第章 集成運算放大電路

1、1第四章第四章 集成運算放大電路集成運算放大電路 教學時數(shù)：教學時數(shù)：5學時學時 重點與難點：重點與難點： 1、集成運放的概念與符號、集成運放的概念與符號 2、集成運放的結(jié)構(gòu)、組成及其特點、集成運放的結(jié)構(gòu)、組成及其特點 3、集成運放的性能指標、集成運放的性能指標 4、電流源的作用、電流源的作用 5、學會讀集成運放電路圖、學會讀集成運放電路圖課本課本P1712 4.1 集成運算放大電路概述集成運算放大電路概述一、級間為直接耦合，因硅片上不能制作大電容一、級間為直接耦合，因硅片上不能制作大電容二、大量采用差分放大電路，如輸入級和恒流源二、大量采用差分放大電路，如輸入級和恒流源三、采用復合管三、采用

2、復合管四、常用有源器件代替電阻四、常用有源器件代替電阻五、集成運放的體積越來越小，功能卻越來越強。五、集成運放的體積越來越小，功能卻越來越強。因為增加元器件制作電路復雜的集成運放，其制因為增加元器件制作電路復雜的集成運放，其制造工序并未變復雜造工序并未變復雜4.1.1 集成運放的電路結(jié)構(gòu)特點集成運放的電路結(jié)構(gòu)特點課本課本P1723輸入級：輸入級：輸入電阻高、靜態(tài)電流小、共模抑制比高，常輸入電阻高、靜態(tài)電流小、共模抑制比高，常采用差動放大電路。采用差動放大電路。中間級：中間級：采用采用有源負載的共發(fā)射極電路，增益大。有源負載的共發(fā)射極電路，增益大。偏置電路偏置電路：為各級設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，鏡

3、像電流源，為各級設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，鏡像電流源，微電流源。微電流源。輸出級：輸出級：線性范圍寬、輸出電阻?。磶ж撦d能力強）、線性范圍寬、輸出電阻小（即帶負載能力強）、非線性失真小等。常用互補共集放大電路構(gòu)成。非線性失真小等。常用互補共集放大電路構(gòu)成。輸入級輸入級偏置電路偏置電路中間級中間級輸出級輸出級+ uo uid 4.1.2 集成運放的組成及其各部分的作用集成運放的組成及其各部分的作用課本課本P1724集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點1 1）. . 電路元件制作在一個芯片上，元件電路元件制作在一個芯片上，元件參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好。參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好。2

4、 2）. . 電阻元件由硅半導體構(gòu)成，范圍在電阻元件由硅半導體構(gòu)成，范圍在幾十到幾十到2020千歐，精度低。高阻值電阻用千歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源元件代替或外接。三極管有源元件代替或外接。3 3）. . 幾十幾十 pFpF 以下的小電容用以下的小電容用PNPN結(jié)的結(jié)結(jié)的結(jié)電容構(gòu)成、大電容要外接。電容構(gòu)成、大電容要外接。4 4）. . 二極管一般用三極管的發(fā)射結(jié)構(gòu)成。二極管一般用三極管的發(fā)射結(jié)構(gòu)成。課本課本P1725 ri 大大: 幾十幾十k 幾百幾百 k KCMR： 很大很大 ro ?。簬资。簬资?幾百幾百 A od 很很大大: 104 107理想運放：理想運放： ri KCMR

5、ro 0 0Ao 4.1.3 理想運放與一般運放的符號理想運放與一般運放的符號uu+ uo u u+ uoAo國際符號國際符號國內(nèi)符號國內(nèi)符號課本課本P17362.集成運放使用注意事項集成運放使用注意事項2.12.1 集成運放的封裝和引腳排列集成運放的封裝和引腳排列封裝形式封裝形式: 金屬圓形、雙列直插式、扁平式金屬圓形、雙列直插式、扁平式封裝材料封裝材料: 陶瓷、金屬、塑料陶瓷、金屬、塑料例例: 塑封塑封雙列直插式雙列直插式( (DIP) )CF741DIPDual In-Line Pakage7運運算算放放大大器器外外形形圖圖82.2 2.2 集成運放使用注意事項集成運放使用注意事項1.

6、查閱手冊了解引腳的排列及功能；查閱手冊了解引腳的排列及功能；2. 檢查接線有否錯誤或虛連，輸出端不能與檢查接線有否錯誤或虛連，輸出端不能與地、電源短路；地、電源短路；3. 輸入信號應遠小于輸入信號應遠小于 UIdM 和和 UICM，以防阻，以防阻塞或損壞器件；塞或損壞器件；4. 電源不能接反或過高，拔器件時必須斷電；電源不能接反或過高，拔器件時必須斷電；5. 輸入端外接直流電阻要相等，小信號高精輸入端外接直流電阻要相等，小信號高精度直流放大需調(diào)零。度直流放大需調(diào)零。9集成電路運算放大器中的集成電路運算放大器中的電流源電流源 一、一、電流源電路的特點：電流源電路的特點：這是這是輸出電流恒定輸出電

7、流恒定的電路。的電路。它具有很高的輸出電阻它具有很高的輸出電阻。二、電流源電路的用途：二、電流源電路的用途：1 1、給直接耦合放大器的各級電路提供直流偏置電流，、給直接耦合放大器的各級電路提供直流偏置電流，以獲得極其穩(wěn)定的以獲得極其穩(wěn)定的Q Q點。點。2 2、作各種放大器的有源負載，以提高增益、增大動態(tài)、作各種放大器的有源負載，以提高增益、增大動態(tài)范圍。范圍。電 流 源 概 述課本課本P174直流電阻小，交流電阻大。直流電阻小，交流電阻大。10根據(jù)所需靜態(tài)電流，來選取發(fā)根據(jù)所需靜態(tài)電流，來選取發(fā)射極電阻的數(shù)值。射極電阻的數(shù)值。根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定集電結(jié)面積。定集電結(jié)面

8、積。根據(jù)所需靜態(tài)電流，根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定溝道尺寸。來確定溝道尺寸。課本課本P17811一、用于共射放大電路一、用于共射放大電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課本課本P181121 模型的簡化模型的簡化hfeibicvceibvbehrevcehiehoe即即 rbe= hie = hfe uT = hre rce= 1/hoe一般采用習慣符號一般采用習慣符號則則BJT的的H參數(shù)模型為參數(shù)模型為 uT很小，一般為很小，一般

9、為10-3 10-4 ，rce很大，很大，約為約為100k 。故故 一般可忽略它們的影響，一般可忽略它們的影響， 得到簡化電路得到簡化電路 ib 是受控源是受控源 ，且為電流，且為電流控制電流源控制電流源(CCCS)。 電流方向與電流方向與ib的方向是關(guān)聯(lián)的方向是關(guān)聯(lián)的。的。 課本課本P9513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)電流的？如何設(shè)置靜態(tài)電流的？靜態(tài)時靜態(tài)時iO約為多少？約為多少？0 C2C4OC2C4C3C4C1C3C2C1iiiIIIIIIII靜態(tài)：C1C2C4OC1C3C4C2C12 iiiiiiiii動態(tài)： 使單端輸出電路的差模放大倍數(shù)近似等于雙端使單端

10、輸出電路的差模放大倍數(shù)近似等于雙端輸出時的差模放大倍數(shù)。輸出時的差模放大倍數(shù)。課本課本P18214 一、讀圖方法一、讀圖方法了解用途：了解用途：了解要分析的電路的應用場合、用途和技術(shù)指標。化整為零：化整為零：將整個電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。分析功能：分析功能：定性分析每一部分電路的基本功能和性能。統(tǒng)觀整體：統(tǒng)觀整體：電路相互連接關(guān)系以及連接后電路實現(xiàn)的功能和性能。定量計算：定量計算：必要時可估算或應用計算機計算電路的主要參數(shù)。已知電路圖，分析其原理和功能、性能。跟著信號走！跟著信號走！課本課本P18315 對于集成運放電路，應首先找出偏置電路，然后根據(jù)信對于集成運放電路，應首先找出

11、偏置電路，然后根據(jù)信號流通順序，將其分為輸入級、中間級和輸出級電路。號流通順序，將其分為輸入級、中間級和輸出級電路。 若在集成運放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個電若在集成運放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個電流往往是偏置電路中的基準電流。流往往是偏置電路中的基準電流。課本課本P18416雙端輸入、單端輸出雙端輸入、單端輸出共集共集-共基放大電路共基放大電路以復合管為放大管、以復合管為放大管、恒流源作負載的共恒流源作負載的共射放大電路射放大電路用用UBE倍增電路消倍增電路消除交越失真的除交越失真的準準互補輸出級互補輸出級三級放大電路三級放大電路課本課本P18417 T7的作用：的作

12、用：抑制共模信號抑制共模信號 放大差模信號放大差模信號 T5、T6分別是分別是T3、T4的有源負載，的有源負載，而而T4又是又是T6的有源負載。的有源負載。C21CB3BC10C9C8C21C)()C(IIIIIIIIITQ、不變因為、點穩(wěn)定：4 T3、T4為橫向為橫向PNP型管，輸入型管，輸入端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，允許的共模輸入電壓幅值大。共基允許的共模輸入電壓幅值大。共基形式頻帶寬。形式頻帶寬。電平轉(zhuǎn)換。輸入端耐壓高，并完成小，共模輸入范圍大，大，大，cdi AAR課本課本P18418 輸出級分析輸出級分析D1和D2起過流保護作用，未過流時，兩只二極管均截止。79O14BE1DRURiUUiO增大到一定程度，D1導通，為T14基極分流，從而保護T14。課本課本P18419 指標參數(shù)指標參數(shù) F007典型值典型值 理想值理想值開環(huán)差模增益 Aod 106dB 差模輸入電阻 rid 2M 共