《模拟电子技术基础》集成电路运算方法放大器.ppt

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1、第九章集成运算放大器9.2电流源电路9.4功率放大电路9.5集成运算放大器9.3差分放大电路9.1集成放大电路概述6.集成运算放大器的组成、工作原理、主要性能参数，集成运算放大器的主要类型和选择方法；典型的集成运算放大器LM741和MC14573。本章的主要内容1.集成电路的优势、特点，集成放大电路的组成框图；2.镜像电流源、微电流源、威尔逊电流源和多路电流源的电路组成以及输出电流和输出电阻的计算；3.差分放大电路的组成、差模信号的放大、共模信号和温度漂移的抑制、输入输出方式、小信号分析方法和主要参数的计算，差分放大电路的大信号传输

2、特性；4.OCL电路、OTL电路和ＢTL功率放大电路的组成、工作原理，电路的分析方法和主要性能参数的计算，功放管的选择和散热；5.集成功率放大器的组成、工作原理和主要应用，典型的集成功率放大器LM386；9.1集成放大电路概述9.1.2集成放大电路的组成框图9.1.1单片集成电路中的元件及特点集成电路—集成制造在一块微小的半导体基片上、完成特定功能的电子电路称为单片集成（IntegratedCircuit，IC），半导体基片称为晶圆或衬底或芯片。9.1集成放大电路概述混合集成电路—将单片集成电路和无源元件制作在衬底或印制电路板上的小

3、型化电子电路。单片集成电路分类：按制造工艺分：双极型、单极型和双极单极兼容型集成电路。按功能分：数字和模拟集成电路。模拟集成电路又分为：集成运算放大器，集成功率放大器，集成比较器，集成乘法器集成稳压器。本章仅介绍单片集成的运算放大器和集成功率放大器。与分立元件电路比较，集成电路有两个主要优势成本和性能：成本极低：通过标准工艺，每mm²可以制作上百万个晶体管。性能：工作速度快、功耗低、功能强和可靠性高。1．具有良好的对称性。由于采用相同的标准工艺，所以容易在同一块硅片上制作性能一致的同类有源元件和同类无源元件。并且工作温度基本相同，元

4、件的温度特性也一致。9.1.1单片集成电路中的元件及特点主要有以下特点：（与分立元件比较）2．电阻和电容的数值有一定限制。3．用有源元件代替大电阻。由于双极型晶体管（BJT）和场效应管（FET）占用芯片面积小、性能好，常用这些有源元件构成电流源电路，取代大电阻。为了提高单位面积的元件数，电阻的阻值限制在数十欧姆到几个千欧之间，电容的容量一般小于100pF。电阻是用半导体材料的体电阻，电阻和电容的数值越大，占用的芯片面积也越大。电容则是PN结的结电容或MOS管的栅极电容。2.对于多级直耦放大电路，最末级的温度漂移最严重。因为前级的温度

5、漂移直接耦合到下一级并将其放大，使后级漂移很大。图9.1.1集成放大电路组成框图9.1.2集成放大电路的组成框图集成放大电路通常是直接耦合的放大多级电路。直耦电路的优点：1.可以放大输入信号的直流分量和低频信号；2.电路不包含大电容和大电感，适合集成电路工艺制造。直耦电路的缺点：1.静态工作点受信号源内阻和负载的影响，并且随温度变化移动，称为温度漂移。因此，必须使每级放大电路的静态工作点稳定，特别是输入级。9.1.2集成放大电路的组成框图例如，电平移动电路，调节各级电压的配合，达到输入量为零时输出量也近似为零，使信号源和负载中没有由

6、直流电源引起的直流分量；图9.1.1集成放大电路组成框图1.输入级则采用静态工作点很稳定的差分放大电路。此外，还要求输入级的输入电阻大。2.中间级主要作电压放大，通常是共射放大电路或共源放大电路。3.输出级要求带负载能力强（输出电阻小）。为了提高电压增益，常采用复合管放大，以及电流源作集电极（或漏极）负载（称为有源负载）。典型电路是射极输出器或互补对称电路。此外，集成电路还包含一些辅助电路。短路保护电路，防止输出端对地短接时损坏内部元件；等等。CMOSMC14573集成运算放大器电路结构有源负载T13B:有源负载恒流源偏置恒流源偏置

7、过流保护T13A:恒流源共集共基差分电路共集共射组合管互补对称共集/射极输出功率放大电路共集驱动管集成运算放大器µA741集成运算放大器µA741简化电路MC14573与µA741的参数对比MC14573μA741C管脚、器件数量30FETs；4组运放，16管脚1组运放；8管脚电源/管耗单电源供电：3-15V；双电源：±1.5-±7V；功耗50mW工作电压±22V,差分输入电压±30V,输入电压±15V,功耗500mW.工作温度-40-85OC0-70OC开环电压增益8-12V/mV/VDD=15V)≈80dB200V/mV=106

8、dB输出短路电流??10-40mA输入电阻1011Ω2MΩ共模抑制比45-70dB70-90dB输入偏置电流50pA30-100nA输入偏置电压±30mV±5mV增益带宽积0.5-1MHz0.7-1MHz公司摩托罗拉仙童9.1电流源电