模电课件-第四章-集成运算放大电路

模拟电子技术教学课件-集成运算放大器的应用

小信号进行放大，且具有较强的共模抑制能力。
因为最后一级运算放大器是双端输入差分电路，所以：
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4.1 集成运放的线性应用电路
思考与练习
Sikaoyulianxi 1.集成运放构成的基本线性应用电路有哪些？在这些基本电路中，集成运放均工作在何种状态下？
2.“虚地”现象只存在于线性应用运放的哪种运算电路中？
由一个RC低通电路和一个RC高通电路形成带通滤波器。
高
低通
通
利用同相输入的比例放大电路做隔离放大级。为改善频率特性引入正反馈。
幅频特性：
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带阻滤波器
将一个RC低通电路和一个RC 高通电路的输出求和，即形成带阻滤波器。
如果带阻滤波器的阻带设置为某单一频率时，则可构成陷波滤波器。
由虚断可得：数值代入后整理可得：通频带内的电压放大倍数：
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4.1.8 有有源源滤波高器通——滤常用波的器有源滤波器
通频带内的电压放大倍数：传输函数为：
电路的特性频率为：当输入信号的频率f等于通带截止频率f0时：
幅频特性：
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4.1.8 有源滤4带.波1.8器通有—滤源—滤常波波用器的器有源滤波器
第4单元集成运算放大器的应用
集成运放的运算应用电路
目
Jichengyunfangdeyunsuanyingyingdianlu
录
集成运算放大器的非线性应用
3zhongzutaifangdadianludexingnengbijiao
集成运算放大器的选择、使用和保护
Danjixingguandedanjifangdadianlu

第四章集成运算放大电路

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二、按可控性分类
1.可变增益运放 2.选通运放三、按性能指标分类 1.高精度型
性能特点：漂移和噪声很低，开环增益和共模抑制比很高，误差小。（F5037）
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2.低功耗型
性能特点：静态功耗一般比通用型低 1 ~ 2 个数量级(不超过毫瓦级)，要求电压很低，有较高的开环差模增益和共模抑制比。（TLC2552）
电路中， >>1时：
IC1

IE1

U BE 0 U BE 1 Re

I

U
IS (e UT
1) 正偏 I

U
ISe UT
UBE 0 UBE1 UT ln(I R IC1 )
IC1

UT Re
ln( IR
IC1 )
其中，IR

VCC
U BE 0 R
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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。
偏置电路：为各级设置合适的静态工作点
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4.1.3 集成运放的电压传输特性
集成运放的符号
uP －
同相输入端： uP、u＋
uN
＋Aod
反相输入端：uN、u
uo u－－ A＋o uo
电路增益
Au

uOd uId

iO 2i r B1 be
(rce2
//
rce4
//
RL
)

1
rce1
//

模拟电路-第四章集成运算放大器电路(2-4)共68页

Ie IbIbUorceUe
+
Rs
RB rbe
βIb
1Ib
IcRL ' IeRE rce
+ Us
Ui
1
RB
考虑Ic≈Ie，则
=0
-- 2
e RE Ue
Ic c Io
rce
+
R RL Uo
C
-
Ie 1Ib1RL ' rceRE
1Ib
rce rceRL ' RE
Ri Ri′
Ro′ Ro
R iU Ib i rb e(1)R Erce R rcEe R L
动态内阻：
ro
2
rce
10/13
串联电流源：
UCC
UBE1+UBE4=UBE2+UCE3
Ir
Rr
IC2
IC2↑→IC3↑→UCE3↑→UBE2↓
IC2 ↓
T1
T2
也可视为UCE3变化范围小，IC3变化小。
UBE2
IC3
参考电流：
T4
IrU CC U R Br1E U B4EU CC R r2U BE
Ir
UCC2UBEUCC
Rr
Rr
IC 1Ir14 I B 15Ir1(4 1I C 1 5)
Ir Rr
IC1 T1
T5 IB1
IC2 T2
IC11(11( 1 5)5)4Ir Ir 与β1 β5的比值有关
IC3
IC4
T3
T4
IC 4 IC 3 IC 2 IC 1 Ir
由于β1(1＋β5)＞＞4 很容易满足，所以受β温度的影响大大减小，镜像电流更加稳定。

第4章集成运算放大电路

一. 对称性好，适用于构成差分放大电路。二. 在芯片上常常用三极管代替大电阻和二极管。三. 通常采用直接耦合电路方式。
四. 集成电路中的 NPN 、 PNP管的值差别较大，通常 PNP 的 ≤ 10 。常采用复合管的形式。
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
S2、S3，则 ID1S1， ID2S2， ID3S3 ID0 S0 ID0 S0 ID0 S0
IE 1(U BE U 0B)ER 1e
U BE
I U T I Ie ，I Ie E S
E0 E1
(U BE U 0BE )1 U T
S
UBE 0UBE 1UTlnIIE E01IER 1e
Re
IE1 IC1
超越
IE
0Iቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0IR
VCCUBE R
0
方程
设计过程很简单，首先确定IE0和IE1，然后选定R和Re。
第4章集成运算放大电路
（2）多集电极管构成的多路电流源
设三个集电区的面积分别为S0、S1、S2，则
IC1 S1 ，IC2 S2 IC0 S0 IC0 S0
根据所需静态电流，来确定集电结面积。
第4章集成运算放大电路
（3）MOS管多路电流源
基准电流
MOS管的漏极电流正比于沟道的宽长比。
设宽长比W/L=S，且T1～T4的宽长比分别为S0、S1、
第4章集成运算放大电路
4.2.2 改进型电流源电路
问题：基本电流源电路在很小时， IR和 IC2
相差很大。
为了减小基极电流的影响，提高输出电流与基准电流的传输精度，稳定输出电流，可对基本电流源电路进行改进。
VCC

模拟电路集成运算放大电路(m).ppt

T 17
R6
R 7
Rp
T15 T18
T21
T24
+VCC
7
T 14
R9 +V O
R10 6
T20
T23
4
-V EE
输入级偏置电路中间级输出级
分析：
1. 偏置电路：
T12、R5和T11构成了主偏置电路，产生基准电流：
I REF
VCC
(VEE ) UBE12 R5
U BE11
其他偏置电流都与基准电流有关。
+∞
A －
+
uo 输出端
V
国际符号：
u- － u－+ ＋
集成运放的特点：
•电压增益高
uo •输入电阻大
•输出电阻小
三. 集成电路特点
（1）集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的，邻近的器件具有良好的对称性，而且受环境温度和干扰的影响后的变化也相同，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。
（2）一般采用直接耦合方式
（3）常采用具有补偿特性的差动放大电路，抑制温漂
（4）三极管（或场效应管）代替电容、电阻和二极管。
集成工艺制造的电阻、电容数值范围有一定的限制。集成电路中的电阻是使用半导体材料的体电阻制成的，因而很难制造大的电阻，其阻值一般在几十欧姆到几十千欧姆之间; 集成电路中的电容是用 PN结的结电容作的。
4.低功耗型
要求其功耗为微瓦数量级。电流几十微安，电源电压在几伏以下。典型产品有CA3078、mPC253、ICL7641等。
5. 大功率型
大功率型集成运放的电源电压为正负几十伏，输出电流几十安培，输出功率为几十瓦左右。典型产品有 LH0021 、 MCEL165 、 HA2645 、 LM143 、 ICH8515等。

模电第四章课件(1)

1.过零比较器
只用一个开环状态的集成运放组成的过零比较器电路简单，若希望比较器的输出幅度限制在一定的范围内(如要求与TTL数字电路的逻辑电平兼容)，需加上限幅措施。利用稳压管限幅的过零比较器:
此外，已知Q和，利用可计算出带通滤波器的带宽。
可求出其幅频响应曲线如图。图中，Q值越高，通频带越窄。
(4)双T带阻滤波器带阻滤波器是用来抑制或衰减某一频段的信号，而让该频段以外的所有信号通过。 (a)双T网络的频率响应利用星形三角形变换原理，可以将图4.2.6(a)所示双T网络简化为图(b)所示的型等效电路。有
第四章集成运算放大器
集成运放的基本应用电路，从功能上看，有信号的运算、处理与产生电路等。
4.1 基本运算电路 4.2 有源滤波器 4.3 电压比较器
4.1 基本运算电路
4.1.1 比例运算电路 4.1.2 求和运算电路 4.1.3 积分和微分运算电路 4.1.4 对数和反对数运算电路 4.1.5 非理想运放运算电路的分析
(动画4.1.1)
4.1.1 比例运算电路根据输入信号接法的不同，有三种基本形式：反相输入、同相输入以及差分输入比例电路。经电阻加到集成运放的反相输入端，其同相输入端经电阻接地。通常选择的阻值为
1.反相比例运算电路
输入电压接至同相输入端，输出电压通过电阻接到反相输入端，反相输入端通过电阻接地。
幅频特性：
利用理想集成运放的特性得传递函数式中就是截止角频率。频率响应
4.2.2.一阶有源滤波器
低通滤波器的归一化幅频响应(其中实线表示实际的幅频响应，虚线表示理想情况)。一阶滤波器的滤波效果不够好。若要求响应曲线以-40dB 或-60dB/十倍频的斜率变化，则需采用二阶、三阶或更高阶次的滤波器。对于高于二阶的滤波器，常可由一阶、二阶有源滤波器构成。

模电第四章ppt讲解.

概述放大器是应用最广泛的一类电子线路。

它的主要功能是将输入信号进行不失真的放大。

在广播、通信、自动控制、电子测量等各种电子设备中，放大器是必不可少的组成部分。

▪ 按信号强弱分：小信号放大器大信号放大器 ▪ 按电路结构分：直流放大器交流放大器 (线性放大器) (非线性放大器) (多用于集成电路)(多用于分立元件电路)❑ 放大器分类▪ 按信号特征分：宽带放大器音频放大器视频放大器脉冲放大器谐振放大器 (放大语音信号) (放大图像信号) (放大脉冲信号)(放大高频载波信号)保证半导体器件工作在放大模式放大器组成框图耦合电路耦合电路输出负载输入信号直流偏置电路外围电路具有正向受控作用的半导体器件是整个电路的核心将放大器输出端与输出负载进行连接。

将输入信号源与放大器输入端进行连接。

放大器的作用就是将输入信号进行不失真的放大。

4.1.1 放大器的原理和实质放大原理V IQ ωt v BE OI BQ ωt i BO ωt v iI CQ ωt iCOV CEQωt v CEO ωtv o O利用 i b 对 i c 的控制作用实现放大。

+ -i Bv i i C V CC R C +-+ -V IQv o4.1 放大器的基本概念▪ 电源 V CC 提供的功率：❑ 放大实质⎰ππ=20C CCD d 21t i V P ωCQCC I V =▪ 三极管集电极上的功率：⎰ππ=20C CE C d 21t i V P ωC2cm CQ CEQ 21R I I V -=▪ 负载电阻 R C 上的功率：⎰ππ=20C 2L d 21t R i P C ωC 2cm C 2CQ 21R I R I +=CCQ CEQ CC R I V V +=因为LC D P P P +=所以注意：放大器放大信号的实质：是利用三极管的正向受控作用，将电源 V CC 提供的直流功率，部分地转换为输出功率。

▪ 电源 V CC 不仅要为三极管提供偏置，保证管子工作在放大区，同时还是整个电路的能源。

模拟电子线路第四章集成运算放大电路

模拟电子线路第四章集成运算放大电路第一节学习要求第二节集成运算放大器中的恒流源第三节差分式放大电路第四节集成电路运算放大器第五节集成电路运算放大器的主要参数第六节场效应管简介第一节学习要求1. 掌握基本镜象电流源、比例电流源、微电流源电路结构及基本特性。

2. 掌握差模信号、共模信号的定义与特点。

3. 掌握基本型和恒流源型差分放大器的电路结构、特点，会熟练计算电路的静态工作点，熟悉四种电路的连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。

4. 熟练分析差分放大器对差模小信号输入时的放大特性，共模抑制比。

会计算A VD、R id、R ic、R od、R oc、K CMR。

5．熟悉运放的主要技术指标及集成运算放大电路的一般电路结构。

学习重点：掌握集成运放的基本电路的分析方法学习难点：集成运放内部电路的分析集成电路简介集成电路是在一小块P型硅晶片衬底上，制成多个晶体管( 或FET)、电阻、电容，组合成具有特定功能的电路。

集成电路在结构上的特点：1. 采用直接耦合方式。

2. 为克服直接耦合方式带来的温漂现象,采用了温度补偿的手段----输入级是差放电路。

3. 大量采用BJT或FET构成恒流源,代替大阻值R ,或用于设置静态电流。

4. 采用复合管接法以改进单管性能。

集成电路分为数字和模拟两大部分。

返回第二节集成运算放大器中的恒流源一、基本镜象电流源电路如图6.1所示。

T1,T2参数完全相同,即β1=β2,I CEO1=I CEO2 ，从电路中可知V BE1=V BE2，I E1=I E2，I C1=I C2当β>>2时,式中I R=I REF称为基准电流，由上式可以看出，当R确定后，I R就确定，I C2也随之而定，我们把I C2看作是I R的镜像，所以称图6.1为镜像恒流源。

改进电路一：图6.2是带有缓冲级的基本镜象电流源,它是针对基本镜象电流源缺点进行的改进，两者不同之处在于增加了三极管T3，其目的是减少三极管T1、T2的I B对I R的分流作用，提高镜象精度，减少β值不够大带来的影响。

第4章集成电路运算放大电路

④动态时ΔiO约为多少？
4.3 集成运放电路简介
•电压放大倍数高集成运放的特点： •输入电阻大 •输出电阻小已知电路图，分析其原理和功能、性能。（1）了解用途：了解要分析的电路的应用场合、用途和技术指标。（2）化整为零：将整个电路图分为各自具有一定功能的基本电路。（3）分析功能：定性分析每一部分电路的基本功能和性能。（4）统观整体：电路相互连接关系以及连接后电路实现的功能和性能。（5）定量计算：必要时可估算或利用计算机计算电路的主要参数。
4.2.1 基本电流源电路
一、镜像电流源
T0 和 T1 特性完全相同。
U BE0 = U BE1 U BE I B0 = I B1 I B I C0 = I C1 I C
I R IC 2I B IC 2 IC IC

2
I R 即I C1
当β>>2时， I C1
学习指导 4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源 4.3 集成运放电路的简介 4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路
4.5 集成运放的种类及选择（自学） 4.6 集成运放的使用（自学）小结
作业
• 4.3
学习指导
在半导体制造工艺的基础上，将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，称为集成电路。其体积小，而性能却很好。集成电路按其功能分，有模拟集成电路和数字集成电路。模拟集成电路的种类繁多，其中集成运算放大器（简称集成运放）是应用极为广泛的一种。主要内容:(1)集成运放中的电流源;(2)集成运放电路的分析;(3)集成运放及主要性能指标。基本要求:(1)熟悉运放的组成及各部分的作用，理解主要性能指标及其使用注意事项；（2）了解镜像电流源、微电流源的工作原理、特点和主要用途； (3)了解运放F007的基本组成和工作原理。（4）熟悉 LM324集成运放的引脚分布及其应用。