集成运算放大电路

3) 输出级
应具有输出电压线性范围宽、输出电阻小（即带负载能力强）、
非线性失真小等特点。多采用互补对称输出电路。
4) 偏置电路 用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点。与分立元 件放大电路不同，集成运放采用电流源电路为各级提供合适的集电极 （或发射极、漏极）静态工作电流，从而确定合适的静态工作点。
IC1 IC0 IR IB2
IR
IE2
1
IR
2IB1
1
IR
2IC1
(1 )
(1)
对上式整理得： IC1 1
IR 2
IR
(2)
(1)
由(2)式得：即使 β 很小时，也有 IC1 IR，即IC1与IR保持很好的镜像关系。
2.3 威尔逊电流源
图中三个管子的特性完全相同，所以β0=β1=β2=β，
(1)
IC
2
IR
(2)
当 2 时，输出电流
IC1IR
VCCUBE R
(3)
缺点：在电源电压一定的情况下，输出电流既不能太小，也不能太大。
2.1 比例电流源
由图示电路得：
+VCC
U B0 E IE 0 R e 0 U B1 EIE 1 R e 1 (1)
IR R IB0+IB1
IC1
由晶体管发射结电压与发 射极电流的近似关系得：
Re1 IE1
Re2 IE2
Re3 IE3
U BE 3 I E 3 R e 3
(1)
由于各管的b-e间电压UBE数值大致相等，所以由(1)式可得到以下近 似关系：
IE 0 R e 0 IE 1 R e 1 IE 2 R e 2 IE 3 R e 3 (2)
三、 集成运放电路简介
1) 集成运放本质上是一种高性能的直接耦合放大电路 2) 分析集成运放的原则：“化整为零”，即将电路分为偏置电
注：式中Aod为差模开环放大倍数。
二、 集成运放中的电流源电 路
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
+VCC
IR
B IC0
T0
R 2IB
A
IB0
IB1
IC1 T1
UBE0= UBE1， β0=β1=β， IC0=IC1=IC= βIB ， IC1为输出电流， IR为基准电流。
基准电流表达式：
IRV CC R U BE IC2IBIC2IC
集成运算放大电路
一、集成运算放大电路概述
1) 集成电路是一种将“管”与“路”紧密结合的器件，即 通过专门的工艺，把晶体管、二极管、电阻和电容等元 件以及它们之间的连线集成在一块硅片上且具有特定功 能的器件。
2) 由于集成放大电路最初多用于模拟信号的运算，故被称 为集成运算放大电路，简称集成运放。
3) 集成运放因性能好、价格低，故被广泛的应用在模拟信 号的处理及发生电路当中。
IR IC1
(3)
2.2.2 改进型电流源电路
一、加射极输出器的电流源
+VCC
图中三个管子的特性完全相同，所以β0=β1=β2=β， 由于UBE0= UBE1，所以IB0=IB1=IB ，IR为基准电流，
IR R
B IC0
T0
T2
IB2 A
IE2
IB0
IB1
Re2
IC1 T1
输出电流 IC1的表达式为：
用
uPwenku.baidu.com
集成运放组成方框图：
输入级
uN
中间级
输出级 uO
偏置电路
1) 输入级 又称前置级，常为双输入高性能差分放大电路（高Ri 、大Ad、 大KCMR、静态电流小）。输入级的好坏直接影响着集成运放的大多数性能 参数。
2) 中间级 主放大器，使集成运放具有较强的放大能力，多采用共射 （或共源）放大电路。放大管经常采用复合管，以恒流源做集电极负载。
+VCC
IC0=IC1=IC ，IR为基准电流。
T0
C
T1
A点的电流方程I为E2：IC2IBIC2IC
IC0
2IB
IC
A
1
IC
2
IE2
2
IC2
IB2
IE2
1
B
T2
2
IC2
(1)
IR R
IC2 B点的电流方程为：
IR IB 2 IC IC 2 1 2 IC 22 2 2 2 2 IC 2
路、输入级、中间级和输出级。 1) 为了克服温漂，输入级几乎全采用差分放大电路 2) 为了提高放大倍数，中间级多采用共射放大电路 3) 为了提高带负载能力且具有尽可能大的不失真输出电压
IC2(122 22)IRIR
(2)
2.4 多路电流源电路
基于比例电流源的多路电流源：
+VCC
IR R
C B
IC0
T0
A
IC1 D
T1
IC2 E
T2
由左图得：
IC3
U BE 0 I E 0 R e 0
U BE 1 I E 1 R e1
T3
U BE 2 I E 2 R e 2
Re0 IE0
若将(5)式中的对数项忽略，则：
IC1
Re0 Re1
IRU ReT1lnIICR1
(5)
IC1
Re0 Re1
IR
(6)
其中，基准电流：IR
VCCUBE0 RRe0
(7)
2.2.1 微电流 源
+VCC
IR
B IC0
T0
R IB0+IB1
A
IB0
IB1
IE1
IC1
T1 Re
由图示电路得基准电流：
IR
1.1 集成运放的电路结构特点
1、PNP管 纵向PNP晶体管(电流放大系数大) 横向PNP晶体管（发射结与集电结耐压高）
2、集成运放的特点 以晶体管和场效应管为主要元件，电阻与电容的数量很少。
3、分立元件电路特点 除放大管（包括晶体管和场效应管）外，其余元件多为电 阻、电容、电感等。
1.2 集成运放电路的组成及其各部分的作
1.3 集成运放的电压传输特性
同相输入 端
uP
uN
+ Aod
-
线性区
uO
饱和区
uO
+UOM
O
饱和区
uP - uN
反相输入 端
(a) 集成运放的符号
-UOM (b) 集成运放的电压传输特性
集成运放的电压传输特性用方程描述为： uOf(uPuN)
当集成运放工作在线性区时，有开环差模输出： uOAod (uPuN)
VCCUBE0 R
(1)
当 1 时，T1管的集电极电流
IC1IE1UBE0ReUBE1
(2)
(2)式中 (UBE0 – UBE1) 大概几十毫伏，因此只要 几千欧的 Re 就可以得到几十微安的IC1，所以称 为微电流源。
由式
IC1
Re0 Re1
IRU ReT1lnIICR1
可得
IC1
UT Re
ln
UBE
UT
ln
IE IS
(2)
B
IC0
T0
A T1
IB0
IB1
Re0 IE0
IE1 Re1
因 将T(30)与式T代1 特入性 (1)完式全得U相：B同E0，U 故B：E1UTlnIIE E10 IE1Re1IE0Re0UTlnIIE E1 0
(3) (4)
当 2时，IC0IE0IR，IC1 IE1，所以