第6章集成電路運(yùn)算放大器(new)課件

1、第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器第第6章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 61 集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn) 62 電流源電路電流源電路 63 差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路64 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器65 集成運(yùn)算放大器的主要性能指標(biāo)集成運(yùn)算放大器的主要性能指標(biāo)第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器61 集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn) 集成運(yùn)放是一種多級(jí)放大電路， 性能理想的運(yùn)放應(yīng)該具有電壓增益高、 輸入電阻大、 輸出電阻小、 工作點(diǎn)漂移小等特點(diǎn)。 與此同時(shí)， 在電路的選擇及構(gòu)成形式上又要受到集成工藝條件的嚴(yán)格制約。 因此， 集成運(yùn)放在

2、電路設(shè)計(jì)上具有以下特點(diǎn)： (1) 級(jí)間采用直接耦合方式。 (2) 盡可能用有源器件代替無(wú)源元件。 (3) 利用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)改善電路性能。 (4) 利用復(fù)合結(jié)構(gòu)電路。 (5) 電路中二極管常用三極管的發(fā)射結(jié)代替。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器集成運(yùn)放電路形式多樣，各具特色。但從電路的組成結(jié)構(gòu)看，一般是由輸入級(jí)、中間放大級(jí)、輸出級(jí)和電流源四部分組成，如圖61所示。 輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)電流源電路UiUo第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器62 電流源電路電流源電路 電流源對(duì)提高集成運(yùn)放的性能起著極為重要的作用。一方面它為各級(jí)電路提供穩(wěn)定的直流偏置電流，另一方面可作為有源負(fù)

3、載，提高單級(jí)放大器的增益。下面我們從晶體管實(shí)現(xiàn)恒流的原理入手，介紹集成運(yùn)放中常用的電流源電路。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 一、單管電流源電路一、單管電流源電路 圖62(a)畫(huà)出了晶體管基極電流為IB的一條輸出特性曲線(xiàn)。由圖可見(jiàn)，當(dāng)IB一定時(shí)，只要晶體管不飽和也不擊穿，IC就基本恒定。因此，固定偏流的晶體管，從集電極看進(jìn)去相當(dāng)于一個(gè)恒流源。由交流等效電路知，它的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻為rce，是一個(gè)很大的電阻。為了使IC更加穩(wěn)定，可以采用分壓式偏置電路(即引入電流負(fù)反饋)，便得到圖62(b)所示的單管電流源電路。圖62(c)為該電路等效的電流源表示法，圖中Ro為等效電流源的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻。利

4、用圖62(b)電路的交流等效電路可以證明，Ro近似為第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器IC0IBUCER1R2ICR3UEEICRo(a)(b)(c) 圖62單管電流源電路 (a)晶體管的恒流特性；(b)恒流源電路； (c)等效電流源表示法 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 式中，RB=R1R2。 需要指出，晶體管實(shí)現(xiàn)恒流特性是有條件的，即要保證恒流管始終工作在放大狀態(tài)，否則將失去恒流作用。這一點(diǎn)對(duì)所有晶體管電流源都適用。 )1 (33BbeceoRRrRrR(61) 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 二、鏡像電流源二、鏡像電流源 在單管電流源中，

5、要用三個(gè)電阻，所以不便集成。為此，用一個(gè)完全相同的晶體管V1,將集電極和基極短接在一起來(lái)代替電阻R2和R3，便得到圖63所示的鏡像電流源電路。由圖可知，參考電流Ir為rCCrBECCrRURUUI(62) 由于兩管的e結(jié)連在一起，所以IB相同，IC也相同。由圖可知 1211222CrBrCCIIIIII(63) 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器UCCRrIrIC1V1V2IC2 圖63 鏡像電流源 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 如果11,則IC2Ir。可見(jiàn)，只要Ir一定，I2就恒定；改變Ir，IC2也跟著改變。兩者的關(guān)系好比物與鏡中的物像一樣，故稱(chēng)為鏡像電流

6、源。 因此可得 2112rCII(63) 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 三、比例電流源 如果希望電流源的電流與參考電流成某一比例關(guān)系，可采用圖64所示的比例電流源電路。由圖可知222111RIURIUEBEEBE(64)因?yàn)?12212121222111lnlnlnlnEETEETBEBESSSETBESETBEIIUIIUUUIIIIUUIIUU所以 (65) 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器RrIrIC2V2V1R2UCCUBE1UBE2R1IE2IE1IB1IB2 圖64比例電流源 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 即室溫下，兩管的UB

7、E相差不到60mV，僅為此時(shí)兩管UBE電壓(600mV)的10%。因此，可近似認(rèn)為UBE1UBE2。這樣，式(63)簡(jiǎn)化為 當(dāng)兩管的射極電流相差10倍以?xún)?nèi)時(shí)： mVUIIUUUTEETBEBE6010lnln2121rCEEIRRIRIRI2122211若11 ，則IE1Ir, IE2IC2,由此得出(66) (65) 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 可見(jiàn)，IC2與Ir成比例關(guān)系，其比值由R1和R2確定。參考電流Ir現(xiàn)在應(yīng)按下式計(jì)算： 111RRURRUUIrCCrBECCr(67) 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 四、微電流電流源四、微電流電流源 在集成電

8、路中，有時(shí)需要微安級(jí)的小電流。如果采用鏡像電流源，Rr勢(shì)必過(guò)大。這時(shí)可令圖64電路中的R1=0,便得到圖65所示的微電流電流源電路。 由式(62)、(63)可知，在R1=0時(shí)： 2122122ln)(1EETBEBEEIIRUUURI當(dāng)11時(shí)，IE1Ir，IE2IC2，由此可得222lnCrCTIIIUR (68) 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器RrIrIC2V2V1UCCR2 圖65微電流電流源 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 此式表明，當(dāng)Ir和所需要的小電流一定時(shí)，可計(jì)算出所需的電阻R2。例如，已知Ir=1mA,要求IC2=10A時(shí)，則R2為 kR121

9、01000ln10101026632如果UCC=15V，要使Ir=1mA,則Rr15k。 由此可見(jiàn)，要得到10A的電流，在UCC=15V時(shí)，采用微電流電流源電路，所需的總電阻不超過(guò)27k。如果采用鏡像電流源，則電阻Rr要大到1.5M。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 五、負(fù)反饋型電流源五、負(fù)反饋型電流源 以上介紹的幾種電流源，雖然電路簡(jiǎn)單，但有兩個(gè)共同的缺以上介紹的幾種電流源，雖然電路簡(jiǎn)單，但有兩個(gè)共同的缺點(diǎn)：一是動(dòng)態(tài)內(nèi)阻不夠大，二是受點(diǎn)：一是動(dòng)態(tài)內(nèi)阻不夠大，二是受影響大。解決的辦法引入電影響大。解決的辦法引入電流負(fù)反饋。流負(fù)反饋。RrIrIC2V2V1UCCIE3IC3IC

10、1IB3V3圖66 威爾遜電流源 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器2211333333213131231,2CCCEECCCCCBCrrBECCrBEBECCrIIIIIIIIIIIIIRUURUUUI又 (69) 若三管特性相同，則1=2=3=,求解以上各式可得rCII)2221 (23(610)第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 可見(jiàn)，威爾遜電流源不僅有較大的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻，而且輸出電流受的影響也大大減小。 利用交流等效電路可求出威爾遜電流源的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻Ro為ceorR2(611) 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 六、有源負(fù)載放大器六、有源負(fù)載放大器

11、 集成運(yùn)放要有極高的電壓增益，這是通過(guò)多級(jí)放大器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)的。在電壓增益一定時(shí)，為了減少級(jí)數(shù)，就必須提高單級(jí)放大器的電壓增益。因此，在集成運(yùn)放中，放大器多以電流源作有源負(fù)載。 典型的有源負(fù)載共射放大電路如圖68(a)所示。圖中，V2,V3管構(gòu)成鏡像電流源作V1管的集電極負(fù)載。由于該電流源的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻為rce3，所以此時(shí)V1管的電壓增益只需將共射增益表達(dá)式中的RC用rce3取代即可。當(dāng)實(shí)際負(fù)載RL通過(guò)射隨器隔離后接入，則該級(jí)放大器可獲得極高的電壓增益。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器(a)(b)UCCV3V2uoV1uiRrUCCV3V2IC1V1uiIC3IC2uoI 圖68有源

12、負(fù)載放大器(a)共射電路；(b)具有倒相功能的共射電路第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 圖68(b)為另一種接法的有源負(fù)載共射電路。V3 ,V2管組成鏡像電流源作V1管的有源負(fù)載，而輸出取自恒流管V2的集電極。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器63 差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路 63 1 零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象 單級(jí)共射放大器如圖69所示。由前面討論可知，在靜態(tài)時(shí)，由于溫度變化、電源波動(dòng)等因素的影響，會(huì)使工作點(diǎn)電壓(即集電極電位)偏離設(shè)定值而緩慢地上下漂動(dòng)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器UCCRCUCRBU

13、ip 圖69 放大器的零點(diǎn)漂移 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 63 2差動(dòng)放大器的工作原理及性能分析差動(dòng)放大器的工作原理及性能分析 基本差動(dòng)放大器如圖610所示。它由兩個(gè)性能參數(shù)完全相同的共射放大電路組成，通過(guò)兩管射極連接并經(jīng)公共電阻RE將它們耦合在一起，所以也稱(chēng)為射極耦合差動(dòng)放大器。第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器UCCRCUC2RLRCUC1Ui1Ui2RE UEEV1V2Uo 圖610 基本差動(dòng)放大器 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器一、一、靜態(tài)工作點(diǎn)。 為了使差動(dòng)放大器輸入端的直流電位為零，通常都采用正、負(fù)兩路電源供電。由于V1,V2

14、管參數(shù)相同，電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，所以?xún)晒芄ぷ鼽c(diǎn)必然相同。由圖可知，當(dāng)Ui1=Ui2=0時(shí)：VUUBEE7 . 0則流過(guò)RE的電流I為EEEEEEERURUUI7 . 0)(612)第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 可見(jiàn)，靜態(tài)時(shí)，差動(dòng)放大器兩輸出端之間的直流電壓為零。下面分析差動(dòng)放大器的動(dòng)態(tài)特性。分析過(guò)程中特別提醒讀者注意射極公共電阻RE的作用。7 . 0211211212121CQCCCECQEQECQCCCQCQCQEQEQCQCRIUUUUURIUUUIIIII故有 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器二、差模放大特性二、差模放大特性 如果在圖610差動(dòng)電路的兩個(gè)輸入

15、端加上一對(duì)大小相等、相位相反的差模信號(hào)，即Ui1=Uid1,Ui2=Uid2,而Uid1=-Uid2。由圖可知，這時(shí)一管的射極電流增大，另一管的射極電流減小，且增大量和減小量時(shí)時(shí)相等。因此流過(guò)RE的信號(hào)電流始終為零，公共射極端電位將保持不變。所以對(duì)差模輸入信號(hào)而言，公共射極端可視為差模地端，即RE相當(dāng)對(duì)地短路。第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 通過(guò)上述分析，可得出圖610電路的差模等效通路如圖611所示。圖中還畫(huà)出了輸入為差模正弦信號(hào)時(shí)，輸出端波形的相位關(guān)系。利用圖611等效通路，我們來(lái)計(jì)算差動(dòng)放大器的各項(xiàng)差模性能指標(biāo)。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器圖611

16、基本差動(dòng)放大器的差模等效通路Uod1Uod2RL2RL2V2V1Uid1Uid2UidRCRCUod第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 1. 差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) 差模電壓放大倍數(shù)定義為輸出電壓與輸入差模電壓之比。在雙端輸出時(shí)，輸出電壓為212121212222idididididodododododUUUUUUUUUU輸入差模電壓為 所以 beLidodidodidodudrRUUUUUUA2211 式中，RL=RC RL。可見(jiàn)，雙端輸出時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)等于單邊共射放大器的電壓放大倍數(shù)。 21第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 可見(jiàn)，這時(shí)的差模電壓

17、放大倍數(shù)為雙端輸出時(shí)的一半，且兩輸出端信號(hào)的相位相反。需要指出，單端需要指出，單端輸出時(shí)的負(fù)載輸出時(shí)的負(fù)載R RL L接在一個(gè)輸出端到地之間接在一個(gè)輸出端到地之間，則計(jì)算Aud時(shí)，總負(fù)載應(yīng)改為RL=RCRL。 單端輸出時(shí)，則 beLudidodidodudbeLudidodidodudrRAUUUUArRAUUUUA22122212112(111(單）單）或 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 2. 差模輸入電阻差模輸入電阻 差模輸入電阻定義為差模輸入電壓與差模輸入電流之比。由圖413可得beidididididrIUIUR221 3. 差模輸出電阻差模輸出電阻 雙端輸出時(shí)為Co

18、dCodRRRR單）(2單端輸出時(shí)為 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器三、共模抑制特性共模抑制特性 如果在圖610差動(dòng)放大器的兩個(gè)輸入端加上一對(duì)大小相等、相位相同的共模信號(hào)，即Ui1=Ui2=Uic,由圖可知，此時(shí)兩管的射極將產(chǎn)生相同的變化電流iE，使得流過(guò)RE的變化電流為2iE，從而引起兩管射極電位有2 RE iE的變化。因此，從電壓等效的觀點(diǎn)看，相當(dāng)每管的射極各接有2 RE的電阻。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 通過(guò)上述分析，圖610電路的共模等效通路如圖612所示。利用該電路，現(xiàn)在來(lái)分析它的共模指標(biāo)。 1.共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù) 雙端輸出時(shí)的

19、共模電壓放大倍數(shù)定義為 icicocicocucUUUUUA21 當(dāng)電路完全對(duì)稱(chēng)時(shí)，Uoc1=Uoc2,所以雙端輸出的共模電壓放大倍數(shù)為零，即Auc=0。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器RCUoc2RCUoc1UicV1V2Uoc2RE2RE圖612 基本差動(dòng)放大器的共模等效通路 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 單端輸出時(shí)的共模電壓放大倍數(shù)定義為EbeCicocicocucicocucicocucRrRUUUUAUUAUUA2)1 (21(2(1(單）單）單）或由圖414可得 通常滿(mǎn)足(1+)2RErbe，所以上式可簡(jiǎn)化為 ECucRRA2(單）第第6章章

20、集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 可見(jiàn)，由于射極電阻2RE的自動(dòng)調(diào)節(jié)(負(fù)反饋)作用，使得單端輸出的共模電壓放大倍數(shù)大為減小。在實(shí)際電路中，均滿(mǎn)足RERC，故|Auc(單)|0.5，即差動(dòng)放大器對(duì)共模信號(hào)不是放大而是抑制。共模負(fù)反饋電阻RE越大，則抑制作用越強(qiáng)。第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 2. 共模輸入電阻共模輸入電阻 由圖414不難看出，共模輸入電阻為2)1 (2121EbeicicicicicRrIUIUR 3.共模輸出電阻共模輸出電阻 單端輸出時(shí)為 雙端輸出時(shí)為CocRR)(單CocRR2)(雙第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器四、共模抑制比共模抑制

21、比KCMR 為了衡量差動(dòng)放大電路對(duì)差模信號(hào)的放大和對(duì)共模信號(hào)的抑制能力，我們引入?yún)?shù)共模抑制比KCMR。它定義為差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)之比的絕對(duì)值，即ucudCMRAAK)(lg20dBAAKucudCMRKCMR也常用dB數(shù)表示，并定義為 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 KCMR實(shí)質(zhì)上是反映實(shí)際差動(dòng)電路的對(duì)稱(chēng)性。在雙端輸出理想對(duì)稱(chēng)的情況下，因Auc=0,所以KCMR趨于無(wú)窮大。但實(shí)際的差動(dòng)電路不可能完全對(duì)稱(chēng)，因此KCMR為一有限值。在單端輸出不對(duì)稱(chēng)的情況下，KCMR必然減小，可求得ucudCMRAAK第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器五、對(duì)任意輸入信號(hào)的放

22、大特性對(duì)任意輸入信號(hào)的放大特性 如果在圖610差動(dòng)放大器的兩個(gè)輸入端分別加上任意信號(hào)Ui1和Ui2，即Ui1和Ui2既不是差模信號(hào)，也不是共模信號(hào)，這時(shí)可以把Ui1和Ui2寫(xiě)成如下形式： 222121211212112222icidiiiiiicidiiiiiUUUUUUUUUUUUUU第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 不難看出，差動(dòng)電路相當(dāng)輸入了一對(duì)共模信號(hào)21212121212122iiidididiiididiciiicicUUUUUUUUUUUUUU和一對(duì)差模信號(hào) 根據(jù)定義，這時(shí)的差模輸入電壓為第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 633具有恒流源的差動(dòng)放大

23、電路具有恒流源的差動(dòng)放大電路 圖610所示的基本差動(dòng)放大器，存在兩個(gè)缺點(diǎn)：一是共模抑制比做不高，二是不允許輸入端有較大的共模電壓變化。對(duì)于前者，是因?yàn)椴罘殴躒1,V2的rbe與RE相關(guān)，即RE較大而忽略rbb時(shí)，rbe可近似為EETEEQTbeUURIUr2)1 ()1 ( 與RE成正比。對(duì)于單端輸出，將上式代入KCMR得：TEECTLEECMRUURURUK22(單）第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 若UEE=15V，則室溫下，KCMR(單)的上限約為300，而與RE的取值無(wú)關(guān)。對(duì)于雙端輸出，在電路不對(duì)稱(chēng)時(shí)，也有類(lèi)似情況?？梢?jiàn)，不能單靠增大RE來(lái)提高共模抑制比。對(duì)于后者，因?yàn)?/p>

24、輸入共模電壓的變化將引起差放管公共射極電位的變化，進(jìn)而將影響差放管的靜態(tài)工作電流，使rbe改變。因此，輸入共模電壓變化將直接造成差模電壓放大倍數(shù)的變化，這是我們不希望的。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 為此，用恒流源代替圖612電路中的RE，可以有效地克服上述缺點(diǎn)。一種具有恒流源的差動(dòng)放大電路如圖613(a)所示。圖中，恒流源為單管電流源。這是分電流源、小電流電流源等。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器RCUC2RCUC1Ui1V1V2Uoc UEEV3UB3R1R2R3Ui2(a)(b)UCCRCRCUi1V1V2UoUi2 UEEIUCC 圖613具有恒

25、流源的差動(dòng)放大器電路(a)用單管電流源代替RE的差動(dòng)電路；(b)電路的簡(jiǎn)化表示 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器圖613(a)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，可按以下方法估算：CQCBECCQCEQCECQCQCBERECEERRIUUUUIIIRUUIIURRRU1213213332122122第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器RCRCiC1uidV1V2uo UEEIiC2UCC 圖6-14 簡(jiǎn)化的差動(dòng)放大器第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 【例3】電路如圖6 - 15所示, 設(shè)UCC=UEE=12V,1=2=50, Rc1=Rc2=100k, RW=200

26、, R3=33k, R2=6.8k, R1=2.2k, Rs1=Rs2=10k。 (1) 求靜態(tài)工作點(diǎn)。 (2) 求差模電壓放大倍數(shù)。 (3) 求RL=100k時(shí), 差模電壓放大倍數(shù)。 (4) 從V1管集電極輸出, 求差模電壓放大倍數(shù)和共模抑制比KCMR(設(shè)rce3=50 k)。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器R2UoR1R3V1V2c1c2 UCC UEERWRc1Rc2Rs1Rs2Ui1Ui2V3圖6 15 例3電路圖 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器解解 (1) 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn): VUURRRUEECCR87. 5248 . 62 . 22 . 2

27、)(2111設(shè)UBE3=0.6V, 則 VUR27. 56 . 087. 53所以VRIUUUIIIIAIIIAmARUIccCCcccEcEEEERE410008. 012,802116016. 03327. 511212211321333第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器VmVRIUUAIIIsBBBcBB016. 01610106 . 16 . 150804611121121所以一般估算時(shí), 認(rèn)為UB0。 12111211()(0.60.016 )0.61640.6164.6EEBEBCECEcEUUUUVVVUUUUV 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器(2

28、) 差模電壓放大倍數(shù): 2)1 (1111WbesLudRrRRA其中 1112626(1)2005116.80.0850 10015710 16.851 0.1LcbebbEudRRrrkIA 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器(3) 當(dāng)RL=100 k時(shí)： 521 . 0519 .16103 .33503 .3350/1002/1udLcLAkRRR第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器(4) 當(dāng)單端輸出時(shí)(從V1管c1極輸出): 2)1 (211WbesLudRrRRA單kRRRLcL50/其中 391 . 0519 .1610505021單udA單端輸出時(shí), 共

29、模電壓放大倍數(shù)為)22)(1 (311oWbesLucrRrRRA單第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器式中 cebeoLcLrRRRrRrkRRR2133/150/33而 kIrrEbbbe6 . 816. 0265130026)1 (33所以 61096. 1507 . 1336 . 8335013or第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器故 013. 03800519 .16105050單ucA其共模抑制比為 3930000.013201201 300069.5udCMRucudCMRucAKAAKggdBA單單單單第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器

30、634差動(dòng)放大器的失調(diào)及溫漂差動(dòng)放大器的失調(diào)及溫漂 一、差動(dòng)放大器的失調(diào)一、差動(dòng)放大器的失調(diào) 理想對(duì)稱(chēng)的差動(dòng)放大器，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，雙端輸出電壓應(yīng)為零。但是在實(shí)際電路中，由于兩晶體管參數(shù)和電阻值不可能做到完全對(duì)稱(chēng)，因而使得輸出不為零。我們把這種零輸入時(shí)輸出電壓不為零的現(xiàn)象，稱(chēng)為差動(dòng)放大器的失調(diào)。第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 由于差動(dòng)放大器存在失調(diào)，因而實(shí)際電路中應(yīng)設(shè)法進(jìn)行補(bǔ)償。具體的辦法是在電路中加入調(diào)零措施。一種方法是在集成電路的制造過(guò)程中，采用電阻版圖激光處理技術(shù)，調(diào)整集電極電阻，使零輸入時(shí)零輸出。這種方法效果好，但成本高。另一種方法是在外電路中加調(diào)零電位器，通過(guò)實(shí)地

31、調(diào)整，作到零輸入時(shí)零輸出。圖617示出了兩種常用的調(diào)零電路，分別稱(chēng)為射極調(diào)零和集電極調(diào)零電路。 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器(b)RCV1V2Uo UEEIUCCRWRSRS(a)RCRCV1V2Uo UEEIUCCRWRSRSRC 圖617差動(dòng)放大器的調(diào)零電路 (a)射極調(diào)零; (b)集電極調(diào)零 第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器 二、失調(diào)的溫度漂移二、失調(diào)的溫度漂移 差動(dòng)放大器雖然可以通過(guò)調(diào)零措施，在某一時(shí)刻補(bǔ)償失調(diào)，作到零輸入時(shí)零輸出,但是失調(diào)會(huì)隨溫度的改變而發(fā)生變化。對(duì)這種隨機(jī)的變化，任何調(diào)零措施還作不到理想跟蹤調(diào)整。因此，差動(dòng)放大器仍有零點(diǎn)的溫度漂移

32、(簡(jiǎn)稱(chēng)溫漂)現(xiàn)象。那么失調(diào)的溫漂有多大呢? 失調(diào)電壓UIO的溫漂，可以通過(guò)式對(duì)溫度T求導(dǎo)得出，并考慮到RC/RC、IS/ IS在很寬的溫度范圍內(nèi)基本恒定，則第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器IOIOBIOIOTSSCCTSSCCIOCIIdTddTdIdTdUTUTUIIRRdTdUIIRRdTdU11)()(第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器64 集成運(yùn)放電路舉例集成運(yùn)放電路舉例 641集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器F007 雙極型集成運(yùn)放F007是一種通用型運(yùn)算放大器。由于它性能好，價(jià)格便宜，所以是目前使用最為普遍的集成運(yùn)放之一。F007的電路原理圖如圖618所示。圖中各引出端所標(biāo)數(shù)字為組件的管腳編號(hào)。F007由三級(jí)放大電路和電流源等組成，下面分別作一介紹。第第6章章 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器V8V92V1V23V3V4V7IC3IC4IC5V5V6IC61R11kR350kR21k5R43.2kV10V12V13V114.5kC30pR539kR7R67.5kV16V17V15VD1VD2V19V18R850R925V147(15 V)64(15 V)I0 圖618