电子技术基础--第五章--集成运算放大器

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1、第五章集成运算放大器第一节概述引言集成电路采用硅平面制造工艺，将二极管、三极管、电阻、电容等元器件以及它们之间的连线同时制造在一小块半导体基片上，并封装在一个外壳内，构成具有特定功能的电路和系统。高增益、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合的集成的具有很高电压放大倍数的多级放大电路。（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。（2）集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。（3）不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载。（4）只能制作几十pF以下的小电容。

2、因此，集成放大器都采用直接耦合方式。如需大电容，只能外接。（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。（6）一般无二极管，用三极管代替(B、C极接在一起)。集成运算放大器集成电路的工艺特点集成运放的组成：输入级输入级通常要求有尽可能低的零点漂移，较高的共模抑制能力，输入阻抗高及偏置电流小，因此一般采用差分放大电路。中间级主要承担电压放大的任务，多采用共射或共源放大电路。为了提高电压放大倍数，经常采用复合管做放大管，用恒流源做有源负载。集成运放的组成：中间级输出级要求具有一定的带负载能力（即输出电阻小）和一定的

3、输出电压及电流动态范围。因此输出级多采用射极输出器、互补对称电路。集成运放的组成：输出级偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点。一般采用镜像电流源，以及由其演变而成的微电流源、多路输出电流源等。集成运放的组成：偏置电路输入级中间级输出级输入级T1、T3和T2、T4简化电路偏置电路T5、T6有源负载中间级T7、T8输出级T11T13甲乙类互补对称功率放大电路(OCL)采用单电源(OTL)时，输入端静态电位应为0.5VCC。复合管，共发射极具有高增益1.直接耦合放大电路可以放大直流信号#为什么一般的

4、集成运算放大器都要采用直接耦合方式？2.直接耦合放大电路的零点漂移零漂：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。主要原因：温度变化引起，也称温漂。Q点位置随着温度的上升和下降而移动，从另一个角度来看：可以认为Q点没有动，而产生了一个缓慢变化的交流信号。这种信号又因为是直接耦合方式而被逐级放大。电源电压波动也是原因之一温漂指标：温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效输入漂移电压值。例若第一级漂移100uV（已折合到输入端），则输出漂移1V。若第二级也漂移100uV，则输出漂移10mV。假设

5、第一级是关键3.减小零漂的措施用非线性元件进行温度补偿采用恒温环境。采用差分式放大电路漂移100uV漂移10mV+100uV漂移1V+10mV漂移1V+10mV第二节差分式放大电路一、长尾差分式放大电路由两个结构完全对称的共射电路组成，通过射极公共电阻Ree耦合构成。ß1=ß2=ßVBE1=VBE2=VBErbe1=rbe2=rbeICBO1=ICBO2=ICBORC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb差模信号：有用的信号，包含着信息，要进行放大的。uid1=-uid2uid=uid1-uid2差模信

6、号和共模信号差模信号：有用的信号，包含着信息，要进行放大的。共模信号：人为引入的一个信号，不是要放大的，而是用来描述零漂的大小。直接描述、测量零漂很麻烦，要先后测量两种不同的环境温度下的静态工作点，求取它们的差值。从另外一个角度：在同样的环境温度下，在输入端施加共模信号，测量输出端的信号，求取共模放大倍数。静态分析直流通路由于电路结构对称，管子特性一致。IB1=IB2=IBIC1=IC2=ICVC1=VC2=VC2.差模交流信号分析:2.差模交流信号分析:画出对差模交流信号的交流通路理想的直流电压源短路2.

7、1差模输入双端输出关键是此处对Ree的处理。在以前画交流通路时，线性电阻在交流通路中保留，阻值为线性电阻的交流电阻，因为是线性的，所以交流电阻与直流电阻相等。某瞬间的真实方向uid1=-uid2Ree上交流压降为0。因此，画差模交流信号交流通路时，Ree可视为短路，即两管的发射极直接接地。由uc1=-uc2可知RL两端电位一端为正，一端为负，RL的中点应是地电位，即每管对地的负载电阻为RL/2.uid=uid1-uid2参考方向2.1.1求差模电压放大倍数画差模交流信号的小信号等效电路2.1.2求差模输入电

8、阻Rid=2(Rb+rbe)画求输入电阻的电路2.1.3求差模输出电阻Rod≈2Rc画求输出电阻的电路2.2差模输入单端输出(a)差模输入—单端输出(注意从哪边输出，左边)2.2.1求差模电压放大倍数交流通路差模输入单端输出小信号等效电路如果从T2的集电极输出交流信号的话，输出电压信号与输入电压信号同相。2.2.2求差模输入电阻Rid=2(Rb+rbe)画求输入电阻的电路2.2.3求差模输入电阻画求输出电阻的电路