集成电路原理与应用第1章ppt课件

A u
(R R c // L)
r be
利用三极管恒流源来
代替集电极负载电阻。
图1-1-13 有源集电极 负载放大器
2. 有源负载差动放大电路 VT3、VT4组成镜像恒流源。 它们的集电极电位均可以浮 动，所以Ic3、Ic4均可变化， 但始终保持相等。 常由VT4集电极输出，rCE4 作为差动放大器的负载， 由于rCE4很高，所以差动放 大器增益也很高。
第1章
集成运放的基础知识
集成运放的概念
集成运算放大器实质上是一种高增益直接耦合放大 器。集成运放工作在放大区时，其输入与输出呈线性关 系，所以又称线性集成电路。
§1.1
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5
集成运放的基本组成电路
差动输入电路 恒流源电路 有源负载电路 双端变单端电路 直流电平位移电路
B E 1 B E 2
可得差动放大器电压增益的近似式
A g ( r // R )roe为三极管开路时的输 u d m oe c
出电导的倒数
（2）输入共模信号
共模电压增益：
A 0 vc v v v oc 1 oc 2 ic
共模电压增益越小，放大电路的 性能越好。
共模抑制比： 共模抑制比是差分放大器的一 个重要指标。
•<B> 双入、单出
v o1 v o 1 1 AV D 1 = 2 v AVD i1 2 v id
跨导
双极型三极管的跨导 三极管输出电流变化量与对应的e-b结电压之比。
差动放大器的跨导 其输出差分电流变化量与对应的差模输入变化量之比。
三极管射极电流与e-b结电压的关系式
qU BE IC IE IS(e kT 1 )
IS
qUBE e kT
晶体管的跨导 qU BE ( ) d I qI I c S kT c g e m d U U BE kT T 差动放大器的跨导
U
T
为温度的电压当量
d ( I I ) I q I c 1 c 2 c g c m d ( U U ) U T B E 1 B E 2 T k ( U U )0
图1-1-14 有源负载 差动放大器
1.1.4 双端变单端电路
图1-1-15 双端变单端电路
1.1.5
直流电平位移电路
1. 采用恒流源完成电平 位移 • 由于恒流源的直流 内阻Ro很小，交流 内阻ro很大，当R1 >> Ro和R1 << ro时，
（1）输入差模信号
差模电压增益：
•<A> 双入、双出
vid vi1 vi2 2
vo v o1 v o2 2 v o1 AV D = v id v i1 v i2 2 v i1
接入负载时
AVD 1
Rc rb e
1 (Rc / / RL ) 2 AVD = rbe
(1)普通差动放大电路
(2) 共集－共基差动放大器
(3) 超2
恒流源电路
作用：作为集成运放中各级电路的恒流偏置和有源负载。 1. 镜像恒流源基本电路 VT1、VT2是匹配对管
I I I I r c2 B 1 B2
2 I I 2 I I ( 1 ) r c2 B c
图1-1-10 减小β对Io 影响的恒流源
（2）Io与Ir不同比例的恒流源
当VT1、VT2中电流是同 数量级时，其UBE可认为 近似相等，故有（假设三 极管的足够大）：
I R I R I R o 1 c2 2 r 2
R2 即 Io Ir R1
调节R1、R2的比值，可
图1-1-11 Io与Ir不同 比例的恒流源
I I o 1 o 2 I I 输入失调电流表达式： I o s b 1 b 2
1 2
（2）差分放大器的温度漂移
失调漂移：放大器的失调随着环境温度、电源电压等外界 因素的变化而变化。
3.集成运放的输入级
集成运放的许多性能指标主要取决于差动输入级。输入级 的改进便成为各代集成运放的重要标志。
集成电路原理与 应用第1章
考核方式
平时考核及作业。（10%）
课后实验。（10%） 期末考试形式：闭卷。（80%）
联系方式
任课教师： 杨 艳
答疑地点：10#电信教研室 答疑时间：每周一 第二大节 电邮：hntoncy@
使用教材 集成电路原理及应用 （第3版） 谭博学主编 电子工业出版社 参考教材 模拟集成电路原理与应用 王可恕 电子工业出版社
2.差动放大器的输入失调及其漂移
(1)差动放大器的输入失调
输入失调电压：在实际的差动 放大器中，当差动输出电压为零 时，输入端所加的直流补偿电压 的大小。 失调的根本原因：晶体管参数的 不对称性。 输入失调电压表达式：
U U U os BE 1 BE 2
输入失调电流Ios ：差动放大器的输出直流电压等于零 时，两输入端所加偏置电流的差值。 引起Ios的原因： ①晶体管的不对称，使基极注入电流产生偏差； ②集电极负载电阻不对称，引起输出电压偏差。 为使这些偏差等于零，差分对管的基极注入电流 将发生偏差。
即 Io Ir
1 2 1

足够大时有
图1-1-9 镜像恒流源 的基本电路
Io≈ Ir，所以称为电流镜电路。
2. 改进型镜像恒流源电路
(1) 减小对Io影响的恒流源 输出电流为：
1 Io Ir 2 1 13) 1(
1≈3
• 与基本电路相比，此处 的 变化对Io的影响要小得多。
1.1.6
互补推挽输出电路
1.1.1
差动输入电路
1. 差动放大电路的基本特性
由两个基极输入——双入 由两个集电极输出——双出 电路特点：对称 T1、T2——特性完全相同 Rc1=Rc2=Rc——集电极负载 差放的性能特点： 放大差模，抑制共模， 能有效抑制零点漂移。
IC1
IC2 IB2
IB1
图1-1-1 差动放大电路 的基本形式
获得不同的Io输出。
3. 多路输出的恒流源
当VT1、VT2、· · · · · · 、
VTn等各三极管完全 对称时，输出电流 I1、· · · · · · 、In等各电流 近似相等。
图1-1-12 多路输出的恒流源
1.1.3
有源负载电路
1. 有源集电极负载电路
单管共发射极放大器 电压增益表达式为