第14講集成運(yùn)算放大電路(4)原理電路

1、重點(diǎn)與難點(diǎn)1、掌握多級(jí)放大器的耦合電路及分析方法；2、掌握差分放大電路的工作原理及分析方法； 3、掌握功率放大電路的工作原理及分析方法；4、掌握恒流源電路的工作原理及輸出電阻的計(jì)算；5、了解集成運(yùn)放的內(nèi)部電路，掌握其主要技術(shù)指標(biāo)和使用注意事項(xiàng)。重點(diǎn)：多級(jí)放大器、差分放大器、功率放大器、恒流源電路的定量分析，集成運(yùn)放的外特性。難點(diǎn)： 差分放大電路的定量分析，功率放大器的定量分析，恒流源電路的輸出電阻計(jì)算，集成運(yùn)放內(nèi)部電路分析。 1 1、掌握鏡像電流源、微電流源、比例、掌握鏡像電流源、微電流源、比例電流源的工作原理和特性；電流源的工作原理和特性； 2 2、了解電流源輸出電阻的計(jì)算；、了解電流源輸出

2、電阻的計(jì)算； 3 3、掌握電流源電路在放大電路中的應(yīng)、掌握電流源電路在放大電路中的應(yīng)用用 ； 4 4、掌握集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)圖，了解其內(nèi)、掌握集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)圖，了解其內(nèi)部電路及其分析計(jì)算。部電路及其分析計(jì)算。第第6章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路6.1 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路 6.2 集成運(yùn)算放大電路簡(jiǎn)介集成運(yùn)算放大電路簡(jiǎn)介6.3 差分放大電路差分放大電路 6.4 功率放大電路功率放大電路6.5 集成運(yùn)放中的電流源集成運(yùn)放中的電流源 6.6 集成運(yùn)放原理電路集成運(yùn)放原理電路6.7 集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)和種類集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)和種類 6.8 集成運(yùn)放的使用注意事項(xiàng)集成運(yùn)放的使用注意事項(xiàng)

3、6.5 集成運(yùn)放中的電流源集成運(yùn)放中的電流源6.5.1 基本電流源電路基本電流源電路6.5.2 多路電流源多路電流源6.5.3 改進(jìn)型電流源改進(jìn)型電流源6.5.4 恒流源負(fù)載放大電路恒流源負(fù)載放大電路6.5.1 基本電流源電路基本電流源電路1 1、鏡像電流源、鏡像電流源T0 和和 T1 特性完全相同。特性完全相同。B0B1BE0BE1IIUU，CCB10B0CR2IIIIIIRC 2II ，則若基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流R)UV(IBECCR RRCI211I2I CC0C1IIIP187 圖圖6.5.16.5.1 基本電流源電路（續(xù)）基本電流源電路（續(xù)）2 2、微電流源、微電流源eBE1BE0E1)(

4、RUUITBE1BE0TBEe eSE1E0SEU)UU(UUIIIII，eE1E10ETBE10BElnRIIIUUURUVIIIIIBE0CCR C0 E01C 1E設(shè)計(jì)過程很簡(jiǎn)單，首先確定設(shè)計(jì)過程很簡(jiǎn)單，首先確定IE0和和IE1，然后選定，然后選定R和和Re。超越超越方程方程ReP187 圖圖6.5.26.5.1 基本電流源電路（續(xù)）基本電流源電路（續(xù)）微電流源輸出電阻的計(jì)算微電流源輸出電阻的計(jì)算求輸出電阻的等效電路求輸出電阻的等效電路ReP187 圖圖6.5.2戴維楠等效電路戴維楠等效電路6.5.1 基本電流源電路（續(xù)）基本電流源電路（續(xù)）微電流源輸出電阻的計(jì)算微電流源輸出電阻的計(jì)算e

5、bed ebed eboebxR/)rr/RR,rr/RRIIIhIr （其中其中而而求輸出電阻的等效電路求輸出電阻的等效電路設(shè)受控電壓源的等效電阻為設(shè)受控電壓源的等效電阻為rx,則有則有最后，得出最后，得出R RO O的表達(dá)式為的表達(dá)式為)rr/(RhRrbed oeex 于是，于是，rx,的表達(dá)式為的表達(dá)式為)rr/RR1(h1)rr/RR1(h1Rh1rRRbed eoebed eoeeoexeO 6.5.1 基本電流源電路（續(xù)）基本電流源電路（續(xù)）3 3、比例電流源、比例電流源1e0eR 1C 1e1C 0eR 0eE0RRIIRIRIRI P188 圖圖6.5.36.5.2 多路電流

6、源多路電流源（1 1）基于比例電流源的多路電流源）基于比例電流源的多路電流源根據(jù)所需靜態(tài)電流，來選取發(fā)射極電阻的數(shù)值。根據(jù)所需靜態(tài)電流，來選取發(fā)射極電阻的數(shù)值。 UBE0+IE0Re0=UBE1+IE1Re1=UBE2+IE2Re2=UBE3+IE3Re4因?yàn)橐驗(yàn)閁BE相差不多，故相差不多，故IE0Re0 IE1Re1 IE2Re2 IE3Re3P189 圖圖6.5.4（2 2）MOS管多路電流源管多路電流源根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定溝道尺寸。根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定溝道尺寸。 MOS管的漏極管的漏極電流正比于溝道電流正比于溝道的寬長比。的寬長比。 設(shè)寬長比設(shè)寬長比W/L=S，且，且T1T4的寬

7、長比分別為的寬長比分別為S0、S1、S2、S3，則，則03D0D302D0D201D0D1SSIISSIISSII，基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流P189 圖圖6.5.5（3 3）多集電極管構(gòu)成的多路電流源）多集電極管構(gòu)成的多路電流源根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定集電結(jié)面積。根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定集電結(jié)面積。設(shè)三個(gè)集電區(qū)的面積分別為設(shè)三個(gè)集電區(qū)的面積分別為S0、S1、S2，則，則02C0C201C0C1SSIISSII，6.5.3 改進(jìn)型電流源改進(jìn)型電流源)1(21IIRC1 P190 圖圖6.5.6RU2VIBECCR 6.5.4 恒流源負(fù)載放大電路恒流源負(fù)載放大電路1.有源負(fù)載共射放大電路有源負(fù)載共射放大電

8、路哪只管子為放大管？哪只管子為放大管？其集電結(jié)靜態(tài)電流約為多少？其集電結(jié)靜態(tài)電流約為多少？靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)UIQ為多少？為多少？說明：此處的說明：此處的rce為為1/ hoe。be1bLce2ce11urR)Rrr ( A 2. 有源負(fù)載有源負(fù)載差分放大電路差分放大電路電路的輸入、輸出方式？電路的輸入、輸出方式？如何設(shè)置靜態(tài)電流？如何設(shè)置靜態(tài)電流？靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)iO約為多少？約為多少？動(dòng)態(tài)時(shí)動(dòng)態(tài)時(shí)iO約為約為多少？多少？ C1C3C4C2C1，iiiiiC1C2C4O2 iiii 使單端輸出電使單端輸出電路的差模放大倍數(shù)路的差模放大倍數(shù)近似等于雙端輸出近似等于雙端輸出時(shí)的差模放大倍數(shù)。時(shí)的差模放大倍

9、數(shù)。0 C2C4Oiii靜態(tài)：靜態(tài)：C2C4C3C4C1C3C2C1IIIIIIII，動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：6.6 集成運(yùn)放原理電路集成運(yùn)放原理電路6.6.1 分析方法分析方法6.6.2 原理電路分析原理電路分析6.6.1 原理電路原理電路F007電路原理圖電路原理圖 若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流，則若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個(gè)電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。這個(gè)電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。找出偏置電路6.6.2 偏置電路與靜態(tài)分析偏置電路與靜態(tài)分析微電流源：Ic10=19A鏡像電流源：Ic13A= IREF/4 Ic13B= 3IREF/4參考電流：IR=0.7

10、3mA6.6.3 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析圖圖6.6.3 F007電路中的放大電路部分電路中的放大電路部分輸入級(jí)的分析輸入級(jí)的分析 T3、T4為橫向?yàn)闄M向PNP型管，輸型管，輸入端耐壓高。共集形式，輸入入端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，允許的共模輸入電壓電阻大，允許的共模輸入電壓幅值大。共基形式頻帶寬。幅值大。共基形式頻帶寬。共集共集-共基形式共基形式Q點(diǎn)的穩(wěn)定：點(diǎn)的穩(wěn)定：T（）IC1 IC2 IC8 IC9與與IC8為鏡像關(guān)系為鏡像關(guān)系IC9因?yàn)橐驗(yàn)镮C10不變不變IB3 IB4 IC3 IC4 IC1 IC2 T1和和T2從基極輸入、射極輸出從基極輸入、射極輸出T3和和T4從射極輸入、集電極輸出從

11、射極輸入、集電極輸出輸入級(jí)的分析輸入級(jí)的分析 T5、T6分別是分別是T3、T4的有源的有源負(fù)載，而負(fù)載，而T4又是又是T6的有源負(fù)載。的有源負(fù)載。作用？作用？+_+_特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸入電阻大、差模放大倍輸入電阻大、差模放大倍數(shù)大、共模放大倍數(shù)小、數(shù)大、共模放大倍數(shù)小、輸入端耐壓高，并完成電輸入端耐壓高，并完成電平轉(zhuǎn)換（即對(duì)平轉(zhuǎn)換（即對(duì)“地地”輸輸出）。出）。T7構(gòu)成單位增益電路，使電路構(gòu)成單位增益電路，使電路增益與雙端輸出相同。增益與雙端輸出相同。Au1 470T1T2T3T4構(gòu)成共集構(gòu)成共集-共基組態(tài)共基組態(tài)單端輸出差動(dòng)放大電路。單端輸出差動(dòng)放大電路。中間級(jí)的分析中間級(jí)的分析 中間級(jí)是主放大器

12、，它中間級(jí)是主放大器，它所采取的一切措施都是為所采取的一切措施都是為了增大放大倍數(shù)。了增大放大倍數(shù)。 F007的中間級(jí)是以復(fù)合的中間級(jí)是以復(fù)合管為放大管、采用有源負(fù)管為放大管、采用有源負(fù)載的共射放大電路。由于載的共射放大電路。由于等效的集電極電阻趨于無等效的集電極電阻趨于無窮大，故動(dòng)態(tài)電流幾乎全窮大，故動(dòng)態(tài)電流幾乎全部流入輸出級(jí)。部流入輸出級(jí)。中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)Au2 1130輸出級(jí)的分析輸出級(jí)的分析D1和和D2起過流保護(hù)作用，未過起過流保護(hù)作用，未過流時(shí)，兩只二極管均截止。流時(shí)，兩只二極管均截止。79O14BE1DRURiUU iO增大到一定程度，增大到一定程度，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，為為T14基極分流，從而保護(hù)了基極分流，從而保護(hù)了T14。準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)