集成电路运算放大器的术语

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 d、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。

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第二节集成运算放大器中的恒流源

一、基本镜象电流源

0畑

图d.l

电路如图6.1所示。T I ,T 2参数完全相同，即

B 1=

2

,1 CEO =I CE02,从电路中可知

V B E =V B E2, I E1=I E2 , I C1=I C2

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T 3,其目的是减少三极管 T i 、T 2的I B 对I R 的分流作用， 提 高镜象精度，

减少 B 值不够大带来的影响。

[= ________ 冬 ______

"1 + 2仏血 + 1）

其中

R 丿玄％ 改进电路二：

当

B >>2时,

图6.2

厶=0+〈询d恥+誅

图6-3

图6.3是带有发射极电阻的镜象电流源，其中R e1=F t2 ,

两管的输入仍有对称性，所以

-J如丁= • B£1°[tfl

■冷E F - ---------------

若此电路F el不等于艮2,贝U I C2与（艮1、艮2）的比值成比例，因此，此电流源又称为比例电流源。

二、微电流源

OVrr

图6A

电路如图6.4所示，当I R一定时，I C2可确定为:

可见，利用两管基-射电压差V BE可以控制I 0。由于V BE的数值小，用阻值不大的艮2即可得微小的工作电流--微电流源。

例: 电路如图6.5所示，

若二=10 则：嵐=261nl0 用

E 6.5

已知：BJT的参数相同，求各电流源与参考电流的关系。

三、电流源的主要应用-有源负载

前面曾提到，增大R可以提高共射放大电路的电压增益。但是，R c 不能很大，因为在集成工艺中制造大电阻的代价太高，而且，在电源电压不变的情况下，R c越大，导致输出幅

度越小。那么，能否找到一种元件代替R C，其动态电阻大，

使得电压增益增大，但静态电阻较小。因而不致于减小输出幅度呢？自然地，我们可以考虑晶体管恒流源。由于电流源具有直流电阻小，交流电阻大的特点，在模拟集成电路中广泛地把它作负载使用--有源负载，如图6.6所示。

QV't'c

■J

图6.6

第三节差分式放大电路基本概念：

线性放大器

有信号V il 和V i2 ；输出端的信号为 情况下，输出信号电压可表示为

式中A VD 是差分放大器的差模电压增益。

可见电路的两个

输入端所共有的任何信号对输出电压都不会有影响。但在一 般情况下，实际的输出电压不仅取决于两个输入信号的差模 信号V id ，而且还与两个输入信号的共模信号 V ic 有关，它们分

别是

唏=勺1 一帀

苗

2

当用差模信号和共模信号表示两个输入信号时，有

在差模信号和共模信号同时存在时，对于线性放大器而 言，可以利用叠加原理来求出总的输出电压，即

叫=+A V^ic

式中 < 为差模电压放大倍数， 丄 称为共模电

压放大倍数。

一、基本差分放大电路 1. 基本电路

F;

ffl 6.7

它有两个输入端，分别接 V 。。在电路完全对称的理想

嘉=民2= R b , B i =B 2=B 。电路有两个输入端和两个输出端

2. 工作原理

(1)

当V i1=V i2=0时，即静态时，由于电路完全对称： I cl

=I c2= I 0/2, R cl I cl = R c2l c2, V o = V cl -V c2 = 0 即输入为 0 时， 输出也为

0。

(2)

加入差模信号时，即 V s1=-V

s2

=V sd /2，从电路看V B1

增大使得i B1增大，使i cl 增大，使得V ci 减小V B2减小使得i B2减 小，又使得i c2减小，

使得V c2增大.由此可推出：V o =V c1 -

V c2=2v ci ,每个变化量v 不等于0,所以有信号输出。

若在输入端加共模信号，即V s1=V s2,由于电路的对称性 和恒流源偏置，理想情况下V o =0,无输出。

这就是所谓"差动"的意思；即两个输入端之间有差别， 输出端才有变动。

3、抑制零点漂移的原理

在差分电路中，无论是温度的变化， 还是电流源的波动

都会引起两个

基本差动式放大器如图 6.8所示 相同的晶体

管，电路对称，参数也对称 图中T1,T2是特性

如: V B E =V B E2,R c1 = F C2=R,

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