电子应用技术：第四章集成运算放大电路

结束
(1-2)
第4章 集成运算放大电路
§4.1 集成运算放大电路概述
集成电路: 将整个电路的各个元件做在同一个半导
体基片上。
集成电路的优点：
工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、 功耗小。
集成电路的分类：
模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路；
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(1-3)
第4章 集成运算放大电路
T0、T1和T2特性完全相同
0 1 2
IC1
IC0
IR
IB2
IR
IE2
1
I
R
2 I B1
1
I
对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。
对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足 够的输出电流io 。即输出阻抗 ro小。
集成运放的结构
（1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二 级一般采用差动放大器。
（2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减 小输入电流，增加输入电阻。
（3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行 功率放大，提高带负载的能力。
Re0 0
IC1
Re 0 Re1
IR
UT Re1
ln
IR IE1
UT ln IR Re IC1
IR = VCC UBE0 R
UBE1 = UBE0 IB1 = IB0 IB 图4.2.3 微电流源
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(1-17)
第4章 集成运算放大电路
4.2.2 改进型电流源电路
一.加射极输出器的电流源
第4级：互补对称射极跟随器
-VEE
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(1-8)
第4章 集成运算放大电路
4.1.3集成运放的电压传输特性
ri 大: 几十k 几百 k KCMRR 很大 ro 小：几十 几百 A o 很大: 104 107
运放符号：
理想运放： ri KCMMRR ro 0 Ao
u－ u+
－
Ao
＋
IR
I R=
图4.2.2 比例电流源
VCC U BE0 VCC R Re0 R Re0
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(1-15)
第4章 集成运算放大电路
三. 微电流源
IC1
I E1
VBE0 VBE1 Re
VBE Re
由于 VBE 很小，
所以IC1也很小
图4.2.3 微电流源
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(1-16)
第4章 集成运算放大电路
第4章 集成运算放大电路
模拟电子技术基础
第四章 集成运算放大器
结束
(1-1)
第4章 集成运算放大电路
第四章
§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 集成运放电路的种类及选择 §4.6 集成运放的使用
＋
uo
国内符号
u－ －
u+ ＋
uo
国际符号
结束
(1-9)
第4章 集成运算放大电路
电压传输特性：
集成运放的输出电压与输入电压（即同相输入端
与反相输入端之间的差值电压）之间的关系曲线。
即：
u0
f (u
uo
P
uN )
+UOM ui
-UOM
线性放大区
结束
(1-10)
第4章 集成运算放大电路
集成运放有线性放大区（称为线性区）和饱和区 （称为非线性区）。在线性区，曲线的斜率为电 压放大倍数；在非线性区，输出电压只有两种可 能的情况，+UOM或－UOM。
4.1.1集成运放的电路结构特点
1. 电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方 向一致，温度均一性好。
2. 电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千 欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代 替或外接。
3. 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接。
4. 二极管一般用三极管的发射结构成。
§4.2 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
UBE0 = UBE1 IE0 = IE1 IC0 = IC1
IR
VCC
UBE R
IC
2IB
IC
2
IC
IC
2
IR
2
IC1
IR
=
VCC
UBE R
VCC R
图4.2.1 镜像电流源
无论Rc的值如何， IC1 的电流值将保持不变。恒流特性
三极管工作状态？
结束
(1-12)
第4章 集成运算放大电路
交流电阻
Ro
=
VT IT
由 于T2的集电 极电流 基本不变。所以交流量
IT 0
Ro
=
VT IT
一般Ro在几百千欧以上
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(1-13)
第4章 集成运算放大电路
优点：电路简单，应用广泛。 缺点： 1. IC1受VCC及UBE和R的影响； 2. 若想得到微电流源，要求R很大； 3. β不大时（横向PNP型），IC1和IR差别很大。 4. IC1与IR近似相等，不便调整。
集成运放工作于线性区时，
u0 Aod (uP u N )
其中Aod称为差模开环放大倍数 例：若UOM=12V，Aod=106，
则|ui|<12V时，运放
处于线性区。
Aod越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入 之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。
结束
(1-11)
第4章 集成运算放大电路
R3
R2 = IC / IB
-UEE
= 1 + 2(1+ 1 )
1 2
结束
(1-7)
第4章 集成运算放大电路
集成运放内部结构（举例）
极
第2级
第3级：单管放大器
+VCC
性
判 断
RC
RC
RC3
RE3
–
T1 T2
+
E
T5 T6
T7
T10
RE4 T8
RL
RE5
RE2
T9
T11
RC4
第1级：差动放大器
差动放大器
结束
(1-14)
第4章 集成运算放大电路
二.比例电流源
U
BE
0
IE0
RE 0
U BE 1
IE1
RE1
UBE
UT
ln
IE IS
IE1
Re1
IE0
Re 0
UT
ln
IE0 IE1
2 IC0 IE0 IR
IC1 IE1
IC1
Re 0 Re1
IR
UT Re1
ln
IR IE1
Re 0 Re1
结束
(1-6)
第4章 集成运算放大电路
为减小IB， 提高输入电阻，T1、T2采用复合三极管
+UCC
IC1 IC
RC
uo
RC
IB 1
IC2
ui1
T1 T2 E
R1 ui2
IB2 2
IE
IC =IC1+ IC2
T3
= 1 IB + 2(1+ 1 ) IB T4 = [1 + 2(1+ 1 ) ]IB
结束
(1-4)
第4章 集成运算放大电路
4.1.2集成运放电路的组成及其各部分的作用
与uo反相
+VCC反相 输入端源自u–同相u+
输入端
与uo同相
T1 T2
输
IS
入
级
T4
T3
uo
T5
中
输
间
出
级
级 -VEE
结束
(1-5)
第4章 集成运算放大电路
对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri 尽可能大。