模拟电子技术基础-chapter4

1Chapter4

集成运算放大电路IntegratedCircuitOp-Amps继续退出返回2

第四章集成运算放大器

IntegratedCircuitOp-Amps§4.1

集成运放电路概述§4.2电流源电路§4.3集成运算放大器简介§4.4集成运放的性能指标及低频等效电路返回退出3

§4.1集成运放电路概述（Preview）§4.1.1结构特点§4.1.2组成及各部分功能§4.1.3电压传输特性返回退出4

§4.1.1结构特点OperationalAmplifiersOp-Amps运算，放大

直接耦合 directcoupling

差分电路 differentialcircuit

恒流源 constantcurrentsource

复杂电路 complicatedcircuit

有源负载 activeload

复合型式 compositecircuit 返回5§4.1.2组成及各部分功能Structure&Function输入级中间级输出级偏置电路inputouput返回6Structure&Function 一、输入级(InputStage)

(highinputresistance)二、中间级(IntermediateStage)(highvoltagegain)三、输出级(OutputStage)(lowoutputresistance)四、偏置电路(BiasingCircuit)(properquiescentpoint)返回7§4.1.3VoltageTransferCharacteristics

(电压传输特性)uP--uN

uo

PositivesaturationvoltageNegtivesaturationvoltageuPuNuoVCC-VEEAodAod---open-loopvoltagegainAod可达上万倍，百万倍返回8理想运放：开路增益无穷且与频率无关；输入电阻无穷；（输入回路不取电流）输出电阻零。uI+-uoroAoduI简化等效电路返回9§4.2CurrentSource(电流源电路)§4.2.1基本电流源电路§4.2.2改进型电流源电路§4.2.3多路电流源电路§4.2.4有源负载放大电路返回10一、Currentmirror(镜像电流源）R-VCCT0T1ICIRVCCRT0T1ICIR§4.2.1BasicCurrentSource(基本电流源电路)返回11

存在问题：

IR大时，R损耗大；

IR小时，R阻值本身太大， 不易集成。当

>>2不成立即较小时，IC1与IR的差别不能忽略一、Currentmirror(镜像电流源）返回12二、比例电流源IE0IE1Re0Re1T0T1RVCCIRIC1UBE0+IE0Re0=UBE1+IE1Re1待改进的方面：

IR的取值取决于Re0和Re1的比值 如希望IC1很小，工艺上受一定限制。返回13三、WidlarCurrentSource(微电流源)IE1VCCIRT0T1IC1RRE>>1时当

>>1不成立即较小时，误差不能忽略返回14§4.2.2ModifiedCurrentSource

（改进型电流源电路）一、ModifiedCurrentSourceIC1T0IRIE2T1T2VCCRVCCRT0T1ICIR返回15二、WilsonCurrentsource（威尔逊电流源）VCCIC1IE2IC2IC0IRB返回16§4.2.3MultipleCurrentSources

(多路电流源电路)IE0Re0IE1Re1IE2Re2IE3Re3VCCRIRIC1IC2IC3Re0Re1Re2Re3IE0IE1IE2IE3返回17§4.2.4AmpliferswithActiveLoad

（有源负载放大电路）一、CommonEmitterAmplifierwithActiveLoaduIRbT1T2T3VCCRRL+-uoIRRbrbe1Ib1rce1rce2RL+-uoIb1返回18二、DifferentialAmplifierwithActiveLoadVCCT1T2T3T4I-VEE+-uIRLic3ic1ic4ic2io+-uoCurrentmirror:ic4=ic3;ic3=ic1有uId时,ic1=-

ic2io=ic4-ic2

=ic1-(-

ic1)=2

ic1电流转移作用,单端输出,双端效果返回19§4.3DescriptionofOP-Amps

集成运算放大器简介输入级中间级输出级偏置电路inputouput返回20前级后级IR5偏置电路(通用型运算放大器F007)T8~T13，R4,R5：偏置电路IR5： 参考电流作用：为各级提供合适的偏置返回21输入级电路T1~T7,R1~R3组成T1~T4：共集-共基结构输入电阻大，频带宽T5,T6：镜像电流源做有源负载去下一级iB16IC10差模时，iC3=-iC4,iC3=iC5,iC5=iC6,iC6=-iC4

iB16=iC4-iC6=2iC4共模时，iB16=iC4-iC6=0静态时，IC10=IC9+IB3+IB4

静态工作点稳定作用返回(通用型运算放大器F007)22中间增益级电路和功率输出级电路T13中间级：T15~T17,T13组成复合放大管有源负载（T13电流源)高增益输出级：VBE倍增电路甲乙类准互补推挽功率放大电路返回(通用型运算放大器F007)23功率输出级及其保护电路甲乙类准互补推挽功率放大电路D1,D2,R9,R10及T15组成输出过流保护电路uR7+uD1=uBE14+ioR9R9,R10不对称补偿返回(通用型运算放大器F007)24

(集成运放电路简介)返回(通用型运算放大器F007)25F007集成电路简介单端输出,差模时,双端效果;共模时,ic4=ic6,ic4-ic6=0,CMRR大静态工作点稳定作用偏置电路中间增益级功率输出级过流保护输入级返回(通用型运算放大器F007)26§4.4集成运放的性能指标及低频等效电路

Op-AmpsParametersand

LowFrequencyEquivalentCircuit§4.4.1主要性能指标§4.4.2低频等效模型返回27§4.4.1主要性能指标MainSpecifications

1.Open-loopvoltagegainAod2.Common-moderejectionratioKCMR3.Differentialinputresistancerid4.Inputoffsetvoltageandthermalvoltagedrift5.Inputoffsetcurrentandthermalinput offsetcurrentdrift开环差模电压增益共模抑制比差模输入电阻输入失调电压及其温漂输入失调电流及其温漂返回286.Inputbiasingcurrent7.Maximumcommon-modeinputvoltage;8.Maximumdifferentialinputvoltage;9.(Upper)Cut-offfrequency(-3dBbreakfrequency);10.Unity-gainfrequency(Aod=1)11.Slewrate.输入偏置电流最大共模输入电压最大差模输入电压上限截止频率单位增益带宽转换速率返回29§4.4.2低频等效模型

Lowfrequencyequ