V2管组成镜像电流源作V1管的有源负载，而输出取自恒流管V2的集电极。 当实际负载RL通过射随器隔离后接入，则有源负载放大器可获得极高的电压增益。 5.4 差动放大电路 5.4.1 零点漂移现象 由前面讨论可知，在静态时，由于温度变化、电源波动等因素的影响，会使工作点电压(或者集电极电位)偏离设定值而缓慢地上下漂动。直接耦和多级放大器中的零点漂移如果不采取措施将会很严重, 甚至会导致放大器无法工作。 控制温漂有两种办法,