《计算机电路基础》(二)

《计算机电路基础》（二）第十九讲主讲：夏少波

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4.1集成运算放大电路概述4.2偏置电路

4.3差动放大电路4.4互补对称输出级电路4.5电路的反馈第四章教学要求第四章集成运算放大电路基础

山东广播电视大学计算机与通信学院采用半导体制造工艺将二极管、三极管、电阻、电容等元件以及电路连线集成在一块芯片上，构成一个具有某种功能的电路，简称为集成电路。集成电路具有体积小、重量轻、耗电低、成本低、性能可靠等优点。按集成电路的功能来划分，分为数字集成电路和模拟集成电路两种。4.1集成运算放大电路概述山东广播电视大学计算机与通信学院数字集成电路的工作信号是数字量，并能在输入、输出信号之间实现一定的逻辑关系。除数字集成电路以外的其它集成电路统称为模拟集成电路。模拟集成电路的种类很多，常见的有集成运算放大器，集成功率放大器，集成A/D和D/A转换器以及集成稳压器等。在某些电子设备中，集成电路已经基本取代了分离元件的电路。集成运算放大电路概述山东广播电视大学计算机与通信学院1、同一芯片内的相邻器件之间，由于材料、制造工艺一致，距离又近，其参数的匹配性比较好。特别是当温度变化时仍能保持较好的匹配。2、集成电路中的电阻和电容，绝对值的精度很差。3、在集成电路的制作工艺中，不适宜制造数值太大的电阻、电容等元件。集成电路的一般特点山东广播电视大学计算机与通信学院

4、在集成电路中，制造三极管（特别是NPN三极管）有时比制造电阻、电容等无源器件更方便，占用更小的芯片面积，因而成本更低廉。

5、集成电路不能制造电感。集成电路的一般特点山东广播电视大学计算机与通信学院集成运放通常有几个、甚至十几个引脚，其中有的接输入、输出信号，有的接直流电源，还有的集成运放有调零端以及外接校正电容的端子等等。但是，为了简化起见，在电路中通常不画出所有的引脚，而常常用运算放大器的简化符号，只画两个输入端和一个输出端，如右所示。集成运算放大器的符号集成运放的符号山东广播电视大学计算机与通信学院反相输入端同相输入端输出端

集成运放的内部实际上是一个高放大倍数的直接耦合多级放大电路，其结构一般包括输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分。4.1集成运放的组成中间级偏置电路山东广播电视大学计算机与通信学院输入级ui输出级uo集成运放的输入级几乎都是采用差动放大电路的结构形式，以达到抑制零点漂移的目的。差动放大电路有两个输入端。1、集成运放的输入级输入级中间级输出级偏置电路山东广播电视大学计算机与通信学院uiuo关于长尾式差动放大电路的工作原理将在本章的第三节介绍。长尾式差动放大电路示意图+VCCUoT1Rc2Rc1T2~~RRRe-VEE山东广播电视大学计算机与通信学院返回差模输入同相输入端反相输入端

中间级的主要任务就是提供足够大的电压放大倍数，此外，中间级还应该为输出级提供较大的推动电流。2、集成运放的中间级输入级中间级输出级偏置电路山东广播电视大学计算机与通信学院uiuo

输出级的主要任务就是向负载提供足够大的输出功率。同时应有较低的输出电阻，以便获得较强的带负载能力。输出级应有过载保护措施。以免因输出端短路或负载电流过大时损坏输出级的管子。3、集成运放的输出级输入级中间级输出级偏置电路山东广播电视大学计算机与通信学院uiuo偏置电路的主要任务就是给上述各个放大级提供适当的偏置电流，以确定各级的静态工作点。不同的放大级对偏置电流的要求不同。4、集成运放的偏置电路输入级中间级输出级偏置电路山东广播电视大学计算机与通信学院uiuo集成运放内部电路实际是一个直接耦合的多级放大电路，与其它电子器件一样，需对其静态和动态的性能参数进行研究，以下介绍几个最常用的性能指标。4.1.2集成运放的几个特殊的性能参数山东广播电视大学计算机与通信学院集成运放的符号集成运放有两个输入端，即同相输入端和反相输入端。如果加在两个输入端上的电压大小相等，而极性相反，这样的输入电压称为差模输入电压或简称差模信号。1、差模电压放大倍数Aud山东广播电视大学计算机与通信学院集成运放的符号集成运放主要对差模信号有较强的放大能力，其放大倍数能达几十万倍！一般称差模电压放大倍数。用Aud表示。去差动放大电路如果加在集成运放两个输入端信号其电压大小相等，而极性亦相同，这样的输入电压称为共模输入电压或简称共模信号。2、共模电压放大倍数Auc山东广播电视大学计算机与通信学院集成运放的符号集成运放对共模信号的放大倍数称为共模电压放大倍数，用Auc表示。共模放大倍数一般很小，且越小越好！一般将差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值称为共模抑制比，通常用KCMR表示。即：3、共模抑制比KCMR山东广播电视大学计算机与通信学院集成运放的符号共模抑制比是一个表征差动放大电路对温度漂移抑制能力的综合指标。共模抑制比愈大愈好。概念：集成运放输入端不加输入信号、处于短路状态时，其输出往往不为零，即输出端有缓慢变化的输出电压。通常把这种现象称为零点漂移，又称温度漂移，简称零漂。4、温度漂移山东广播电视大学计算机与通信学院集成运放的符号零漂的大小是反映集成运放性能好坏的重要参数。一般很小，且越小越好！理想应为零。产生零点漂移的原因很多，最主要的是温度影响。所以一般把零点漂移称为温度漂移。由于温度变化引起三极管的参数变，导致电路的静态工作点不稳定。尤其处于输入级电路工作点的变化，将被逐级传递和放大，集成运放内部电路级数愈多，放大倍数愈大，输出级的漂移电压就愈大。所以，集成运放输入级的主要作用是尽量减少零漂。产生温度漂移的原因山东广播电视大学计算机与通信学院由于集成运放内部元器件参数的不对称或不匹配，同样会使集成运放输入电压为零时，输出电压不为零。为了使输出电压为零，在集成运放的输入端需要加上补偿电压，这一补偿电压称为输入失调电压，用符号UOS表