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6 集成电路运算放大器
基本要求
1. 掌握差放的结构、原理及Q点、动态指标的计算。 2.了解差动放大器抑制零点漂移的原理。 3.了解镜像电流源、微电流源的组成及工作原理。 4.了解集成运算放大器的组成及工作原理。 5.了解集成运算放大器的主要参数。
6 集成电路运算放大器
6.0 概述 6.1 电流源 6.2 差分式放大电路 6.3 集成电路运算放大器 6.4 集成电路运算放大器的主要参数
6.2.1 基本差分式放大电路
1. 电路组成
根据输入、输出方式不同，
可分为四种工作方式:
双端输入、双端输出；
C1
C2
双端输入、单端输出；
单端输入、单端输出；
单端输入、双端输出；
概述
一、集成电路(integrated circuit)： 在半导体制造工艺基础上，把整个电
路中的器件（电阻、电容、三极管等）制 造在一块Si 基片上，并引出相应的引线， 构成特定功能的电子电路。 如：运放、各种芯片等。
二、按功能分类：
模拟集成电路
数字集成电路
三、集成度：
小规模集成电路（SSI）<102
抑制零点漂移原理
主要指标计算
几种方式指标比较
6.2.2 FET差分式放大电路
6.2.3 差分式放大电路的传输特性
6.2.0 概述
1. 直接耦合放大电路
可以放大直流信号
# 为什么一般的集成运 算放大器都要采用直接 耦合方式？
2.直接耦合放大电路 的零点漂移
零漂：输入短路时，输出仍有缓慢 变化的电压产生。
主要原因：主要由温度变化引起，也称温漂。
温漂指标：温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益折算 到输入端的等效输入漂移电压值。
6.2.0 概述
假设 AV1 = 100, AV2 = 100, AV3 = 1 。 若第一级漂了100 uV， 则输出漂移 1 V。
漂移 10 mV+100 uV
漂移 1 V+ 10 mV
IREF Re Re1
I C2
I E2
IREF Re Re2
I C3
I E3
I REF Re Re3
6.1.1.4 电流源作用
镜像电流源
提供直流偏置 作为有源负载 例电流源作为有源负载：
例P315 6.6.1
放大管
举例：P282 集成运放
微电流源直流偏置 镜像电流源有源负载 电流源直流偏置
+
ro Io
-
+
ro v
_
6.1.1.1 镜像电流源（P258）
一、电路组成
三极管T1、T2对称
二、恒流特性
当较大(>>2)时：
VBE2 = VBE1 IE2 = IE1
IC2
=
I
C1
IREF
2
IREF
= VCC VBE VCC
R
R
结论：
无论Rc值如何, IC2电流值保持不变（前提：电源要稳定）
6.2.1 基本差分式放大电路
1. 电路组成
两个BJT特性一致，参数相等。
1=2=
rbe1= rbe2= rbe VBE1=VBE2= VBE
C1
C2
差放一般有两个输入端：
双端输入—两输入端同时加信号
单端输入—一输入端对地加信号 差放可以有两个输出端:
双端输出—从C1 和C2输出。 单端输出—从C1或C2 对地输出。
6.1.2 FET电流源（P260）
(与BJT电流源比较，自学，了解)
一、 MOSFET镜像电流源： 二、 MOSFET多路电流源： 三、 JFET电流源：
6.2 差分式放大电路
6.2.0 概述
直接耦合放大电路
零点漂移
差分式放大电路中的一般概念
6.2.1 基本差分式放大电路
电路组成及工作原理
（2）集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小， 在毫瓦以下。 （3）不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载
（4）只能制作几十pF以下的小电容。因此，集成放大器 都采用直接耦合方式。如需大电容，只有外接。
（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。
§6.1集成电路运放中的电流源
要求：提供恒定电流IO，且有大的交流电阻 其两端电压变化时， IO保持恒定。
1 vic = 2 (vi1 vi2 )
共模信号
两个输入信号的算术平均值
根据以上两式可以得到
vi1 = vic
vi2 = vic
AVD AVCFra Baidu bibliotek
= =
v od vviodc v ic
vid
差模信号输出
v2id 2
+ vi1
共+-v模+id 信号输差出放
差模电压增益 -
vi2 -
+
-vod +
中规模集成电路（MSI）<103 大规模集成电路（LSI）<105、
Intel 奔腾4
超大规模集成电路（VLSI）>105、 (如：CPU 310万---330万)
6 集成电路运算放大器
6.0 概述 集成电路的工艺特点：
（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有 利于实现需要对称结构的电路。
当较小时，可用 带缓冲级的镜像电流源
增加T0，使IC更加接近IREF 三、镜像电流源特点 1 内阻ro一般在几百千欧以上
2. 电流受电源波动影响大； 3. 电流最低至mA级。 4. 具有温度补偿特性。
6.1.1.2微电流源（P259）
一、电路特点 （Re2 K级）
二、工作原理
IC2 IE2
若第二级也漂了100 uV，
则输出漂移 10 mV。 漂了 100 uV
3. 减小零漂的措施
用非线性元件进行温度补偿
调制解调方式。如“斩波稳零放大器”
漂移 1 V+ 10 mV
采用差分式放大电路
6.2.0 概述
4. 差分式放大电路中的一般概念
vid = vi1 vi2
差模信号 两个输入信号的差值
VBE1 VBE2 Re2
VBE Re2
优由点于：12VBE内受很阻电小ro源，一波般动在影几响百千小欧；以上 所以IC234也. 很具IC小有2 u温A级度；补偿特性。
6.1.1.3多路电流源：
T1、T2、T3的基极并联。
电路用一个基准电流IREF获得了多个电流输出。
I C1
I E1
+ vo1
vo2 -
-
共模电压增益 差分式放大电路输入输出结构示意图
6.2.0 概述
总输出电压
vo = vod voc AVD vid AVC vic
+
+
-vid
vi1 +
-
vi2 -
差放
+
-vod
+
+ vo1
vo2 -
-
差分式放大电路输入输出结构示意图
KCMR =
AVD AVC
共模抑制比 反映抑制零漂能力的指标
基本要求
1. 掌握差放的结构、原理及Q点、动态指标的计算。 2.了解差动放大器抑制零点漂移的原理。 3.了解镜像电流源、微电流源的组成及工作原理。 4.了解集成运算放大器的组成及工作原理。 5.了解集成运算放大器的主要参数。
6 集成电路运算放大器
6.0 概述 6.1 电流源 6.2 差分式放大电路 6.3 集成电路运算放大器 6.4 集成电路运算放大器的主要参数
6.2.1 基本差分式放大电路
1. 电路组成
根据输入、输出方式不同，
可分为四种工作方式:
双端输入、双端输出；
C1
C2
双端输入、单端输出；
单端输入、单端输出；
单端输入、双端输出；
概述
一、集成电路(integrated circuit)： 在半导体制造工艺基础上，把整个电
路中的器件（电阻、电容、三极管等）制 造在一块Si 基片上，并引出相应的引线， 构成特定功能的电子电路。 如：运放、各种芯片等。
二、按功能分类：
模拟集成电路
数字集成电路
三、集成度：
小规模集成电路（SSI）<102
抑制零点漂移原理
主要指标计算
几种方式指标比较
6.2.2 FET差分式放大电路
6.2.3 差分式放大电路的传输特性
6.2.0 概述
1. 直接耦合放大电路
可以放大直流信号
# 为什么一般的集成运 算放大器都要采用直接 耦合方式？
2.直接耦合放大电路 的零点漂移
零漂：输入短路时，输出仍有缓慢 变化的电压产生。
主要原因：主要由温度变化引起，也称温漂。
温漂指标：温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益折算 到输入端的等效输入漂移电压值。
6.2.0 概述
假设 AV1 = 100, AV2 = 100, AV3 = 1 。 若第一级漂了100 uV， 则输出漂移 1 V。
漂移 10 mV+100 uV
漂移 1 V+ 10 mV
IREF Re Re1
I C2
I E2
IREF Re Re2
I C3
I E3
I REF Re Re3
6.1.1.4 电流源作用
镜像电流源
提供直流偏置 作为有源负载 例电流源作为有源负载：
例P315 6.6.1
放大管
举例：P282 集成运放
微电流源直流偏置 镜像电流源有源负载 电流源直流偏置
+
ro Io
-
+
ro v
_
6.1.1.1 镜像电流源（P258）
一、电路组成
三极管T1、T2对称
二、恒流特性
当较大(>>2)时：
VBE2 = VBE1 IE2 = IE1
IC2
=
I
C1
IREF
2
IREF
= VCC VBE VCC
R
R
结论：
无论Rc值如何, IC2电流值保持不变（前提：电源要稳定）
6.2.1 基本差分式放大电路
1. 电路组成
两个BJT特性一致，参数相等。
1=2=
rbe1= rbe2= rbe VBE1=VBE2= VBE
C1
C2
差放一般有两个输入端：
双端输入—两输入端同时加信号
单端输入—一输入端对地加信号 差放可以有两个输出端:
双端输出—从C1 和C2输出。 单端输出—从C1或C2 对地输出。
6.1.2 FET电流源（P260）
(与BJT电流源比较，自学，了解)
一、 MOSFET镜像电流源： 二、 MOSFET多路电流源： 三、 JFET电流源：
6.2 差分式放大电路
6.2.0 概述
直接耦合放大电路
零点漂移
差分式放大电路中的一般概念
6.2.1 基本差分式放大电路
电路组成及工作原理
（2）集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小， 在毫瓦以下。 （3）不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载
（4）只能制作几十pF以下的小电容。因此，集成放大器 都采用直接耦合方式。如需大电容，只有外接。
（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。
§6.1集成电路运放中的电流源
要求：提供恒定电流IO，且有大的交流电阻 其两端电压变化时， IO保持恒定。
1 vic = 2 (vi1 vi2 )
共模信号
两个输入信号的算术平均值
根据以上两式可以得到
vi1 = vic
vi2 = vic
AVD AVCFra Baidu bibliotek
= =
v od vviodc v ic
vid
差模信号输出
v2id 2
+ vi1
共+-v模+id 信号输差出放
差模电压增益 -
vi2 -
+
-vod +
中规模集成电路（MSI）<103 大规模集成电路（LSI）<105、
Intel 奔腾4
超大规模集成电路（VLSI）>105、 (如：CPU 310万---330万)
6 集成电路运算放大器
6.0 概述 集成电路的工艺特点：
（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有 利于实现需要对称结构的电路。
当较小时，可用 带缓冲级的镜像电流源
增加T0，使IC更加接近IREF 三、镜像电流源特点 1 内阻ro一般在几百千欧以上
2. 电流受电源波动影响大； 3. 电流最低至mA级。 4. 具有温度补偿特性。
6.1.1.2微电流源（P259）
一、电路特点 （Re2 K级）
二、工作原理
IC2 IE2
若第二级也漂了100 uV，
则输出漂移 10 mV。 漂了 100 uV
3. 减小零漂的措施
用非线性元件进行温度补偿
调制解调方式。如“斩波稳零放大器”
漂移 1 V+ 10 mV
采用差分式放大电路
6.2.0 概述
4. 差分式放大电路中的一般概念
vid = vi1 vi2
差模信号 两个输入信号的差值
VBE1 VBE2 Re2
VBE Re2
优由点于：12VBE内受很阻电小ro源，一波般动在影几响百千小欧；以上 所以IC234也. 很具IC小有2 u温A级度；补偿特性。
6.1.1.3多路电流源：
T1、T2、T3的基极并联。
电路用一个基准电流IREF获得了多个电流输出。
I C1
I E1
+ vo1
vo2 -
-
共模电压增益 差分式放大电路输入输出结构示意图
6.2.0 概述
总输出电压
vo = vod voc AVD vid AVC vic
+
+
-vid
vi1 +
-
vi2 -
差放
+
-vod
+
+ vo1
vo2 -
-
差分式放大电路输入输出结构示意图
KCMR =
AVD AVC
共模抑制比 反映抑制零漂能力的指标