1.6--集成运放(差分放大)

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1、1.6.1集成运算放大器概述集成运算放大器是非常重要的一种集成电路，它的应用十分广泛。主要应用在模拟信号的运算、放大、信号产生、变换及检测等电路中，是通过半导体集成工艺制成的一种高增益、直接耦合式多级放大器。一、集成运放的典型结构运放的典型电路通常有三级放大电路组成各部分作用：低温漂，高共模抑制输入级采用差分放大电路比和高输入电阻中间级采用CE(CS)电路高电压增益输出级采用互补对称式射低输出电阻，较强极跟随器结构带负载能力二、集成运放的主要特点结构：•同一硅片元件参数具有良好的采用结构对称相同工艺一致性和同向偏差为特征的电路采用微电流源•芯片面积

2、小工作电流极小作为偏置及集功耗很低(如几~几十微安)电极电阻采用有源负载•无法制造大容量电容采用直接耦合方式主要特点：性能：1﹒具有“二高一低”特性。即高电压增益、高输入电阻、低输出电阻的多级直接耦合放大器。2﹒在理想条件下，集成运算放大器可以等效成一个电压控制电压源（VCVS）。集成运放的电路符号国标符号简化符号习惯符号反相输输入信号与输出信号相位反相入端同相输输入信号与输出信号相位同相入端集成运放的等效电路模型在低频小信号，工作在线性区的条件下在理想条件下有：R→∞idR→0oA→∞od低频小信号电路模型1.6.2集成运放中的恒流偏置电路—提供

3、静态工作点镜像电流源基本镜像电流源电路T1和T2参数和特性完全相同，T1管的VCE=VBE=0.7V，工作在临界饱和状态。VVCCBERREF确定参考电流IREFRREFIIILC1REF使I和I≈I呈镜像关系LC1REF—晶体管T1、T2组成镜像电流源推导：R中的参考电流为REFVVCCBEIREFRREFIC1I2II2C1BC1IIC1REF2VVCCBEII当2ILIC1IREFBB12RREFIII(50时,误差<5%)C12CL该电路具有一定的温度补偿作用：ILILTIC1

4、RREF压降增加VBIB改进型电流源电路跟随型镜像电流源电路电路由三只晶体管组成，要求T1、T2、T3晶体管参数相同，特性也相同。在负载电阻RL上将流过恒定的电流VV2IICCBELREFRREF参考电阻RREF决定参考电流IREF，晶体管T1、T2组成镜像电流源结构，T３管为减小IL电流与参考电流的误差而设置，射极电阻Re3为提高T1、T2管集电极电流镜像精度，约为几十千欧。推导：电路中：令相同V2VCCBEIREFRREFIE3IIIIREFC13BL1I2L2IB2IILL11(1)II

5、2(1)LREFI2(1)L(1)当β≥50时，输出电流IL与参考电流IREF的相对误差小于0.08%温度补偿作用：实际电路中，接入电阻R，其作用：e3增大T管工作电流，从而提高T管的β。33因为：IIIIe3B1B2Re3多路电流源电路当参考电流IREF确定后，在各支路串IIIC1C2C3入不同的射极电阻，可得到不同的输出电流。VIRVIRVIRVIRBEEeBE1E1e1BE2E2e2BE3E3e3IRIRIRIREeE1e1E2e2E3e3IRIRIRIRREFeC1e1C2e2C3e3

6、1.6.3差分放大电路―运放输入级一、BJT差分放大器的结构和工作原理电路结构特点：1、特性和参数完全对称的T1和T2管发射极连在一起后，通过电阻接负电源；2、两个基极分别加入两个输入信号；3、集电极通过RC电阻接另一正电源；4、输出从两个集电极之间引出。从结构可以看出，该电路的输入有两种方式：(a)两输入端同时对地输入信号—双端（边）输入(b)一端接地，另一端输入信号—单端（边）输入两种输出方式：(c)输出信号取自两个集电极—双端输出(d)输出信号取自一个集电极对地信号—单端（边）输出输入、输出方式双入/双出双入/单出单入/双

7、出单入/单出工作原理：1.静态分析(直流分析)v和v都为零，即输入端接地I1I2V(II)RVBEE1E2eEE10.7VEEIIIE12ERe22ReIReIIIIC1C2E1E2VVIRVVIRo1CCC1Co2CCC2CVVV0oo1o2如果双端输出时，输出为零由于电路结构对称，元件参数和特性相同，因而温度变化时V、V始终相等，V＝0，有效地抑制温漂和零漂。C1QC2QOQ2.动态分析当两输入端的信号分别为vvI1I2则两端信号可以分解为:vvvvIdIdI1I2两信号之差vvI1I

8、2v两信号平均值Ic2vIdvvI1Ic1端对地仍是v2I1vvvvI1I2I1I2222