模擬集成電路學(xué)習(xí)

*6.5專用型集成電路運(yùn)算放大器6.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源6.2差分式放大電路6.3集成電路運(yùn)算放大器6.4集成電路運(yùn)算放大器的主要參數(shù)*6.6放大電路中的噪聲與干擾1多級放大電路輸入級—Ri中間放大級—AV輸出級—Ro共集、共射共射、共基共集第4章場效應(yīng)管第6.2節(jié)差分放大電路2個信號相減第5章功率放大電路直接耦合零漂RiRL特別小第6.1節(jié)電流源第6章集成運(yùn)算放大器性能改善第7章反饋技術(shù)、方法第8、9、10章運(yùn)算放大器應(yīng)用各種功能電路2

6.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源

鏡像電流源

多路電流源

電流源用作有源負(fù)載

微電流源

概述

BJT基本電流源

比例電流源學(xué)習(xí)要求會計算電流源的輸出電流（求Q）

能辨認(rèn)電路（電流源結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律）31.概述6.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源直流電阻小交流電阻大恒流源：Rs=，iO=Is

，與RL無關(guān)三極管工作在放大區(qū)，其輸出特性具有恒流特性。易受溫度影響特點(diǎn)：分析任務(wù)確定電流源的輸出電流，并提高計算精度提高輸出電阻Ro42.BJT基本電流源6.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源——分壓式射極偏置電路在滿足條件I1>>IB；VB>>VBE時電流源內(nèi)阻Rs=R’o（輸出電阻）R’oRL與Rc無關(guān)，且能穩(wěn)定Q（溫度影響）式3.5.6（106頁）53.比例電流源6.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源提高計算精度滿足條件：I1>>IBVB>>VBE

增加1個二極管D

并使D與T（Je）具有相同的溫度特性（補(bǔ)償）

即：

VD=VBE所以，在Je回路有：VD+I1Rb2=VBE+ICRe比例電流源集成電路中，DT1BJT基本電流源特殊狀態(tài)思路：6VCC=0IC=0VBBIC0VBBTBJT電流源接法與放大電路接法比較74.鏡像電流源6.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源思路：比例系數(shù)＝1比例電流源去掉2個電阻，減少占用硅片面積2IB求

IC2=?對管T1與T2特性相同（溫度補(bǔ)償）假設(shè)T1處于放大區(qū)（問題？）對T1的C點(diǎn)列KCL方程：鏡像86.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源4.鏡像電流源思路：提高精度問題1問題2VCE1=VBE10.6VVCE2但仍造成：IC2IC1雖有：VBE2=VBE1；2=

1修正如下：考慮基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)（75頁）9帶緩沖級的鏡像電流源6.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源4.鏡像電流源問題2思路：提高精度若較小，則分流造成的誤差不能忽略！解決方法：增加1個緩沖級T3

即共集放大器，減小分流。為了避免T3的電流過小而使3下降，常常加入電阻Re3

，使IE3增大。同樣對T1的C點(diǎn)列KCL方程：105.微電流源6.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源思路：產(chǎn)生A級電流例如：VCC=10V，IC2=1A，則

R=10M。需占用硅片面積大解決方法：。。。例：已知VCC=15V，IR=1mA，IC2=20A，VBE1=0.7V，則由(2)得R=15k；由(1)得Re2=5k。計算方法：116.多路電流源6.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源帶緩沖級的比例電流源12小結(jié)

——

電流源結(jié)構(gòu)的變化137.電流源用作有源負(fù)載6.1集成電路運(yùn)算放大器中的電流源(1)用于提供靜態(tài)電流并能穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，這對直接耦合放大器是十分重要的。(2)用作有源負(fù)載，可獲得增益高的特性。共射電路的電壓增益為：電流源的作用：例：共射放大電流源作有源負(fù)載后比用電阻Rc作負(fù)載時提高了14放大電路如圖所示。各三極管都有

=49，VBE=0.7V。例：(1)試簡要說明各三極管的作用；(2)計算電路的電壓放大倍數(shù)（電容的容抗可忽略不計）。156.2差分式放大電路

直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移問題

6.2.0

概述差分的基本概念

電路組成及工作原理抑制零點(diǎn)漂移原理

6.2.1

基本差分式放大電路

6.2.2

FET差分式放大電路

6.2.3

差分式放大電路的傳輸特性主要指標(biāo)分析計算幾種方式指標(biāo)比較161.直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移問題6.2.0概述直接耦合放大電路零點(diǎn)漂移問題可以放大直流信號#集成運(yùn)算放大器要采用直接耦合？零漂：輸入短路時，輸出 仍有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。主要原因：溫度變化引起，也稱溫漂。溫漂指標(biāo)：溫度每升高1度時，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。電源電壓波動也是原因之一沒有電容、變壓器17A1vivo103A2vivo105？思考題答：兩個放大電路是否都可以放大0.1mV的信號？增加了Re電壓增益輸出漂移電壓均為200mV輸出漂移電壓均為200mV輸入端漂移電壓為0.2mV輸入端漂移電壓為0.002mVA1不可以，A2可以18例如若第一級漂了100uV，則輸出漂移1V。若第二級也漂了100uV，則輸出漂移10mV。假設(shè)

第一級是關(guān)鍵！減小零漂的措施用非線性元件進(jìn)行溫度補(bǔ)償調(diào)制解調(diào)方式。如“斬波穩(wěn)零放大器”采用差分式放大電路漂了100uV漂移

10mV+100uV漂移1V+10mV漂移1V+10mV192.差分的基本概念6.2.0概述+-vi1+-vi2-+差分功能：實現(xiàn)2個信號相減同相輸入端反相輸入端應(yīng)用背景：電橋測量例如鉑電阻測溫實際輸出為+-vo202.差分的基本概念6.2.0概述差模與共模：+-vi1+-vi2+-vo+-vid-+差模信號共模信號總輸出電壓差模電壓增益共模電壓增益共模抑制比反映抑制零漂能力例：分析思路：疊加定理21測試—選擇填空

1.差分放大電路中，當(dāng)Vs1=300mV，Vsd2=200mV時，分解為共模輸入信號Vsc=

，差模輸入信號Vsd=

。

a.500mVb.100mVc.250mVd.50mV

3.在單端輸出差分放大電路中，差模電壓增益AVd=50，共模電壓增益AVc=–0.5，若輸入電壓Vs1=80mV，Vs2=60mV，輸出電壓Vo2=

。

a.–1.035Vb.–0.965Vc.0.965Vd.1.035VVo2=Avd×Vsd+Avc×Vsc=50×20mv–0.5×70mv=1000mv-35mv

2.差分放大電路中，當(dāng)Vs1=200mV，Vsd2=0mV時，分解為共模輸入信號Vsc=

，差模輸入信號Vsd=

。226.2.1基本差分式放大電路電路組成及工作原理組成特點(diǎn)靜態(tài)分析動態(tài)分析（定性）輸入差模信號輸入共模信號抑制零點(diǎn)漂移原理主要指標(biāo)分析計算動態(tài)分析思路雙端輸入差模增益共模增益共模抑制比輸入、輸出電阻單端輸入帶恒流源的差分電路幾種接法性能對比236.2.1基本差分式放大電路基本差分電路（長尾）帶恒流源的差分電路教材上的差分電路246.2.1基本差分式放大電路vo=vo1vo2=Av1vi1

Av2vi2vo=Avd(vi1vi2)

AV1=

AV2

（對管）原因之二對稱VC1=

VC2vo

=VC1-

VC2=0

克服溫漂(3)公共射極電阻Re組成特點(diǎn)(1)直接耦合的共射電路(Rb

,Rs)(2)兩邊對稱單端輸出公共Re對差模信號相當(dāng)于短路1.電路組成及工作原理256.2.1基本差分式放大電路注意：靜態(tài)分析1.電路組成及工作原理電路對稱T放大的條件：Je正偏、Jc反偏vi1=vi2=0（靜態(tài)）

Je正偏

T放大

Jc反偏vo

=VC1-

VC2=0實現(xiàn)：0輸入0輸出266.2.1基本差分式放大電路動態(tài)分析——輸入差模信號1.電路組成及工作原理大小相等，方向相反另外：Re相當(dāng)于短路iE

=027動態(tài)分析——輸入共模信號6.2.1基本差分式放大電路1.電路組成及工作原理大小相等，方向也相同另外：Re相當(dāng)于2ReiE

=2iE1=2iE2282.抑制零點(diǎn)漂移的原理（動畫）293.主要指標(biāo)分析計算6.2.1基本差分式放大電路動態(tài)分析思路（1）小信號等效電路法（2）運(yùn)用疊加原理（3）利用對稱特點(diǎn)， 轉(zhuǎn)化為單邊電路求解。（4）四種接法a.雙端輸入、雙端輸出b.雙端輸入、單端輸出c.單端輸入、雙端輸出d.單端輸入、單端輸出電阻Re和RL30雙端輸入

——差模增益3.主要指標(biāo)分析計算6.2.1基本差分式放大電路輸入純差模信號

電路兩邊對稱電路變換（拆開、轉(zhuǎn)換為單邊電路）Re短路RL各分一半畫小信號等效電路（一般不畫）31雙端輸入

——差模增益3.主要指標(biāo)分析計算6.2.1基本差分式放大電路雙入雙出雙入雙出雙入單出RL各分一半RL由T1單獨(dú)負(fù)擔(dān)同相輸入端與反相輸入端+-雙入單出Re短路+-32雙端輸入

——共模增益3.主要指標(biāo)分析計算6.2.1基本差分式放大電路輸入純共模信號

電路兩邊對稱電路變換（拆開、轉(zhuǎn)換為單邊電路）Re對單邊相當(dāng)于2ReRL開路畫小信號等效電路（一般不畫）33雙端輸入

——共模增益3.主要指標(biāo)分析計算6.2.1基本差分式放大電路雙入雙出雙入雙出雙入單出RL開路RL由T1單獨(dú)負(fù)擔(dān)雙入單出Re對單邊相當(dāng)于2Re34雙端輸入——共模抑制比3.主要指標(biāo)分析計算6.2.1基本差分式放大電路雙入雙出雙入單出雙入雙出雙入單出公共電阻Re

KCMR

抑制零漂能力增強(qiáng)35雙端輸入

——輸入、輸出電阻3.主要指標(biāo)分析計算單端輸出時:雙端輸出時:3637單端輸入3.主要指標(biāo)分析計算6.2.1基本差分式放大電路例如：指標(biāo)計算與雙端輸入相同！384.具有電流源的差分放大電路6.2.1基本差分式放大電路（RL

均為10k）先求Q點(diǎn)：比例電流源ro3例題1已知：

=60、VBE=0.6V、rce=100k。設(shè)調(diào)零電位器RP的動端在中間位置。

(1)雙端輸出的AVD、KCMR

；

(2)單端vo2輸出的AVD2、KCMR2；

(3)Rid

、Ric

；求：解：39

(1)雙端輸出的AVD、KCMR

；交流通路解：例題1差模交流通路共模交流通路40差模交流通路例題1解：

(2)單端vo2輸出的AVD2、KCMR2；共模交流通路41例題2

=50、VBE=0.6V、rce5=200k。求：(1)差模輸入電阻Rid、輸出電阻Ro、差模電壓增益；(2)共模輸入電阻Ric和共模抑制比KCMR。425.幾種接法性能對比輸出方式雙出單出雙出單出435.幾種方式指標(biāo)比較輸出方式雙出單出雙出單出446.2.2FET差分式放大電路與共源電路相同1.電路組成2.差模增益3.差模輸入電阻end456.2.3差分式放大電路的傳輸特性圖中縱坐標(biāo)為end466.3集成電路運(yùn)算放大器6.3.1

簡單的集成電路運(yùn)算放大器6.3.2

通用型集成電路運(yùn)算放大器476.3.1簡單的集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器直接耦合多級放大電路符號：特點(diǎn)：電壓增益高（差模）輸入電阻大輸出電阻小48讀圖6.3.1簡單的集成電路運(yùn)算放大器例題inout直接耦合多級放大電路差分輸入級雙入單出中間放大級復(fù)合管共射輸出級2級共集鏡像電流源輸入級偏置鏡像電流源T5的偏置+-++---反相端同相端49（1）放大電路的直流分析例6.3.1

已知：當(dāng)vi1=vi2=0時，vo

=0；

=100；VBE=0.7V。差分輸入級中間放大級50（1）放大電路的直流分析例6.3.1

已知：當(dāng)vi1=vi2=0時，vo

=0；

=100；VBE=0.7V。輸出級直流電平移動Vo=VB5-VBE5-VR5-VBE6=VB5-2VBE–IC9R551（2）放大電路的輸入、輸出電阻例6.3.1

rbe1=rbe2=5.45k，rbe3=262k，rbe4=rbe5=2.8k，rbe6=725

=100rce=200kRid=Ric=Ro2=Ri2=19.9MRo1==rbe3+(1+)[rbe4+(1+)R4]Ri3

=10.6M2rbe1=10.9k0.5[rbe1+(1+)2rce7

]

=20MR2=14.3kR3=5.1k=rbe5+(1+){R5

+rce9

//[rbe6+(1+)R6]}52（3）放大電路的總增益例6.3.1

Ri2=19.9M>>R2Ri3

=10.6M536.3.2通用型集成電路運(yùn)算放大器讀圖差分放大輸入級共集－共基組合雙入－單出中間放大級復(fù)合管－共射互補(bǔ)對稱功放互補(bǔ)對稱功放前置放大共集緩沖2個二極管甲乙類功放++++-相位---54讀圖6.3.2通用型集成電路運(yùn)算放大器鏡像電流源A靜態(tài)偏置電流源B有源負(fù)載微電流源靜態(tài)偏置鏡像電流源穩(wěn)定工作點(diǎn)？T帶緩沖級的比例電流源調(diào)零、有源負(fù)載？限流保護(hù)T15,T21io

Iomax

vR90.5VT15導(dǎo)通55LM741集成運(yùn)放的簡化電路56LM741集成運(yùn)放的簡化電路=-257小結(jié)：vNvP

vo－＋∞＋＋－vNvP

vo

V-(+VEE)V+(+VCC)高增益的直接耦合多級差分放大電路符號：集成電路運(yùn)算放大器電壓傳輸特性：58運(yùn)算放大器外形圖SO8(PlasticMicropackage)59極限參數(shù)電特性參數(shù)（Ta=25C）輸入失調(diào)參數(shù)差模特性參數(shù)共模特性參數(shù)大信號動態(tài)參數(shù)電源特性參數(shù)6.4集成電路運(yùn)算放大器的主要參數(shù)以A741C為例60極限參數(shù)6.4集成電路運(yùn)算放大器的主要參數(shù)

電源電壓5V~18V

最大允許功耗

最大差模輸入電壓

最大共模輸入電壓

工作溫度范圍

保存溫度范圍軍品：-55C~125C-65C~150C通用：0C~70CVidmax30VVicmax15V670mW（DIP）高壓型（特殊）HA264580VD41150V61輸入失調(diào)參數(shù)6.4集成電路運(yùn)算放大器的主要參數(shù)1.輸入失調(diào)電壓VIO2.輸入偏置電流IIB3.輸入失調(diào)電流IIO4.溫度漂移（1）輸入失調(diào)電壓溫漂VIO/

T（2）輸入失調(diào)電流溫漂IIO/

T2mV80nA20nA20V/C高精度(低漂移型）OP1770.5nA/CA741C精密儀表放大器62差模特性參數(shù)1.開環(huán)差模電壓增益AVO2.開環(huán)帶寬BW

(fH)3.單位增益帶寬

BWG(fT)－3dB帶寬BJT105～106

FET109以上。

6.4集成電路運(yùn)算放大器的主要參數(shù)