模拟集成运放的构成及特点

1、University of Electronic Science and Technology of China模拟集成运放模拟集成运放构成及特点构成及特点UESTCUESTC模拟电路课程组模拟电路课程组UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组放大器的瘦身革命放大器的瘦身革命-运算放大器运算放大器实例CT诊断UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组放大器的瘦身革命放大器的瘦身革命-运算放大器运算放大器从从X线源发射的线源发射的X线剂量（强度）不能过大，。经过线剂量（强度）不能过大，。经过人体的吸收后，实际到达人体的吸收后，实际到达X线检测器的线检测器的X线信号非

2、常线信号非常微弱，必需经过放大器的放大后才能由后续电路进行微弱，必需经过放大器的放大后才能由后续电路进行处理和成像。处理和成像。UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组放大器的瘦身革命放大器的瘦身革命-运算放大器运算放大器UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组放大器的瘦身革命放大器的瘦身革命-运算放大器运算放大器内部主要功能UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组两个两个输入端输入端一个一个输出端输出端集成运放电路的组成及各部分的功能集成运放电路的组成及各部分的功能偏置电路：偏置电路：向各放大级提供偏置电流；向各放大级提供偏置电流；输输 入入

3、级：级：应尽量减小零点漂移；应尽量减小零点漂移；中中 间间 级：级：输输 出出 级：级：主要承担电压放大作用；主要承担电压放大作用；应有较强的带负载能力；应有较强的带负载能力；常用常用电流源电路电流源电路常用常用差分放大电路差分放大电路常用共射或共源放大电路常用共射或共源放大电路常用常用互补输出功放电路互补输出功放电路UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组本部分内容本部分内容3.1 集成运放概述集成运放概述3.2 集成运放的中间级：直接耦合多级放大电路集成运放的中间级：直接耦合多级放大电路3.3 集成运放的输入级：差分放大电路集成运放的输入级：差分放大电路3.4 集成运放的输

4、出级：功率放大电路集成运放的输出级：功率放大电路3.5 集成运放的偏置电路：电流源集成运放的偏置电路：电流源3.5 集成运放的特点及理想集成运放集成运放的特点及理想集成运放本模块内容对应清华教材：本模块内容对应清华教材： 第第3章和第章和第4章章UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组3.1 集成运放概述集成运放概述要求：要求：1. 了解集成运放的特点；了解集成运放的特点； 2. 掌握集成运放的掌握集成运放的基本电路组成以及各部分的特点基本电路组成以及各部分的特点本节内容对应清华教材：本节内容对应清华教材： 4.1UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组集成放大

5、电路集成放大电路 vs.分立元件放大电路分立元件放大电路 表表3.1 集成电路中器件的面积比集成电路中器件的面积比器件类型器件类型BJT二极管二极管电阻电阻(5k )电容电容(10pF)相对面积相对面积11310u分立元件放大电路：分立元件放大电路：电阻多，电容多；电阻多，电容多；工艺有误差工艺有误差u集成放大电路：集成放大电路：电阻电阻(少少)、电容、电容(少少)集成难度大集成难度大EC-ECUESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组F007电路原理图：典型模拟电路原理图：典型模拟IC电路电路EC-EC1制造数十皮法以上的电容将占用很大的硅片面积，制造数十皮法以上的电容将占用很

6、大的硅片面积，电路中电路中 使用电容非常不合算使用电容非常不合算，无法集成电感元件，无法集成电感元件，所以集成运放所以集成运放 都是采用都是采用直接耦合方式直接耦合方式。2元器件参数精度差，但对称性好，所以大量采用对管结构。元器件参数精度差，但对称性好，所以大量采用对管结构。3晶体管晶体管(BJT)按标准工艺制作，成本低且占用硅片面积小。按标准工艺制作，成本低且占用硅片面积小。二极管一般都用二极管一般都用BJT的一个的一个PN结担任结担任，不再用专门工艺生产。，不再用专门工艺生产。4生产电阻的工艺不比生产晶体管的工艺简单，而且电阻值越生产电阻的工艺不比生产晶体管的工艺简单，而且电阻值越 大，占

7、用硅片面积越大，大，占用硅片面积越大，所以所以大电阻常用大电阻常用BJT或或FET代替代替。 5IC芯片面积小芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组一一. 集成运放电路的特点集成运放电路的特点 集成运放即集成运算放大器，集成运放即集成运算放大器，是一个高性能的是一个高性能的直接耦合直接耦合多多级放大器，级放大器，是模拟电路中最重要的通用型集成电路。是模拟电路中最重要的通用型集成电路。 因首先用于信号的运算而得名。因首先用于信号的运算而得名。1. 直接耦合方式直接耦合方式，充分利用管子性能良好

8、的一致性，大量采充分利用管子性能良好的一致性，大量采用用差分放大差分放大电路和电路和电流源电流源电路电路。2. 用用复杂电路复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂化并实现高性能的放大电路，因为电路的复杂化并不带来工艺的复杂性。不带来工艺的复杂性。3. 用用有源元件有源元件替代替代无源元件无源元件，如用晶体管取代难于制作的，如用晶体管取代难于制作的大电阻。大电阻。4. 采用复合管。采用复合管。UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组3.2 集成运放的中间级：直接耦合多级放大电路集成运放的中间级：直接耦合多级放大电路要求：要求：1. 掌握直接耦合多级放大电路两种掌握直接耦合多

9、级放大电路两种(直接直接/光电光电)耦合方式各自特点；耦合方式各自特点；2. 掌握多级放大电路动态分析要掌握多级放大电路动态分析要点点 注意源阻抗和负载电阻的影响；注意源阻抗和负载电阻的影响；3. 针对不同应用针对不同应用需求时放大电路的种类选择原则。需求时放大电路的种类选择原则。一一. 耦合方式耦合方式二二. 分析方法分析方法(静态静态/动态动态)思想思想三三. 直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路本节内容对应清华教材：本节内容对应清华教材： 3.1 - 3.2UESTCUESTC模拟电路基础课程组模拟电路基础课程组 接法 Au Ai Ri Ro 共射 100 几百几千欧 几百几千欧 共集 100 最小可达十几欧 几百几千欧 共源 几几十 1M以上，可 几百几千欧 共漏 100 几百几千欧 几百几千欧 共集 100 最小可达十几欧 几百几千欧 共源 几几十 1M以上，可 几百几千欧 共漏 uN时，时， uO= UOmax； uP uN时时, uO= UOm