第四章集成运放内部电路设计

模拟电子电路及技术基础孙肖子西安电子科技大学《模拟电子电路与技术基础》课程的特点是

“概念性、工程性、实践性“强！

“注重物理概念，采用工程观点；重视实验技术，善于总结对比；理论联系实际，注意应用背景；寻求内在规律，增强抽象能力。”4.1集成运放电路电路概述集成电路(IC：IntegratedCircuit)是在同一块微小的硅片上经过氧化、光刻、扩散、外延、蒸铝等工艺，将电阻、二极管、晶体管、场效应管及小电容和它们之间的连线组成的完整电路制作在一起，最后再进行封装，形成的一个实现特定功能的完整电路。集成电路分类：通用型运放：专用型运放：高阻型、高速型、高精度型、低温漂型、低/微功耗型、高压大功率型特定功能运放：仪表用放大器、缓冲放大器、隔离放大器等。4.1集成运放电路电路概述1.高增益直接耦合放大器2.尽量用有源器件代替无源元件3.利用对称结构改善电路性能集成运放的特点：

4.广泛采用复合管5.温度稳定性较高

6.集成度高，功耗小

4.1集成运放电路电路概述集成运放的组成：

1.输入级输入电阻高、差模电压放大倍数大、共模信号抑制能力强、静态电流和失调偏差小。2.中间级提供足够大的电压放大倍数，多采用共发射极(或共源极)3.输出级提高输出功率、降低输出电阻(即提高带负载能力)、减小非线性失真和增大输出电压的动态范围。4.偏置电路采用恒流源电路.4.1集成运放电路电路概述1.高增益直接耦合放大器2.尽量用有源器件代替无源元件3.利用对称结构改善电路性能集成运放的特点：

4.广泛采用复合管5.温度稳定性较高

6.集成度高，功耗小

4.2集成运放电路中的电流源电路1.单管电流源电路2.镜像电流源镜像电流源的温度补偿作用多路镜像电流源多集电极晶体管电流源3.比例电流源4.微电流电流源5.威尔逊电流源—负反馈型电流源因为所以

6.改进型电流源-----加射随器隔离的电流源利用的隔离和电流放大和作用，减少了基极电流和对基准电流的分流作用，

改进的多输出镜像电流源4.2.2场效应晶体管组成的电流源T1一定工作于恒流区

T1、T2的电性能完全相同MO旺S多输厉出电贯流源晒电路例对于N沟道FE值T组成叫的电船流镜辫，宽长比周的比号值为2：4：10＝1：2：5，所以时有，P沟道FE络T电流脑镜的向宽长笔比的迈比值为2：10：4＝1：2：5，所咽以有4.凭2郑.感3电流给源的飘主要盐应用--权--有源而负载有源皱负载注的特旅点(1伞)采用削有源堪负载毁的放皇大器舱具有免很高议的电恢压增图益。(2证)有源熔负载跪放大隆器的坛增益位与电继源电精压无揉关。(3佩)可以耽大大技节约刘芯片堆面积衔。4.吹2平.锈3电流炎源的赵主要匀应用--痒--有源忆负载有源械负载墨共射出放大标电路有源凶负载愉射级炕跟随歪器4.版3.刻1零点乖漂移现象4．3差分爱放大工电路所谓丙的零嫂点漂姥移，就婆是当椅输入芦信号雾为零割时，老输出老信号肉是一和个随父时间煤变化亮，漂糟移不持定的轿非零浆信号结构乞特点:结构勤高度悦对称,有两这个输凶入端,两个活输出求端,4.取3.馋2一般认差分均放大滔电路奸的特胆性分缘瑞析1、抑搅制零救漂原迈理2、差毕模信摇号和冈共模疼信号两端输入信号大小相同、极性相反的信号称差模信号两端输入完全相同的信号称为共模信号任意信号：当时，称它们为任意信号，任意信号可以分解为差模信号和共模信号之和式中3、差沃模增递益和萝共模出增益差模聪电压贱增益弓定义共模架电压吊增益延定义总的躁输出蚂电压4、共贿模抑斜制比差模雁电压犁增益等越大始，共星模电凑压增访益越庸小，则共境模抑释制能贿力越境强，拆抑制恨零漂乓的能剩力愈系强，放大惩电路绳的性除能越泥优良棕。5、典持型差坐分放为大电悠路及新四种察工作近方式（a）双侨端输薄入、双端说输出（b）单到端输挨入、双端她输出（c）双奸端输切入、单端趟输出（d）单士端输叮入、单端盐输出6、基迫本工译作原绕理(1皆)静态假分析(2姐)动态功分析1)双端专输入霞，双墓端输贪出工侨作方鼠式。①债双端馋输入虫，双株端输阶出差虑模电槽压增溉益。差摸取输入保交流疤等效大电路纪小信御号等汇效电荣路等效捉为对柄地短吹路负载警电阻中点顾的交被流信块号电将位为狼零差模陈输出陈电阻差模运输入押电阻②双腿端输曲入，谨双端精输出赶共模件电压医增益灰。共模谊输入脸差分渔放大陈电路互共然模输倦入信芽号的容交流兰通路共模漏电压便增益银为共模柜抑制届比共模坚输入遇电阻共模紧输出田电阻2)双端砌输入省，单遵端输刮出工润作方必式。①双搬端输林入，露单端妹输出钓差模助电压均增益仁。双入鞠单出骨差模堵交流棕通路双入猜单出麻共模勉交流仇通路其中差模底输入掌电阻差模复电压誉增益旗为差模秩输出咬电阻②双愈端输午入，匠单端坦输出衣共模多电压住增益共模纪放大秆倍数一般刊情况折下且共模辰输入劲电阻共模欠输出润电阻3）雹单端倡输入招的差巩分放宽大电咏路单端辜输入盼单端满输出可看刊作是针任意谢输入弦的一雁个特验例：差模陵信号共模灭信号4.岛3.因3带恒竿流源轧的差访分放页大电该路、、、组成恒流源电路，1、管C--E极之间的交流等效电阻用取代典型差分放大电路中的2、恒流源的电流计算

恒流霸源的糖动态溉电阻4.许3.尺4有源佛负载孙的差兔分放娘大电楼路用镜猫像电以流源位作差话分放锐大电鸣路的料有源滩集电检极负讯载电韵阻，耽可以贺使单白端输墙出具姜有与劲双端恰输出辣相同绘的差增模放奖大倍匪数及僵共模睛抑制名比4.子3.隶5富M斯OS差分码放大雁器采用观有源族负载钢的MO拖S差分针放大弊器差模译电压亡增益2.共模乎电压遣增益由于竭电路匪两边眼对称共模田增益沃为0，趋于始无穷译大。共模庙输入榆时的则有源宜负载MO恐S差分仙放大斯器2.共模民电压弦增益共模轧输入屠时的愿有源佛负载MO振S差分烦放大挪器由于贡电路厦两边域对称豆，必致有1、有贯源负宋载差掠分放燃大器的欺共模据增益愉为0，2、趋于无穷大

4.藏3.彻6差分略放大该电路欢的传晌输特驻性及层应用1、差彩分放棒大器黎的传财输特递性晶体屋管发斗射极庸电流膝与BE结电堆压之电间的灯关系输出扬电压1）当时，踏差分窜放大昌器处庙于平裙衡状拆态2）差丘模电站压输入洪与输肥出可凭保持宫线性穴关系时3）时，输出差模电压基本上保持不变2、展万宽输材入动店态范编围及饭差分宾放大朋器的车其它写应用(1两)展宽良输入密动态蜜范围引入廊串联箱电流线负反议馈电豆阻R，展滩宽输家入线作性动给态范滨围(2千)倒相婆器（3）自绣动增筒益控声制电仪路（4）波时形变前换电呼路3双平幕衡模礼拟乘搭法器当时由此秩可求造得输夺出电婚压K称为扭标度掠因子4．4集成比运算上放大胁器的革输出溉电路1、BJ稿T管输擦出级互补爬原理固电路闷交越劫失真肆波形症简鸽单互兼补电急路4．5集成桃运算秤放大慈器内盐部电趋路举辽例4.厕5虑.铜1是B革JT通用换运算扛放大口器F0离071、差近分输长入级(1席)差模废输入番范围猜大(3把)电压护增益宴和输游入阻凡抗高旧。(2介)共模柄输入扬范围务大，饿共模惧抑制素比高、组成否中间鹊电压齿放大极级2、中铜间级3、输达出级马：互补雷对称乳输出配级由T14、T18、T19组成厌。4、保所护电掘路D1、D2、R8、R9组成敌输出注级的峰过载轨保护赚电路供。4.配5回.炮2胃C战14肝57释3集成撑运算厨放大染电路C1板45壳73是四友个独的立的脏运放格制作给在一纤个芯蒙片上魂的器痛件。第一迅级