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第四章集成运算放大电路

第一节学习要求

第二节集成运算放大器中的恒流源第三节差分式放大电路

第四节集成电路运算放大器

第五节集成电路运算放大器的主要参数第六节场效应管简介

第一节学习要求

1.掌握基本镜象电流源、比例电流源、微电流源电路结构及基本特性。

2.掌握差模信号、共模信号的定义与特点。

3.掌握基本型和恒流源型差分放大器的电路结构、特点，

会熟练计算电路的静态工作点，熟悉四种电路的连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。

4.熟练分析差分放大器对差模小信号输入时的放大特性，共模抑制比。会计算AVD、Rid、Ric、Rod、Roc、KCMR。

5．熟悉运放的主要技术指标及集成运算放大电路的一般电路结构。

学习重点：

掌握集成运放的基本电路的分析方法

学习难点：

集成运放内部电路的分析

集成电路简介

集成电路是在一小块P型硅晶片衬底上，制成多个晶体管(或FET)、电阻、电容，组合成具有特定功能的电路。

集成电路在结构上的特点：

1.采用直接耦合方式。

2.为克服直接耦合方式带来的温漂现象,采用了温度补偿的手段----输入级是差放电路。

3.大量采用BJT或FET构成恒流源,代替大阻值R,或用于设置静态电流。

4.采用复合管接法以改进单管性能。

集成电路分为数字和模拟两大部分。返回

第二节集成运算放大器中的恒流源

一、基本镜象电流源

电路如图6.1所示。T1,T2参数完全相同,即

β1=β2,ICEO1=ICEO2，从电路中可知VBE1=VBE2，IE1=IE2，IC1=IC

当β2时,

式中IR=IREF称为基准电流，由上式可以看出，当R确定后，IR就确定，IC2也随之而定，我们把IC2看作是IR的镜像，所以称图6.1为镜像恒流源。

改进电路一：

图6.2是带有缓冲级的基本镜象电流源,它是针对基本镜象电流源缺点进行的改进，两者不同之处在于增加了三极管T3，其目的是减少三极管T1、T2的IB对IR的分流作用，提高镜象精度，减少β值不够大带来的影响。

改进电路二：

图6.3是带有发射极电阻的镜象电流源，其中Re1=Re2，两管的输入仍有对称性，所以

若此电路Re1不等于Re2，则IC2与（Re1、Re2）的比值成比例因此，此电流源又称为比例电流源。

二、微电流源

电路如图6.4所示，当IR一定时，IC2可确定为：

可见，利用两管基-射电压差VBE可以控制I0。由于VBE的数值小，用阻值不大的Re2即可得微小的工作电流--微电流源。

例：电路如图6.5所示，

已知：BJT的参数相同，求各电流源与参考电流的关系。

三、电流源的主要应用-有源负载

前面曾提到，增大Rc可以提高共射放大电路的电压增益

但是，Rc不能很大，因为在集成工艺中制造大电阻的代价太高，而且，在电源电压不变的情况下，Rc越大，导致输出幅度越小。那么，能否找到一种元件代替RC，其动态电阻大，使得电压增益增大，但静态电阻较小。因而不致于减小输出幅度呢？自然地，我们可以考虑晶体管恒流源。由于电流源具有直流电阻小，交流电阻大的特点，在模拟集成电路中广泛地把它作负载使用--有源负载，如图6.6所示。

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第三节差分式放大电路基本概念：

图6.7表示一个线性放大器，它有两个输入端，分别接有信号vi1和vi2；输出端的信号为vo。在电路完全对称的理想情况下，输出信号电压可表示为

式中AVD是差分放大器的差模电压增益。可见电路的两个输入端所共有的任何信号对输出电压都不会有影响。但在

一般情况下，实际的输出电压不仅取决于两个输入信号的差模信号vid，而且还与两个输入信号的共模信号vic有关，它们分别是

当用差模信号和共模信号表示两个输入信号时，有

在差模信号和共模信号同时存在时，对于线性放大器而言，可以利用叠加原理来求出总的输出电压，即

式中为差模电压放大倍数，

压放大倍数。

一、基本差分放大电路

1.基本电路

称为共模电

基本差动式放大器如图6.8所示。图中T1,T2是特性相同的晶体管，电路对称,参数也对称。如：

VBE1=VBE2,Rc1=Rc2=Rc,Rb1=Rb2=Rb,β1=β2=β。电路有两个输入

端和两个输出端。

2.工作原理

（1）当vi1=vi2=0时，即静态时，由于电路完全对称：Ic1=Ic