第7章 模拟集成电路及其应用电路

图解法
设计过程很简单，首先确定IE0和IE1，然后选定R和Re。
7.3 集成运算放大器的线性应用
u- i i+ u+
uo
uo
线性区（Auo=∞）
理想运算放大器符号
u+－u-
线性运用的分析依据
①虚短 ②虚断 u+= u-
i+= 0，i-= 0
7.3.1 比例运算电路
1．反相比例运算电路 根据虚断 i +≈ 0
IC≈IE=I/2
I EQ
VEE U BEQ 2 Re
Rb 2(1 ) Re
为增大输入电阻，应增大Rb， 则Re也增大，而IEQ减小，易使三 极管截止。
7.2.2 镜像电流源电路
一、基本镜像电流源电路
T0 和 T1 特性完全相同。
I R (VCC U BE ) R
I E1 (U BE0 U BE1 ) Re
I E I Se
U BE UT

I E1 e I E0
U BE1 U BE0 UT
I E1Re U BE1 U BE0
Re
I E1 U T ln I E0
I E1 I C1 I E0 I C0 I R VCC U BE0 R
第7章 模拟集成Hale Waihona Puke Baidu路及其应用电路
§7.1 集成运算放大器概述 §7.2 集成运放中的内部单元电路 §7.3 集成运放的线性应用 §7.4 集成运放的非线性应用
7.1 集成运算放大器概述
集成运算放大器，简称集成运放，是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。
一、集成运放的电路组成
差模放大倍数
uOd Ad uId
RL ( Rc ∥ ) 2 Ad Rb rbe
uId b1 e Re c1 uOd
uId 2iB ( Rb rbe )
RL uOd 2iC ( Rc∥ ) 2
c2 -uOd
-uId
b2
（3）差分输入
uI 1 uIc uId uI 2 uIc uId
② R2称为静态平衡电阻，且R2 = R1∥RF ，保证集成运放两输 入端（即输入级差分放大电路T1和T2管的基极）对地电阻相等。
两个 输入端 一个 输出端
集成运放电路四个组成部分的作用
输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad 大， Ac小，输入端耐压高。 中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够 的放大能力。 输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最 大不失真输出电压尽可能大。 偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采 用电流源电路。
开环电压放大倍数
u+－u-
-Uom
§7.2 集成运放内部的单元电路
7.2.1、差分放大电路 7.2.2、镜像电流源电路
零点漂移现象及其产生的原因
零点漂移现象：uI＝0，uO≠0的现象。
产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶 体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。 克服温漂的方法：采用差分放大电路。
uI1 uI2 uIc
iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2
uOc uC1 uC2 0
uOc 共模放大倍数Ac 0 uIc
（2）差模输入
差模信号：数值相等，极性相反 的输入信号，即
uI1 uI2 uId
差模信号作用时的动态分析
if
RF
RF
uo ui R1 RF
RF uo ui R1
RF uo ui R1
I注意： ①反相比例运算电路中集成运 放工作在闭环状态之下，故电 压放大倍数称为闭环电压放大 倍数，即 I+
uo RF Auf ui R1
说明电阻R1和RF参与运算，若其 精度足够高，就能保证运算电路 有足够的精确度，而与集成运放 本身的参数无关
uI1 uIc uIc uI2
uId
uId
uI 1 uI 2 u Ic 2 u uI 1 uI 2 Id 2
uO UOQ AcuIc 2 Ad uId Ad (uI 1 uI 2 )
静态输出 共模输出 差模输出
采用恒流源的差分放大电路
7.2.1 差分放大电路 1. 静态分析
Rc
Rb
Rc
Rb
I BQ1 I BQ2 I BQ I CQ1 I CQ2 I CQ I EQ1 I EQ2 I EQ U CQ1 U CQ2 U CQ U OQ U CQ1 U CQ2 0
抑制零点漂移
Re
稳定静态工作点 输入回路方程： VEE I BQ Rb UBEQ 2I EQ Re
I EQ
VEE U BEQ VEE U BEQ Rb 2 Re 2 Re 1
Rb 2(1 ) Re
U CEQ VCC VEE I EQ Rc 2 I EQ Re
2. 动态分析
（1）共模输入
共模信号：数值相等、极性相同的 输入信号，即
基准电流
U BE1 U BE0 U BE
I B1 I B0 I B , I C1 I C0 I C 2IC IR IC 2IB IC IC IR 2
若 2 ，则I C I R
三、韦德拉电流源电路
要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。
二、集成运放的特点
（1）采用直接耦合方式。 （2）输入电阻大、零点漂移小、对共模干扰的抑制能力强。 （3）开环增益高。 （4）体积小、重量轻、耗电少。
单运算放大器μA741外形图
单运算放大器μA741管脚图
三、集成运放的电压传输特性
uO
Uom
uAuo uO u+
实际运算放大器符号
uO=Auo(u+－u-)
1 u RF ui R1uo R1 RF
iu+=0 i1≈ if
输出电压uo与输入电压ui为比例 运算关系，故称比例运算电路。 式中负号表明输出电压 uo的极性 u uo uo 与输入电压 u i的极性相反
i+
i-≈ 0
根据虚短 u-≈ u + =0 由电路得
ui u ui i1 R1 R1