第五章集成运算放大器的基础.doc

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1、第5章集成运算放大器的基础5.1集成运算放大器中的电流源电路5.1.1镜像电流源1、基本镜像电流源其电路如图4.2.2所示。V1、V2是做在同一小块硅片上的两个相邻三极管，由于工艺、结构及材料均相同，因此，二者性能参数相同，又因UBE1=UBE2=UBE，因此电流也对称相等，即IB1=IB2=IB，IC1=IC2=IC由图可得R中的电流为IR=根据分流关系，又可有当β>>2时，有我们称IR为基准电流，而将IC2作为输出电流，供给其它放大级。由上式可知，IC2等于IR，一旦IR确定，IC2便随之确定，IR稳定，IC2也随之稳定，IC2与IR成为一种镜像关系

2、，故称其为镜像电流源。镜像电流源的输出电流IC2只决定于基准电流IR，而与V2集电极负载大小及性质无关。2、带缓冲级的镜像电流源对于基本镜像电流源来说，只有在三极管的β值较大时，才能认为输出电流和参考电流近似相等，否则这两个电流间就存在着较大的差别。为了解决这一问题，在电路中加入三极管V3，如下图所示。利用V3的电流放大作用，进一步减小了V1和V2基极电流对的分流作用，从而提高了对的镜像程度。为避免V3的射极电流过小，使三极管不能正常工作，加入电阻Re使IE3增加。带缓冲级的镜像电流源且当时，5.1.2微电流源在集成电路中，有时需要微安级的小电流，如果利用基本镜像电流源实现

3、，就必须提高电阻R的阻值，而大电阻的制作在集成电路中非常困难。为解决这个问题可以采用图3-20所示的微电流源电路。与基本镜像电流源相比，在V2的发射极接入电阻Re2，由图可知，当参考电流IREF一定时，可确定IO。图3-20微电流源因为 UBE1-UBE2=ΔUBE=IE2Re2 所以由于两个三极管发射结电压之差ΔUBE是一个较小的数值，因此利用不大的Re2就可以获得较小的恒流输出，故称为微电流源。5.1.3多路电流源设各管的参数值相同，当较大时，有所以,,所以在确定后，通过改变各个电流源的射极电阻值，即可获得各路不同的电流源。5.2差分放在电路图3-5典型基本差动放大电路

4、一、静态分析及抑制零漂原理1、静态分析当ui1=ui2=0时，由于电路完全对称，因此电路对称两边的静态参数也应完全相同。以V1管为例，其静态基极回路由-UEE、UBE和Re构成，但需要注意的是，流过Re的电流是V1、V2两管发射极电流之和，如图3-5所示。则V1管的输入回路方程为 UEE=UBE+2IE1Re所以，静态射极电流为静态基极电流为静态V1管压降为UCE1=UCC+UEE-IC1Rc-2IE1Re（3-3）因为电路参数对称，故V2管的静态参数与V1管相同。静态时，两管集电极对地电位UC1=UC2（不为0），而两集电极之间电位差为零，即输出电压uo=UC1-UC2

5、=0。2、抑制零点漂移的原理1）所谓零点漂移，就是放大电路在没有输入信号时，由于电源波动、温度变化等原因，使放大电路的工作点发生变化，这个变化量会被直接耦合放大电路逐级加以放大并传送到输出端，使输出电压偏离原来的起始点而上下漂动，导致“零入不零出”。放大器的级数越多，放大倍数越大，零点漂移的现象就越严重。图3-3直接耦合放大电路的零点漂移2）温度漂移：由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因而也称零点漂移为温度漂移，简称温漂。3）抑制零点漂移的原理当温度发生变化时，由于电路参数对称，T1管和T2管所产生的电流变化相等，即，；因此，集电极电位的变

6、化也相等，即。输出电压。说明差分放大电路对共模信号具有很强的抑制作用，在电路参数完全对称的情况下，共模输出为零。二、动态分析由于差分放大电路结构为直接耦合形式，因此输入信号可以是直流，也可以是交流信号。1、输入信号的类型：共模信号与差模信号1）差模信号：如果两个输入信号的大小相同、极性相反，即ui1=-ui2，则这种输入方式叫做差模输入。假设加在V1管的ui1为正值，则ui1使V1管的集电极电流增大ΔIC1，V1的集电极电位因而降低了ΔUC1；和V1相反，在ui2的作用下，V2的集电极电位升高了ΔUC2。所以差模输入时，两管的集电极电位一增一减，变化的方向相反，变化的大小相

7、同，就像是“跷跷板”的两端。两个集电极电位的差值就是输出电压uo，即 uo=ΔUC1-ΔUC22）共模输入（共模信号）如果两个输入信号的大小相同、极性也相同，即ui1=ui2，这种输入方式叫做共模输入。对于完全对称的差动放大电路来说，共模输入时两管的集电极电位必然相同，因此有uo=ΔUC1-ΔUC2=0。所以在理想情况下，差动放大电路对共模信号没有放大能力。实际上，我们说差动放大电路对零点漂移有抑制作用，就是对共模信号的抑制作用。因为引起零点漂移的温度等因素的变化对差动电路来说相当于输入了一对共模信号，所以差动放大