ch1集成运放的基础知识

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1、集成电路原理及应用(第二版)谭博学、苗汇静主编电子工业出版社教材微电子技术教学部2参考教材微电子技术教学部3第一章集成运算放大器的基础知识微电子技术教学部4集成运算放大器的基本组成差分输入级高增益放大级输出级偏置电路输入输出微电子技术教学部5差动输入电路（差动输入级）基本放大电路（CE、CB、CC）电平位移电路恒流源电路基准电压（电流）产生电路输出级电路集成运放的基本单元电路（CS、CG、CD）微电子技术教学部6双极晶体管的基本结构示意及符号图双极型晶体管（BipolarJunctionTransistor,BJT），由两个PN结组成，三个中性区组成。引出三个电极分别为基极（Base）、发

2、射极(Emitter)、集电极(Collector)。三个中性区分别为发射区、基区、集电区。发射区与基区之间部分称做发射结，基区与集电区之间的部分称集电结。晶体三极管分PNP和NPN型两种。微电子技术教学部7双极晶体管的工作模式右图所示npn的结构，其工作模式：(1)、饱和区条件：发射结正偏、集电结也正偏。典型值为VBE=0.7V(硅管)，而饱和压降VCE(sat)=0.3V(2)放大区条件：发射结正偏、集电结反偏。典型值VBE=0.7V(3)截止区条件：发射结反偏、集电结反偏。注意：在模拟电路中，双极晶体管工作在放大状态；在数字电路中双极晶体管工作在开关状态(不是截止就是饱和)微电子技术

3、教学部8双极晶体管的VBE与IC的关系漏电流：IS10-15A，10～1000饱和区截止区击穿区放大区IC(mA)VCE(V)40mA30mA20mA10mAIB=01234550mA微电子技术教学部9共发射电路的VBE与输入电流IB之间的关系曲线实际上VCE<0.3V时，VCE对输入特性影响较大，VCE>0.3V以后，影响较小，对于一般工作于放大状态的三极管总满足条件VCE>0.3V，这时诸输入特性靠得很近，通常只画出一条特性曲线。IBVBE(V)VBE(on)V(BR)BE00V0.3V10V(mA)VCE三极管也有一个死区电压，当VBE小于死区电压时，IB几乎为零，管子接近截止

4、状态，超过死区电压IB(以及IC)明显增加，管子开始明显导通，故死区电压又称导通电压，用VBE(on)表示。Si管与Ge管导通电压绝对值范围如下：0.2～0.3伏（Ge管）导通电压VBE(on)=0.6～0.7伏（Si管）微电子技术教学部10双极晶体管的放大作用微电子技术教学部11CE放大器的输入输出曲线BJT工作在放大区的条件是什么？微电子技术教学部12例：判断下图晶体管处于何种工作状态（放大、截至、饱和或损坏），说明理由（05年中科院&中科大）。=100VBE(on)=0.7V微电子技术教学部13例：在晶体管放大电路中，测得三集管各管脚电压如下图所示，试判断各三集管的类型（PNP还是

5、NPN，硅管还是锗管）,并判断e、b、c各是哪个管角。（03华科）材料硅（Si）锗（Ge）开启电压导通电压0.50.10.6～0.80.1～0.3微电子技术教学部14双极晶体管的低频小信号模型VA为厄尔利电压微电子技术教学部15厄尔利电压实际三极管的放大区特性并非严格的水平，而是略微向上翘，如下图所示。这意味着VCE的变化对IC仍存在一定的影响，三极管输出特性并非理想恒流源。实际输出特性的延长线与横坐标的交点它们将近似相交于公共点A上。对应的电压用VA表示，称为厄尔利电压(EarlyVoltage)。实际放大区特性与理想特性的区别微电子技术教学部16双极晶体管H参数与常用小信号参数的关

6、系输入/输出回路电压/电流关系可表示为全微分：微电子技术教学部17双极晶体管H参数与常用小信号参数的关系微电子技术教学部18hoe为输入端交流开路时的输出电导。ro为双极晶体管的小信号输出电阻hie为输出端交流短路时的输入电阻，单位为欧姆Ωhfe为输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数hre为输入端交流开路时的反向电压传输比微电子技术教学部19双极晶体管H参数与常用小信号参数的关系康华光版童诗白版+--++--+vbeh12vceh21ibvceh221cebh11icib微电子技术教学部20三极管小信号完整模型rbb是基区体电阻，rcs是集电区体电阻res是发射区体电阻一般:rb

7、b=50~300Ωres=1~3Ωrcs=20~500ΩrbbCπ为发射结电容，对小功率管，约在几十~几百皮法范围Cμ为B与C之间的极间电容，约在2~10pF范围Cjs为集电极电容，微电子技术教学部21三极管小信号完整模型rbb微电子技术教学部22基本放大电路（CE、CB、CC、CE-CB）（A）（B）（C）（D）微电子技术教学部23电容耦合的CE放大器上式中：rbe＝rbb+rπ+微电子技术教学部24带发射极负反馈电阻