模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)PPT第4章集成運(yùn)算放大電路

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）第十五講 集成運(yùn)算放大電路一、概述二、集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）一、一、概述概述（1 1）電路元件制作在一個(gè)芯片上，電路元件制作在一個(gè)芯片上，采用直接耦合方式，采用直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性，充分利用管子性能良好的一致性，元件參數(shù)偏差方向一元件參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好。致，溫度均一性好。采用差分放大電路和電流源電路。采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)殡娐窂?fù)雜）用復(fù)雜電路實(shí)現(xiàn)高性能的放大電路，因?yàn)殡娐窂?fù)雜并不增加制作工序。并不增加制作

2、工序。（3 3）用有源元件替代無(wú)源元件，如用晶體管取代難于制）用有源元件替代無(wú)源元件，如用晶體管取代難于制作的大電阻。作的大電阻。幾十幾十 pF 以下的小電容用以下的小電容用PN結(jié)的結(jié)電容構(gòu)結(jié)的結(jié)電容構(gòu)成、大電容要外接成、大電容要外接。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（4 4）采用復(fù)合管。）采用復(fù)合管。 1. 集成運(yùn)放的特點(diǎn)集成運(yùn)放的特點(diǎn) 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。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。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬

3、電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）2. 集成運(yùn)放電路的組成集成運(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 若將集成運(yùn)放看成為一個(gè)若將集成運(yùn)放看成為一個(gè)“黑盒子黑盒子”，則可等效為，則可等效為一個(gè)雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。一個(gè)雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）集成運(yùn)放電路四個(gè)組成部分的作用集成運(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。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。

4、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。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)（1）采用四級(jí)以上的多級(jí)放大器，輸入級(jí)和第二）采用四級(jí)以上的多級(jí)放大器，輸入級(jí)和第二級(jí)一般采用差動(dòng)放大器。輸入級(jí)常采用復(fù)合級(jí)一般采用差動(dòng)放大器。輸入級(jí)常采用復(fù)合三極管或場(chǎng)效應(yīng)管，以減小輸入電流，增加三極管或場(chǎng)效應(yīng)管，以減小輸入電流，增加輸入電阻。輸入電阻。（2）中間極采用

5、共射放大電路，提高放大倍數(shù)）中間極采用共射放大電路，提高放大倍數(shù)（3）輸出級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱式射極跟隨器，以進(jìn)行）輸出級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱式射極跟隨器，以進(jìn)行功率放大，提高帶負(fù)載的能力。功率放大，提高帶負(fù)載的能力。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）- -VEE+VCC u+uo u反相反相輸入端輸入端同相同相輸入端輸入端T3T4T5T1T2IS輸輸入入級(jí)級(jí)中中間間級(jí)級(jí)輸輸出出級(jí)級(jí)與與uo反相反相與與uo同相同相+- - - -+- - -+ + +1.原理框圖原理框圖模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）例例 集成運(yùn)放中的電流源電路集成運(yùn)放中的電流源電路1. 鏡像電流源鏡

6、像電流源T0 和和 T1 特性完全相同。特性完全相同。B0B1BE0BE1IIUU，CCB10B0CR2IIIIIIRC 2II ，則若在電流源電路中充分利用集成運(yùn)放中晶體管性能的一致性。在電流源電路中充分利用集成運(yùn)放中晶體管性能的一致性?；鶞?zhǔn)電流基準(zhǔn)電流RUVI)(BECCRRC2IICC0C1III模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）2. 有源負(fù)載有源負(fù)載1）用于共射放大電路）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？為什么要考慮為什么要考慮 rce2?be1bLce2ce1urRRrr( A )1 模擬電子技術(shù)

7、基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）（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？ C1C3C4C2C1，iiiiiC1C2C4O2 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)：C2C4C3C4C1C3C2C1IIIIIIII，動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）2. 舉例：舉例：型號(hào)為型號(hào)為F00

8、7的通用型集成運(yùn)放的通用型集成運(yùn)放 對(duì)于集成運(yùn)放電路，應(yīng)首先找出偏置電路，然后根據(jù)信對(duì)于集成運(yùn)放電路，應(yīng)首先找出偏置電路，然后根據(jù)信號(hào)流通順序，將其分為輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)電路。號(hào)流通順序，將其分為輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)電路。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章） 若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流，則若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個(gè)電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。這個(gè)電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。找出偏置電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）雙端輸入、單端雙端輸入、單端輸出差分放大電輸出差分放大電路路以復(fù)合管為放大管、以復(fù)合管為放

9、大管、恒流源作負(fù)載的共恒流源作負(fù)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準(zhǔn)除交越失真的準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)互補(bǔ)輸出級(jí)三級(jí)放大電路三級(jí)放大電路簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路分解電路分解電路模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）輸入級(jí)的分析輸入級(jí)的分析 T3、T4為橫向?yàn)闄M向PNP型管，輸型管，輸入端耐壓高。共集形式，輸入入端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，允許的共模輸入電壓電阻大，允許的共模輸入電壓幅值大。共基形式頻帶寬。幅值大。共基形式頻帶寬。共集共集-共基形式共基形式Q點(diǎn)的穩(wěn)定：點(diǎn)的穩(wěn)定：T（）IC1 IC2 IC8 IC9與與IC8為鏡像關(guān)系為鏡像關(guān)系IC9因?yàn)橐驗(yàn)镮C1

10、0不變不變IB3 IB4 IC3 IC4 IC1 IC2 T1和和T2從基極輸入、射極輸出從基極輸入、射極輸出T3和和T4從射極輸入、集電極輸出從射極輸入、集電極輸出模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）輸入級(jí)的分析輸入級(jí)的分析T7的作用：抑制共模信號(hào)的作用：抑制共模信號(hào) T5、T6分別是分別是T3、T4的有源的有源負(fù)載，而負(fù)載，而T4又是又是T6的有源負(fù)載。的有源負(fù)載。作用？作用？+_放大差模信號(hào)放大差模信號(hào)+_特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸入電阻大、差模放大倍輸入電阻大、差模放大倍數(shù)大、共模放大倍數(shù)小、數(shù)大、共模放大倍數(shù)小、輸入端耐壓高，并完成電輸入端耐壓高，并完成電平轉(zhuǎn)換（即對(duì)平轉(zhuǎn)換（即對(duì)

11、“地地”輸輸出）。出）。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）中間級(jí)的分析中間級(jí)的分析 中間級(jí)是主放大器，它中間級(jí)是主放大器，它所采取的一切措施都是為所采取的一切措施都是為了增大放大倍數(shù)。了增大放大倍數(shù)。 F007的中間級(jí)是以復(fù)合的中間級(jí)是以復(fù)合管為放大管、采用有源負(fù)管為放大管、采用有源負(fù)載的共射放大電路。由于載的共射放大電路。由于等效的集電極電阻趨于無(wú)等效的集電極電阻趨于無(wú)窮大，故動(dòng)態(tài)電流幾乎全窮大，故動(dòng)態(tài)電流幾乎全部流入輸出級(jí)。部流入輸出級(jí)。中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）輸出級(jí)的分析輸出級(jí)的分析D1和和D2起過(guò)流保護(hù)作用，未過(guò)起過(guò)

12、流保護(hù)作用，未過(guò)流時(shí)，兩只二極管均截止。流時(shí)，兩只二極管均截止。79O14BE1DRURiUU iO增大到一定程度，增大到一定程度，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，為為T14基極分流，從而保護(hù)了基極分流，從而保護(hù)了T14。準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)，準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)，UBE倍增電路消除交越失真。倍增電路消除交越失真。中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)電流采樣電阻電流采樣電阻特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸出電阻小輸出電阻小最大不失真輸出電壓高最大不失真輸出電壓高模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）判斷同相輸入端和反相輸入端判斷同相輸入端和反相輸入端模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章） u u+ uoAo國(guó)內(nèi)符號(hào)國(guó)內(nèi)符號(hào)集成

13、運(yùn)放的符號(hào)和電壓傳輸特性集成運(yùn)放的符號(hào)和電壓傳輸特性 uO=f(uP-uN) 由于由于Aod高達(dá)幾十萬(wàn)倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的高達(dá)幾十萬(wàn)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)。非線性非線性區(qū)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)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四章）1、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod無(wú)外加反饋回路的差模放大倍數(shù)。一般在無(wú)外加反饋回路的差模放大倍數(shù)。一般在105 107之間。理想運(yùn)放的之間。理想運(yùn)放的Aod為為 。2、共模抑制比、共模抑制比KCMMR常用分貝作單位，一般常用分貝作單位，一般100dB以上。以上。3、差模輸入電阻、差模輸入電阻ridri1M , 有的可達(dá)有的可達(dá)100M 以上。以上。4、輸出電阻、輸出電阻roro =幾幾 -幾十幾十 。二、集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)二、集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)理想運(yùn)放理想運(yùn)放：