第4章 集成运放概述及电流源电路

1、模拟电子技术基础,北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,主讲 ：赵建辉,第四章 集成运算放大电路(1.概述+电流源电路),4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源电路 4.3 典型集成运算放大电路简介 4.4 性能指标及低频等效电路 4.5 集成运放的种类及选择 4.6 集成运放的使用,第4章 集成运算放大电路,本节课内容,4. 集成运放,重点：原理及组成分析 难点：1.电流源电路 2.组成 3.主要性能指标,重点难点,？,问题提出,1.什么是集成运算放大电路(集成运放)? -分立/集成,集成取代分立元件电路 2.为何要集成? -提高性能,减小体积,降低功耗,降低成本,方便应

2、用 3.如何集成 -标准单元电路,4.1 集成运算放大电路概述,集成运算放大电路(集成运放): 半导体加工工艺+单元电路+封状特定功能。 如：和/差/乘/除/积分/微分/其它特殊功能。,？,直接耦合大电容、变压器不易集成（100P易集成） 差分输入共模抑制比大 电流源偏置/有源负载利于集成，性能好 电路形式复杂换取性能 有源器件取代电阻大、小电阻不易集成 中电阻易于集成（几十-几百k）,4.4.1 集成运放结构特点,与分立元件电路比较：,目标：简化工艺，提高性能，特殊功能,.2 集成运放电路组成与作用,差分前置级： 提高Ri，KCMR 零漂要小,共射（漏）： 提高Au （恒流源负载）,互补对称

3、输出： 减小Ro(带载） 非线形失真小,电流源电路： 代替电阻偏压 稳定工作点Q， 提高稳定性,集成运算放大电路封装：,UEE,+UCC,u+,uo,u,反相 输入端,同相 输入端,集成运放内部原理框图：,输入级,中间级,输出级,与uo反相,与uo同相,集成运放符号,. 集成运放电压传输特性,电压传输特性,等效：双端输入，单端输出，高输入电阻，低输出电阻，高差模放大倍数，低共模放大倍数，KCMR很大。,饱和区,饱和区,斜率： 放大倍数 Aod=,正电源,负电源,ri 大: 几十k 几百 k,运放的特点：,KCMRR 很大,ro 小：几十 几百,A o 很大: 104 107,运放符号：,国际符

4、号,国内符号,.2 集成运中的电流源电路,集成运算放大电路中为何使用电流源电路？ 1. 静态偏置：提供IC, 稳定工作点Q, “静态”电阻小。 2. 有源负载：提高放大倍数 动态电阻大（等效负载阻值大）。,？,.2.1 基本电流源电路,一、镜像电流源（Current Mirror）,Ic1与IR保持镜像关系,镜像电流源的温度补偿作用,温度,IC1,IC1,IC0,IR,UR,UB,IB,镜像电流源特性,1.恒流特性：,无论Rc的值如何， IC2的电流值将保持不变。 （VCC太小例外！）,恒流特性,输出电阻,2.输出电阻大：,Ro一般在几百千欧以上,二、比例电流源,改进：镜像比例关系 Re电流反

5、馈（稳定）,比例关系,三、微电流源,改进：比例电流源中Re0=0 输入级微电流偏置， Q点低，提高输入电阻 rbe=（26mv/IE）,微电流源,超越方程 试凑求解,uA级,低Q点，Ri大,.2.2 改进型（实用）电流源,一、改进镜像电流源（降低对2的需求）,二、“威尔逊”电流源,改进：镜像电流源作为T2射极Re稳定电流（电流反馈）,保持比例关系,T2的有源负载,思路：IC2与IR的关系。,两种“威尔逊”电流源,接NPN型的c极 PNP型的e极,接NPN型的e极 PNP型的c极,.2.3 多路电流源,提供多路偏流（比例）,基极电位相同：,横向PNP多集电极管-电流源,横向PNP管，IB一定， IC正比于集电区面积,例：电流源分析,镜向电流源,微电流源,思路：基准电流IR计算,.2.4 电流源作为有源负载放大电路,一、有源负载共射放大电路,？,恒流偏置与放大是否矛盾？,等效负载电阻变大！,全部流向