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第四版童诗白

第四章集成运算放大电路

4.1集成运算放大电路概述

4.2集成运放中的电流源电路

4.3集成运放电路简介

4.5集成运放的种类及选择

4.4集成运放的指标及低频等效电路

4.6集成运放大的使用

01

第四版童诗白

02

本章重点和考点：

03

集成电路的特点。

04

偏置电路（电流源）的作用、分类及计算。

05

理想集成运算放大电路（IC）的性能指标。

本章讨论的问题：

第四版童诗白

1.什么是集成运算放大电路？将分立元件直接耦合放大电路做在一个硅片上就是集成运放吗？集成运放电路结构有什么特点？

2.集成运放由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

3.如何设置集成运放中各级放大电路的静态工作点？

4.集成运放的电压传输特性有什么特点？

5.如何评价集成运放的性能？有哪些主要指标？

6.集成运放有哪些类型？如何选择？使用时应注意哪些问题？

01

02

03

04

集成电路简称IC(IntegratedCircuit)

数字集成电路

05

模拟集成电路类型

集成电路按其功能分

模拟集成电路

集成运算放大器；集成功率放大器；集成高频放大器；集成中频放大器；集成比较器；集成乘法器；集成稳压器；集成数/模或模/数转换器等。

06

4.1集成运算放大电路概述

集成电路的外形

集成电路的外形

(a)双列直插式

(b)圆壳式

(c)扁平式

在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难，电路通常采用直接耦合电路方式。

对称性好，适用于构成差分放大电路。

在芯片上制作三极管比较方便，常常用三极管代替电阻(特别是大电阻)。

集成电路中电阻，其阻值范围一般在几十欧到几十千欧之间，如需高阻值电阻时，要在电路上另想办法。

集成电路中的NPN、PNP管的值差别较大，通常PNP的≤10。常采用复合管的形式。

4.1.1集成运放的电路结构特点

4.1.2集成运放电路的组成及其各部分的作用

一、输入级

差分电路，大大减少温漂。

二、中间级

采用有源负载的共发射极电路，增益大。

三、输出级

互补对称电路，带负载能力强

四、偏置电路

电流源电路，为各级提供合适的静态工作点。

输入级

偏置电路

中间级

输出级

+



uo

uid

实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。

图4.1.1集成运算的基本组成

4.1.3集成运放的电压传输特性

图4.1.2集成运放的符号和电压传输特性

uO=f(uP-uN)

+

Aod

uP

uN

uO

uO

uP-uN

集成运放的两个输入端分别为同相输入端uP和反向输入端uN。

电压传输特性

输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系，即

uO

uP-uN

集成运放的工作区域

线性区域：

Aod为差模开环放大倍数

非线性区域：

输出电压只有两种可能的情况：

+UOM或-UOM

UOM为输出电压的饱和电压。

+UOM

-UOM

集成运放电路中的晶体管和场效应管除了作为放大管外，还构成电流源电路，为各级提供合适的静态电流;

或作为有源负载取代高阻值电阻，从而增大放大电路的电压放大倍数。

4.2.1基本电流源电路

4.2集成运放中的电流源电路

一、镜像电流源(电流镜CurrentMirror)

+VCC

R

IREF

+

+

T1

T2

IC2

IB1

IB2

2IB

IC1

UBE1

UBE2

基准电流

由于UBE1=UBE2，T1与T2参数基本相同，则

IB1=IB2=IB；IC1=IC2=IC

所以

当满足2时，则

+VCC

R

IREF

+

+

T1

T2

IC2

IB1

IB2

2IB

IC1

UBE1

UBE2

二、比例电流源

R1

R2

由图可得

UBE1+IE1R1=UBE2+IE2R2

由于UBE1UBE2，则

忽略基极电流，可得

两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的阻值成反比，故称为比例电流源。

图4.2.2比例电流源

三、微电流源

在镜像电流源的基础上接入电阻Re。

+VCC

R

IREF

T1

T2

IC2

2IB

IC1

Re

Re

引入Re使UBE2UBE1，且IC2IC1，即在Re值不大的情况下，得到一个比较小的输出电流IC2。

图4.2.3微电流源

基本关系

+VCC

R

IREF

T1

T2

IC2

2IB

IC1

Re

因二极管方程

若IC1和IC2已知，可求出Re。

图4.2.3微电流源

复习：

集成运放的组成部分？

输入级常用什么结构？

输出级常用什么结构？

集成运放的电路结构特点？

集成运放的二个工作区域？各自特点？