模电课件第四章(模拟电子技术基础第四版童诗白华成英).ppt

第四章,集成运算放大电路,集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。,集成电路的优点：,工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。,集成电路的分类：,模拟集成电路、数字集成电路；,小、中、大、超大规模集成电路；,4.1集成运放的内部结构及特点,集成电路内部结构的特点：,1.电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。,2.电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。,3.几十pF以下的小电容用PN结的结电容构成、大电容要外接。,4.二极管一般用三极管的发射结构成。,UEE,+UCC,u+,uo,u,反相输入端,同相输入端,原理框图：,输入级,中间级,输出级,与uo反相,与uo同相,对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高KCMRR,输入阻抗ri尽可能大。,对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。,对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io。即输出阻抗ro小。,（1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二级一般采用差动放大器。（2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减小输入电流，增加输入电阻。（3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行功率放大，提高带负载的能力。,IC=IC1+IC2=1IB+2(1+1)IB=1+2(1+1)IB,为减小IB，提高输入电阻，T1、T2采用复合三极管,=IC/IB=1+2(1+1)12,第4级：互补对称射极跟随器,第3级：单管放大器,+,集成运放内部结构（举例）,极性判断,ri大:几十k几百k,运放的特点：,KCMRR很大,ro小：几十几百,Ao很大:104107,运放符号：,国际符号,国内符号,4.2集成运放的主要性能指标,一、开环差模电压放大倍数Aod,无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105107之间。理想运放的Aod为。,二、共模抑制比KCMMR,常用分贝作单位，一般100dB以上。,三、差模输入电阻rid,ri1M,有的可达100M以上。,四、输出电阻ro,ro=几-几十。,五、最大共模输入电压UIcmax,六、最大差模输入电压UIdmax,七、-3dB带宽fH,运放是直流放大器，也可放大低频信号，不适用于高频信号。,还有其他一些反映运放对称性、零漂等的参数。不再一一介绍。,关于集成运放的应用在后面章节介绍。其中运放都是作为理想运放来处理。,4.3理想集成运算放大器,运放的特点：,运放符号：,Ao越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。,运放工作在线性区时的特点,例：若UOPP=12V，Ao=106，则|ui|12V时，运放处于线性区。,线性放大区,理想运放在线性区的两个重要特点：,虚短路,虚断路,4.4集成电路运算放大器中的电流源,一、电流源电路的特点：这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒流特性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：镜象电流源、微电流源、多路电流源等3、电流源电路一般都加有电流负反馈，4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。,电流源概述,电流源概述,集成电路电流源,一、镜象电流源,镜象电流源,其中：基准电流是稳定的，故输出电流也是稳定的。,二、微电流源,微电流源电路,接入Re2电阻得到一个比基准电流小许多倍的微电流源，适用微功耗的集成电路和集成放大器的前置级中。,微电流源,IC2远小于IREF,当R取几k时，IREF为mA量级，而IC2可降至A量级的微电流源。且IC2的稳定性也比IREF的稳定性好。,三、比例式电流源,在镜象电流源电路的基础上，增加两个发射极电阻，使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系，即可构成比例电流源。