模拟集成电路及运算放大器的应用

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1、第五章模拟集成电路及运算放大器的应用教学内容：电流源工作原理；差分放大电路的分析和计算；集成运算放大器及主要技术指标，理想运算放大器及其组成的各种运算电路,实际运算放大器运算电路的误差分析。教学要求：1、熟悉集成运放的组成及各部分作用，正确理解集成运放主要指标的物理意义；2、了解电流源的工作原理；3、了解LM324的工作原理及应用重点、难点：集成运放的电路组成及各部分作用，集成运放主要性能指标的物理意义及选用。教学方法：讲授法、讨论法教学时数：12学时教学过程：5.1模拟集成电路中的直流偏置技术5.1.1BJT电流源电路1.镜像电流源T1、T2的

2、参数全同即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2，，当BJT的β较大时，基极电流IB可以忽略动态电阻一般ro在几百千欧以上1.电路简单，应用广泛；2.要求IC1电流较大情况下，R的功耗较大，集成电路应避免；1.要求IC1电流较小时，要求R数值较大，集成电路难以实现。2.微电流源由于很小，所以IC2也很小）3.比例电流源4.组合电流源T1、R1和T4支路产生基准电流IREFT1和T2、T4和T5构成镜像电流源T1和T3，T4和T6构成了微电流源5.1.2FET电流源1.MOSFET镜像电流源当器件具有不同的宽长比时（l=0）ro=rds2用T3代替R，

3、T1~T3特性相同，且工作在放大区，当l=0时，输出电流为2.MOSFET多路电流源3.JFET电流源5.2差分式放大电路一.直接耦合放大电路的零点漂移现象1.零点漂移现象：在直接耦合放大电路中，输入电压vI＝0，输出电压vO≠0的现象。2.零点漂移产生的原因：①温度变化，②直流电源波动，③器件老化等。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。3.抑制零点漂移的方法：①引入直流负反馈，②温度补偿，③典型电路：差分放大电路二.差分放大电路差分放大电路是由对称的两个基本放大电路构成的，两个基本电路参数完全相同，管子的特性也完全相同,电路

4、有两个输入端和两个输出端。电路中两只管子的集电极静态电位在温度变化时将时时相等，因此以两集电极电压差作为输出，可以克服温度的漂移。共模输入和差模输入工作情况：（1）共模输入两输入端所加信号vI1和vI2大小相同极性（相位）也相同。由于电路参数对称，T1管和T2管所产生的电流变化相等，即T1管和T2管集电极电位变化也相等：从而输出电压结论：差分式放大电路对共模信号有很强的抑制作用，在电路参数完全相同的情况下，共模输出为零。（2）差模输入两输入端所加信号vI1和vI2大小相同极性（相位）相反。结论：差分式放大电路对差模信号有放大作用。但由于有射极电阻

5、Re，其放大能力较差。差分式放大电路的改进电路：在差模输入情况下，两管发射极电流与其它电流一样，变化量的大小相等，方向相反。将两个基本放大电路的发射极电阻合并为一个射极电阻Re，则在差模信号的作用下，Re中的电流变化量为零，即Re对差模信号无反馈作用。即Re对差模信号相当于短路，从而提高了对差模信号的放大能力。一般情况下，差分式放大电路采用双电源供电，右图为典型的差分式放大电路5.2.1差分式放大电路的一般结构1.用三端器件组成的差分式放大电路2.有关概念差模信号共模信号差模电压增益共模电压增益其中——差模信号产生的输出——共模信号产生的输出总输

6、出电压共模抑制比反映抑制零漂能力的指标根据有共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；差模信号大小相等，相位相反。5.2.2射极耦合差分式放大电路1.电路组成及工作原理静态动态差模信号:大小相等，极性相反的输入信号。vI1=-vI2=vId/2。△iE1=－△iE2,所以e点的电位不变2.抑制零点漂移原理温度变化和电源电压波动，都将使集电极电流产生变化。且变化趋势是相同的，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。这一过程类似于分压式射极偏置电路的温度稳定过程。所以，即使

7、电路处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零漂能力。差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用3.主要指标计算差分放大电路的四种接法：根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。双端输入双端输出3.主要指标计算（1）差模情况双入、双出以双倍的元器件换取抑制零漂的能力接入负载时双入、单出接入负载时单端输入等效于双端输入指标计算与双端输入相同（2）共模情况双端输出共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。所以共模增益单端输出抑制零漂能力增强（3）共

8、模抑制比，双端输出，理想情况单端输出越大，抑制零漂能力越强单端输出时的总输出电压（4）频率响应高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号