模擬集成電路1課件

第6章集成運算放大器原理及其應(yīng)用緒論一.集成電路（IntegratedCircuit簡稱IC）

采用半導(dǎo)體制造工藝，將大量的晶體管、電阻、電容等電路元件及其電路連線制作在一小塊硅單晶上，形成具有特定電路功能的單元電路。二.摩爾定律

未來10年中芯片上的晶體管數(shù)將每年翻一番（1965年）芯片上的晶體管數(shù)量每兩年將翻一番（1975年）緒論三.集成電路的特點（同分立器件電路相比）：1.集成電路中電阻、電容等無源器件不能象分立元件電路那樣任意選用；集成電路中電阻阻值偏大將占用硅片較大的面積，不利于集成；集成電路中的電容是利用PN結(jié)的結(jié)電容或用二氧化硅層作為電介質(zhì)做成的，不適宜制造幾十皮法以上的電容器，所以集成運放電路多采用直接耦合的形式。

BJT電流源偏置電路1、基本電流源圖中兩只三極管制造工藝和結(jié)構(gòu)完全相同，即任何時候均有UBE1=UBE2,所以5199

所以1基本電流源由于輸出電流IC2與輸入電流I相等，即構(gòu)成一鏡像關(guān)系，所以也稱基本電流源為鏡像電流源。6200

因此1基本電流源由基本電流源特性可知：當(dāng)兩管工作在放大區(qū)時，曲線并非水平，IC2隨著UCE2的增大而稍有增大，并不是固定的，這說明鏡像電流源不是恒流源。7201

2威爾遜（Wilson)電流源9203

2威爾遜（Wilson)電流源當(dāng)三只晶體管都工作在放大區(qū)時，輸出電流IC3與U3無關(guān)。10204

3微電流電流源要求的輸出電流較小時，應(yīng)采用微電流電流源。11205

只要給定和，就可求出。3微電流電流源132076.1差分放大器6.1.1差分放大器的分析6.1.2差分放大器大信號輸入時的傳輸特性6.1.3舉例6.1.4差分放大器的失調(diào)和溫漂6.1差分放大器

引子：為什么引入差分放大器？1.直流信號的放大在無線電通信和其他領(lǐng)域中，常常需要對變化十分緩慢的信號進(jìn)行放大。例如生物電的放大，或某些自動控制中的控制信號。把這種變化十分緩慢的信號（頻率很低，幾乎為零，但不能認(rèn)為頻率等于零）稱為直流信號。直流放大器是放大直流信號的一種放大器（當(dāng)然也可以放大交流信號）。直流信號不同于直流電。

引子：為什么引入差分放大器？1）級與級之間的直流工作狀態(tài)互相影響調(diào)整某一級工作狀態(tài)就會導(dǎo)致其他各級工作狀態(tài)的改變。這一點對直接耦合放大器的設(shè)計和調(diào)整帶來很多不便。

引子：為什么引入差分放大器？現(xiàn)象：輸入電壓為零，輸出端電壓表指針偏離零點或起始值，出現(xiàn)忽大忽小的不規(guī)則擺動。2）零點漂移定義：輸入電壓為零時，輸出還有緩慢變化的電壓產(chǎn)生，輸出電壓偏離起始值而上下波動，使輸出端產(chǎn)生緩慢變化的電壓。零點漂移簡稱零漂。引起零漂的外界因素：時間漂移：由于晶體管和其他元件的參數(shù)本身老化作用引起的，與電路設(shè)計無關(guān)。溫度漂移：由于晶體管的參數(shù)隨著環(huán)境溫度的變化而變化所造成的。電源電壓變化引起的漂移：當(dāng)電源電壓變化時，電路的直流電平配制受到某種破壞而導(dǎo)致輸出零點的變動。

引子：為什么引入差分放大器？為什么是矛盾？為了獲得高的直流增益，可以增加級數(shù)，但同時輸出漂移電壓也加大。為了減小零漂可以引入負(fù)反饋，但同時放大器對直流信號的放大能力也減弱了。尋求新方法解決矛盾！抵消采用特殊形式的電路使漂移電壓互相抵消。引入特殊的負(fù)反饋對零點漂移有很強的負(fù)反饋，對有用直流信號無負(fù)反饋。例如乙類推挽功放電路，每個管子產(chǎn)生大量的諧波失真，但在負(fù)載上，偶次諧波互相抵消了。高質(zhì)量的直流放大器應(yīng)該具有高的電壓增益和小的零點漂移。矛盾！調(diào)制型直流放大器（框圖）6.1.1

差分放大器的分析一、基本型差分放大器對稱性當(dāng)Ui1=Ui2=0,

Uc1=Uc2Uo=Ui1=Ui2=0靠電路對稱消除零漂！當(dāng)溫度變化時6.1.1

差分放大器的分析2.工作原理——輸入信號的分析1）差模輸入信號：

即兩管輸入信號大小相等、相位相反，把這樣一對信號稱為差模輸入信號，記為2）共模輸入信號：即兩管輸入信號大小相等、相位相同，稱為共模輸入信號，記為零漂引起的就是共模信號，為有害信號。6.1.1

差分放大器的分析2.工作原理——輸入信號的分析問題：差分放大器的兩個輸入信號往往是一對任意數(shù)值的信號，一般，即，非差模也非共模，該怎樣分析？解決方法：對輸入信號進(jìn)行分解，把一對任意數(shù)值的輸入信號分解為差模信號和共模信號的疊加，求出差模信號和共模信號分別作用于差分放大器時的輸出結(jié)果，然后利用疊加原理，得出差分放大器在一對任意數(shù)值輸入信號作用下的性能指標(biāo)。

3）對任意數(shù)值輸入信號6.1.1

差分放大器的分析2.工作原理——輸入信號的分析例子：差模輸入信號（任一端都不接地）共模輸入信號6.1.1

差分放大器的分析3.輸入、輸出端電路形式信號的輸入方式：若信號加到兩個輸入端，稱為雙端輸入；若信號僅從一個輸入端對地加入，稱為單