集成运放原理

1、集成运放原理作者：佚名 文章来源：本站原创点击数：273 更新时间：2007-1-10 l一、集成电路及其特点集成电路是利用氧化，光刻，扩散，外延，蒸铝等集成工艺，把晶体管，电阻，导线等集中制作在一小块半导体（硅）基片上， 构成一个完整的电路。按功能可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类，其中集成电路运算放大器（线性集成电路，以下简称 集成运放）是模拟集成电路中应用最广泛的，它实质上是一个高增益的直接耦合多级放大电路。集成电路的特点1. 单个元件精度不高，受温度影响也大，但元器件的性能参数比较一致，对称性好。适合于组成差动电路。2. 阻值太高或太低的电阻不易制造，在集成电路中管子用得多而电阻用

2、得少。3. 大电容和电感不易制造，多级放大电路都用直接耦合。4. 在集成电路中，为了不使工艺复杂，尽量采用单一类型的管子，元件种类也要少所以，集成电路在形式上和分 立元件电路相比有很大的差别和特点。常用二极管和三极管组成的恒流源和电流源代替大的集电极电阻和提供微 小的偏量电流，二极管用三极管的发射结代替5. 在集成电路中，NPN管都做成纵向管，B大；PNP管都做成横向管，B小而PN结耐压高。NPN管和PNP管无法配对使用。对 PNP管，8和（B +1差别大，lB往往不能忽略。二、集成运放电路的组成及各部分的作用.组成偏置电路图4T.作用如图所示，集成运放电路由四部分组成，输入级是一个双端输入的

3、高性能差动放大电阻，要求其Ri高，Aod大，KCMr大，静态电流小，该级的好坏直接影响集成运放的大多数性能参数，所以更新变化最多。中间级的作用是使集成运放具有较强的放大能力，故多采用复合管做放大管，以电流源做集电极负载。输出级要求具有线性范围宽，输出电阻小，非线性失真小等特点。偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点三、集成运放的电压传输特性同相输入端oo /反相输入端轴C图4 -2符号同相输入端表示输入电压与输岀电压相位相同，若Up 0，贝u Uo 0； Up 0，则Uo 0，则Uo o；反之Un 0.电压的传输特性所谓电压传输特性，实际上是一种关系曲线如图4- 3，即输岀电压 Uo

4、和输入电压 Ui之间的关系曲线。关系曲线明显地为两个区域，线性放大区和饱和区，斜线反映了线性放大区输入与输岀之间的关系。斜率就是电压放大倍数Av=u o/ui，输岀与输入幅值（或有效值）之比，两端水平线是饱和区的现象，表明输岀电压 uo不随输入 w =uP - uN而变，而是恒定值+Uom （或-Uo m，由特性曲线还看岀线性区非常窄，这是因为差模开环放大倍数Aod非常高，可达几十万倍，只有当ui =iuP - Un i2则I C2 I R = (VcC-Ube)/R(4 - 2)问题)I C2 随Vcc 变化；b)要使Ic2小，R必须很大)对温度漂移没有抑制作用d)输岀电阻不够大 RO =r

5、ce2威尔逊电流源(图 4 7.5)1组成在镜像电流源基础上加了T32工作原理其中G 一厶口_ 护 +2#+ 2凶(4-3)o +Vcc图4-5但电源电压变微电流源（图4 9.6)I R =(VcC-U BE3-UbE2)/R(4-3)3特点和问题恒流输入管T3的Rg3be /2,使它的Ic3稳定性大为提高，I C3与Ir之间的误差也大大减小。化时，I C3和|r几乎按同样比例变化。要求为 uA级时，R仍然太大。1组成在镜像电流源T2管的发射极上加接电阻Re。图4-62工作原理Ut .1 n(lci /I C2)=I C2Re( 4 4)3特点I小而稳。用不大的Re就可以使I C2为UA级。由于引入 Re， I C2更加稳定。由于 U be2 U BE1，T2管工作在输入特性起始段，电源电压变动对I C2影响小 多路电流源 用同一个参数电流Ir，同时产生几个输岀电流，给多个放大管提供偏置电流或作为有源负载。电流源的应用1为集成运放各级提供小而稳的偏置电流2作为各放大级的有源负载，提高电压增益。优点：a）用三极管代替大电阻，节省硅片面积，降低成本。bb）用