集成运放的组成.教学文案.ppt

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1、集成运放的组成.1.级间只能采用直接耦合方式(集成工艺不能制作大电容和电感)；2.尽可能采用有源器件代替无源器件(避免使用大电容、大电阻)；3.利用对称结构改善电路性能(参数一致性好,但单个元器件参数误差较大)。集成运放在设计上的特点：图4―1集成运算放大器组成框图差动放大器负载为有源负载的共射放大器射随器或互补射随器提供各级偏流和有源负载5.2电流源电路镜像电流源比例电流源微电流源威尔逊电流源图4―3镜像电流源一、镜像电流源(CurrentMirror)工作电流参考电流镜像的含义：即工作电流可看成是参考电流的镜像。图4

2、―3镜像电流源V1、V2管特性相同！即两管的电流放大倍数相同，反向饱和电流相同。图4―3镜像电流源IB1IB2电路说明：1）V1工作在临界饱和状态。UCE1＝UBE1参考电流2）由于：UBE1＝UBE2图4―3镜像电流源IB1IB2求工作电流：图4―3镜像电流源IB1IB2镜像电流源的交流输出电阻：ro=rce2电流源电路符号rce2图4―3镜像电流源IB1IB2将镜像电流源推广，可得多路镜像电流源，如图所示的是三路电流源，V5管是为了提高各路电流的精度而设置的。UCCRrIrV1IC4V4V2IC2V3IC3若将V5管

3、的基极和发射极短路，则：条件更易满足，所以各路电流更接近Ir。IrRrIC1IC2UCCIC3RrIrIC2IC3V3V2V1UCC图5.2.3多集电极晶体管镜像电流源(a)三集电极横向PNP管电路(b)等价电路集成电路中多路镜像电流源的实现：采用多集电极晶体管。二、比例电流源（指电流源的工作电流与参考电流成比例关系）图4―6比例电流源室温下，当两管的射极电流相差10倍时：若β>>1，则IE1≈Ir,IE2≈IC2仅为此时两管UBE电压(>600mV)的10%。因此，UBE1≈UBE2。三、微电流电流源RrIrIC2V

4、2V1UCCR2图4―7微电流电流源当β1>>1时，IE1≈Ir,IE2≈IC2已知Ir=1mA,要求IC2=10μA时四、威尔逊电流源（负反馈型电流源）是一种改进的镜像电流源。图5.2.6威尔逊电流源说明：三个管子的特性相同。可见：输出电流受β的影响大大减小。－－－　　改进点1当=10时，IC2≈0.984Ir。改进2：威尔逊电流源的温度特性更好。当温度升高：IC3↑→IE3↑→IC2↑→IC1↑→(Ir固定)IB3↓→IC3↓利用交流等效电路可求出威尔逊电流源的动态内阻Ro为：改进3：具有较大的动态内阻。四种镜像

5、电流源小结需要掌握其参考电流和工作电流的分析方法。V5管是为了提高各路电流的精度而设置的。单路镜像电流源多路镜像电流源比例电流源RrIrIC2V2V1UCCR2微电流电流源威尔逊电流源优点：动态电阻大；受变化的影响小；温度稳定性好。5.3以电流源为有源负载的放大电路在集成运放中，放大器多以电流源作为有源负载。典型的有源负载共射放大电路如图所示：UCCV3V2uoV1uiRr镜像电流源作为有源负载。注意：1）镜像电流源作为有源负载，是用其动态内阻rce3替代集电极电阻RC。2）实际负载RL通过射随器隔离后接入。所以：该级

6、放大器可获得很高的电压增益。UCCV3V2uoV1uiRr有源负载共射放大电路的交流小信号等效电路5.4差动放大电路(DifferentialAmplifier)5.4.1零点漂移现象1.静态时，由于温度变化，电源波动等因素的影响，会使工作点电压(即集电极电位)偏离设定值而缓慢地上下飘动。因此，当输入电压为零时，输出电压也会产生缓慢变化的现象，即零点漂移现象，简称零漂。2.在阻容耦合电路中，因为耦合电容的存在，输入级工作点的缓飘很难传到下一级去，因此可忽略它的影响。但对直接耦合放大电路，这种飘动会逐级放大，会使后级放大器

7、进入截止和饱和，这样整个电路将无法正常工作。抑制零点漂移的方法有以下几种：1）电路中引入直流负反馈，稳定静态工作点，减小　零漂。2）利用热敏元件对放大管进行温度补偿。3）采用特性相同的管子，在相同的环境下，两者的　零点漂移情况相同，可以互相抵消，这就构成了“差动放大电路”。5.4.2差动放大器的工作原理及性能分析特点：结构对称。基本型差动放大器（图5.4.2c）一、电路形成原理：ui1ui2uoRCT1RBRCT2RBRERE抑制零漂的原理:uo=UC1-UC2=0uo=(UC1+uC1)-(UC2+uC2)=

8、0当ui1=ui2=0时：当温度变化时：ui1ui2uoRCT1RBRCT2RBRERE可见：利用电路的对称性可以很好地抑制零点飘移。实用的差动放大器电路：双电源长尾式差动放大器UCCRCRLRCUi1Ui2RE－UEEV1V2－＋Uo图5.4.2d采用双向电源，让电源能够与信号源“共地”。RE1和RE2合二为一