模电第5章课件

1、第五章第五章集成运算放大电路集成运算放大电路5.1集成放大电路的特点集成放大电路的特点5.2集成运放的基本组成部分集成运放的基本组成部分5.3集成运放的典型电路集成运放的典型电路5.4集成运放的主要技术指标集成运放的主要技术指标5.5理想运算放大器理想运算放大器5.1集成放大电路的特点集成放大电路的特点 在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件及其连接导线，制作在一块硅片上，构成特元器件及其连接导线，制作在一块硅片上，构成特定功能的电子电路，成为定功能的电子电路，成为集成电路，集成电路简称集成电路，集成电路简称 IC ( (Integrated C

2、ircuit) )集成电路按集成电路按其功能分其功能分数字集成电路数字集成电路模拟集成电路模拟集成电路模拟集成电模拟集成电路按类型路按类型集成运算放大器；集成运算放大器；集成功率放大器；集集成功率放大器；集成高频放大器成高频放大器；集成中频放大器；集成中频放大器；集成集成比较器比较器；集成乘法器；集成乘法器；集成稳压器集成稳压器等。等。集成电路的外形集成电路的外形图图 5.1.1集成电路的外形集成电路的外形( (a) )双列直插式双列直插式( (b) )圆壳式圆壳式( (c) )扁平式扁平式集成运算放大电路特点：集成运算放大电路特点： 1. 相邻元器件的相邻元器件的参数对称性好参数对称性好（元

3、件参数偏差方向一致，（元件参数偏差方向一致，温度均一性好）。温度均一性好）。2. 集成电路中电阻，其集成电路中电阻，其阻值范围有一定的局限性阻值范围有一定的局限性，一，一般在几十欧到几十千欧之间。般在几十欧到几十千欧之间。3. 在芯片上制作三极管比较方便，常常在芯片上制作三极管比较方便，常常用三极管代用三极管代替二极管或替二极管或电阻电阻( (特别是大电阻特别是大电阻) )。4. 在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难，电在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难，电路通常采用路通常采用直接耦合直接耦合电路方式。电路方式。5. 集成电路中的集成电路中的 NPN 、 PNP管的管的 值差别较大，值差

4、别较大，通常通常 PNP 的的 10 。5.2集成运放的基本组成部分集成运放的基本组成部分实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。电路。图图 5.2.1集成运算的基本组成集成运算的基本组成输入级输入级中间级中间级输出级输出级偏置电路偏置电路偏置电路：偏置电路：向各放大级提供合适的偏置电流，确向各放大级提供合适的偏置电流，确定各级静态工作点。对于输入级，通常要求提供一定各级静态工作点。对于输入级，通常要求提供一个比较小的偏置电流。个比较小的偏置电流。输入级：是提高集成运放质量的关键。作用是抑输入级：是提高集成运放质量的关键。作用是抑制零点漂移

5、、排除干扰等，采用差动放大电路制零点漂移、排除干扰等，采用差动放大电路中间级中间级作用：高放大倍数，一般采用共射放大电路作用：高放大倍数，一般采用共射放大电路输出级：提供足够的输出功率以满足负载输出级：提供足够的输出功率以满足负载的需要，采用功率放大电路的需要，采用功率放大电路一、镜像电流源一、镜像电流源 ( (电流镜电流镜 Current Mirror) )+VCCRIREF+VT1VT2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2RUVI1BECCREF 基准电流基准电流由于由于 UBE1 = UBE2，VT1与与 VT2 参数基本相同，则参数基本相同，则IB1 = IB2 = IB；I

6、C1 = IC2 = IC C2REFBREF1C2C22IIIIII 所以所以 211REF2C II当满足当满足 2 时，则时，则RUVII1BECCREF2C 图图 5.2.25.2.1 偏置电路主要有：镜像电流源、比例电流源、微电流源偏置电路主要有：镜像电流源、比例电流源、微电流源+VCCVT2二、比例电流源二、比例电流源RIREF+VT1IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2R1R2由图可得由图可得UBE1 + IE1R1 = UBE2 + IE2R2由于由于 UBE1 UBE2 ，则，则22E11ERIRI 忽略基极电流，可得忽略基极电流，可得REF211C212CIRRI

7、RRI 两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的阻值成反比，阻值成反比，故称为比例电流源。故称为比例电流源。图图 5.2.3比例电流源比例电流源三、微电流源三、微电流源 在镜像电流源的基础上在镜像电流源的基础上接入电阻接入电阻 Re。+VCCRIREFVT1VT2IC22IBIC1ReRe 引入引入Re使使 UBE2 UBE1，且且 IC2 u 时，时，uO = + UOPP当当 u+ u 时时, uO = UOPP1. uO 的值只有两种可能的值只有两种可能在非线性区内，在非线性区内，( (u+ u ) )可能很大，即可能很大，即 u+ u 。 “虚短虚短”不存在不存在2. 理想运放的输入电流等于零（虚断）理想运放的输入电流等于零（虚断）0 iiuOu+ u O+UOPP UOPP理想特性理想特性实际运放实际运放 Aod ，当，当 u+ 与与 u 差值比较小时，仍有差值比较小时，仍有 Aod (u+ u ) UOPP，运放仍然工作在线性区。，运放仍然工作在线性区。例如：例如：F007 的的 Uopp = 14 V，Aod 2 105 ，线性，