集成电路运算放大器

(mA级)。 ❖ 工作电流较小时(μA级)的电流源，应采
用微电流源。 ❖2. 微电流源 ❖ 如图6.1.3所示。
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与图6.1.1相比，在T2的发射极回路串 接了一个发射极电阻Re2,当基准电流IREF 确定以后，IC2可确定如下：
VBE1－VBE2＝ΔVBE＝IE2Re2 所以，
得 IC ＝IREF －∑IB0／β
❖ 当β较大时， IC≈ IREF
❖ 由于BJT的参数β、VBE数值相同，则： ❖ IERe≈ IREFRe ＝IE1Re1 ＝ IE2Re2＝ IE3Re3
(6.1.3)
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所以
IC1＝IE1＝IRREFeR1 e
IC2＝IE
＝IREFRe
6 集成电路运算放大器 引言
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❖ 集成电路：
❖ 把整个电路中的元器件，制作在一块硅基 片上，构成特定功能的电子电路，这样的
“硅片”，称为集成电路。
❖ 集成电路特点：体积小，性能很好。
❖ 集成电路分类：模拟集成电路和数字集成电 路。
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❖ 模拟集成电路：运算放大器、宽频带 放大器、功率放大器、模拟乘法器、模 拟锁相环、模数和数模转换器、稳压电 源、和音像设备中常用的其他模拟集成 电路。
倍数。
［转26］
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6.2 差分放大电路 ❖ 差分放大电路功能：放大两个输入信号
之差。 ❖ 差分放大电路是集成运放的主要组成单
元。如图(6.2.1所示)
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在电路完全对称的理想情况下，输出信号电
压可表示为：
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❖ 该电路利用T3的电流放大作用，减小IB 对IREF的分流作用，从而提高了IC2与 IREF 互成镜像的精度。为了避免T3 的电 流过小而使β3下降， T3 的射极常加一电 阻Re3，使IE3增大。
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❖ 适用范围： 该电流源适用于工作电流较大的场合
vo＝AVD(vi1－vi2)
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(6.2.1)
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❖ 式中AVD是差分放大电路的差模电压放
大倍数。由式中可以看出， vi1、vi2中
所共有的任何信号对输出电压都不会产 生影响，但在一般情况下，实际的输出 电压不仅与两个信号的差(差模信号)有 关，而且与两个信号中的共有信号(共模 信号)有关。
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Re2
IC3＝IE3＝IRREFeR3 e ( 6.1 .4)
当IREF确定以后，改变各电流源的射极电 阻，可获得不同的输出电流。
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❖3. 有源负载
❖ 如图6.1.5所示。
❖ T1为放大管，T2、T3组成镜像恒流源，
作为T1管的交流负载。由于晶体管c、e
间的交流电阻很大，以提高T1管的放大
＝IE2 ，IC1＝IC2)，图中IREF为基准电流。当
BJT的β值较大时， IB可以忽略，有：
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IC2＝IRE＝ F VCC－ RVBE
VCC R
( 6 .1 .1)
由(6.1.1)式可以看出，当R确定以后，
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❖ 小规模集成电路：十～几十个元件； ❖ 中规模集成电路：几十个～几百个元件元件； ❖ 大规模集成电路：几百个～几千个元件； ❖ 超大规模集成电路：几千个以上元件； ❖ 美国预计，到2010年集成度将达到10亿个。
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❖ 2. 模拟集成电路的特点： ❖ (1). 电路结构与元件参数具有对称性； ❖ (2). 用有源器件代替无源器件； ❖ 如：电阻是由硅半导体的体电阻构成，阻值
IREF也就确定，IC2随之确定， 可把IC2看 作是I REF的镜像，所以称图6.1.1为镜像电 流源。
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❖ 由于T1管对T2管有温补作用，IC2的稳定 性也较好。但由于受电源的影响较大， 故要求电源十分稳定。
❖当β不够大时， IC2 与IREF就存在一定的 误差，可采用图6.1.2所示电路。
IC2≈IE2＝ ΔVBE／Re2
(6.1.2)
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❖ 由式(6.1.2)可知，利用两管基－射极电 压差ΔVBE可以控制输出电流IC2 。由于 ΔVBE 的数值小，用阻值不大的电阻Re2， 即可获得微小的工作电流，故称之为微 电流源。
❖Re2 一般为数kΩ， IC2 约为μA级。
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❖(5). 二极管大都采用BJT的发射结构成。 ❖ 集成运放的基本单元电路：电流源和差
分放大电路。
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6.1 电流源电路
❖ 1. 镜像电流源
电路如图6.1.1所示。
设电路完全对称，即T1、T2的参数完全相同
(β1＝β2，ICEO1＝ICEO2，VBE1＝VBE2， IE1
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❖ 例6.1.1多路电流源如图6.1.4所示。已
知各BJT的参数β、VBE数值相同，求各 电流源IC1、IC2、IC3与基准电流IREF的关 系。
❖ 解：
❖由 IREF＝ IC＋IB0＝IC＋∑ IB0 ／β
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［转22］
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❖ 此类集成电路中，集成运算放大器(集 成运放)应用最为广泛。
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❖ 本章主要内容： 集成运放的基本单元电路及其分析
方法(掌握)，典型集成运放及性能指 标(了解)，几种专用型集成运放(了 解)。
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序
❖1. 模拟集成电路：
❖ 一般是由一块厚度为0.2～0.25mБайду номын сангаас的 P型硅片上，制作成具有一定功能的电 路，这样的P型硅片，就称为集成电路。 它可分为：
一般为几十欧～20kΩ,高阻值电阻多用BJT 或FET等有源器件组成的恒流源来代替。
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❖ (3). 采用复合结构的电路； ❖ 多采用复合管、共射－共基、共集－共基等
组合电路。
❖ (4). 级间采用直接耦合方式； ❖ 电路中的电容不大，约在几十pF，常用PNJ
的结电容构成，误差也较大。电感制造更困 难，级间都采用直接耦合。