第5章 集成电路运算放大器及单元电路

C3
Re2 RL uo
① 各级放大电路的静态工作点相互独立，互不影响，这给放大电路的分
析、设计和调试带来了很大的方便。
② 阻容耦合方式在分立元件组成的放大电路中得到广泛的应用。 缺点：
① 其低频特性比较差，不适用于传送缓慢变化的信号，更不能传送直流 信号。
② 这种耦合方式不便于集成化。
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5.1 多级放大电路
② 适宜于集成化。 缺点：
① 电路中各级静态工作点相互牵制，彼此不独立，导致电路设计和调整 比较麻烦。
② 存在零点漂移现象。
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5.1 多级放大电路
5.1.1 多级放大电路级间耦合方式
2. 阻容耦合
Rb11
Rc1C2
Rb21
C1
优点：
Rs ui us
Rb12 Re1
Ce1
Rb22
VCC
5.2.1 电流源
5. 威尔逊电流源
I C3
1
2
2
2
2 I REF
I REF
I REF
VCC
UBE3 R
UBE1
VCC
I REF R
I B3
I C3 T3
I C1
I E3
IB1IB2 IC2
T1 I B1
T2 I B2
威尔逊电流源输出电流与基准电流之间的偏差仍然与晶体管的电流放大 系数有关，但相比基本镜像电流源，偏差大大减小，电流精度得到进一步 提高。
② 变压器体积大，笨重，价格也比较贵。
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5.1 多级放大电路
5.1.1 多级放大电路级间耦合方式
4. 光电耦合
C1
Rs
us
ui
VCC1 iD Rb1
VCC2
iC c
Rc2
iC
e uo
光电耦合器
Re1 0
ID3 ID
I D2
增 大
I D1
uCE
可以实现前后两部分电路之间的电气隔离，从而有效的抑制相互之 间的电干扰，主要应用于输入电路地线与输出电路地线需要相互隔离的 场合。
5.1.1 多级放大电路级间耦合方式
3. 变压器耦合
Rs
us
优点：
RbBiblioteka Baidu1
C1
ui
Rb12
Re1
T1
Rb21
Rb22 Ce1
Cb2 Re2
VCC
RL uo
T2
Ce2
① 各级放大电路的静态工作点相互独立，互不影响，电路的设计和调整 比较方便。
② 变压器最大的优点是可以进行阻抗变换。 缺点：
① 高频和低频特性都比较差，频带窄。
R R o
on Rsn Ro (n-1 )
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5.1 多级放大电路
5.1.2 多级放大电路分析方法
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5.1 多级放大电路
5.1.2 多级放大电路分析方法
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5.1 多级放大电路
5.1.2 多级放大电路分析方法
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5.1 多级放大电路
5.1.2 多级放大电路分析方法
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5.1.3 多级放大电路的频率响应
20lg Aum 20lg Aum1 Aum2 40lg Aum1
当 f fL1 时
A ul1
A ul2
A um1 2
20lg Au 40lg Aum1 40lg 2
fL 1.1
f2 L1
f2 L2
f2 Ln
1 1.1 1 1 1
fH
f2 H1
f2 H2
f2 Hn
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5.2 电流源电路
VCC
5.2.1 电流源
1. 镜像电流源
I REF R 2IB
I C1
UBE1 UBE2，IB1 IB2，1 2
T1
IC1 IC2 IC
I B1
I REF
VCC
UBE R
IC
2IB
IC
2IC
特点：
I C2 T2 I B2
故集电极电流
I REF
Re2
I REF
VCC R
U BE1 Re1
在温度变化情况下，比例电流源的输出电流IC2具有更高的温度稳定性。
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5.2 电流源电路
5.2.1 电流源
3. 微电流源
要求提供很小的静态电流， 又不能用大电阻。
IC2
I E2
U BE1 U BE2 Re2
I E1
I C1
IR
VCC
I C 2 I REF
• •
若
2
，IC
IR
VCC
UBE R
•
VCC和R一定时，IC电流随之确定。
电路简单，应用广泛；
要求IC1电流较大情况下，R 的 功耗较大，集成电路应避免；
要求IC1电流较小时，要求R 数 值较大，集成电路难以实现。
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5.2 电流源电路
5.2.1 电流源
2. 比例电流源
UBE1 I R E1 e1 UBE2 IE2Re2 I R E1 e1 I E2 Re2
忽略T1和T2管的基极电流，可得
I E1 IC1 I REF
I E2 I C2
VCC
I REF
R I B1 I B2
I C1
T1 I B1
I E1
Re1
I C2
T2 I B2
Re2 I E2
I C2 Re1
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5.1 多级放大电路
5.1.2 多级放大电路分析方法
Rs
U
s
U i
A1 U o1 U i2 A2
U in
An RL U o
（1）A电u压增U益UoAi1u
U o2 U i2
U o U in
Au1 Au2 Aun
（2）输入电阻Ri
（3）输出电阻Ro
R R i
i1 RL1Ri2
UBE1 R
VCC
IREF R
I B1 I B2
I C2
I C1
T1 I B1
T2 I B2
Re2 IE2
由于两发射结电压差较小，故电流可以做得很小。
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5.2 电流源电路
5.2.1 电流源
4. 改进型电流源
VCC
I REF R
I C1 T1
I B3 I B1
T3 I E3
I B2
I C2 T2
I C2
IC1
I REF
I B3
I REF
I E3
1
I REF
2IB1
1
I REF
2IC1
(1 )
IC2 1
I REF 2
I REF
和基本镜像电流源比较，在电路参数相同的情况下，
(1 )
改进型电流源可以使输出电流IC2与基准电流IREF更接近
镜像关系。
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5.2 电流源电路
5.1 多级放大电路 5.2 电流源电路 5.3 差分式放大电路 5.4 集成电路运算放大器
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5.1 多级放大电路
5.1.1 多级放大电路级间耦合方式
1. 直接耦合
Rb
Rc1
优点：
Rs
T1
us
ui
VCC
Rc2
T2 RL uo
Re2
① 频率响应好，既可以放大交流信号，也可以放大直流和变化非常缓慢 的信号。
如图所示的多级放大电路，求电路的增益、 输入电阻和输出电阻。
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如图所示的放大电路，若FET的低频跨导为gm，rds 很大；BJT的电流放大系数为β，输入电阻为rbe。 试说明T1、T2各属于何组态放大电路；画出微变等效电 路；求增益、输入电阻、输出电阻的表达式。
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5.1 多级放大电路