9-模拟集成电路(1)

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1、第六章集成电路运算放大器本章主要要求：1.了解集成运放的基本组成与工作原理；2.掌握集成运放的外部特性，熟悉其主要参数。1第六章集成电路运算放大器在半导体制造工艺的基础上，将整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，成为集成电路。集成电路按其功能来分，有模拟集成电路和数字集成电路。2集成电路概述人们经常以电子器件的每一次重大变革作为衡量电子技术发展的标志1904年电真空器件（如真空三极管）-第一代1948年半导体器件（如半导体三极管）-第二代1959年集成电路-第三代1974年大规模

2、集成电路-第四代3集成电路概述按构成有源器件的类型，可分为双极型（用BJT等）和单极型（用场效应管）两种。按封装形式分，有双列直插式①、圆壳式②和扁平封装③等类型。①②③45、二极管：常用BJT的发射结来代替。主要起是电平移动作用。模拟集成电路的特点：1、元件参数同一性（对称性）好，适于构成差分放大电路。2、电阻精度不高：可用BJT恒流源代替大电阻3、电容：小电容可用PN结结间电容代替(几十PF），大电容要外接4、电感：电感都是靠外接6.多采用复合结构电路，级间采用直接耦合方式。5集成运算放大器概述集成

3、运算放大器（OperationalAmplifier，Op-amp）是一种通用的集成电路，广泛应用于各种线性集成电路系统中。早期的集成运放主要用于数学运算（如加、减、乘、除、积分、微分）电路中。初期是由真空管构成，需较高工作电压，功耗也大。当今的集成运放由线性集成电路构成，在相对较低的电压下工作，且具有更高的可靠性和比较低廉的价格。6集成运算放大器概述集成运放内部实际上是一个高增益的、高输入阻抗、低输出阻抗，带深度负反馈的多级直接耦合放大器。集成运算放大器内部组成原理框图71．输入级输入级是提高运算放

4、大器质量的关键部分,要求其输入电阻高,为了能减小零点漂移和抑制共模干扰信号,输入级都采用具有恒流源的差动放大电路,也称差动输入级。2．中间级中间级的主要作用是提供足够大的电压放大倍数,故而也称电压放大级。要求中间级本身具有较高的电压增益。83．输出级输出级的主要作用是输出足够的电流以满足负载的需要,同时还需要有较低的输出电阻和较高的输入电阻,以起到将放大级和负载隔离的作用。4．偏置电路偏置电路的作用是为各级提供合适的工作电流,一般由各种恒流源电路组成。集成运放的符号_A+NPO9电流源可以为放大

5、电路提供稳定的偏置电流，或作为放大电路的有源负载，提高放大电路的增益。§6.1电流源在三极管输出特性中，有恒流的特点。因此利用三极管的这种特性外加适当的辅助电路组合成电流源。CImmmmC/mA0UE/V123448121620B＝20A40A60A80AI10图是由三极管构成的电流源电路。实际上，它就是分压式射极偏置电路的直流通路。特别值得注意的是，此处电路是单口网络，不再有输入信号，输出端口在集电极上。Rc作为电流源的负载，IC也就是电流源的输出电流。Rb1Rb2RCReVCC一、三极管电流源用三极

6、管BJT构成电流源时，只要使基极电流IB保持不变，输出集电极电流也将保持恒定。11由射极偏置电路静态工作点估算法可求出电流源的输出电流Rb1Rb2RCReVCCVBIBIOICro12Rb1Rb2RCReVCCVBIBIOICro从电流源端口看进去的交流等效电阻为：rbeReRbrceBEC+—ro13rbeReRbrceBEC+—14为了进一步提高电路的温度稳定性，可以对三极管进行温度补偿当用同样的一个三极管进行补偿时，便得到接下来要介绍的镜象电流源二、镜象电流源将三极管电流源中的Rb1、Rb2支路换

7、成R、T1，原来的T变成T2，将T1的基极和集电极连接在一起并去掉Re，便得到图示的镜象电流源。由于T1和T2的发射结并联在一起，当T1、T2的特性相同时，T1对T2有很好的温度补偿作用。可以大大提高电流源的温度稳定性。T2T1RRCVCCIREFIC1IC22IB15由于两管的VBE相同，所以他们的发射极电流和集电极电流均相等。电流源的输出电流，即T2的集电极电流为当b>>1由上式可以看出，当R和VCC确定后，基准电流IREF也就确定了，IC2也随之而定。我们把IC2看作是IREF的镜象，所以称图为镜

8、象电流源。T2T1RRCVCCIREFIC1IC22IB16当b不够大时，IC2与IREF就存在一定的差别。为了减小镜象差别，在电路中接入BJTT3，如图所示。利用T3的电流放大作用，减小了IB对IREF的分流作用，从而提高了IC2与IREF互成镜象的精度。为了避免T3的电流过小而使b3下降，常在T3的射极加一电阻Re3，使IE3增大。镜象电流源电路适用于较大工作电流（毫安数量级）的场合，若需要减小IC2的值（例如微安级），可采用微电流源电