模擬電子技術,華成英,童詩白,第四版,考試重點,學習基礎,第4章集成運算放大電路

1、許昌學院許昌學院電氣信息工程學院電氣信息工程學院主講人：姚寧主講人：姚寧聯(lián)系方式：聯(lián)系方式媒體教學課件多媒體教學課件模擬電子技術模擬電子技術Fundamentals of Analog Electronics 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎第四章 集成運算放大電路4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 集成運放中的電流源集成運放中的電流源 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎回顧：回顧：運算放大器運算放大器au+u-uoo+_ud_+A+bUsat- -Usat - -

2、Uo/VUd/mVO實際特性實際特性近似特性近似特性分三個區(qū)域：分三個區(qū)域：線性工作區(qū)：線性工作區(qū)：|ud| 則則 uo= Usatud u- -時，時，uo o= =Usat b.b.當當u+ + u- -時，時，uo o=-=-Usat 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎4.14.1 概述一、一、集成運放的特點集成運放的特點二、二、集成運放電路的組成集成運放電路的組成三、三、集成運放的電壓傳輸特性集成運放的電壓傳輸特性 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎一、集成運放的特點（1 1）直接耦合方式，

3、充分利用管子性能良好的一致性，采）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性，采用差分放大電路和電流源電路。用差分放大電路和電流源電路。（2 2）用復雜電路實現(xiàn)高性能的放大電路，因為電路的復雜）用復雜電路實現(xiàn)高性能的放大電路，因為電路的復雜化并不帶來工藝的復雜性?；⒉粠砉に嚨膹碗s性。（3 3）用有源元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制作）用有源元件替代無源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。的大電阻。（4 4）采用復合管。）采用復合管。 集成運算放大電路，簡稱集成運放，是一個高性能的直接集成運算放大電路，簡稱集成運放，是一個高性能的直接耦合多級放大電路。因首先用于信號的運算，故而得名。

4、耦合多級放大電路。因首先用于信號的運算，故而得名。 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎二、集成運放電路的組成兩個兩個輸入端輸入端一個一個輸出端輸出端 若若將將集成運放看成為一個集成運放看成為一個“黑盒子黑盒子”，則可等效為一個，則可等效為一個雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎集成運放電路四個組成部分的作用前置級，多采用差分放大電路。要求前置級，多采用差分放大電路。要求Ri大，大，Ad大，大， Ac小，輸入端耐壓高。小，輸入端耐壓高

5、。主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。的放大能力。功率級，多采用準互補輸出級。要求功率級，多采用準互補輸出級。要求Ro小，最小，最大不失真輸出電壓盡可能大。大不失真輸出電壓盡可能大。為各為各級放大電路設置級放大電路設置合適的靜態(tài)工作合適的靜態(tài)工作點。采用電流源點。采用電流源電路。電路。 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎三、集成運放的電壓傳輸特性 由于由于Aod高達幾十萬倍，所以集成運放工作在線性區(qū)時的高達幾十萬倍，所以集成運放工作在線性區(qū)時的最大輸入電壓最大輸入電壓(uPuN)的數(shù)值僅為幾

6、十一百多微伏。的數(shù)值僅為幾十一百多微伏。在線性區(qū)：在線性區(qū)：uOAod(uPuN) Aod是開環(huán)差模放大倍數(shù)。是開環(huán)差模放大倍數(shù)。非線非線性區(qū)性區(qū) (uPuN)的數(shù)值大于一定值時，的數(shù)值大于一定值時，集成運放的輸出不是集成運放的輸出不是UOM , 就是就是UOM，即集成運放工作在非線性區(qū)。，即集成運放工作在非線性區(qū)。uO=f(uP-uN)UOMUOM 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎4.24.2 集成運放中的電流源一、一、基本電流源電路基本電流源電路 二、改進型電流源電路二、改進型電流源電路三、三、以電流源為有源負載的放大電路以電流源為有源負載

7、的放大電路四、讀圖方法四、讀圖方法 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎1. 鏡鏡像像電流源電流源，成鏡像關系。BCC0C1IIIIT0 和和 T1 特性完全相同。特性完全相同。；，BB0B1BE0BE1IIIUURUVIIRBECCC 2時，則若電路中有負電路中有負反饋嗎？反饋嗎？一、一、基本電流源電路基本電流源電路 基準電流基準電流工作在放大區(qū)；0BE0CE0T,UUCCB0CR22IIIIIRC2IIIC1IC0ICIRUR UB IB T() 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2. 比例電流源

8、比例電流源 0100C1E1C0E02CBBCRIIIIIIIII又，時當 在鏡像電流源電路中，若增加兩個發(fā)射極電阻，使兩個發(fā)在鏡像電流源電路中，若增加兩個發(fā)射極電阻，使兩個發(fā)射極電阻中的電流成一定的比例關系，即可構成比例電流源。射極電阻中的電流成一定的比例關系，即可構成比例電流源。 BE0E0e0BE1E1e1=UIRUIRBE0BE1E0e0E1e1, UUIRIR因 C1e0Re1IRIR0BE0CCReRRUVI 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎3. 微微電流源電流源 eBE1BE0E1C1RUUIITBE1BE0TBEe eSE1E0

9、SEU)UU(UUIIIII，eE1E10ETBE10BElnRIIIUUURUVIIIIIBE0CCR C0 E01C 1E設計過程很簡單，首先確定設計過程很簡單，首先確定IE0和和IE1，然后選定然后選定R和和Re。超越超越方程方程要求提供很小的靜態(tài)電流，又不能用大電阻。要求提供很小的靜態(tài)電流，又不能用大電阻。ReC1TeC1lnIIURIR 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎二、改進型電流源電路二、改進型電流源電路 加射極輸出器的電流源加射極輸出器的電流源 210RB2R11R1221(1)ECCCBRIIIIIIIIII 121(1)RC

10、RIII 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎例例1 P1 P214 214 三、電路如圖三、電路如圖T4.3T4.3所示，已知所示，已知0 0= =1 1= =2 2=100=100。各管的各管的U UBEBE均為均為0.7V0.7V，試求，試求I IC2C2的值。的值。6ARUUVIR100BE1BE2CCCCB2C0IIIIIRRRIII1C2 IRIC0IB2IE2IC1CIIIIB2C1E2CC1C0IIIAIIRC1002IB0IB1BB1B0IIIE2C2II 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子

11、技術基礎回顧：1.1.集成運放的四個組成部分及集成運放的四個組成部分及其作用；其作用；2.2.集成運放的電壓傳輸特性；集成運放的電壓傳輸特性；3.3.鏡像電流源；鏡像電流源；4.4.比例電流源。比例電流源。在線性區(qū)：在線性區(qū)：uOAod(uPuN) Aod是開環(huán)差模放大倍數(shù)。是開環(huán)差模放大倍數(shù)。 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎哪只管子為放大管？哪只管子為放大管？其集電結靜態(tài)電流約為多少？其集電結靜態(tài)電流約為多少？靜態(tài)時靜態(tài)時UIQ為多少？為多少？為什么要考慮為什么要考慮 h22?be1bLce2ce11)( rRRrrAu用于共射放大電路用于

12、共射放大電路三、以電流源為有源負載的放大電路三、以電流源為有源負載的放大電路be1bL1ce2ce1L )(rRRArrRu時T1管的集電極動態(tài)電流全部管的集電極動態(tài)電流全部流向負載，有源負載使流向負載，有源負載使|Au|大大大提高。大提高。 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2. 2. 用于差分放大電路用于差分放大電路電路的輸入、輸出方式？電路的輸入、輸出方式？如何設置靜態(tài)電流？如何設置靜態(tài)電流？靜態(tài)時靜態(tài)時iO約為多少？約為多少？動態(tài)時動態(tài)時iO約為約為多少？多少？C1C2C4O2 iiii 使單端輸出電路使單端輸出電路的差模放大倍數(shù)近的差模

13、放大倍數(shù)近似等于雙端輸出時似等于雙端輸出時的差模放大倍數(shù)。的差模放大倍數(shù)。0 C2C4Oiii靜態(tài)：靜態(tài)：動態(tài)：動態(tài)：，C1C3II，C2C1IIC2C4II，C3C4II C2C1，ii C1C3C4，iii 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎例例2 P2 P214 214 四、電路如圖四、電路如圖T4.4T4.4所示。所示。 +-+同相同相輸入端輸入端反相反相輸入端輸入端 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎四、讀圖方法了解要分析的電路的應用場合、用途和技術了解要分析的電路的應用場合、用途和技術指

14、標。指標。將整個電路圖分為各自具有一定功能的基本將整個電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。電路。定性分析每一部分電路的基本功能和性能。定性分析每一部分電路的基本功能和性能。電路相互連接關系以及連接后電路實現(xiàn)的功電路相互連接關系以及連接后電路實現(xiàn)的功能和性能。能和性能。必要時可估算或利用計算機計算電路的主要必要時可估算或利用計算機計算電路的主要參數(shù)。參數(shù)。已知電路圖，分析其原理和功能、性能。已知電路圖，分析其原理和功能、性能。 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎討論 P218 4.131. 輸入級采用什么措施增大放大倍數(shù)？輸入級采用什么措施增大放

15、大倍數(shù)？2. 中間級采用什么措施增大電壓放大倍數(shù)？中間級采用什么措施增大電壓放大倍數(shù)？3. 如何消除交越失真？如何消除交越失真？4. uI1、 uI2哪個是同相輸入端？哪個是反相輸入端？哪個是同相輸入端？哪個是反相輸入端？有源負載有源負載有源負載有源負載復合管共射放大電路復合管共射放大電路增大輸入級的負載電阻增大輸入級的負載電阻_+_+反相反相輸入端輸入端同相同相輸入端輸入端積累電流放大積累電流放大系數(shù)系數(shù)超超管管 第第4 4章章 集成運算放大電路集成運算放大電路 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎本本 章章 小小 結結 本章主要講述了集成運放的結構特點、 電流源電路及有源負載放大電路和集成運算放大電路。集成電路運算放大器是用集成工藝制成的、具有高增益的直接耦合多級放大電路。它一般由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四部分組成。為了抑制溫漂和提高共模抑制比，常采用差分式放大電路作輸入級；中間為電壓增益級；互補對稱電壓跟隨電路常用作輸出