集成電路運算放大器

1、 5.1 多級放大電路 5.2 集成運放中的電流源 5.3 差分式放大電路 5.4 集成電路運算放大器 集成運算放大器集成運算放大器高增益的直接耦合高增益的直接耦合的集成的多級放大器。的集成的多級放大器。1 集成電路的工藝特點：集成電路的工藝特點：（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特別有利于實）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特別有利于實現(xiàn)需要對稱結(jié)構(gòu)的電路?，F(xiàn)需要對稱結(jié)構(gòu)的電路。（2）集成電路的芯片面積小，集成度高，所以功耗很小，在毫）集成電路的芯片面積小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。瓦以下。（3）不易制造大電阻。需要大電阻時，往往使用有源負載。）不易制造大電阻。需要

2、大電阻時，往往使用有源負載。（4）只能制作幾十）只能制作幾十pF以下的小電容。因此，集成放大器都采用以下的小電容。因此，集成放大器都采用直接耦合方式。如需大電容，只有外接。不能制造電感，如需電直接耦合方式。如需大電容，只有外接。不能制造電感，如需電感，也只能外接。感，也只能外接。（5）電路中的二極管多采用晶體管發(fā)射結(jié)構(gòu)成。）電路中的二極管多采用晶體管發(fā)射結(jié)構(gòu)成。集集 成成 運運 放放 的的 組組 成成 框框 圖圖運運 放放 符符 號號 及及 相相 位位 關(guān)關(guān) 系系簡簡 單單 運運 放放 的的 原原 理理 圖圖2 簡單的集成運放簡單的集成運放3. 集成運放的符號及電壓傳輸特性 5.4 集成電路運

3、算放大器)(NPOuufu電壓傳輸特性國標符號常用符號電壓傳輸特性當集成運放工作在線性區(qū)時)(NPodOuuAu1. 基于晶體管的雙極型集成運放F007 5.4.2 通用型集成電路運算放大器簡介5.4 集成電路運算放大器1. F007電路組成電路組成及工作原理及工作原理1. F007簡化電路簡化電路及工作原理及工作原理 2. 基于場效應(yīng)管的單極型集成運放C145735.4 集成電路運算放大器C14573封裝和內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳排列 2. 基于場效應(yīng)管的單極型集成運放C145735.4 集成電路運算放大器C14573封裝和內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳排列1. 主要性能指標 5.4.3集成運放的主要性能指標參數(shù)及低

4、頻等效模型(自學)（1）開環(huán)差模電壓增益Aod5.4 集成電路運算放大器（2）差模輸入電阻rid（3）共模抑制比KCMR（4）輸入失調(diào)電壓UIO（5）輸入失調(diào)電壓溫漂UIO/T（6）輸入失調(diào)電流IIO（7）輸入失調(diào)電流溫漂 IIO/T（8）輸入偏置電流IIB（9）最大共模輸入電壓UIcmax（10）最大差模輸入電壓UIdmax（11）-3dB帶寬fH（12）單位增益帶寬BWG（13）轉(zhuǎn)換速率SR1 1輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓V VIOIO一個理想的集成運放，當輸入電壓為零時，輸出電壓也應(yīng)一個理想的集成運放，當輸入電壓為零時，輸出電壓也應(yīng)為零（不加調(diào)零裝置）。但實際上它的差分輸入級很難做到完為零

5、（不加調(diào)零裝置）。但實際上它的差分輸入級很難做到完全對稱，通常在輸入電壓為零時，存在一定的輸出電壓。全對稱，通常在輸入電壓為零時，存在一定的輸出電壓。在室在室溫（溫（25）及標準電源電壓下，）及標準電源電壓下，輸入電壓為零時，為了使集成輸入電壓為零時，為了使集成運放的輸出電壓為零，在輸入端加的補償電壓叫做失調(diào)電壓運放的輸出電壓為零，在輸入端加的補償電壓叫做失調(diào)電壓VIO。實際上指輸入電壓實際上指輸入電壓V VI I=0=0時，輸出電壓時，輸出電壓V VO O折合到輸入端的電折合到輸入端的電壓的負值，即壓的負值，即V VIOIO=-(V=-(VO O| |VI=0VI=0)/A)/AVOVOV

6、VIOIO的大小反應(yīng)了運放制造中電路的對稱程度和電位配合情的大小反應(yīng)了運放制造中電路的對稱程度和電位配合情況。況。V VIOIO值愈大，說明電路的對稱程度愈差，一般約為值愈大，說明電路的對稱程度愈差，一般約為 （110110）mVmV。 2 2輸入偏置電流輸入偏置電流I IIBIBBJTBJT的集成運放的兩個輸入端是差分對管的基極，因此兩個輸入的集成運放的兩個輸入端是差分對管的基極，因此兩個輸入端總需要一定的輸入電流端總需要一定的輸入電流I IBNBN和和I IBPBP。輸入偏置電流是指集成運放輸輸入偏置電流是指集成運放輸出電壓為零時，兩個輸入端靜態(tài)電流的平均值出電壓為零時，兩個輸入端靜態(tài)電流

7、的平均值，如圖所示。當如圖所示。當Vo=0時，偏置電流為時，偏置電流為 IIB=(IBN+IBP)/2。輸入偏置電流的大小，在電路外接電阻確定之后，主要取決于運輸入偏置電流的大小，在電路外接電阻確定之后，主要取決于運放差分輸入級放差分輸入級BJTBJT的性能，當它的的性能，當它的 值太小時，將引起偏置電流增加值太小時，將引起偏置電流增加。從使用角度來看，偏置電流愈小，由信號源內(nèi)阻變化引起的輸出。從使用角度來看，偏置電流愈小，由信號源內(nèi)阻變化引起的輸出電壓變化也愈小，故它是重要的技術(shù)指標。一般為電壓變化也愈小，故它是重要的技術(shù)指標。一般為1010nA1nA1 A A。 IBNIBP+VCC-VE

8、EVO3 3輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流I IIOIO在在BJTBJT集成電路運放中，集成電路運放中，輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流I IIOIO是指當輸出電是指當輸出電壓為零時流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流之差壓為零時流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流之差，即，即IIO=|IBP-IBN|由于信號源內(nèi)阻的存在，由于信號源內(nèi)阻的存在，I IIOIO會引起一輸入電壓，破壞放會引起一輸入電壓，破壞放大器的平衡，使放大器輸出電壓不為零。所以，希望大器的平衡，使放大器輸出電壓不為零。所以，希望I IIOIO愈愈小愈好，它反映了輸入級有效差分對管的不對稱程度，一小愈好，它反映了輸入級有效差分對管的不對稱程度，一般

9、約為般約為1 1 nA0.1 nA0.1 A.A. IBNIBP+VCC-VEEVO4溫度漂移溫度漂移 放大器的溫度漂移是漂移的主要來源，而它又是由輸入失放大器的溫度漂移是漂移的主要來源，而它又是由輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流隨溫度的漂移所引起的，故常用下面方調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流隨溫度的漂移所引起的，故常用下面方式表示：式表示：（1 1）輸入失調(diào)電壓溫漂）輸入失調(diào)電壓溫漂 V VIOIO/ / T T這是指這是指在規(guī)定溫度范圍內(nèi)在規(guī)定溫度范圍內(nèi)VIO的溫度系數(shù)的溫度系數(shù)，也是衡量電路溫，也是衡量電路溫漂的重要指標。漂的重要指標。 V VIOIO/ / T T不能用外接調(diào)零裝置的辦法來補償。不能用

10、外接調(diào)零裝置的辦法來補償。高質(zhì)量的放大器常選用低漂移的器件來組成，一般約為高質(zhì)量的放大器常選用低漂移的器件來組成，一般約為 （10201020） V/V/。（2 2）輸入失調(diào)電流溫漂輸入失調(diào)電流溫漂 I IIOIO/ / T T這是指這是指在規(guī)定溫度范圍內(nèi)在規(guī)定溫度范圍內(nèi)IIO的溫度系數(shù)的溫度系數(shù)，也是對放大器電，也是對放大器電路漂移的量度。同樣不能用外接調(diào)零裝置來補償。高質(zhì)量的運路漂移的量度。同樣不能用外接調(diào)零裝置來補償。高質(zhì)量的運放每度幾個放每度幾個pApA。 5 5最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓V Vidmaxidmax所指的是所指的是集成運放的反相和同相輸入端所能承受的最大電壓值集成

11、運放的反相和同相輸入端所能承受的最大電壓值。超過。超過這個電壓值，運放輸入級某一側(cè)的這個電壓值，運放輸入級某一側(cè)的BJTBJT將出現(xiàn)發(fā)射結(jié)的將出現(xiàn)發(fā)射結(jié)的反向反向擊穿，而使運擊穿，而使運放的性能顯著惡化，甚至可能造成永久性損壞。利用平面工藝制成的放的性能顯著惡化，甚至可能造成永久性損壞。利用平面工藝制成的NPNNPN管約為管約為 5 5V V左右，而橫向左右，而橫向BJTBJT可達可達 3030V V以上。以上。6 6最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓V Vicmaxicmax這是指這是指運放所能承受的最大共模輸入電壓運放所能承受的最大共模輸入電壓。超過。超過V Vicmaxicmax值，它的共

12、模抑值，它的共模抑制比將顯著下降。一般指運放在作電壓跟隨器時，使輸出電壓產(chǎn)生制比將顯著下降。一般指運放在作電壓跟隨器時，使輸出電壓產(chǎn)生1%1%跟隨跟隨誤差的共模輸入電壓幅值，高質(zhì)量的運放可達誤差的共模輸入電壓幅值，高質(zhì)量的運放可達 1313V V。 7.7.最大輸出電流最大輸出電流I Iomaxomax是指是指運放所能輸出的正向或負向的峰值電流運放所能輸出的正向或負向的峰值電流。通常給出輸出端短路的。通常給出輸出端短路的電流。電流。 8 8開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益A AV V O O ( (圖：圖：P251P251) )是指是指集成運放工作在線性區(qū)，接入規(guī)定的負載，無負反饋情集成運放工

13、作在線性區(qū)，接入規(guī)定的負載，無負反饋情況下的直流差模電壓增益況下的直流差模電壓增益。A AV V O O與輸出電壓與輸出電壓V VO O的大小有關(guān)。通常的大小有關(guān)。通常是在規(guī)定的輸出電壓幅度（如是在規(guī)定的輸出電壓幅度（如V VO O= = 10V10V）測得的值。測得的值。A AV V O O又是頻又是頻率的函數(shù)，頻率高于某一數(shù)值后，率的函數(shù)，頻率高于某一數(shù)值后，A AV V O O的數(shù)值開始下降的數(shù)值開始下降。9 9開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BWBW（f fH H）開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BWBW又稱為又稱為3 3dBdB帶寬，是指帶寬，是指開環(huán)差模電壓增益下降開環(huán)差模電壓增益下降3 3dBdB時對應(yīng)的頻率時對應(yīng)的頻率f fH H。1010單位增益帶寬單位增益帶寬BWBWG G（f fT T）對應(yīng)于開環(huán)電壓增益對應(yīng)于開環(huán)電壓增益AVO頻率響應(yīng)曲線上其增益下降到頻率響應(yīng)曲線上其增益下降到AVO=1時的頻率，即時的頻率，即AVO為為0dB時的信號頻率時的信號頻率fT。它是集成運它是集成運放的重要參數(shù)。放的