模電第5章課件

1、第五章第五章集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路5.1集成放大電路的特點(diǎn)集成放大電路的特點(diǎn)5.2集成運(yùn)放的基本組成部分集成運(yùn)放的基本組成部分5.3集成運(yùn)放的典型電路集成運(yùn)放的典型電路5.4集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)5.5理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器5.1集成放大電路的特點(diǎn)集成放大電路的特點(diǎn) 在半導(dǎo)體制造工藝的基礎(chǔ)上，把整個(gè)電路中的在半導(dǎo)體制造工藝的基礎(chǔ)上，把整個(gè)電路中的元器件及其連接導(dǎo)線，制作在一塊硅片上，構(gòu)成特元器件及其連接導(dǎo)線，制作在一塊硅片上，構(gòu)成特定功能的電子電路，成為定功能的電子電路，成為集成電路，集成電路簡(jiǎn)稱集成電路，集成電路簡(jiǎn)稱 IC ( (Integrated C

2、ircuit) )集成電路按集成電路按其功能分其功能分?jǐn)?shù)字集成電路數(shù)字集成電路模擬集成電路模擬集成電路模擬集成電模擬集成電路按類型路按類型集成運(yùn)算放大器；集成運(yùn)算放大器；集成功率放大器；集集成功率放大器；集成高頻放大器成高頻放大器；集成中頻放大器；集成中頻放大器；集成集成比較器比較器；集成乘法器；集成乘法器；集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器等。等。集成電路的外形集成電路的外形圖圖 5.1.1集成電路的外形集成電路的外形( (a) )雙列直插式雙列直插式( (b) )圓殼式圓殼式( (c) )扁平式扁平式集成運(yùn)算放大電路特點(diǎn)：集成運(yùn)算放大電路特點(diǎn)： 1. 相鄰元器件的相鄰元器件的參數(shù)對(duì)稱性好參數(shù)對(duì)稱性好（元

3、件參數(shù)偏差方向一致，（元件參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好）。溫度均一性好）。2. 集成電路中電阻，其集成電路中電阻，其阻值范圍有一定的局限性阻值范圍有一定的局限性，一，一般在幾十歐到幾十千歐之間。般在幾十歐到幾十千歐之間。3. 在芯片上制作三極管比較方便，常常在芯片上制作三極管比較方便，常常用三極管代用三極管代替二極管或替二極管或電阻電阻( (特別是大電阻特別是大電阻) )。4. 在芯片上制作比較大的電容和電感非常困難，電在芯片上制作比較大的電容和電感非常困難，電路通常采用路通常采用直接耦合直接耦合電路方式。電路方式。5. 集成電路中的集成電路中的 NPN 、 PNP管的管的 值差別較大，值差

4、別較大，通常通常 PNP 的的 10 。5.2集成運(yùn)放的基本組成部分集成運(yùn)放的基本組成部分實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大電路。電路。圖圖 5.2.1集成運(yùn)算的基本組成集成運(yùn)算的基本組成輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)偏置電路偏置電路偏置電路：偏置電路：向各放大級(jí)提供合適的偏置電流，確向各放大級(jí)提供合適的偏置電流，確定各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。對(duì)于輸入級(jí)，通常要求提供一定各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。對(duì)于輸入級(jí)，通常要求提供一個(gè)比較小的偏置電流。個(gè)比較小的偏置電流。輸入級(jí)：是提高集成運(yùn)放質(zhì)量的關(guān)鍵。作用是抑輸入級(jí)：是提高集成運(yùn)放質(zhì)量的關(guān)鍵。作用是抑制零點(diǎn)漂移

5、、排除干擾等，采用差動(dòng)放大電路制零點(diǎn)漂移、排除干擾等，采用差動(dòng)放大電路中間級(jí)中間級(jí)作用：高放大倍數(shù)，一般采用共射放大電路作用：高放大倍數(shù)，一般采用共射放大電路輸出級(jí)：提供足夠的輸出功率以滿足負(fù)載輸出級(jí)：提供足夠的輸出功率以滿足負(fù)載的需要，采用功率放大電路的需要，采用功率放大電路一、鏡像電流源一、鏡像電流源 ( (電流鏡電流鏡 Current Mirror) )+VCCRIREF+VT1VT2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2RUVI1BECCREF 基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流由于由于 UBE1 = UBE2，VT1與與 VT2 參數(shù)基本相同，則參數(shù)基本相同，則IB1 = IB2 = IB；I

6、C1 = IC2 = IC C2REFBREF1C2C22IIIIII 所以所以 211REF2C II當(dāng)滿足當(dāng)滿足 2 時(shí)，則時(shí)，則RUVII1BECCREF2C 圖圖 5.2.25.2.1 偏置電路主要有：鏡像電流源、比例電流源、微電流源偏置電路主要有：鏡像電流源、比例電流源、微電流源+VCCVT2二、比例電流源二、比例電流源RIREF+VT1IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2R1R2由圖可得由圖可得UBE1 + IE1R1 = UBE2 + IE2R2由于由于 UBE1 UBE2 ，則，則22E11ERIRI 忽略基極電流，可得忽略基極電流，可得REF211C212CIRRI

7、RRI 兩個(gè)三極管的集電極電流之比近似與發(fā)射極電阻的兩個(gè)三極管的集電極電流之比近似與發(fā)射極電阻的阻值成反比，阻值成反比，故稱為比例電流源。故稱為比例電流源。圖圖 5.2.3比例電流源比例電流源三、微電流源三、微電流源 在鏡像電流源的基礎(chǔ)上在鏡像電流源的基礎(chǔ)上接入電阻接入電阻 Re。+VCCRIREFVT1VT2IC22IBIC1ReRe 引入引入Re使使 UBE2 UBE1，且且 IC2 u 時(shí)，時(shí)，uO = + UOPP當(dāng)當(dāng) u+ u 時(shí)時(shí), uO = UOPP1. uO 的值只有兩種可能的值只有兩種可能在非線性區(qū)內(nèi)，在非線性區(qū)內(nèi)，( (u+ u ) )可能很大，即可能很大，即 u+ u 。 “虛短虛短”不存在不存在2. 理想運(yùn)放的輸入電流等于零（虛斷）理想運(yùn)放的輸入電流等于零（虛斷）0 iiuOu+ u O+UOPP UOPP理想特性理想特性實(shí)際運(yùn)放實(shí)際運(yùn)放 Aod ，當(dāng)，當(dāng) u+ 與與 u 差值比較小時(shí)，仍有差值比較小時(shí)，仍有 Aod (u+ u ) UOPP，運(yùn)放仍然工作在線性區(qū)。，運(yùn)放仍然工作在線性區(qū)。例如：例如：F007 的的 Uopp = 14 V，Aod 2 105 ，線性，