模拟电子技术基础简明教程(第三版)第五章

1、第五章 集成运算放大电路一、集成电路的发展第五章 集成运算放大电路集成电路的外形集成电路的外形图图 5.1.1集成电路的外形集成电路的外形( (a) )双列直插式双列直插式( (b) )圆壳式圆壳式( (c) )扁平式扁平式二、集成电路的分类三、集成电路的特点一、 集成运放的符号二、 集成运放的主要技术指标1. 开环差模电压增益开环差模电压增益2. 输入失调电压输入失调电压3. 输入失调电压温漂输入失调电压温漂4. 4. 输入失调电流输入失调电流5. 5. 输入失调电流温漂输入失调电流温漂6. 6. 输入偏置电流输入偏置电流7. 7. 差模输入电阻差模输入电阻8. 8. 共模抑制比共模抑制比9

2、. 9. 最大共模输入电压最大共模输入电压10. 10. 最大差模输入电压最大差模输入电压11. - 3dB11. - 3dB带宽带宽12. 12. 单位增益带宽单位增益带宽13. 13. 转换速率转换速率集成运放的基本组成部分集成运放的基本组成一、偏置电路 211REF2C II+VCCRIREF+VT1VT2IC2IB1IB22IBIC2UBE1UBE2、比例电流源、比例电流源R1R2由图可得由图可得UBE1 + IE1R1 = UBE2 + IE2R2由于由于 UBE1 UBE2 ，则，则22E11ERIRI 忽略基极电流，可得忽略基极电流，可得REF211C212CIRRIRRI 两个

3、三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的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。阻值成反比，故称为比例电流源。图图 5.2.3比例电流源比例电流源、微电流源、微电流源 在镜像电流源的基础上在镜像电流源的基础上接入电阻接入电阻 Re。+VCCRIREFVT1VT2IC22IBIC1ReRe 引入引入Re使使 UBE2 UBE1，且且 IC2 IC1 ，即在，即在 Re 值不值不大的情况下，得到一个比较大的情况下，得到一个比较小的输出电流小的输出电流 IC2 。图图 5.2.4 微电流源微电流源+VCCRIREFVT1VT2IC22IBIC1Re基本关系基本关系e

4、2Ce2E2BE1BERIRIUU 因二极管方程因二极管方程TTUUUUIIIBEBEeeSSC )1(eCSCSCBEBERIIIIIUUUT2221121)ln(ln 2S1SII e2C2C1CTlnRIIIU 若若 IC1和和 IC2 已知，可求出已知，可求出 Re。图图 5.2.4微电流源微电流源CCEEBEREFmAmA5215152 0.7390.73VVUIR C13REFmAmA12110.7310.365II CT4CCk3311661010326 100.73 10lnln28 1028 103 103IURII二、差分放大输入级 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性

5、及对电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。应电阻元件的参数值都相等。两个输入、两个输入、两个输出两个输出两管两管静态工静态工作点相同作点相同uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0静态时，静态时，ui1 = ui2 = 0当温度升高时当温度升高时ICVC （两管变化量相等）（两管变化量相等）两个输入电压大小相等、极性相反。两个输入电压大小相等、极性相反。两个输入电压大小相等、极性也相同。两个输入电压大小相等、极性也相同。例例5.3.2 uI1 = 5 mV, uI2 = 1 mV 则则: : uId = 4

6、 mV uIc = 3 mV IdI1I2uuuIcI1I21()2uuuCdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分贝AAK 牺牲一个放大管的放大倍数换取对零点漂移的抑制，牺牲一个放大管的放大倍数换取对零点漂移的抑制，但不理想，因电路不可能完全对称，但不理想，因电路不可能完全对称，单端输出时失去对零点漂移的抑制能力。单端输出时失去对零点漂移的抑制能力。Ad RidRo Rw Rw 接Rw的长尾式差分放大电路交流通路用恒流三极管代替阻值很大的长尾电阻用恒流三极管代替阻值很大的长尾电阻Re 既可有效抑制零漂，又便于集成。既可有效抑制零漂，又便于集成。简化表示法恒流源式差分放大电路通常可从

7、确定恒流三极管的电流开始。通常可从确定恒流三极管的电流开始。恒流源式差分放大电路+-uoui2+VCCRRRcRcVT1VT2-VEEReRwui1R1VT3VDz+-uouI2+VCCRRRcRcVT1VT2-VEEReRwuI1R1VT3VDzAd +-uoui2+VCCRRRcRcVT1VT2-VEEReRwui1R1VT3VDzbeLcd)2/(rRRRA )(2beidrRR co2RR c1ouu i1i2uu u1d21AA beLcd)/(21rRRRA )(2beidrRR coRR 将双端信号转化为单端信号。将双端信号转化为单端信号。BE2BE2uu beLcd)2/(rR

8、RRA )(2beidrRR co2RR 将单端信号转化为双端输出。将单端信号转化为双端输出。beLcd)/(21rRRRA )(2beidrRR coRR 抑制零漂能力较强抑制零漂能力较强, ,可使输入、输出电压反相或同相。可使输入、输出电压反相或同相。AdAu1uiuo三、中间级要求有较高的电压增益和输入电阻，向输出级提供较要求有较高的电压增益和输入电阻，向输出级提供较大的推动电流，实现差分与单端信号间的转换。大的推动电流，实现差分与单端信号间的转换。RUVI|BE3CC CCBE4REFVUIR 四、输出级和和组成过载保护电路。组成过载保护电路。工作电流正常时，工作电流正常时，截止。截止。若若正向电流增大，正向电流增大，导通，将导通，将的