模拟电路ppt课件

第四章集成运算放大电路,模拟电子技术基础,(4-1),第四章集成运算放大器,4.1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4.4集成运放的性能指标及低频等效电路4.5集成运放的种类及选择4.6集成运放的使用,(4-2),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概述,(4-3),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。,5.集成制造工艺器件性能差异较大，常采用复合形式。,(4-4),输入级,中间级,输出级,UEE,+UCC,u+,uo,u,反相输入端,同相输入端,原理框图：,(4-5),+UCC,对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高KCMR,输入阻抗ri尽可能大。,与uo反相,与uo同相,(4-6),对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。,(4-7),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。,(4-8),（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。,集成运放的结构：,(4-9),ri大:几十k几百k,运放的特点：,KCMR很大,ro小：几十几百,Ao很大:104107,运放符号：,(4-10),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工作于线性区。,集成运放的电压传输特性,(4-11),4.2电流源电路,集成运放的各级都应具有合适的静态工作点，即要有一定的偏置电流。这些电流是通过晶体管和场效应管构成的电流源电路提供的。,一、镜像电流源,4.2.1基本电流源电路,T0和T1特性完全相同,(4-12),则：,IC0和IC1成镜像关系,基准电流IR：,2时：,这是一个相对稳定的值。,(4-13),镜像电流源具有一定的温度补偿作用：,优点：电路简单，应用广泛,缺点：IC1较大使得IR增大，R上的功耗也会增大；IC1较小使得IR减小，则需要大的电阻R。,(4-14),二、比例电流源,当2时，IC0=IE0=IR,IC1=IE1。则：,基准电流IR：,(4-15),三、微电流源,特点：可以采用阻值较小的R，而获得较小的输出电流IC1。,例：P177,可用图解法或累试法求解,(4-16),4.2.2改进型电流源电路,一、加射极输出器的电流源,特点：利用T2管的电流放大作用，减小了基极电流IB0和IB1对基准电流IR的分流。,整理得：,(4-17),二、威尔逊电流源,特点：IC2高度稳定,则即使在很小时，也可认为IC2近似等于IR。,(4-18),4.2.3多路电流源电路,特点：利用一个基准电源可以获得多个不同的输出电流。,即：,P179例4.2.1,(4-19),4.2.4以电流源为有源负载的放大电路,一、有源负载共射放大电路,以有源器件替代集电极电阻RC,在交流通路中可以得到很大的等效阻值，进而提高电压放大倍数。,(4-20),二、有源负载差分放大电路,静态时：IC1=IC2=I/2若32,则IC3=IC1，IC4=IC3;所以io=IC4-IC2=0,输入差模信号时：iC1=-iC2,而iC3=iC1；由镜像关系：iC3=iC4；,所以：io=iC4-iC2=iC1(-iC1)=2iC1,此时，单端输出的放大倍数接近于双端输出：,(4-21),4.3集成运放电路简介,(4-22),4.4集成运放的性能指标及低频等效电路,1.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。,2.共模抑制比KCMR,常用分贝作单位，一般100dB以上。,3.差模输入电阻rid,ri1M,有的可达100M以上。,4.4.1主要性能指标,(4-23),4.输出电阻ro,ro=几-几十。,5.最大共模输入电压UIcmax,6.最大差模输入电压UIdmax,7.-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