13低频电子电路
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从内部组成看，集成运算放大器是一个双输入的 多级级联的直接耦合多级放大电路，其等效方框图如 图6-1-1所示。
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它的典型输入级为各种改进型的 差分放大电路 ；中 间级是由一到两级放大电路组成的 高增益电路 ；输出级 一般采用能适应输出负载需求的 乙类互补对称功率放大 电路；偏置电路采用 恒流源偏置电路 。
偏置电路一般包含在各级电路中， 采用多路偏置的形式。 T10、T11构成微电流源，作为整个集 成运放的图主6-偏1-置5 。F007的偏置电路
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输出级组成：
中间级组成：
T14与 T20组输成入甲级乙组类成：T17构成共发放大 互 放 器补 大 组对 器 合称 采 而放 用 成由 组大两。成T器个1的、。射共T该随3集和器增T—2。益、共中的基T间主4 级体是，提采供用 电路特点：组合电路构成有双源入负载后，电压 输出电压大单，出输差出放电。 增益很高。
1. 参数对称性好，适用于构成差分放大电路。
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2. 集成电路中电阻，其阻值范围一般在几十欧到 几十千欧之间，如需高阻值电阻时，要在电路上另想 办法。
3. 在芯片上制作三极管比较方便，常常用三极管 代替电阻 (特别是大电阻 )。
4. 在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难， 电路通常采用直接耦合电路方式。
隔阻 。离小级，：带负T改 作载5进、T能4型T管力6镜的、强像有T电7源隔器组流负T离作成1源载级为6的管隔：构离成级的射，随利 T23A管构成的。有源负载 用其高输入阻抗的 射随器作为隔离级，可 特点，提高输入级 提高中间级电压增益。 放大倍数。
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■
? F007集成运放内部电路
输出级组成：
电输平入位级移组电成中路：间：级组成：
■
第六章 集 成 器 件 基 础
6.1 集成增益器件 6.1.1 双极型集成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ益器件 6.1.2 ＭＯＳ集成增益器件 6.1.3 集成运放的技术指标
6.2 集成与、或、非门的电路基础
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集成器件：
是指基于同一硅基片材料，通过制造工艺流程在 不同区域完成二极管、晶体管、场效应管、电阻和电 容的功能区域，并经基片表面光沉积铝层和光刻工艺 完成各区域的连接，构成具有电路功能的集成器件。
5. 集成电路中的 NPN 、 PNP 管的 ? 值差别较大， 通常 PNP 的 ? ≤ 10 。
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集成电路 按其处理的信号类型的不同，分为处理数 字信号的数字集成电 路、处理模拟信号的 模拟集成电路 ，以及模数混合集成电路 三大类。
数字集成电路 有与、或、非等数字逻辑电路， 模拟 集成电路 有集成运算放大器、集成功率放大器、集成高 频放大器、集成中频放大器、集成乘法器、集成稳压器 等，模数混合集成电路 有各种模拟比较器和数模、模数 转换器等。
此外，在组成电路中，还附有电平位移电路、保护 输出级管子安全工作的过载保护电路，以及还可能附有 自动恒温控制电路等其它提升电能性能的 辅助电路 。
电压型集成运算放大器 (本章简称集成运放 )的电路 符号如下图所示。
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图中电位 v+、v- 分别与符号内的同相输入端 “+”号和反相输入端 “?”的电位相对应，电位 vO 代
从电特性看，集成运放输入电阻大，从几十 k? 到几十M? ，而输出电阻较小，从几百 ? 到几十? ；在 小信号放大区，它的增益可高达 (60~140dB) ，即是一 种较理想的增益器件。
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在双直流电源的条件下，会通过内部设计，使输 入信号端直流电位为零时，输出端直流电位也为零， 即有利于在与其它集成运放连接时，不需要考虑它们 之间的电平配置问题。
表输出电极的响应电位；输入与输出的信号转移关系 如图(c)所示。
国内常用符号 国外常用符号
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从输入与输出的信号转移关系可以得出如下结论： 该电路的总体特性与差分放大器的大信号特性类似，即 该器件属于非线性器件。从电路运用分析角度看，特性 可以用三条渐进线描述，如图 (d)所示，即
vo ? ????vAomvdax(v? ? v- ) ? ??vomin
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6.1 集成增益器件
集成增益器件，又称 集成运算放大器 ，具体可分
为双极型集成增益器件和 MOS 集成增益器件 ，前者
基于晶体管放大原理、后者基于 MOS 管放大原理制 造而成。
集成运算放大器具有高增益、高可靠性等优点。 能作为通用增益器件，象晶体管一样，广泛运用于对 模拟信号的运算处理和信号放大以及比较判断等电路 领域。
，v? ? v-较大 ，v? ? v- 较小 ，v? ? v-较小
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通常将特性中原点附近的区域称为 小信号放大区 (也称线性区 )，可以完成输入差模信号的线性放大； 在输出最大值或最小值时，则对应于管子内部的 截止 和饱和(晶体管)、或截止和可变电阻 (场效应管 )的非放 大状态，通常统称为增益器件的饱和区。
T补器14对采与称用T将放两20上大个组述器射成。随单甲该器元乙放组类电大合路互功能输，由基综入采组T合1级用合、起共极电T来3集性路和电可相构—TTT流2见11反成共、73源B构的，双、基T作成4入组TN有共1P单合2成源N组F发出电0的与负成放0差路共P7载的大N是放中集，镜P器。—代像。共
而电输小隔成路出，离实 、。特电带级它现零点压负：具高输：大载有增入，能输力高益 时出强放 零R电。i大 输、阻功 出低过能 等R o的 特、管电T源T一 点高58进平、作、种，A行位TTTv集是649、电移、管组成一高平电T的成替电体器种7位路中有的组K集路，件较C移。间源镜成电特采M。。理级负像的R极点用不是载电改想电：有、专提。流进的阻源低门供源型负R电失另C增代镜载。调设益替像后的差电，主放流
因此，集成器件又称 集成电路 。
( Integrated Circuit )
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集成电路自 1958年以来的 50年发展，已达到在单 个基片上制作几千万个晶体管或场效应管的完整电子 系统水平。
与分立元件相比，集成电路体积小、重量轻、耗 电少，制作的成品电路系统可靠性高、性能好，成本 低。
集成电路制造的的特点：
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6.1.1 双极型集成增益器件
本节以双极型工艺制造的 F007 ( 也称 ? A741 ， 或 LM741 ) 集成运放为例，给出电压型集成放大单 元的分析。
F007 内部原理电路如图 6-1-3所示。电路具体 分为四部分，即偏置电路、输入放大级、中间放大 级和输出放大级。
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从内部组成看，集成运算放大器是一个双输入的 多级级联的直接耦合多级放大电路，其等效方框图如 图6-1-1所示。
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它的典型输入级为各种改进型的 差分放大电路 ；中 间级是由一到两级放大电路组成的 高增益电路 ；输出级 一般采用能适应输出负载需求的 乙类互补对称功率放大 电路；偏置电路采用 恒流源偏置电路 。
偏置电路一般包含在各级电路中， 采用多路偏置的形式。 T10、T11构成微电流源，作为整个集 成运放的图主6-偏1-置5 。F007的偏置电路
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输出级组成：
中间级组成：
T14与 T20组输成入甲级乙组类成：T17构成共发放大 互 放 器补 大 组对 器 合称 采 而放 用 成由 组大两。成T器个1的、。射共T该随3集和器增T—2。益、共中的基T间主4 级体是，提采供用 电路特点：组合电路构成有双源入负载后，电压 输出电压大单，出输差出放电。 增益很高。
1. 参数对称性好，适用于构成差分放大电路。
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2. 集成电路中电阻，其阻值范围一般在几十欧到 几十千欧之间，如需高阻值电阻时，要在电路上另想 办法。
3. 在芯片上制作三极管比较方便，常常用三极管 代替电阻 (特别是大电阻 )。
4. 在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难， 电路通常采用直接耦合电路方式。
隔阻 。离小级，：带负T改 作载5进、T能4型T管力6镜的、强像有T电7源隔器组流负T离作成1源载级为6的管隔：构离成级的射，随利 T23A管构成的。有源负载 用其高输入阻抗的 射随器作为隔离级，可 特点，提高输入级 提高中间级电压增益。 放大倍数。
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? F007集成运放内部电路
输出级组成：
电输平入位级移组电成中路：间：级组成：
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第六章 集 成 器 件 基 础
6.1 集成增益器件 6.1.1 双极型集成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ益器件 6.1.2 ＭＯＳ集成增益器件 6.1.3 集成运放的技术指标
6.2 集成与、或、非门的电路基础
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集成器件：
是指基于同一硅基片材料，通过制造工艺流程在 不同区域完成二极管、晶体管、场效应管、电阻和电 容的功能区域，并经基片表面光沉积铝层和光刻工艺 完成各区域的连接，构成具有电路功能的集成器件。
5. 集成电路中的 NPN 、 PNP 管的 ? 值差别较大， 通常 PNP 的 ? ≤ 10 。
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集成电路 按其处理的信号类型的不同，分为处理数 字信号的数字集成电 路、处理模拟信号的 模拟集成电路 ，以及模数混合集成电路 三大类。
数字集成电路 有与、或、非等数字逻辑电路， 模拟 集成电路 有集成运算放大器、集成功率放大器、集成高 频放大器、集成中频放大器、集成乘法器、集成稳压器 等，模数混合集成电路 有各种模拟比较器和数模、模数 转换器等。
此外，在组成电路中，还附有电平位移电路、保护 输出级管子安全工作的过载保护电路，以及还可能附有 自动恒温控制电路等其它提升电能性能的 辅助电路 。
电压型集成运算放大器 (本章简称集成运放 )的电路 符号如下图所示。
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图中电位 v+、v- 分别与符号内的同相输入端 “+”号和反相输入端 “?”的电位相对应，电位 vO 代
从电特性看，集成运放输入电阻大，从几十 k? 到几十M? ，而输出电阻较小，从几百 ? 到几十? ；在 小信号放大区，它的增益可高达 (60~140dB) ，即是一 种较理想的增益器件。
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在双直流电源的条件下，会通过内部设计，使输 入信号端直流电位为零时，输出端直流电位也为零， 即有利于在与其它集成运放连接时，不需要考虑它们 之间的电平配置问题。
表输出电极的响应电位；输入与输出的信号转移关系 如图(c)所示。
国内常用符号 国外常用符号
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从输入与输出的信号转移关系可以得出如下结论： 该电路的总体特性与差分放大器的大信号特性类似，即 该器件属于非线性器件。从电路运用分析角度看，特性 可以用三条渐进线描述，如图 (d)所示，即
vo ? ????vAomvdax(v? ? v- ) ? ??vomin
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6.1 集成增益器件
集成增益器件，又称 集成运算放大器 ，具体可分
为双极型集成增益器件和 MOS 集成增益器件 ，前者
基于晶体管放大原理、后者基于 MOS 管放大原理制 造而成。
集成运算放大器具有高增益、高可靠性等优点。 能作为通用增益器件，象晶体管一样，广泛运用于对 模拟信号的运算处理和信号放大以及比较判断等电路 领域。
，v? ? v-较大 ，v? ? v- 较小 ，v? ? v-较小
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通常将特性中原点附近的区域称为 小信号放大区 (也称线性区 )，可以完成输入差模信号的线性放大； 在输出最大值或最小值时，则对应于管子内部的 截止 和饱和(晶体管)、或截止和可变电阻 (场效应管 )的非放 大状态，通常统称为增益器件的饱和区。
T补器14对采与称用T将放两20上大个组述器射成。随单甲该器元乙放组类电大合路互功能输，由基综入采组T合1级用合、起共极电T来3集性路和电可相构—TTT流2见11反成共、73源B构的，双、基T作成4入组TN有共1P单合2成源N组F发出电0的与负成放0差路共P7载的大N是放中集，镜P器。—代像。共
而电输小隔成路出，离实 、。特电带级它现零点压负：具高输：大载有增入，能输力高益 时出强放 零R电。i大 输、阻功 出低过能 等R o的 特、管电T源T一 点高58进平、作、种，A行位TTTv集是649、电移、管组成一高平电T的成替电体器种7位路中有的组K集路，件较C移。间源镜成电特采M。。理级负像的R极点用不是载电改想电：有、专提。流进的阻源低门供源型负R电失另C增代镜载。调设益替像后的差电，主放流
因此，集成器件又称 集成电路 。
( Integrated Circuit )
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集成电路自 1958年以来的 50年发展，已达到在单 个基片上制作几千万个晶体管或场效应管的完整电子 系统水平。
与分立元件相比，集成电路体积小、重量轻、耗 电少，制作的成品电路系统可靠性高、性能好，成本 低。
集成电路制造的的特点：
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6.1.1 双极型集成增益器件
本节以双极型工艺制造的 F007 ( 也称 ? A741 ， 或 LM741 ) 集成运放为例，给出电压型集成放大单 元的分析。
F007 内部原理电路如图 6-1-3所示。电路具体 分为四部分，即偏置电路、输入放大级、中间放大 级和输出放大级。
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