案例34集成运算放大电路.pptx

3.4 集成运算放大电路一、概述二、集成运放中的电流源电路三、集成运放电路分析四、集成运放的主要性能指标一、概述 集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。1. 集成运放的特点 （1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大电路和电流源电路。（2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂并不增加制作工序。（3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻。（4）采用复合管。两个输入端2. 集成运放电路的组成一个输出端 若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。集成运放电路四个组成部分的作用偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad大， Ac小，输入端耐压高。中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最大不失真输出电压尽可能大。非线性区3. 集成运放的符号和电压传输特性 uO=f(uP-uN)在线性区：uO＝Aod(uP－uN) Aod是开环差模放大倍数。 由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多微伏。 (uP－uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是＋UOM , 就是－UOM，即集成运放工作在非线性区。二、集成运放中的电流源电路在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。1. 镜像电流源T0 和 T1 特性完全相同。基准电流电路中有负反馈吗？Re2. 微电流源 要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。超越方程设计过程很简单，首先确定IE0和IE1，然后选定R和Re。3. 有源负载 （1）用于共射放大电路哪只管子为放大管？其集电结静态电流约为多少？静态时UIQ为多少？为什么要考虑 rce?（2）用于差分放大电路①电路的输入、输出方式？②如何设置静态电流？③静态时iO约为多少？④动态时ΔiO约为多少？静态： 使单端输出电路的差模放大倍数近似等于双端输出时的差模放大倍数。动态：三、集成运放电路分析1. 读图方法已知电路图，分析其原理和功能、性能。（1）了解用途：了解要分析的电路的应用场合、用途和技术指标。（2）化整为零：将整个电路图分为各自具有一定功能的基本电路。（3）分析功能：定性分析每一部分电路的基本功能和性能。（4）统观整体：电路相互连接关系以及连接后电路实现的功能和性能。（5）定量计算：必要时可估算或利用计算机计算电路的主要参数。2. 举例：型号为F007的通用型集成运放 对于集成运放电路，应首先找出偏置电路，然后根据信号流通顺序，将其分为输入级、中间级和输出级电路。找出偏置电路 若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则这个电流往往是偏置电路中的基准电流。简化电路分解电路三级放大电路双端输入、单端输出差分放大电路以复合管为放大管、恒流源作负载的共射放大电路用UBE倍增电路消除交越失真的准互补输出级输入级的分析共集-共基形式T1和T2从基极输入、射极输出T3和T4从射极输入、集电极输出 T3、T4为横向PNP型管，输入端耐压高。Q点的稳定：T（℃）↑→IC1↑ IC2↑ →IC8↑ IC9与IC8为镜像关系→IC9↑因为IC10不变→IB3↓ IB4↓ → IC3 ↓ IC4↓→ IC1↓ IC2↓ ++___+++++输入级的分析特点：输入电阻大、差模放大倍数较大、共模放大倍数小、输入端耐压高。_+作用？中间级的分析 中间级是主放大器，它所采取的一切措施都是为了增大放大倍数。 F007的中间级是以复合管为放大管、采用有源负载的共射放大电路。由于等效的集电极电阻趋于无穷大，故动态电流几乎全部流入输出级。中间级输出级电流采样电阻输出级的分析准互补输出级，UBE倍增电路消除交越失真。D1和D2起过流保护作用，未过流时，两只二极管均截止。 iO增大到一定程度，D1导通，为T14基极分流，从而保护了T14。特点：输出电阻小最大不失真输出电压高中间级输出级判断同相输入端和反相输入端F007所具有的高性能Ad较大：放大差模信号的能力较强Ac较小：抑制共模信号的能力较强rid较大：从信号源索取的电流小ro小：带负载能力强Uom大：其峰值接近电源电压输入端耐压高：使输入端不至于击穿的差模电压大。四、集成运放的主要性能指标 指标参数F007典型值 理想值 开环差模增益 Aod 106dB ∞差模输入电阻 rid 2MΩ ∞共模抑制比 KCMR 90dB ∞四、集成运放的主要性能指标 指标参数F007典型值 理想值 输入失调电压UIO 2mV