优选第四章集成运放内部电路设计
(整理)集成运放电路的设计
一设计目的1.集成运算放大电路当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系，在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。
2.本课程设计通过Mulitisim编写程序几种运算放大电路仿真程序，通过输入不同类型与幅度的波形信号，测量输出波形信号对电路进行验证，并利用Protel软件对实现对积累运算放大电路的设计，并最终实现PCB版图形式。
二设计工具：计算机，Mulitisim，Protel软件三设计任务及步骤要求1)通过Mulitisim编写程序运算放大电路仿真程序，通过输入不同类型与幅度的波形信号，测量输出波形信号对电路进行验证。
输入电压波形可以任意选取，并且可对输入波形的运算进行实时显示，并进行比较；2)对设计完成的运算放大电路功能验证无误后，通过Protel软件对首先对电路进行原理图SCH设计，要求：所有运算放大电路在一张原理图上；输入输出信号需预留接口；3)设计完成原理图SCH后，利用Protel软件设计完成印制板图PCB，要求：至少为双层PCB板；四设计内容1集成运算放大器放大电路概述集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。
集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分……）上，故被称为运算放大电路，简称集成运放。
集成运放广泛用于模拟信号的处理和产生电路之中，因其高性价能地价位，在大多数情况下，已经取代了分立元件放大电路。
2集成运放芯片的选取和介绍由于LM324具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，而本次电子设计实验对精度要求不是非常高,LM324完全满足要求,因此我们这里选用LM 324作为运放元件LM324是四运放集成电路,它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图。
集成运放应用电路设计360例
集成运放应用电路设计360例（原创版）目录1.集成运放简介及其应用2.集成运放应用电路设计 360 例的内容概述3.集成运放应用电路设计的基本准则和须知4.集成运放应用电路设计的具体实例5.总结与展望正文一、集成运放简介及其应用集成运放，即集成运算放大器，是一种模拟电路，具有高增益、差分输入、输出电压有限等特性。
它在电子电路设计中有着广泛的应用，例如在信号放大、滤波、模拟计算等领域均有运放的身影。
集成运放的应用电路设计，不仅要熟悉其内部结构和原理，还需要掌握一定的电路设计技巧。
二、集成运放应用电路设计 360 例的内容概述《集成运放应用电路设计 360 例》这本书全面系统地阐述了集成运算放大器 360 种应用电路的设计公式、设计步骤及元器件的选择。
内容包括集成运放应用电路设计须知，集成运放调零、相位补偿与保护电路的设计，运算电路、放大电路的设计，信号处理电路的设计，波形产生电路的设计，测量电路的设计，电源电路及其他电路的设计等方面。
三、集成运放应用电路设计的基本准则和须知在进行集成运放应用电路设计时，需要遵循一些基本的设计准则，例如选择合适的运放型号，合理安排电路布局，注意元器件的参数匹配等。
此外，还需要了解一些电路设计须知，例如集成运放的内部框图、分类和图形符号，引脚功能、封装及命名方法，参数等。
四、集成运放应用电路设计的具体实例书中给出了丰富的集成运放应用电路设计实例，如运算电路、放大电路、滤波电路、波形产生电路等。
这些实例都是实际应用中常见的电路，通过学习这些实例，可以掌握集成运放应用电路设计的基本方法和技巧。
五、总结与展望集成运放应用电路设计是一个复杂而又富有挑战性的领域，需要不断学习和实践。
第4章-掌握集成运算放大器ppt课件(全)全篇
2 B
B1 B2
☆ 输入偏置电流IB是衡量差动管输入电流绝对值大小的标志
4.1.3 集成运放大器的主要参数
1. 输入误差特性
➢ 输入失调电流IOS
定义：零输入时，两输入偏置电流IB1、IB2之差称为输入失调电流， 即IOS =|IB1IB2|。
IOS反映了输入级差动管输入电流的对称性，一般希望IOS越小越好。 普通运放的IOS约为1nA0.1A。
✓UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0；
✓输入偏置电流 IIB = 0； ✓- 3 dB 带宽 fH = ∞ ，等等
4.1.4 集成运放的理想化模型
2. 理想运放的工作特性
理想运放的电压传输特性如图10-5所示。它分为线性区和非线
性区。
➢线性区
当理想运放工作于线性区时，VO=Ad(VPVN)， 而Ad，因此VP VN) =0、VP=VN，又由输入电阻 Rid可知，流进运放同相输入端和反相输入端的
uO
+UOP
P
理想特 性
电流IP、IN为IP = IN =0；可见，当理想运放工作于线 性区时，同相输入端与反相输入端的电位相等，流 进同相输入端和反相输入端的电流为0。 IP = IN =0就 是VP和VN两个电位点短路，但是由于没有电流， 所以称为虚短路，简称虚短；而IP = IN =0表示流过 电流IP 、 IN的电路断开了，但是实际上没有断开， 所以称为虚断路，简称虚断。
4.1.3 集成运放大器的主要参数
2. 开环差模特性参数
➢-3dB带宽
定义：输入正弦小信号时， Aod是频率的函数，随着频率的增 加而下降。当下降3dB时所对应的信号频率称为-3dB带宽。一般运 放的-3dB带宽为几Hz几kHz，宽带运放可达到几MHz。
集成运放应用电路设计360例
集成运放应用电路设计360例集成运放（Operational Amplifier，简称Op-amp）是现代电子技术中常用的一种电子器件。
它是一种高增益、直流耦合放大器，能够在很宽的频带内传输信号。
它具有输入阻抗极高、输入电阻极低、输出阻抗极低、增益高、频率响应宽广、抗干扰能力强等特点。
因此，集成运放被广泛应用于各种电子设备和电路中，包括放大器、滤波器、振荡器、比较器和积分器等。
本文将介绍360个集成运放应用电路设计，具体内容如下：1.放大器电路：集成运放最基本的应用之一就是作为放大器使用。
通过调整集成运放的反馈电阻和输入电阻，可以实现不同的放大倍数。
比如，放大器电路可以用于音频放大、信号调理、传感器信号放大等。
2.滤波器电路：集成运放可以组成各种滤波器电路，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器电路可以用于信号处理、音频处理、通信等领域。
3.比较器电路：比较器是一种将输入信号与参考电压进行比较，并产生开关型输出信号的电路。
集成运放可以很方便地组成比较器电路，常用于电压比较、数字信号处理等应用。
4.仪器放大器电路：仪器放大器是一种专门用于放大微弱信号、提供高的共模抑制比和高输入阻抗的放大器。
通过集成运放，可以设计出高性能的仪器放大器电路，用于传感器信号放大、生物电信号处理等。
5.积分器电路：积分器电路可以对输入信号进行积分操作，常用于信号处理、电力电子等领域。
通过集成运放，可以很方便地实现积分器电路的设计。
6.振荡器电路：振荡器是一种能产生固定频率、稳定振幅的信号源。
集成运放可以作为振荡器电路的关键部件，实现正弦波振荡器、方波振荡器、三角波振荡器等。
7.波形发生器电路：通过集成运放，可以设计出各种波形发生器电路，包括正弦波发生器、方波发生器、三角波发生器和脉冲波发生器等。
8.限幅器电路：限幅器是一种将输入信号限制在一定范围内的电路。
通过集成运放，可以设计出各种限幅器电路，用于信号处理、电压调节等。
电子技术基础第四章 集成运算放大电路
输出电流加倍，使电压放大倍数增大。
共模输入时，
从 以上分析可知，共模信号基本不传递到下一 级，提高了整个电路的共模抑制比。 此外，输入级静态电流增加时，T8与T9管集电 极电流会相应增大，但因为IC10=IC9+IB3+IB4，且IC10 基本恒定，所以IC9的增大势必使IB3 、 IB4减、小，从 而导致输入级静态电流减小，最后使它们基本不变。 综上所述，输入级是一个输入电阻大、输入端耐 压高、对温漂和共模信号抑制能力强、有较大差模放 大倍数的双端输入、单端输出差分放大电路。
说明电流 几乎全部流向了负载。 有源负载使电压放大倍数大大提高。
二、有源负载差分放大电路
图 4.2.11
以上分析说明,用镜像电流源做有源负载, 不但可将T1管的电流变化转换为输出电流,而 且还将使所有的变化电流流向负载RL。 图中的晶体管也可用合适的场效应管代替。
4.3 集成电路运放电路简介
本质:高性能的直接耦合放大电路。品种繁多， 内部电路不同，但基本组成部分、结构 形式、组成原则基本一致。 4.3.1 双极型集成运放 一、F007电路分析
图4.2.3
在设计电路时，首先应确定电流IR和IC1的数值， 然后求出R和Re的数值。在4.2.3电路中,若VCC=15V, IR=1mA,UBE0=0.7V,UT=26mV,IC1=20μA;则可以求得 R=14.3kΩ,Re5.09kΩ。 所以，在微电流源中，能输出很小的电流（20 μA ）， 但电阻却不是很大（几~十几kΩ ）。
图 4.2.6
图4.2.7所示为多集电极 管多路电流源。S0、S1和S2 是各集电区的面积，则
图 4.2.7 图4.2.8所示为场效应管 多路电流源,S0~S3是各管导 电沟道的宽长比,则
集成运算放大器电路原理.
集成运算放大器电路原理 利用差分放大器的传输特性可以实现
Rc 1. 小信号的线性放大— Au I gm RC 2UT
2. 增益的自动控制—— Au I
U CC
RC RC
A
Ui
I
U EE
检测
RC RC 集成运算放大器电路原理 3. 信号的相乘运算—— u0 I uid Kub uid 2UT 2UT
加的直流补偿电压，称为输入 失调电压 ，用 UIO 表示；
必须外加的直流补偿电流，称为输入失调电流，用IIO表 示。
集成运算放大器电路原理 • • • 二、失调的温漂 在规定的工作温度范围内，UIO随温度的平均 变化率称为输入失调电压温漂，以dUIO /dT表示。 在规定的工作温度范围内， IIO 随温度的平均 变化率称为输入失调电流温漂，以d IIO /dT表示。 • • 三、输入偏置电流IIB 静态时，输入级两差放管基极电流IB1,IB2的平 均值，即
I IB
I B1 I B 2 2
集成运算放大器电路原理
• • • •
四、开环差模电压放大倍数Aud 无反馈情况下，运放输出电压与输入差模电压之比； 五、共模抑制比KCMR 输入差模电压放大倍数与共模放大倍数之比的绝对值；
•
• • •
六、差模输入电阻Rid
运放两个差动输入端之间的等效动态电阻； 七、共模输入电阻Ric 运放两个输入端对地之间的等效动态电阻；
集成运算放大器电路原理
4. 信号的整形——将不规则的输入波形整形为矩形波
5. 信号的变换——将三角波变成正弦波、方波
6. 电压比较器
U r 参考电压 U i U r U o为高电平
U i U r U o为低电平
模拟电子技术 第四章 集成运算放大电路
在电路中电阻的阻值不至太高的情况下，可同时获得较 高的电压放大倍数和较高的输入电阻。
28
2.同相比例运算电路
电路中引入了电压串联 负反馈。 根据“虚短”和“虚断” 的特点
6
三、集成运放的符号
(a) (b) 模拟集成放大器的符号 (a) 国家标准符号 (b)原符号 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‘+’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‚-‛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。
29
i1 R1i f i u
+
Rf
+
uo
说明
R1
Rf
特例：电压跟随器
当同相比例电路的比例系数为1时则有：
uo
ui R2
uo=ui
Rf
uo (1
Rf R1
)ui
uo
ui R2
ui R2
R1=∞
Rf=0
R1
uo
ui R2
uo
Rf=0 且R1=∞
30
有分压电阻的同相比例运算电路
但线性区范围很小。
uO
例如：F007 的 UoM = ± 14 V，Auo 2 × 105 ， 线性区内输入电压范围
实际特性
集成运算放大器单元电路
电子科大 302
本章主要讨论对象
4
二 .集成电路中元件特点
①尺寸相同且图形一致的同类晶体管器件参数对称性好。 如 BJT: b 1=b2 , VBE1=VBE2 , rbe1= rbe2
②电阻 R =几十 W ~几十KW ,大阻值电阻占半导体芯片面 积大。 ③电容容量一般不超过100pF,大容量电容占半导体芯片面 积更大。
RE
ro
B 不变 I L I L RE V VBE I b I L
RE接入使 ro增大，电流源稳流特性得到提高。
电路缺点： IL 受直流电压源波动影响大；
电子科大 302
10
三. 常用分立元件电流源电路
A)基极电压稳定恒流源 基极电压VB= VZ ,不受电 源电压变化的影响。
VCC 2VBE ， IR = R
R IR
+VCC
IB3 IC3
电路特点为镜像误差较小
IC1
T1
2IB
若b =10时，k = 0.98。
电子科大 302
T2
17
2. 微电流源
镜象电流源电路适用于较大工作电流（毫安数量级）
的场合，若需要较小恒流值（例如微安级），可采用微 电流源电路。
VEB1 = VEB2 + IE2RE2
RB2 RS vS
RC1 T1 RE
RC2 T2
VCC
点漂移。该现象主要存在于 直接耦合电路中。
vo
产生零点漂移的主要原因是温度变化时，将引起放大 器输出端产生随温度变化的电压分量。前一级输出的变 化量被后面各级放大器逐级放大。
零点漂移严重时输出端的漂移电压会掩盖有用信号。 为了抑制零漂，必须用差动放大电路。
集成运放应用电路设计360例
集成运放应用电路设计360例一、引言1.集成运放简介集成运放，即集成运算放大器，是一种具有高增益、宽频带、低噪声、低失真等优良特性的模拟电路。
它广泛应用于各种电子设备中，如放大器、滤波器、振荡器等电路。
2.集成运放应用电路设计的重要性集成运放应用电路设计是电子工程师必备的技能。
通过合理的设计，可以充分发挥集成运放的性能优势，实现各种功能电路。
此外，集成运放应用电路设计还具有很高的实用性和广泛的应用价值。
二、集成运放的分类与应用领域1.电压跟随器电压跟随器是一种基本型的集成运放电路，具有输入电压与输出电压相等的特性。
它广泛应用于信号放大、隔离、基准电压源等领域。
2.电压放大器电压放大器是一种常见的集成运放应用电路，用于放大输入电压信号。
根据不同的应用需求，电压放大器可分为共模放大器、差分放大器等。
3.电流放大器电流放大器是一种针对电流信号进行放大的集成运放电路。
常见于传感器信号处理电路，用于将微小电流信号放大至适合后续处理和显示的范围内。
4.运算放大器运算放大器是一种具有高增益、宽频带、低失真等性能的集成运放电路。
它广泛应用于模拟信号处理、数字信号处理、控制系统等领域。
5.滤波器滤波器是一种基于集成运放的滤波电路，用于去除噪声和干扰信号。
根据滤波器的特性，可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
6.振荡器振荡器是一种基于集成运放的振荡电路，用于产生稳定的正弦波信号。
它广泛应用于通信、测量、控制等领域。
7.传感器信号处理电路传感器信号处理电路是一种将传感器输出的信号进行处理的集成运放应用电路。
常见于各种传感器信号的处理和放大，如温度传感器、压力传感器等。
运放电路设计
运放电路设计运放电路设计是电路设计中的一类重要电路，用于处理模拟信号和控制系统中的反馈和信号放大。
运放电路常常被应用于成像、信号传输和音频放大等方面。
在设计运放电路时，需要考虑增益、带宽、噪声和稳定性等因素。
下面是有关运放电路设计的详细说明。
一、运放电路的基本类型在设计运放电路时，有几种基本类型的运放电路可供选择。
这些基本类型的电路可根据所需的功能进行选择。
下面列举了一些常见的运放电路类型：1.反变器运放电路：反变器运放电路将输入信号的相反值输出。
这种电路的增益取决于输入电阻和反馈电阻的比值，因此很容易对电路进行调整。
3.仪表放大器运放电路：仪表放大器运放电路将两个输入信号相减，以消除共模噪声。
这种电路常常应用于精密测量和仪器设备中。
4.积分放大器运放电路：积分放大器运放电路可以将输入信号进行积分，以获得输出信号。
这种电路常常应用于滤波和调整电路信号频率。
在设计运放电路时，需要注意以下几个方面：1.选择合适的运放芯片：不同的运放芯片有不同的性能特点，因此需要根据具体需求进行选择。
例如，对于高精度应用，需要使用低噪声和高增益的芯片。
2.设置适当的增益：在设计运放电路时，应根据需要进行精确调整。
为了达到最佳性能，应设置适当的增益。
3.选择合适的反馈配置：不同的反馈配置可以产生不同的电路行为。
以反转放大器电路为例，正反馈可以产生中断振荡，而负反馈可以平稳地放大信号。
4.考虑噪声：在运放电路中，噪声是一个重要的考量因素。
可以通过使用低噪声部件和滤波技术来降低噪声。
5.考虑稳定性：运放电路在频率响应或增益等方面需要稳定，以确保电路正常工作。
可以使用容差电阻或电容和反馈电路等技术来确保电路稳定。
三、总结运放电路设计是电路设计中的一项广泛应用技术，应用于各种领域。
在运放电路设计过程中，需要注意选择合适的运放芯片、设置适当的增益、选择合适的反馈配置、考虑噪声和稳定性等因素。
通过遵循这些基本设计原则，可以确保运放电路具有高性能和可靠性。
模拟电子电路模电课件清华大学华成英4集成运算放大电路
注意集成运算放大器的散热问题，采取适当的散热措施，避免过热导致性能下降或损坏。
在电路设计时考虑噪声干扰的影响，采取措施减小噪声干扰，如使用屏蔽、远离噪声源等。
在使用过程中注意避免突然的电压或电流冲击，以免造成集成运算放大器的损坏。
谢谢
THANKS
详细描述
共模抑制比是集成运算放大器性能的重要指标之一，它影响着电路的稳定性和性能。
总结词
在实际应用中，电路中的干扰和噪声通常是共模的，因此共模抑制比的大小直接影响到电路的性能和稳定性。在选择集成运算放大器时，需要根据实际需求来选择具有较大共模抑制比的型号。
详细描述
集成运算放大器的使用注意事项
了解集成运算放大器的规格书，确保其满足电路的性能要求。
良好的线性度
集成运放的内部电路设计使得它在放大信号时产生的噪声较低。
低噪声
集成运放的输入阻抗一般都在兆欧姆级别，使得它对信号源的影响较小。
高输入阻抗
按功能
可以分为通用型和专用型两类。通用型集成运放适用于多种场合，而专用型集成运放则是针对特定应用设计的，如仪表放大器、音频放大器等。
按性能指标
可以分为低噪声、高精度、高速型等不同类型。低噪声型集成运放主要用于信号放大，高精度型用于高精度的测量和运算，高速型则用于高速信号处理和传输。
电压-频率转换
电压-电流转换
集成运算放大器的性能指标
详细描述
开环电压增益的数值越大，意味着对微弱信号的放大能力越强，因此开环电压增益是衡量集成运算放大器性能的重要参数之一。
总结词
开环电压增益是衡量集成运算放大器放大能力的重要指标。
详细描述
开环电压增益是指在无反馈情况下，输入信号经过集成运算放大器放大后的输出电压与输入电压的比值。这个比值越大，说明放大器的放大能力越强。
模电课件第四章集成运算放大电路
§4.1集成运算放大电路概述 一、集成运放的电路结构特点
集成运算放大电路：高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
2019/7/28
模电课件
二、集成运放的电路组成
1、输入级：运算放大器的输入级通常是差分放大电路，其主 要功能是抑制共模干扰和温漂，双极型运放中差分管通常采 用CC-CB复合管，以便拓展通频带。 2、中间级：电压放大，要求：放大倍数要尽可能大，通常采 用共201射9/7/2或8 共源电路，并采用恒模电流课源件 负载和复合管以增加电压 放大倍数。
工作在放大状态。
当T0与 T1特性参数完全一致时，由U BE0 = U BE1可推得
IB0 = IB1 = IB IC0 = IC1 = Io 由基极输入回路得，
Io
IR
VCC
U BE R
I0 2IB
I0
2
I0
所以，I0
1 1 2
IR
基准电流
输出电流
当
时，I0 IR 。
在集成运放电路中通常只能制作小容量（几十pF）电容，不能 制作大201容9/7/量28 电解电容，级间通常模采电课用件 直接耦合。
四、以电流源为有源负载的放大电路
在集成运放的共射（共源）放大电路中，为了提高电压放大 倍数，常用电流源电路取代Rc （或Rd ），这样在电源电压不 变的情况下，既获得合适的静态电流，又可以得到很大的等效 的Rc（或 Rd ）。
（1） 运放电路的结构分解 输入级是一个差动放大电路，主要由T1、T3（共集-共基组合）
和T2、T4组成。中间放大级由T16、T17、T13组成共集—共射电路； 输出级由T14、T18 、 T19组成互补输出电路。
《电工电子》教学课件03集成运算放大器构成的运算电路的设计
（一）输入级：一般是由BJT、JFET或MOSFET组成 的高性能差分放大电路，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。
（二）电压放大级： 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。
图 (b)为集成运算放大器的电压传输特性曲线。集 成运算放大器的电压传输特性是指开环时，输出电 压与差模输入电压之间的关系。在线性区uo Aod (uP uN。) 由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性 区时的最大输入电压Up－Un的数值仅为几十～一 百多μV。当其大于此值时，集成运放的输出不是, +Uom就是-Uom，即集成运放工作在非线性区。
（三）输出级：一般是由电压跟随器或互补电压跟随 器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
（四）偏置电路：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。
3.1.2 集成运算放大器的符号和电压传输特性
(a)
(b)
图 (a) 为运算放大器的符号。 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‘+’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反，用符号“-”表示。输出端 在输入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。大多数 型号的集成运放均为两组电源供电。
和电容元件位置互换，便得到图所示的微微分，即实现 了微分运算。
vO
iR R
iC R
RC
dvC dt
RC
dvi dt
3.2.4 微分电路的作用 微分电路的应用是很广泛的，在线性系统中，除
集成运放内部电路原理
集成运放内部电路原理
集成运算放大器（简称集成运放）是一种将多个电子器件集成在一块单晶硅芯片上的电子器件。
其内部电路原理如下：
1. 输入级：由差分式放大电路组成，利用其对称性可提高电路性能。
2. 中间电压放大级：主要作用是提高电压增益，由多级放大电路组成。
3. 输出级电压增益为1，但为负载提供功率。
此外，集成运放的电路中还包括偏置电路，用于提供偏置电压以及对输入信号交流成分进行放大。
输入信号首先经过隔直电容过滤其直流成分，然后通过直流偏置信号进行放大。
反馈电阻和反向端电阻用于确定放大倍数。
整个电路具有同相输入端P、反相输入端N和输出端O。
当P端加入电压信号时，O端输出同相的电压信号；N端加入电压信号时，O端输出反相的电压信号。
此外，该电路还可以抑制共模信号，当输入信号中含有共模噪声时，将被抑制。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅集成运放相关书籍或咨询专业人士。
集成运放电路ppt课件
(5-40)
uI =0.6V UZ =6V
u o 1 (u R I 4 4 R R )R 1(R 4 R ) 4 u I 2 .4 V
uo 6V
uo2uo12.4V
u o 3 (u I R u o 2 )2 R u I 3 u I 2 u o 2 1 u I 1 6 .6 V
U4
U3 2
U 3U 8 4 1 U 26 8U 2U 6 38 3
(5-38)
U3
U3 6
8 3
U
U1 164V 816
U U3
U3 8V
(5-39)
例: 电路如图1所示，DZ的稳定电压为6V，若忽略其 正向压降。求: (1)当uI =0.6V时，u01、u02、u03及u0？ (2)当uI波形如图2 时，画出u0波形图。
其他一些运算电路：对数与指数运算电路、乘 法与除法运算电路等，不作为讲授内容。
(5-33)
例：如图所示运算放大器电路，试求输出U1、U2、U3。
(5-34)
U1 6V
(5-35)
42
U
(
102) 30
U2
U304V 20
(5-36)
U42U0K 3 10KU 23
(5-37)
(5-7)
一、在分析信号运算电路时对运放的处理
由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻 高，输出电阻小，在分析时常将其理想化， 称其所谓的理想运放。
理想运放的条件
Ao ri
运放工作在线性区的特点
uoAo(uu)虚短路
Ii 0 虚开路
u u
ro 0
放大倍数与负载无关。分析多 个运放级联组合的线性电路时 可以分别对每个运放进行。
集成运放课程设计说明书
目录1 引言.......................................................................................... 错误！未定义书签。
2 软件介绍.................................................................................. 错误！未定义书签。
3 运算放大器设计基础.............................................................. 错误！未定义书签。
3.1运放的主要性能指标.................................................... 错误！未定义书签。
3.2运算放大器的基本结构....................................................... 错误！未定义书签。
3.2.1全差分运放......................................................... 错误！未定义书签。
3.2.2套筒式结构......................................................... 错误！未定义书签。
4 系统总体设计.......................................................................... 错误！未定义书签。
4.1电路设计的整体结构.................................................... 错误！未定义书签。
4.2 主放大电路设计........................................................... 错误！未定义书签。
第四章 集成运算放大电路
（输出级偏臵的一部分；中间级的有源负载。）
34
§4-3．集成运放电路简介
F007简介 输入级
T1—T4：CC-CB差动放大
偏置电路
各部分的作用： 1.输入级：KCMR↑，Ri↑，IQ↓， 一般采用双端输入的差放电路。
5
§4-1．集成运算放大电路概述
三、集成运放的电压传输特性
集成运放符号： 电压传输特性：
uo f (uP uN )
同(反)相输入端是指运放的输入电 压与输出电压的相位关系。 可以认为集成运放是双端输入、单 端输出的差放电路。
10
集成运算放大器的符号和基本特点
3. 理想运放工作在线性区的两个特点 证：uo = Aud (u+ – u–) = Aud uid u+ – u– = uo/Aud 0 2) i+ i– 0 (虚断) 证： i+ = uid / Rid 0 同理 i – 0 1) u+ u–(虚短)
32
§4-3．集成运放电路简介
33
§4-3．集成运放电路简介
F007简介 偏臵电路 T12、R5、T11：主偏臵—R5中电流为基准电流
Im 2VCC U EB12 U BE11 0.73mA R5
T10、T11：微电流源
T8、T9：镜像电流源
T12、T13：镜像电流源
（输入级偏臵）
21
IR
Re2的作用：增大IE2，提高β。
§4-2．集成运放中的电流源电路
二、改进型电流源电路 2.威尔逊电流源 工作点稳定，输出电阻大。
I C2
2 (1 2 )IR IR 2 2
22
§4-2．集成运放中的电流源电路
电子技术选择题(1)A3
电子技术选择题（1）1．晶体管共发射极输出特性常用一族曲线表示，其中每一条曲线对应一个特定的（）A、icB、u cEC、i BD、i E2．检查放大电路中的晶体管是否饱和的最简便的方法是测量（)A、I BQB、V BEQC、I CQD、V CEQ3．某放大电路，要求稳定电压且输入电阻大应引入（）负反馈。
A、电压串联B、电流并联C、电压并联D、电流串联4．如图3—4所示电路，下列说法正确的是（）A、相位条件不满足不能产生自激振荡B、无反馈回路不能产生自激振荡C、振幅条件不满足不能产生自激振荡D、电路能产生自激5．测得三极管电路三个电位如图3-5所示，其中二极管、三极管均为硅管，那么三极管的工作状态为（）A、饱和B、放大C、倒置D、截止6．如图3-6电路中，引入的是( )A、电压并联交流负反馈B、电流串联直流负反馈C、电流串联交流负反馈D、电压并联直流负反馈7．如图3—7电路中，晶体三极管V1工作在放大状态，当V O增大时，则( ）A、V be1增大B、V be1不变C、V be1减小D、不定8．只有暂稳态的电路是( ）A、多谐振荡器B、单稳态电路C、施密特触发器D、555定时器9．两级放大电路第一级的电压增益为48，第二级的电压增益为12，则两级总的电压增益为（）A、60B、30C、36D、1810．下列器件符号中,( A ）器件具有放大作用。
11．下列电路中,指示灯不亮的电路是（）12.下列电路中不能产生自激振荡的是( )13。
下列逻辑电路不满足Y=A逻辑关系的电路是（）第 1 页共38页第 2 页共38 页第 3 页 共38页第 4 页 共 38 页14。
下列电路中Rf 为电流并联负反馈的电路是（ )15. 如果要使负载获得的直流电压相同,二极管承受的反向电压和通过的平均电流都最小的电路是( )16。
电路如图3-16所示,已知两个稳压管的1z V =5V 、2z V =7V,它们的正向压降均为0.7V,则输出电压为 （ ）。
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uic
ui1 ui2 2
任意信号：当 ui1 ui2 时，称它们为任意信号， 任意信号可以分解为差模信号和共模信号之和
ui1
ui1 ui2 2
ui1 ui2 2
uic
1 2 uid
ui2
ui1 ui2 2
ui1 ui2 2
uic
1 2
uid
式中
uid ui1 ui2
uic
4.微电流电流源
IC2
IE2
1 RE 2
(U BE1
U BE 2 )
UT RE 2
ln
I E1 IE2
IC2
UT RE 2
ln
I REF IC2
RE 2
UT IC2
ln
I REF IC2
5.威尔逊电流源— 负反馈型电流源
IREF
UCC
U BE 3 R
U BE 2
IC1 IREF IB3 IREF IC3 /
ui1
ui2 2
3、差模增益和共模增益
差模电压增益定义
Ad
u od u id
共模电压增益定义
Ac
u oc u ic
总的输出电压
u o u od u oc Ad uid Acu ic
4、共模抑制比
KCMR
Ad Ac
KCMR dB 20lg
Ad Ac
差模电压增益越大，共模电压增益越小， 则共模抑制能力越强，抑制零漂的能力愈强， 放大电路的性能越优良。
4.1 集成运放电路电路概述 集成运放的组成：
反向输入
ui1
差动输入级
ui2 同向输入
中间放大级
输出级
uo
1.输入级
偏置电路
输入电阻高、差模电压放大倍数大、共模信号抑制能
力强、静态电流和失调偏差小。
2.中间级 提供足够大的电压放大倍数，多采用共发射极(或共源极)
3.输出级 提高输出功率、降低输出电阻(即提高带负载能力)、减小 非线性失真和增大输出电压的动态范围。
ID
nCOX 2
W L
(UGS
UGS(th) )2
I D1 W1 / L1 I D2 W2 / L2
MOS多输出电流源电路 ID1 W1 / L1 , ID1 W1 / L1 , ID1 W1 / L1 ID2 W2 / L2 ID3 W3 / L3 I D4 W4 / L4
例 对于N沟道FET组成的电流镜，宽 长比的比值为2：4：10＝1：2：5， 所以有
集成电路分类： 通用型运放： 专用型运放：高阻型、高速型、高精度型、
低温漂型、低/微功耗型、高压大功率型 特定功能运放：仪表用放大器、缓冲放大器、
隔离放大器等。
4.1 集成运放电路电路概述
集成运放的特点：
1.高增益直接耦合放大器 2.尽量用有源器件代替无源元件 3.利用对称结构改善电路性能 4.广泛采用复合管 5.温度稳定性较高 6.集成度高，功耗小
IC1
I REF
IB3
I REF
IE3 1
I REF
2IB2 1
I REF
2IC2
1
IC2
1 2 1
I REF
I REF
改进的多输出镜像电流源
4. 2. 2 场效应晶体管组成的电流源
T1一定工作于恒流区 T1、T2的电性能完全相同
I REF
I D1
ID2
UDD UGS R
多路镜像电流源
Ic2
Ic3
I cn
I REF
1 1 N
多集电极晶体管电流源
3.比例电流源
UBE1 IE1R1 UBE2 IE2R2 U BE1 U BE 2 IE1R1 IE2R2
IC2
IE2
RE1 RE 2
I E1
RE1 RE 2
I REF
I REF
UCC U BE1 R R1
4.偏置电路 采用恒流源电路.
4.1 集成运放电路电路概述
集成运放的特点：
1.高增益直接耦合放大器 2.尽量用有源器件代替无源元件 3.利用对称结构改善电路性能 4.广泛采用复合管 5.温度稳定性较高 6.集成度高，功耗小
4.2 集成运放电路中的电流源电路
1.单管电流源电路
UB
R2 R1 R2
4. 2. 3 电流源的主要应用----有源负载 有源负载共射放大电路
Au
1
rce1 / /rce2 / /RL RB rbe1
有源负载射级跟随器
4．3 差分放大电路
4.3.1 零点漂移现象
所谓的零点漂移，就是当 输入信号为零时，输出信号是 一个随时间变化，漂移不定的 非零信号
4.3.2一般差分IB2
IC
1
2
所以
因为
IE3
IC3
1
IC3
IREF
1
2
2 2
2
I REF
(
2 2
2 2
) 2
IREF
6.改进型电流源-----加射随器隔离的电流源
利用 T3 的隔离和电流 放大和作用，减少了基极 电流 I B1 和 I B2对基准电流
I REF 的分流作用，
IC2
IO2 2IREF
IO3
5I
，
REF
P沟道FET电流镜的宽长比的比值 为2：10：4＝1：2：5，所以有
IO4 IO3 5IREF
IO5 5IO3 25IREF
IO6 2IO3 10IREF
4. 2. 3 电流源的主要应用----有源负载
有源负载的特点
(1)采用有源负载的放大器具有很高的电压增益。 (2) 有源负载放大器的增益与电源电压无关。 (3) 可以大大节约芯片面积。
U CC
IC
IE
UB
U BE R3
RO
U IO
rce
1
rbe
R3
R3 R1
||
R2
2. 镜像电流源
I REF
U CC U BE1 R
IC1
IC2
I REF
2IB
I REF
2
IC2
IC2
I REF
1 (1 2 )
IC2
I REF
UCC
U BE1 R
UCC R
镜像电流源的温度补偿作用
第四章 集成运算放大器的内部电路设计
优选第四章集成运放内部电路设计
4.1 集成运放电路电路概述
集成电路(IC：Integrated Circuit)是在同一块微 小的硅片上经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等 工艺，将电阻、二极管、晶体管、场效应管及小电 容和它们之间的连线组成的完整电路制作在一起， 最后再进行封装，形成的一个实现特定功能的完整 电路。
结构特点: 结构高度对称, 有两个输入端,两个输出端,
1、抑制零漂原理
IC1
T (C)
IC1
I E1
IC2
IE2
IC2
2IE
U Rg
U BE1
I B1
U BE 2
IB2
2、差模信号和共模信号
两端输入信号大小相同、极性相反的信号称差模信号uid
uid ui1 ui2 2ui1
两端输入完全相同的信号称为共模信号uic