模擬電子技術(shù),華成英,童詩(shī)白,第四版,考試重點(diǎn),學(xué)習(xí)基礎(chǔ),第4章集成運(yùn)算放大電路

1、許昌學(xué)院許昌學(xué)院電氣信息工程學(xué)院電氣信息工程學(xué)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(xué)課件多媒體教學(xué)課件模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)Fundamentals of Analog Electronics 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四章 集成運(yùn)算放大電路4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 集成運(yùn)放中的電流源集成運(yùn)放中的電流源 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)回顧：回顧：運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器au+u-uoo+_ud_+A+bUsat- -Usat - -

2、Uo/VUd/mVO實(shí)際特性實(shí)際特性近似特性近似特性分三個(gè)區(qū)域：分三個(gè)區(qū)域：線性工作區(qū)：線性工作區(qū)：|ud| 則則 uo= Usatud u- -時(shí)，時(shí)，uo o= =Usat b.b.當(dāng)當(dāng)u+ + u- -時(shí)，時(shí)，uo o=-=-Usat 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)4.14.1 概述一、一、集成運(yùn)放的特點(diǎn)集成運(yùn)放的特點(diǎn)二、二、集成運(yùn)放電路的組成集成運(yùn)放電路的組成三、三、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性集成運(yùn)放的電壓傳輸特性 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)一、集成運(yùn)放的特點(diǎn)（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(fù)雜電路實(shí)現(xiàn)高性能的放大電路，因?yàn)殡娐返膹?fù)雜）用復(fù)雜電路實(shí)現(xiàn)高性能的放大電路，因?yàn)殡娐返膹?fù)雜化并不帶來工藝的復(fù)雜性?；⒉粠砉に嚨膹?fù)雜性。（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(fù)合管。）采用復(fù)合管。 集成運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放，是一個(gè)高性能的直接集成運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放，是一個(gè)高性能的直接耦合多級(jí)放大電路。因首先用于信號(hào)的運(yùn)算，故而得名。

4、耦合多級(jí)放大電路。因首先用于信號(hào)的運(yùn)算，故而得名。 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)二、集成運(yùn)放電路的組成兩個(gè)兩個(gè)輸入端輸入端一個(gè)一個(gè)輸出端輸出端 若若將將集成運(yùn)放看成為一個(gè)集成運(yùn)放看成為一個(gè)“黑盒子黑盒子”，則可等效為一個(gè)，則可等效為一個(gè)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(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)集成運(yùn)放電路四個(gè)組成部分的作用前置級(jí)，多采用差分放大電路。要求前置級(jí)，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(jí)，多采用共射放大電路。要求有足夠主放大級(jí)，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(jí)，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。要求功率級(jí)，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。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(jí)放大電路設(shè)置級(jí)放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源點(diǎn)。采用電流源電路。電路。 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)三、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性 由于由于Aod高達(dá)幾十萬倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的高達(dá)幾十萬倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)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(shí)，的數(shù)值大于一定值時(shí)，集成運(yùn)放的輸出不是集成運(yùn)放的輸出不是UOM , 就是就是UOM，即集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。，即集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。uO=f(uP-uN)UOMUOM 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)4.24.2 集成運(yùn)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(jìn)型電流源電路二、改進(jìn)型電流源電路三、三、以電流源為有源負(fù)載的放大電路以電流源為有源負(fù)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(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)1. 鏡鏡像像電流源電流源，成鏡像關(guān)系。BCC0C1IIIIT0 和和 T1 特性完全相同。特性完全相同。；，BB0B1BE0BE1IIIUURUVIIRBECCC 2時(shí)，則若電路中有負(fù)電路中有負(fù)反饋嗎？反饋嗎？一、一、基本電流源電路基本電流源電路 基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流工作在放大區(qū)；0BE0CE0T,UUCCB0CR22IIIIIRC2IIIC1IC0ICIRUR UB IB T() 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)2. 比例電流源

8、比例電流源 0100C1E1C0E02CBBCRIIIIIIIII又，時(shí)當(dāng) 在鏡像電流源電路中，若增加兩個(gè)發(fā)射極電阻，使兩個(gè)發(fā)在鏡像電流源電路中，若增加兩個(gè)發(fā)射極電阻，使兩個(gè)發(fā)射極電阻中的電流成一定的比例關(guān)系，即可構(gòu)成比例電流源。射極電阻中的電流成一定的比例關(guān)系，即可構(gòu)成比例電流源。 BE0E0e0BE1E1e1=UIRUIRBE0BE1E0e0E1e1, UUIRIR因 C1e0Re1IRIR0BE0CCReRRUVI 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)3. 微微電流源電流源 eBE1BE0E1C1RUUIITBE1BE0TBEe eSE1E0

9、SEU)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(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)二、改進(jìn)型電流源電路二、改進(jìn)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(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)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(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子

11、技術(shù)基礎(chǔ)回顧：1.1.集成運(yùn)放的四個(gè)組成部分及集成運(yùn)放的四個(gè)組成部分及其作用；其作用；2.2.集成運(yùn)放的電壓傳輸特性；集成運(yùn)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(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)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？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(fù)載的放大電路三、以電流源為有源負(fù)載的放大電路be1bL1ce2ce1L )(rRRArrRu時(shí)T1管的集電極動(dòng)態(tài)電流全部管的集電極動(dòng)態(tài)電流全部流向負(fù)載，有源負(fù)載使流向負(fù)載，有源負(fù)載使|Au|大大大提高。大提高。 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)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(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？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(shí)似等于雙端輸出時(shí)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(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：，C1C3II，C2C1IIC2C4II，C3C4II C2C1，ii C1C3C4，iii 第第4 4章章 集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)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(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)四、讀圖方法了解要分析的電路的應(yīng)用場(chǎng)合、用途和技術(shù)了解要分析的電路的應(yīng)用場(chǎng)合、用途和技術(shù)指

14、標(biāo)。指標(biāo)。將整個(gè)電路圖分為各自具有一定功能的基本將整個(gè)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(guān)系以及連接后電路實(shí)現(xiàn)的功電路相互連接關(guān)系以及連接后電路實(shí)現(xiàn)的功能和性能。能和性能。必要時(shí)可估算或利用計(jì)算機(jī)計(jì)算電路的主要必要時(shí)可估算或利用計(jì)算機(jī)計(jì)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(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)討論 P218 4.131. 輸入級(jí)采用什么措施增大放大倍數(shù)？輸入級(jí)采用什么措施增大放

15、大倍數(shù)？2. 中間級(jí)采用什么措施增大電壓放大倍數(shù)？中間級(jí)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(gè)是同相輸入端？哪個(gè)是反相輸入端？哪個(gè)是同相輸入端？哪個(gè)是反相輸入端？有源負(fù)載有源負(fù)載有源負(fù)載有源負(fù)載復(fù)合管共射放大電路復(fù)合管共射放大電路增大輸入級(jí)的負(fù)載電阻增大輸入級(jí)的負(fù)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(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)本本 章章 小小 結(jié)結(jié) 本章主要講述了集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、 電流源電路及有源負(fù)載放大電路和集成運(yùn)算放大電路。集成電路運(yùn)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(jí)放大電路。它一般由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)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(jí)；中間為電壓增益級(jí)；互補(bǔ)對(duì)稱電壓跟隨電路常用作輸出