第五章集成运算放大电路2.ppt

第五章 集成运算放大电路 （二） 恒流源式差分放大电路 六、 集成运算放大器的主要参数 七、特殊集成运算放大器 本章小结 * 集成运算放大器中的单元电路 集成运放简介 集成运算放大器中的主要参数 特殊集成运算放大器 集成运算放大器——高增益的直接耦合的集成的多级放大器。 集成电路的工艺特点： （1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。 （2）集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。 （3）不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载。 ( 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100~30千欧左右，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。) 什么是集成运算放大器？ （4）只能制作几十pF以下的小电容。因此，集成放大器都采用直接耦合方式。如需大电容，只有外接。 (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。) （5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。 (6)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； 一、集成运放的组成部分： 1、四个部分：偏置电路、输入级、中间级、输出级 2、各部分的作用、要求和常采用的电路形式： 偏置电路：向各个放大级提供适当的静态偏置电流，决定各级的静态工作点。要求提供的静态电流小而稳定。 常采用电路：比例电流源、镜像电流源、微电流源 输入级：接收输入信号，对集成运放的多项技术指标起决定性的作用。要求该级抑制零点漂移能力高。 常采用电路：差分放大电路 中间级：提供足够大的电压放大倍数。要求该级电压放大倍数大且输入电阻高。 常采用电路：共射放大电路（有源负载和复合管） 输出级：处理大信号、带负载。要求设法减小输出波形的非线性失真，提供较大电流，带负载能力强。 常采用电路：互补对称功放电路 3、框图 输入级 中间级 输出级 偏 置 电 路 Vi1 Vi2 Vo 级间直接耦合 差分式输入 电压（流）放大 恒流源 功放 1. 镜像电流源 基准电流： 无论T2的负载如何变化， IC2的电流值将保持不变。 因为： 所以： 二、集成运放中的偏置电路 特点： 电路结构： 存在问题：当β不够大时，IC2与IREF 差异较大 2. 微电流源 （1）电流小（因为△UBE小）。（2）电流稳定（电流负反馈） 微电流源的特点： 电路结构： 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） 3. 多支路比例电流源 同样，IC2 和IC3也与IR成比例 电路结构： 即：?1=?2=? UBE1=UBE2= UBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb 三、输入级电路－－差分放大电路 （三种形式：基本式、长尾式、恒流源式） （一）长尾式 （结构特点：对称性） 2. 差动放大电路可以有两个输出端。 双端输出——从C1 和C2输出。 单端输出——从C1或C2 对地输出。 差分放大电路的几个基本概念： 1. 差动放大电路一般有两个输入端： 双端输入——从两输入端同时加信号。 单端输入——仅从一个输入端对地加信号。 加大Re，可以提高共模抑制比，但Re加大要受到直流状况的限制。为此可用恒流源来代替Re 。 等效很大的交流电阻，直流电阻并不大。 恒流源使共模放大倍数减小，而不影响差模放大倍数，从而增加共模抑制比。 恒流源的作用 根据共模抑制比公式： 四、输出级 工作原理： ui为正半周时，T1管工作，T2管截止，输出uo为正； ui为负半周时，T2管工作，T1管截止；输出uo为负。 两管交替工作，在负载电阻RL上得到完整的正弦波。 1. 互补对称射极输出电路 2. 克服交越失真的互补对电路 静态时，T1、T2两管发射结电压分别为二极管D1、 D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态，以消除交越失真。 电路中增加 D1、D2 工作原理 ： 简单的集成运放 原理电路： 1.输入失调电UIO 输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内部电路对称性的指标。 2.输入失调电压温漂 dUIO /dT 在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温