模拟电子技术 教学课件 作者 顾海远 主编第5章 集成运算放大器.ppt

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1、第5章集成运算放大器10/7/20211本章基本要求1）掌握差分放大电路的工作原理及其分析方法和由运算放大器构成的各类模拟运算电路；2）熟悉有源滤波电路和电压比较器3）了解构成集成运算放大器的主要单元电路和运算放大器的内部电路组成和主要技术指标.10/7/202125.1集成电路的特点集成电路——在经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等工艺，将晶体管、电阻、电容等元器件及电路的连线都集成在同一块半导体基片上，最后再进行封装成一个完整的电路。1.集成电路的主要特点体积小，重量轻，成本低，可靠性高，组装和调试的难度小。（1）电路结构与元件参数具有对称性（2）用有源器件代替无

2、源器件（3）采用复合结构的电路（4）用双极型三极管的发射结代替二极管（5）级间采用直接耦合方式10/7/20213(5)是线性集成电路中发展最早、应用最广、最为庞大的一族成员。(3)输出电阻小，几百欧以下。(4)通用型和灵活性强、成本低、用途广、互换性好。(1)电压放大倍数高，103~105倍。(2)输入电阻大，几十千欧到几兆欧。2.集成电路中元器件的特点(1)电路结构与元件参数具有对称性。(2)用有源器件代替无源器件。(3)采用复合结构的电路。(4)外接分立元件少。集成电路内部只能制作小容量的电容，难以制造电感和较大容量的电容(C>2000pF)。(5)级间采用直

3、接耦合方式，并利用二极管进行温度补偿和直流电位偏移。1.集成运放的特点10/7/202142.集成电路的分类(1)按功能分(1)按功能分a.模拟集成电路主要用于放大和变换连续变化的电压和电流信号。b.数字集成电路主要用于处理数字信号，即离散的、断续的电压和电流信号。(2)按集成度分a.小规模集成电路（SmallScaleIntegrationCircuit，SSI)集成度：一块芯片上包含的元器件在100个以下。b.中规模集成电路（MiddleScaleIntegrationCircuit，MSI)集成度：一块芯片上包含的元器件在100~1,000之间。10/7/20

4、215c.大规模集成电路（LargeScaleIntegrationCircuit,LSI)集成度：一块芯片上包含的元器件在1,000~100,000之间。d.超大规模集成电路（VeryLargeScaleIntegrationCircuit,VLSI)集成度：一块芯片上包含的元器件在100,000以上。e.当前集成电路的状况(a)已经可以在一片硅片上集成几千万只，甚至亿只晶体管。(b)集成电路的性能（高速度和低功耗等）也迅速提高。(c)集成度大约每3年增加一倍。(d)集成电路逐步向集成系统（IntegratedSystem）方向发展。(2)按集成度分10/7/20

5、216(3)按制造工艺分a.半导体集成电路b.薄膜集成电路集成电路的元器件和电路由不到1mm厚的金属半导体或金属氧化物重叠而成。c.厚膜集成电路厚膜集成电路与薄膜集成电路基本相同，膜的厚度约几微米到几十微米。10/7/202173.模拟集成电路的分类(1)线性集成电路输出信号与输入信号呈线性关系。(2)非线性集成电路线性集成电路有：集成振荡器、混频器、检波器、集成开关稳压电源等。线性集成电路有：集成运算放大器、集成音频功率放大器、集成高频、中频放大器等。输出信号与输入信号呈非线性关系。10/7/202185.2电流源电路偏置电路的作用是向放大器的各级提供合适的偏置电

6、流，决定各级的静态工作点，在模拟集成电路中，一般采用电流源提供偏置电流。图5-1所示的分压式射极偏置电路，就是一个基本的恒流源电路。采用适当的辅助电路，可以使其恒流特性更接近于理想电流源。稳定工作点10/7/202195.2.1镜像电流源T1和T2特性相同(1)电路组成如图6-2(a)所示(2)电路特点(3)电路分析由于UBE1=UBE2=UBE设所以IB1=IB2=IB时基准电流镜像电流10/7/202110虽然接成二极管形式，但仍然可以理解为工作在正向作用区域，的关系仍然成立，这是分析电流源电路的关键。10/7/20211110/7/202112如图5-3所示称

7、为多路镜像电流源。且由式(5-1)有（5-2）10/7/2021135.2.2比例电流源T1和T2对称，特性完全相同(1)电路组成如图5-4所示(2)电路特点(3)电路分析由图可知忽略两管的基极电流，有（5-3）10/7/2021145.2.3微电流源(1)电路组成(2)如图5-5所示电路特点(3)电路分析由图可知T1和T2对称，特性完全相同（5-4）由得可得到10/7/2021155.2.4改进型电流源减小基极电流的影响10/7/2021165.3差分放大电路5.3.1直接耦合多级放大电路的零点漂移问题多级放大器的级间耦合方式主要有阻容耦合、变压器耦合、直接耦