集成运放内部电路设计

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1、模拟电子电路及技术基础孙肖子西安电子科技大学《模拟电子电路与技术基础》课程的特点是“概念性、工程性、实践性“强！“注重物理概念，采用工程观点；重视实验技术，善于总结对比；理论联系实际，注意应用背景；寻求内在规律，增强抽象能力。”4.1集成运放电路电路概述集成电路(IC：IntegratedCircuit)是在同一块微小的硅片上经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等工艺，将电阻、二极管、晶体管、场效应管及小电容和它们之间的连线组成的完整电路制作在一起，最后再进行封装，形成的一个实现特定功能的完整电路。集成电路分类：通用型运放：专用型运放：高阻型、高速型、高精度型、低温漂型、低/微功耗

2、型、高压大功率型特定功能运放：仪表用放大器、缓冲放大器、隔离放大器等。4.1集成运放电路电路概述1.高增益直接耦合放大器2.尽量用有源器件代替无源元件3.利用对称结构改善电路性能集成运放的特点：4.广泛采用复合管5.温度稳定性较高6.集成度高，功耗小4.1集成运放电路电路概述集成运放的组成：1.输入级输入电阻高、差模电压放大倍数大、共模信号抑制能力强、静态电流和失调偏差小。2.中间级提供足够大的电压放大倍数，多采用共发射极(或共源极)3.输出级提高输出功率、降低输出电阻(即提高带负载能力)、减小非线性失真和增大输出电压的动态范围。4.偏置电路采用恒流源电路.4.1集成运放电路电

3、路概述1.高增益直接耦合放大器2.尽量用有源器件代替无源元件3.利用对称结构改善电路性能集成运放的特点：4.广泛采用复合管5.温度稳定性较高6.集成度高，功耗小4.2集成运放电路中的电流源电路1.单管电流源电路2.镜像电流源镜像电流源的温度补偿作用多路镜像电流源多集电极晶体管电流源3.比例电流源4.微电流电流源5.威尔逊电流源—负反馈型电流源因为所以6.改进型电流源-----加射随器隔离的电流源利用的隔离和电流放大和作用，减少了基极电流和对基准电流的分流作用，改进的多输出镜像电流源4.2.2场效应晶体管组成的电流源T1一定工作于恒流区T1、T2的电性能完全相同MOS多输出电流源

4、电路例对于N沟道FET组成的电流镜，宽长比的比值为2：4：10＝1：2：5，所以有，P沟道FET电流镜的宽长比的比值为2：10：4＝1：2：5，所以有4.2.3电流源的主要应用----有源负载有源负载的特点(1)采用有源负载的放大器具有很高的电压增益。(2)有源负载放大器的增益与电源电压无关。(3)可以大大节约芯片面积。4.2.3电流源的主要应用----有源负载有源负载共射放大电路有源负载射级跟随器4.3.1零点漂移现象4．3差分放大电路所谓的零点漂移，就是当输入信号为零时，输出信号是一个随时间变化，漂移不定的非零信号结构特点:结构高度对称,有两个输入端,两个输出端,4.3.2

5、一般差分放大电路的特性分析1、抑制零漂原理2、差模信号和共模信号两端输入信号大小相同、极性相反的信号称差模信号两端输入完全相同的信号称为共模信号任意信号：当时，称它们为任意信号，任意信号可以分解为差模信号和共模信号之和式中3、差模增益和共模增益差模电压增益定义共模电压增益定义总的输出电压4、共模抑制比差模电压增益越大，共模电压增益越小，则共模抑制能力越强，抑制零漂的能力愈强，放大电路的性能越优良。5、典型差分放大电路及四种工作方式（a）双端输入、双端输出（b）单端输入、双端输出（c）双端输入、单端输出（d）单端输入、单端输出6、基本工作原理(1)静态分析(2)动态分析1)双端输

6、入，双端输出工作方式。①双端输入，双端输出差模电压增益。差摸输入交流等效电路小信号等效电路等效为对地短路负载电阻中点的交流信号电位为零差模输出电阻差模输入电阻②双端输入，双端输出共模电压增益。共模输入差分放大电路共模输入信号的交流通路共模电压增益为共模抑制比共模输入电阻共模输出电阻2)双端输入，单端输出工作方式。①双端输入，单端输出差模电压增益。双入单出差模交流通路双入单出共模交流通路其中差模输入电阻差模电压增益为差模输出电阻②双端输入，单端输出共模电压增益共模放大倍数一般情况下且共模输入电阻共模输出电阻3）单端输入的差分放大电路单端输入单端输出可看作是任意输入的一个特例：差模

7、信号共模信号4.3.3带恒流源的差分放大电路、、、组成恒流源电路，1、管C--E极之间的交流等效电阻用取代典型差分放大电路中的2、恒流源的电流计算恒流源的动态电阻4.3.4有源负载的差分放大电路用镜像电流源作差分放大电路的有源集电极负载电阻，可以使单端输出具有与双端输出相同的差模放大倍数及共模抑制比4.3.5MOS差分放大器采用有源负载的MOS差分放大器差模电压增益2.共模电压增益由于电路两边对称共模增益为0，趋于无穷大。共模输入时的有源负载MOS差分放大器2.共模电压增益共模输入时的有源负