第14讲集成运算放大电路(4)原理电路

1、重点与难点1、掌握多级放大器的耦合电路及分析方法；2、掌握差分放大电路的工作原理及分析方法； 3、掌握功率放大电路的工作原理及分析方法；4、掌握恒流源电路的工作原理及输出电阻的计算；5、了解集成运放的内部电路，掌握其主要技术指标和使用注意事项。重点：多级放大器、差分放大器、功率放大器、恒流源电路的定量分析，集成运放的外特性。难点： 差分放大电路的定量分析，功率放大器的定量分析，恒流源电路的输出电阻计算，集成运放内部电路分析。 1 1、掌握镜像电流源、微电流源、比例、掌握镜像电流源、微电流源、比例电流源的工作原理和特性；电流源的工作原理和特性； 2 2、了解电流源输出电阻的计算；、了解电流源输出

2、电阻的计算； 3 3、掌握电流源电路在放大电路中的应、掌握电流源电路在放大电路中的应用用 ； 4 4、掌握集成运放的结构图，了解其内、掌握集成运放的结构图，了解其内部电路及其分析计算。部电路及其分析计算。第第6章章 集成运算放大电路集成运算放大电路6.1 多级放大电路多级放大电路 6.2 集成运算放大电路简介集成运算放大电路简介6.3 差分放大电路差分放大电路 6.4 功率放大电路功率放大电路6.5 集成运放中的电流源集成运放中的电流源 6.6 集成运放原理电路集成运放原理电路6.7 集成运放的主要技术指标和种类集成运放的主要技术指标和种类 6.8 集成运放的使用注意事项集成运放的使用注意事项

3、6.5 集成运放中的电流源集成运放中的电流源6.5.1 基本电流源电路基本电流源电路6.5.2 多路电流源多路电流源6.5.3 改进型电流源改进型电流源6.5.4 恒流源负载放大电路恒流源负载放大电路6.5.1 基本电流源电路基本电流源电路1 1、镜像电流源、镜像电流源T0 和和 T1 特性完全相同。特性完全相同。B0B1BE0BE1IIUU，CCB10B0CR2IIIIIIRC 2II ，则若基准电流基准电流R)UV(IBECCR RRCI211I2I CC0C1IIIP187 图图6.5.16.5.1 基本电流源电路（续）基本电流源电路（续）2 2、微电流源、微电流源eBE1BE0E1)(

4、RUUITBE1BE0TBEe eSE1E0SEU)UU(UUIIIII，eE1E10ETBE10BElnRIIIUUURUVIIIIIBE0CCR C0 E01C 1E设计过程很简单，首先确定设计过程很简单，首先确定IE0和和IE1，然后选定，然后选定R和和Re。超越超越方程方程ReP187 图图6.5.26.5.1 基本电流源电路（续）基本电流源电路（续）微电流源输出电阻的计算微电流源输出电阻的计算求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路ReP187 图图6.5.2戴维楠等效电路戴维楠等效电路6.5.1 基本电流源电路（续）基本电流源电路（续）微电流源输出电阻的计算微电流源输出电阻的计算e

5、bed ebed eboebxR/)rr/RR,rr/RRIIIhIr （其中其中而而求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路设受控电压源的等效电阻为设受控电压源的等效电阻为rx,则有则有最后，得出最后，得出R RO O的表达式为的表达式为)rr/(RhRrbed oeex 于是，于是，rx,的表达式为的表达式为)rr/RR1(h1)rr/RR1(h1Rh1rRRbed eoebed eoeeoexeO 6.5.1 基本电流源电路（续）基本电流源电路（续）3 3、比例电流源、比例电流源1e0eR 1C 1e1C 0eR 0eE0RRIIRIRIRI P188 图图6.5.36.5.2 多路电流

6、源多路电流源（1 1）基于比例电流源的多路电流源）基于比例电流源的多路电流源根据所需静态电流，来选取发射极电阻的数值。根据所需静态电流，来选取发射极电阻的数值。 UBE0+IE0Re0=UBE1+IE1Re1=UBE2+IE2Re2=UBE3+IE3Re4因为因为UBE相差不多，故相差不多，故IE0Re0 IE1Re1 IE2Re2 IE3Re3P189 图图6.5.4（2 2）MOS管多路电流源管多路电流源根据所需静态电流，来确定沟道尺寸。根据所需静态电流，来确定沟道尺寸。 MOS管的漏极管的漏极电流正比于沟道电流正比于沟道的宽长比。的宽长比。 设宽长比设宽长比W/L=S，且，且T1T4的宽

7、长比分别为的宽长比分别为S0、S1、S2、S3，则，则03D0D302D0D201D0D1SSIISSIISSII，基准电流基准电流P189 图图6.5.5（3 3）多集电极管构成的多路电流源）多集电极管构成的多路电流源根据所需静态电流，来确定集电结面积。根据所需静态电流，来确定集电结面积。设三个集电区的面积分别为设三个集电区的面积分别为S0、S1、S2，则，则02C0C201C0C1SSIISSII，6.5.3 改进型电流源改进型电流源)1(21IIRC1 P190 图图6.5.6RU2VIBECCR 6.5.4 恒流源负载放大电路恒流源负载放大电路1.有源负载共射放大电路有源负载共射放大电

8、路哪只管子为放大管？哪只管子为放大管？其集电结静态电流约为多少？其集电结静态电流约为多少？静态时静态时UIQ为多少？为多少？说明：此处的说明：此处的rce为为1/ hoe。be1bLce2ce11urR)Rrr ( A 2. 有源负载有源负载差分放大电路差分放大电路电路的输入、输出方式？电路的输入、输出方式？如何设置静态电流？如何设置静态电流？静态时静态时iO约为多少？约为多少？动态时动态时iO约为约为多少？多少？ C1C3C4C2C1，iiiiiC1C2C4O2 iiii 使单端输出电使单端输出电路的差模放大倍数路的差模放大倍数近似等于双端输出近似等于双端输出时的差模放大倍数。时的差模放大倍

9、数。0 C2C4Oiii静态：静态：C2C4C3C4C1C3C2C1IIIIIIII，动态：动态：6.6 集成运放原理电路集成运放原理电路6.6.1 分析方法分析方法6.6.2 原理电路分析原理电路分析6.6.1 原理电路原理电路F007电路原理图电路原理图 若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则这个电流往往是偏置电路中的基准电流。这个电流往往是偏置电路中的基准电流。找出偏置电路6.6.2 偏置电路与静态分析偏置电路与静态分析微电流源：Ic10=19A镜像电流源：Ic13A= IREF/4 Ic13B= 3IREF/4参考电流：IR=0.7

10、3mA6.6.3 动态分析动态分析图图6.6.3 F007电路中的放大电路部分电路中的放大电路部分输入级的分析输入级的分析 T3、T4为横向为横向PNP型管，输型管，输入端耐压高。共集形式，输入入端耐压高。共集形式，输入电阻大，允许的共模输入电压电阻大，允许的共模输入电压幅值大。共基形式频带宽。幅值大。共基形式频带宽。共集共集-共基形式共基形式Q点的稳定：点的稳定：T（）IC1 IC2 IC8 IC9与与IC8为镜像关系为镜像关系IC9因为因为IC10不变不变IB3 IB4 IC3 IC4 IC1 IC2 T1和和T2从基极输入、射极输出从基极输入、射极输出T3和和T4从射极输入、集电极输出从

11、射极输入、集电极输出输入级的分析输入级的分析 T5、T6分别是分别是T3、T4的有源的有源负载，而负载，而T4又是又是T6的有源负载。的有源负载。作用？作用？+_+_特点：特点：输入电阻大、差模放大倍输入电阻大、差模放大倍数大、共模放大倍数小、数大、共模放大倍数小、输入端耐压高，并完成电输入端耐压高，并完成电平转换（即对平转换（即对“地地”输输出）。出）。T7构成单位增益电路，使电路构成单位增益电路，使电路增益与双端输出相同。增益与双端输出相同。Au1 470T1T2T3T4构成共集构成共集-共基组态共基组态单端输出差动放大电路。单端输出差动放大电路。中间级的分析中间级的分析 中间级是主放大器

12、，它中间级是主放大器，它所采取的一切措施都是为所采取的一切措施都是为了增大放大倍数。了增大放大倍数。 F007的中间级是以复合的中间级是以复合管为放大管、采用有源负管为放大管、采用有源负载的共射放大电路。由于载的共射放大电路。由于等效的集电极电阻趋于无等效的集电极电阻趋于无穷大，故动态电流几乎全穷大，故动态电流几乎全部流入输出级。部流入输出级。中间级中间级输出级输出级Au2 1130输出级的分析输出级的分析D1和和D2起过流保护作用，未过起过流保护作用，未过流时，两只二极管均截止。流时，两只二极管均截止。79O14BE1DRURiUU iO增大到一定程度，增大到一定程度，D1导通，导通，为为T14基极分流，从而保护了基极分流，从而保护了T14。准互补输出级