模拟电子技术基础,清华大学出版第4章 模拟集成电.pptVIP

第4章 模拟集成电路 4.1 集成运算放大器概述 4.2 电流源电路 4.3 差动放大电路 4.4 集成电路的输出级电路 4.5集成电路运算放大器 4.6 实际集成运算放大器的主要参数 前面讨论了二极管、晶体管、场效应管，它们都是分立的器件。目前应用最广泛的还是将二极管、晶体管或场效应管、电阻等元器件及连接导线同时制作在一块半导体基片上，构成一个具有某种功能的完整电路，这就是集成电路。 集成电路按其功能来分，有数字集成电路和模拟集成电路。 4.1 集成运算放大器概述 1.相邻元件的特性一致性好 2.用有源器件代替无源器件 3.二极管大多由晶体管构成 4.只能制作小容量的电容 集成运放是一种多级放大电路，其内部通常包含四个基本组成部分：输入级、中间级、输出级以及偏置电路。 图示为集成运算放大器的电路符号。左图是国家标准规定的符号，右图是国内外常用的符号。两种符号中的 表示信号从左(输入端)向右(输出端)传输的方向。 常见的集成运算放大器有圆形、扁平型、双列直插式等，有8管脚、14管脚等，如图所示。 集成运放的输出电压uo与输入电压ud（ud= u+－u－）之间的关系称为集成运放的电压传输特性，包括线性区和饱和区两部分，如图所示。 4.2 电流源电路 4.2.1 镜像电流源 特点是T1和T2两管的参数完全一致。尽管T1集电极和基极被短接，集电结在零偏置情况下依靠内电场的作用下仍具有吸引电子的能力。因此两管的集电极电流相等。 4.2.2 比例电流源 4.2.3 微电流源 4.2.4 电流源用作有源负载 4.3 差动放大电路 4.3.1 直接耦合放大电路中的主要问题 如果一个电路的输入信号为零时，而输出信号却不为零，将这种现象称为零点漂移，简称零漂。 4.3.2 差动放大电路工作原理 由于信号是从两个基极输入，又从两个集电极输出，故差模输入电阻和差模输出电阻为单管放大倍数的两倍，即： 4.3.3 电流源代替有源负载的差动放大电路 4.3.4 差动放大电路的输入输出方式 4.4 集成电路的输出级电路 4.5 集成电路运算放大器 4.6 实际集成运算放大器的主要参数 1.偏置电路 741的偏置电路如图示，它是一种组合电流源。上部的T8、T9、T12、T13为PNP型管，下部的T10、T11为NPN型管。由 构成主偏置电路，决定偏置电路的基准电流IREF。主偏置电路中的T11和T10组成微电流源电路， 由IC10供给输入级中T3、T4的偏置电流。 T8和T9为一对横向PNP型管，它们组成镜像电流源，供给输入级T1、T2的工作电流。 T12和T13构成双端输出的镜像电流源，T13是一个双集电极的可控电流增益横向PNP型BJT，可视为两个集电结彼此并联的BJT。一路输出为T13B的集电极，供给中间级的偏置电流和作为它的有源负载；另一路输出为T13A的集电极，供给输出极的偏置电流。 2.输入级 输入级是由T1~T6组成的差分式放大电路，由T6的集电极输出，T1、T3和T2、T4组成共集-共基复合差分电路。纵向PNP管T1、T2组成共集电路可以提高输入阻抗，而横向PNP管（电流增益小，击穿电压大）T3、T4组成的共基电路和T5、T6、T7组成的有源负载，有利于提高输入级的电压增益、提高最大差模输入电压并扩大共模输入电压范围，同时可以改善频率响应。另外，有源负载比较对称，有利于提高输入级的共模抑制比。T7用来构成T5、T6的偏置电路。 * 4.1.1 集成电路中元器件的特点 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。 4.1.2 集成运放的典型结构 偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点，为各级提供合适的工作电流。采用各种电流源电路。 输入级：前置级，多采用差动放大电路。要求Ri大，Ad大， Ac小，输入端耐压高。 中间级：主放大级，多采用复合晶体管共射极放大电路。要求有足够的放大能力。 输出级：功率级，多采用互补推挽电路。要求Ro小，最大不失真输出电压尽可能大。 uo端为输出端，输出信号在此端与地之间输出。 u－ 端为反相输入端，当信号由此端与地之间输入时，输出信号与输入信号相位相反，这种输入方式称为反相输入。 u+ 端为