模拟电子技术基础：集成电路运算放大器

6.1集成电路运算放大器中的电流源6.2差分式放大电路6.3集成电路运算放大器6.4集成电路运算放大器的主要参数6集成电路运算放大器6.5专用型集成电路运算放大器引言引言集成电路

采用硅平面制造工艺，将二极管、三极管、电阻、电容等元器件以及它们之间的连线同时制造在一小块半导体基片上，并封装在一个外壳内，构成具有特定功能的电路和系统。

高增益、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合的集成的具有很高电压放大倍数的多级放大电路。（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。（2）集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。（3）不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载。（4）只能制作几十pF以下的小电容。因此，集成放大器都采用直接耦合方式。如需大电容，只能外接。（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。（6）一般无二极管，用三极管代替(B、C极接在一起)。集成运算放大器集成电路的工艺特点集成运放的组成：输入级

输入级通常要求有尽可能低的零点漂移，较高的共模抑制能力，输入阻抗高及偏置电流小，因此一般采用差分放大电路。

中间级主要承担电压放大的任务，多采用共射或共源放大电路。为了提高电压放大倍数，经常采用复合管做放大管，用恒流源做有源负载。集成运放的组成：中间级

输出级要求具有一定的带负载能力（即输出电阻小）和一定的输出电压及电流动态范围。因此输出级多采用射极输出器、互补对称电路。集成运放的组成：输出级

偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点。一般采用镜像电流源，以及由其演变而成的微电流源、多路输出电流源等。集成运放的组成：偏置电路输入级中间级输出级输入级T1、T3和T2、T4简化电路偏置电路T5、T6有源负载中间级T7、T8输出级T11

T13甲乙类互补对称功率放大电路(OCL)采用单电源(OTL)时，输入端静态电位应为0.5VCC。复合管，共发射极具有高增益6.1集成电路运算放大器中的电流源

镜像电流源

多路电流源

电流源用作有源负载

微电流源

在模拟集成电路中，广泛地使用电流源，为放大电路提供稳定的偏置电流，或作为放大电路的有源负载。6.1.1BJT电流源电路1.镜像电流源T1、T2的参数全同即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2

当BJT的β较大时，基极电流IB可以忽略

Io＝IC2≈IREF＝

代表符号6.1.1BJT电流源电路1.镜像电流源动态电阻一般ro在几百千欧以上6.1.1BJT电流源电路2.微电流源由于很小，所以IC2也很小。ro≈rce2（1＋

）

（参考射极偏置共射放大电路的输出电阻）例图示电路为串级电流源，已知VBE=0.6V，求输出电流Io。

解由图可得6.1.2FET电流源1.MOSFET镜像电流源当器件具有不同的宽长比时（

=0）ro=rds2

MOSFET基本镜像电路流6.1.2FET电流源1.MOSFET镜像电流源

用T3代替R，T1~T3特性相同，且工作在放大区，当

=0时，输出电流为常用的镜像电流源6.1.2FET电流源2.MOSFET多路电流源6.1.2FET电流源3.JFET电流源(a)电路(b)输出特性6.2差分式放大电路6.2.1差分式放大电路的一般结构6.2.2射极耦合差分式放大电路6.2.3源极耦合差分式放大电路6.2.1差分式放大电路的一般结构1.用三端器件组成的差分式放大电路6.2.1差分式放大电路的一般结构2.有关概念差模信号共模信号差模电压增益共模电压增益总输出电压其中——差模信号产生的输出——共模信号产生的输出共模抑制比反映抑制零漂能力的指标6.2.1差分式放大电路的一般结构2.有关概念根据有

共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分

两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；差模信号大小相等，相位相反。6.2.2射极耦合差分式放大电路1.电路组成及工作原理6.2.2射极耦合差分式放大电路1.电路组成及工作原理静态动态仅输入差模信号，大小相等，相位相反。大小相等，信号被放大。相位相反。1.电路组成及工作原理2.抑制零点漂移原理

温度变化和电源电压波动，都将使集电极电流产生变化。且变化趋势是相同的，

其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。

这一过程类似于分压式射极偏置电路的温度稳定过程。所以，即使电路处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零漂能力。2.抑制零点漂移原理差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用3.主要指标计算（1）差模情况接入负载时以双倍的元器件换取抑制零漂的能力<A>双入、双出3.主要指标计算（1）差模情况<B>双入、单出接入负载时3.主要指标计算（1）差模情况<C>单端输入等效于双端输入

指标计算与双端输入相同。3.主要指标计算（2）共模情况<A>双端输出

共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。所以共模增益<B>单端输出抑制零漂能力增强3.主要指标计算（2）共模情况（3）共模抑制比双端输出，理想情况单端输出抑制零漂能力越强单端输出时的总输出电压（4）频率响应高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。例(4)当输出接一个12k

负载时的差模电压增益.解：求:(1)静态(2)电压增益(3)差分电路的共模增益共模输入电压不计共模输出电压时(4)4.带有源负载的射极耦合差分式放大电路静态IE6

IREFIO

＝IE54.带有源负载的射极耦合差分式放大电路差模电压增益（负载开路）则单端输出的电压增益接近于双端输出的电压增益4.带有源负载的射极耦合差分式放大电路差模输入电阻Rid＝2rbe输出电阻4.带有源负载的射极耦合差分式放大电路共模输入电阻

Ric＝rbe＋2(1＋β)ro56.2.3源极耦合差分式放大电路1.CMOS差分式放大电路6.2.3源极耦合差分式放大电路1.CMOS差分式放大电路双端输出差模电压增益而:所以：6.2.3源极耦合差分式放大电路1.CMOS差分式放