模电课件全第6章模拟集成电路

(4-1)第6章集成电路运算放大器(4-2)绪论一.集成电路的特点（同分立器件电路相比）：1.具有对称性（电路结构与元件参数）2.大电阻不易集成3.大电容不易集成同一硅片，相同工艺→元件特性相同（绝对值的同向偏差，温度均一性）

硅半导体的体电阻→阻值范围不大（几十欧到几十K欧）,误差大（10%到20%)；尽量少用电阻PN结电容→几十皮法以下，因此，级间耦合：阻容→直接(4-3)1、直接耦合方式，2、利用对称结构提高电路性能。3、用有源元件替代无源元件，多用晶体管，少用电阻4、采用复合管。5、只用小电容，不用电感6、偏值电流很小7、温度一致性好绪论一.集成电路的特点（同分立器件电路相比）：(4-4)二、集成运放电路的组成偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用

电流源电路。输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，

Ad大，

Ac小，输入端耐压高。中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足

够的

放大能力。输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，

最大不失真输出电压尽可能大。(4-5)6.1集成电路运算放大器中的恒流源

镜像电流源

多路电流源

电流源的应用

微电流源

概述(4-6)概述实现恒流源的基本思想

IC恒定IB恒定

VBE恒定(4-7)缺点：1.受电源波动影响大；

2.电阻过多1.单管电流源电流计算负载为RL

6-2电流源电路(4-8)

6-2电流源电路1.单管电流源UT(4-9)2.镜像电流源温度补偿特性：

VBET

ICIC

IREF

IB(4-10)2.镜像电流源精度更高的镜像电流源由于增加了T0，使IC2更加接近IREF缺点：1.受电源波动影响大；

2.电流最低至mA级。RrIrIC2UCCT1T2IB2IB1IC1R1R2IE1IE23.比例电流源(4-12)4.微电流源由于很小，所以IC2也很小(4-13)4.微电流源IC1=ICSexp(vBE1∕VT)；IC2=ICSexp(vBE2∕VT)VT=26mV；IC1mA级；IC2uA级；Re千欧级优点：受电源波动影响小；(4-14)*5、多路电流源(4-15)*5、多路电流源(4-16)*6.比例(微)电流源(4-17)7.电流源的应用理想电流源具有：电流恒定；交流等效电阻无穷大的特点。恒流源的作用：1.提供放大电路的偏置电流；

2.替代交流大电阻；带恒流源的差分放大器(4-18)8.电流源作有源负载共射电路的电压增益为：

对于此电路Rc就是镜像电流源的交流电阻，因此增益为比用电阻Rc就作负载时提高了。放大管镜像电流源镜像电流源镜像电流源(4-19)1、要放大缓慢变化的信号

2、便于集成IC如何办?温漂零点漂移直接耦合能不能加隔直电容?6.3差分(动)式放大电路Vi=0Vo=0问题?(4-20)1.定义：输入为零时，输出还有缓慢变化的电压产生，即输出电压偏离原来起始点而上下波动。2.原因：温度变化，电源电压波动等内部原因。3.影响：静态工作点，与被放大信号混淆，被后级传播恶化。viRC1R1T1+UCCvoRC2T2R2RE2vot0有时会将信号淹没一、零点漂移(4-21)例如若第一级漂了100uV，则第一级输出漂移1V。若第二级也漂了100uV，则第二级输出漂移10mV。假设漂了100uV漂移

10mV漂移1V+10mV漂移1V+10mV抑制第一级或前几级的温漂是关键。(4-22)二、差动放大器的基本概念

如果存在一个产生零点漂移的信号源，从输出信号中扣除掉，就可以克服零点漂移.＋⊿vo一⊿vovovo(4-23)减轻射极电阻对放大倍数的影响当ui1=-ui2时，ie1=-ie2

两管共用一个射极电阻保证两管射极接交流地;(4-24)

如果存在一个产生零点漂移的信号源，从输出信号中扣除掉，就可以克服零点漂移.1)结构特点：对称性，Rb1=Rb2=Rb，Rc1=Rc2=Rc，T1和T2特性完全相同。Rb是必要的吗？二、差动放大器的基本概念(4-25)1.当vi1=vi2时，输出vo=vo1-vo2=0;2.当vi1=-vi2时，输出vo=vo1-vo2=2vo1;3.│vi1│≠│vi2│,vo=?。三、差模信号与共模信号差动特性(4-26)vi1+VCCRC1T1RB1RC2T2RB2vi2RE–VEEvo~~~~vdvdvcvc(4-27)1、共模信号：数值相等，极性相同的输入信号。即vs1=vs2=vic三、差模信号与共模信号2、差模信号：数值相等，极性相反的输入信号。即vs1=-vs2(4-28)一般定义：对于任意输入的信号:vs1,vs2，都可分解成差模分量和共模分量的组合形式。注意：vs1

=vic

+vid

/2

；vs2

=vic

-vid

/2

差模分量:共模分量:vid=vs1–vs2vic

=(vs1

+vs2

)

/2差模信号:vid1

=(vs1

-vs2

)

/2差模信号:vic1

=(vs1

+vs2

)

/2例:差值共模信号差模信号差值共模信号差模信号(4-30)1.当vid=0时，vi1=vi2=vic，输出vo=voc;2.当vic=0时，vi1=-vi2=0.5vid，输出vo=vod共模抑制比综合反映抑制零漂能力的指标差模电压增益共模电压增益总输出电压差模信号输出共模信号输出运用叠加定理：零点漂移有用信号四、定性分析(4-31)共模抑制比(CMRR)的定义例:

Ad=-200

Ac=0.1KCMRR=20lg(-200)/0.1=66dBCMRR—CommonModeRejectionRatioKCMRR=KCMRR

(dB)=(分贝)(4-32)Q点：令vI1=vI2=0五、差动放大器的直流分析Rc1Rc2RS2RS1RET1T2UCCUi2Uo1Uo2Ui1IC1IC2IE-UEE(4-34)差放电路的几种接法输入端接法双端输入（浮地）单端输入输出端接法双端输出（浮地）单端输出不同的接法，放大性能有所不同

六、差动放大器的四种接法

六、差动放大器的四种接法

（a）双端输入双端输出（b）双端输入单端输出（c）单端输入双端（d）单端输入单端输出差模输入时，uid=2uid1=ui1－ui2。输出方式有两种，而且输出端一般接有负载RL。七、主要技术指标的计算（1）双端输入双端输出双端输出时的差模交流通路七、主要技术指标的计算静态时UC1=UC2，即接上RL不影响放大器的静态工作点。当差模信号输入时，RL的中点相当于接地，(4-38)ic1

=-ic2iRE

=ie1+

ie2

=0vRE

=0RE对差模信号不起作用RRvoviRCT1RBRCT2RBRE–VEEib2ib1ic2ic1iRE+VCCib2

,ic2vi1vi2ib1

,ic1RE对差模信号作用每管的交流负载R'L=Rc//(RL/2)，故差模放大倍数式中，Av1为差模输入时单管电路的电压放大倍数。差模输入电阻RidRid=2rbe输出电阻

Ro=2Rc七、主要技术指标的计算（2）双端输入单端输出单端输出时的差模交流通路（b）设射极耦合差动放大器是从T1集电极与地之间输出信号的，则RL接在T1集电极与地之间，此时电路的静态电流不变，但静态电压有所变化，其差模交流通路如图（b）所示。（a）差模放大倍数式中，交流负载R'L=Rc//RL

。差模输入电阻：Rid=2rbe

即Rid与双端输出时相同。输出电阻：Ro=Rc

注意：T1管输出，Aud1＜0，T2管输出，Aud2＞0，即

(4-42)（3）单端输入双端输出(4-43)（4）单端输入单端输出(4-44)双端输出：Ad

=Ad1单端输出：对Ad而言，双端输入与单端输入效果是一样的。vd

=0.5vi,vc

=0双端输入：vi1=-vi2=0.5vivd

=0.5vi,uc

=0.5vi单端输入：vi1=-vi

，vi2=0双(单)端输入双端输出：Ad

=Ad1双(单)端输入单端输出：4．共模输入时的动态分析（1）双端输出由于双端输出、共模输入时电路对称，总有vc1=vc2，接在两管集电极之间的负载RL没有电流流过，可视为开路，显然，共模放大倍数

实际上Auc是一个很小的数值。共模抑制比

（2）单端输出单端输出时的共模交流通路其共模放大倍数式中，R'L=Rc//RL。考虑到一般情况下，2(1+β)Re>>rbe，且β>>1，故上式可简化为

共模抑制比

IC（mA）

6.4具有恒流源的差动放大器VEE+uo

-

cRVCCT

+

+

-ui1-1

cRT

-+

ui22

IC

T3

eR33bR13bR23VEE+uo

-

cRVCCT

+