西安交通大学赵进全模拟电子技术基础第4章.ppt

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1、4.1集成运放概述集成电路——把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成具有某种特定功能的电子电路。体积小，重量轻，成本低，可靠性高，组装和调试的难度小。4集成运算放大器1.集成电路的主要特点2.集成电路的分类(1)按功能分a.模拟集成电路b.数字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。主要用于处理离散的、断续的电压和电流信号。数字集成电路种类多，形式较为简单，通用性强。(2)按集成度分a.小规模集成电路（SSI—smallscaleintegrationcircuit)。b.中规模集成电路（MSI—middlescal

2、eintegrationcircuit)集成度：一块芯片上包含的元器件在100个以下。集成度：一块芯片上包含的元器件在100~1,000之间。c.大规模集成电路（LSI—largescaleintegrationcircuit)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（VLSI—verylargescaleIntegrationcircuit)集成度：一块芯片上包含的元器件在100,000以上。e.目前的集成电路(a)已经可以在一片硅片上集成几千万只，甚至上亿只晶体管。(b)集成电路的性能（

3、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)出现了系统级芯片（SOC—systemonchip）。(e)集成电路逐步向集成系统（integratedsystem）的方向发展。(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。3.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

4、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。4.集成运算放大器概述(1)集成运算放大器简称集成运放b.信号处理。(2)集成运算放大器的主要应用a.完成比例、求和、积分、微分、对数、反对数、乘法等数字运算。c.波形产生。d.信号测量。(3)集成运放发展的三个阶段a.通用型集成运放的广泛使用。b.专用集成运放的出现。如高速型、高输入电阻型、高压型、大功率型，低漂移型和低功耗型等。c.开发更高性能指标的产品，进一步提高集成度。(5)是线性集成电路中发展最早、应用最

5、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。5.集成运放的主要特点(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。(1)相邻元器件的特性一致性好。(2)用有源器件代替无源器件。(3)二极管大多由三极管构成。(4)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)电路采用直接耦合的方式。4.1.1集成电路中元器件的特点4.1.2集成运放的典型结构1.典型结构输入级输出级中间级偏置电路输入输出(1)偏置电路2.各部分的作用具

6、有与输出同相和反相的两个输入端，较高的输入电阻和抑制干扰及零漂的能力。为各级电路提供稳定合适的偏置电流，并使整个运放的静态工作点稳定且功耗较小。(2)输入级输入级输出级中间级偏置电路为负载提供足够的电压和电流，具有很小的输出电阻和较大的动态范围。主要进行电压放大，具有很高的电压增益。(3)中间级(4)输出级输入级输出级中间级偏置电路3.集成运算放大器的电路符号同相输入端反相输入端输出端–+4.2.1典型差分放大电路4.2集成运放中的基本单元电路1.电路组成+-+-+-+--+(1)电路特点a.电路两边对称。b.两管共用发射极电阻RE。

7、c.具有两个信号输入端。d.信号既可以双端，也可以单端输出。+-+-+-+--+两个输入端信号电压的差值是有用的，称之为差模输入信号，因而该电路称为差分放大电路。(2)信号的输入+-+-+-+--+(3)抑制零漂的原理（T1和T2特性相同）(a)当温度T一定时(uI1=uI2=0)a.电路双端输出+-+-+-+--+(b)当温度增加时在双端输出的情况下，漂移为零。+-+-+-+--+b.单端输出时因射极电阻RE的负反馈作用可以抑制零点漂移+-+-+-+--+2．静态分析直流通路+-+-+-+--+因为电路对称，所以–+–+–+–+列输

8、入回路方程由此可得因–+–+–+–+–+–+–+–+3.动态分析(1)小信号差模特性差模信号记为当时的输入信号+-+-+-+--+差模输入时放大电路中的电流⊕由于电阻RE上无交流电流，T1、T2发射极虚地。⊕交流通路⊕由