集成运放和分立元件放大电路在电路结构上有什么不同考虑.

集成运放和分立元件放大电路在电路结构上有什么不同考虑

发表于：2010年01月04日

集成运放和分立元件放大电路在电路结构上有什么不同考虑？

【相关知识】：放大电路的性能指标，分立器件放大电路的组成和集成放大电路的基本制作工艺等。

【解题方法】：首先给出放大电路的一般结构，然后从放大电路的制造工艺和制作成本出发，分析设计分立放大电路和集成放大电路的不同。

【解答过程】：1．组成放大电路的器件或原材料

图1是典型分立（或离散）元器件构成的放大电路原理图。

图1

构成这类放大电路的主要元器件有三极管（场场效应管）、电阻、电解电容（耦合或旁路用）等。

图2是uA741运算放大电路的原理图，集成运算放大电路中的电阻、电容和晶体管全部由单晶硅材料制作。

图2

2．静态偏置电路设计

分立元件放大电路中的电阻常用材料是金属膜，成本远低于三极管。因此，分立元件放大电路中的偏置电路尽量采用电阻分压器形式。而集成运放由于制作工艺的特点，制作一个大电阻所需的硅芯片面积要远高于制作晶体管的面积。因此，在集成放大电路中会尽量少用电阻，一般不采用电阻分压方式提供静态偏置。

分立元件放大电路中常用的大容量（大于1）电容通常是铝质电解电容，小容量电容有瓷片

电容、独石电容等，成本一般都较低。设计时可应用大电容实现低频交流旁路(图1中的)或直流隔直作用(图1中的C1，C2)。而集成运放中，利用PN结电容效应很难制作出容量稍大的电容。

由于制造工艺的限制，分立元件放大电路中不同三极管特性参数的离散性很大，例如，即使同一

批次三极管的放大倍数可能在200～400之间，设计时必须充分考虑。集成放大电路的特点是在同一基片上可以制作参数一致性好的晶体管。

因此，集成运放电路中大量采用晶体管设计恒流源偏置电路。集电极负载也不采用电阻，而是采用恒流源作为负载。

3．级间耦合设计

放大电路的主要性能指标有：电压放大倍数，电流放大倍数，输入电阻，输出电阻和通频带等。不同组态的单级放大电路的的指标特性如表1。

单级放大电路由于不能同时满足上述四个指标，因而必须采用多级级联放大。级间耦合可以采用直接耦合、阻容耦合和变压器耦合等。

由于电解电容成本不高，在分立放大电路中级间常采用阻容耦合，这样可减少各级之间静态工作点的相互影响。

在集成运放电路中通常只能制作小容量（几十pF）电容，不能制作大容量电解电容，级间通常采用直接耦合。直接耦合时，不但要考虑各级工作点之间的影响，还要考虑各级之间的电平偏移。