模电第4章集成运算放大器的结构及特性

1、运算放大器的引线
运算放大器的符号中有 三个引线端 ，两个 输入端，一个输出端 。一个称为 同相输入端 ， 即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用 符号‘+' 或‘IN+' 表示；另一个称为 反相输入 端，即该端输入信号变化的极性与输出端相异， 用符号“ -”或“ IN-”表示。 输出端 一般画在输 入端的另一侧，在符号边框内标有‘ +' 号。实 际的运算放大器通常必须有正、负电源端，有 的品种还有补偿端和调零端。
2、运算放大器的符号和型号
(1)集成放大器的符号
按照国家标准符号如图下图所示。
(a)
(b)
模拟集成放大器的符号
(a) 国家标准符号 (b)原符号
3、集成运算放大器的型号命名
数字序号
(与世界上其它厂家同类型产品的序号相同。)
其它例如 :集成功率放大器的型号命名 CD－－－－
集成稳压器的型号命名 CW－－－－
1.输入级 要使用高性能的差分放大电路，它 必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端 输入双端输出的形式。
2.中间放大级 要提供高的电压增益，以保证 运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电 路和带有源负载的高增益放大器。
3.互补输出级 由PNP和NPN两种极性的三极 管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电 压或电流。具体电路参阅功率放大器。
4.偏置电流源 可提供稳定的几乎不随温度而 变化的偏置电流，以稳定工作点。
三、 集成运放的符号和电压传输特性
集成运放的符号
双电源供电下的电压传输特性
Aod 为运放的差模开环放大倍数。 线性放大区 在线性放大区，有 uO ? Aod (uP ? uN ) 在非线性放大区，有 uO ? ? uOM 或 uO ? ? uOM
二、 比例电流源
三、 微电流源
IC1
?
I E1
?
U BE0 ? U BE1 Re
IC1
?
UT Re
ln
IR IC1
式中：基准电流
IR
?
VCC
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ? U BE0 R
4.2.2 改进型电流源电路
一、加射极输出器的电流源
精密镜象电流源（带缓冲）
精密镜象电流源和普通镜象电流源相
比，其精度提高了 ? 倍。电路如图下图所
示。
由于有 T3存在， IB3和将比镜象电
流源的 2IB小β3倍。
因此IC2和IREF更加 接近。
精密电流源
二、 威尔逊电流源
4.2.3 多路电流源电路
一、 基于比例电流源的多路电流源
五、 多电流源
通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作点 电流，即可构成多路电流源，电路见图 04.07。图中 一个基准电流 IREF 可获得多个恒定电流 IC2、IC3? 。
二、模拟集成电路的分类（三种分类方法） 1、按结构工艺分：半导体集成电路、混合集 成电路、电子管集成电路 2、按集成度分：小规模集成电路、中规模集 成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路 3、按功能分：模拟集成电路、数字集成电路
三、模拟集成电路的特点 1、同在一块硅片上制造，元件参数的一致性 很好。 2、电路中电阻元件一般由硅半导体的体电阻 构成，阻值范围为几十欧 ~20千欧左右，另外电阻 值的精度不易控制，误差在 20%~30%左右。 3、电路中电容值也不大（几十 PF）。 4、集成电路存在温漂。 5、电路中的二极管多用作温度补偿或电位移 动。
运算放大器是由直接耦合多级放大电路集成制
造的高增益放大器，它是模拟集成电路最重要的品
种，广泛应用于各种电子电路之中。集成电路中第
一级常采用差动电路。（为克服或减小温漂）
四、运算放大器外形图
4.1 集成运算放大电路概述
一、集成运放电路（ IC）的结构特点
1. 集成运放内部电路均采用直接耦合方式的多级 放大电路。
?
VCC
? U BE R
? IC ? 2IB
?
IC
?
2
IC
?
IC
?
?
?
?
2 ?IR
当 ? ?? 2 时
IC 0 ? IC1 ? IC I B0 ? I B1 ? I B
IC1
?
IR
?
VCC
? U BE R
?0 ? ?1 ? ?
镜像电流源具有一定的温度补偿作用
镜像电流源存在的问题： 在VCC一定的前提下， 1、若要求 IC1大，则IR必须大； 2、若要求 IC1小，则R必须大。
2. 集成运放内部电路的输入级采用差分电路。
3. 集成运放内部电路用有源元件（晶体管或场效 应管）替代电阻。
4. 集成运放内部电路用恒流源电路作偏置电路。
5.集成运放内部电路经常用复合管。
二、集成运放电路的组成及各部分的作用
集成运放电路方框图 1. 输入级：要求其输入电阻高，抑制共模能力强，差模放大倍数大。 2. 中间级：要求放大倍数大。多采用共射（或共源）电路，并采用 复合管做放大管，用恒流源做集电极负载。 3. 输出级：要求输出电压线性范围宽，输出电阻小（带负载能力强） 和非线性失真小。 4. 偏置电路：偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作 点。集成运放采用电流源电路为各级提供集电极（或发射极、漏极） 静态工作电流。
图04.07 多电流源
二、 多集电极管构成的多路电流源
三、 MOS管多路电流源
F007中的电流源电路
4.2.4 以电流源为有源负载的放大电路
一、有源负载共射放大电路
二、 有源负载差分放大电路
4.3 集成运放电路简介
1. 一、 F007电路原理图 2. F007电路中的放大电路部分 3. F324电路原理图 4. F324的简化电路原理图 5. C14573电路图 6. C14573的放大电路部分
4.2 集成运放中的电流源电路
电流源是一个输出电流恒定的电源电路， 与电压源相对应，它是电子线路中广泛大量使 用的单元电路。
4.2.1 基本电流源电路
4.2.2 改进型电流源电路
4.2.3 多路电流源电路
4.2.4 以电流源为有源负载的放大多路
4.2.1 基本电流源电路
一、 镜像电流源
基准电流
IR
第4章 集成运算放大器
4.1 集成运算放大电路概述 4.2集成运放中的电流源电路 4.3集成运放电路简介 4.4集成运放的性能指标及低频等效 电路 4.5 集成运放的种类及选择 4.6 集成运放的使用
模拟集成电路简介
一、集成电路（ IC）概述 在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的 元器件制作在一块硅片上，构成特定功能的电子 电路，称为集成电路。它体积小、性能很好，能 完成一定的功能。