集成运算放大器电路原理课件.ppt

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1、定义：是采用微电子工艺，将晶体管、场效应管、电阻、电容等器件及它们之间的连线制作于同一硅片上，并使其具有特定功能的多级放大电路。用途：此种电路最初多用于各种模拟信号的运算，如比例、求和、求差、积分、微分等运算，所以称为运算放大器，简称为集成运放。特点：高性能（电压增益高、输入电阻大、输出电阻小、工作点漂移小等）、低价位。广泛应用于模拟信号的处理和产生，在大多数情况下，集成运放已经取代了分立元件放大电路。集成运算放大器（AMPLIFIER）6.1集成运放的电路特点1.级间采用直接耦合方式（提高集成度）2.尽量用有源器件代替无

2、源元件（BJT和FET电阻电容电感）3.利用对称结构改善电路性能（差动放大器）输入级：对称结构的差动放大器中间级：有源负载共射极放大器输出级：（互补）射极跟随器（CC放大器）电流源电路：提供各级偏流与有源负载6.2电流源电路1.单管电流源电路RBrberCERE+UORBrberCERE+UO2.镜像电流源电路V1=V2β小时,误差大多路镜像电流源电路：增加射随器(V5),以减小误差，提高精度。多集电极晶体管镜像电流源：由多集电极晶体管实现。三集电极横向PNP管电路等价电路3.比例电流源电路4.微电流电流源电路5.负反馈型

3、电流源电路——威尔逊电流源电路另一种负反馈型电流源电路——串接电流源电路（两个镜像电流源串接在一起）6.有源负载放大器由于普通晶体管的频率特性较差，因此，在高速或宽带集成电路中，一般不采用有源负载放大器。6.3差动放大电路(差分放大电路)6.3.1直接耦合放大器的零点漂移积累现象静态（交流输入为零）时，由于温度、电源波动等因素的影响，输出电压会出现零点漂移。在直接耦合放大电路中，此漂移会逐级传递并放大，最终可能会使后级放大器进入饱和或截止状态，进而使整个放大电路无法正常工作。6.3.2差动放大器的工作原理及性能分析1、直流

4、静态工作点分析双端输入：两输入端均不接地单端输入：两输入端其中一端接地双端输出：从两个输出端之间输出单端输出：从一个输出端到地之间输出差模输入信号共模输入信号定义2、差模放大特性3、共模抑制特牲共模电压放大倍数双端输出单端输出共模输入电阻共模输出电阻单端输出4、共模抑制比Common ModeRejection Ratio双端输出单端输出5、对任意信号的放大特性根据叠加原理，输出电压应为差模输出电压和共模输出电压之和。无论是双端还是单端输入，是双端还是单端输出，差动放大器只放大两输入端的差模信号，而抑制其共模信号，这也正是

5、差动放大器名称的由来。6.3.3具有恒流源的差动放大电路由于电流源的动态内阻非常大，因此，无论双端输出还是单端输出，Auc都可近似为零，从而使KCMR趋于无穷大。前电路缺点：KCMR做不高；输入端不能有较大的Uic变化。目的：研究差放小信号线性动态范围和大信号的非线性特性熟悉差模输入信号与电流分配的关系了解差动放大器传输特性的应用6.3.4差动放大器的传输特性是指放大器的输出电流（iC1和iC2）和输出电压（uo）与差模输入电压(uid)之间的函数关系。电流传输特性电压传输特性简化的差动放大器推导过程见书208页iC1,i

6、C2IiC2iC1iC1iC26UT4UT2UT02UT4UT6UTuidQI2一，两管集电极电流之和恒等于I(uid=0时，称为静态)。结论：二，差动放大器线性动态范围很小（±2UT，即±50mV），uid超过±4UT，即±100mV,电路进入限幅状态，产生严重的非线性失真。扩展传输特性的线性区范围的方法：加射极负反馈电阻差动放大器的跨导gm：表示小信号工作时，工作点处的uid对iC的控制作用。差动放大器的跨导gm定义为工作点处，双端输出电流的变化量ΔiC与输入差模电压变化量Δuid之比。Q点处，单端输出时的跨导，即曲线

7、在Q点处的斜率第三，差动放大器的gm和Aud都与I成正比。6.3.5差动电路及其应用推广1.差动放大器的一般结构两个放大器性能完全相同通过电阻或电流源将它们的接地端耦合在一起两个放大器除CE组态外，还可以是CC或者CB组态，以及组合电路，再或者是FET放大器。只放大差信号（ui1-ui2），抑制其和信号(ui1+ui2)2.差动电路的应用推广基本应用：作为集成运算放大器的输入级其他应用：分离倒相器、自动增益控制放大器、高速电流开关、波形变换电路、电压比较器、模拟乘法器6.4集成运算放大器的输出级电路忽略管子的饱和压降时，最

8、大输出电压幅度近似为±UCC，最大输出电流幅度近似为±UCC/RL。要求：能提供足够大的电压，Ro小。NPN与PNP管组成互补对称射随器,Ro小，带负载能力强，功耗低。为克服交越失真,要加偏置电路利用二极管VD1和VD2的正向压降为V1和V2管提供正向偏压利用V4、R1和R2组成模拟电压源，产生正向偏压