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集成电路运算放大器

(mA级)。 ❖ 工作电流较小时(μA级)的电流源,应采
用微电流源。 ❖2. 微电流源 ❖ 如图6.1.3所示。
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与图6.1.1相比,在T2的发射极回路串 接了一个发射极电阻Re2,当基准电流IREF 确定以后,IC2可确定如下:
VBE1-VBE2=ΔVBE=IE2Re2 所以,
得 IC =IREF -∑IB0/β
❖ 当β较大时, IC≈ IREF
❖ 由于BJT的参数β、VBE数值相同,则: ❖ IERe≈ IREFRe =IE1Re1 = IE2Re2= IE3Re3
(6.1.3)
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所以
IC1=IE1=IRREFeR1 e
IC2=IE
=IREFRe
6 集成电路运算放大器 引言
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❖ 集成电路:
❖ 把整个电路中的元器件,制作在一块硅基 片上,构成特定功能的电子电路,这样的
“硅片”,称为集成电路。
❖ 集成电路特点:体积小,性能很好。
❖ 集成电路分类:模拟集成电路和数字集成电 路。
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❖ 模拟集成电路:运算放大器、宽频带 放大器、功率放大器、模拟乘法器、模 拟锁相环、模数和数模转换器、稳压电 源、和音像设备中常用的其他模拟集成 电路。
倍数。
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6.2 差分放大电路 ❖ 差分放大电路功能:放大两个输入信号
之差。 ❖ 差分放大电路是集成运放的主要组成单
元。如图(6.2.1所示)
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在电路完全对称的理想情况下,输出信号电
压可表示为:
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❖ 该电路利用T3的电流放大作用,减小IB 对IREF的分流作用,从而提高了IC2与 IREF 互成镜像的精度。为了避免T3 的电 流过小而使β3下降, T3 的射极常加一电 阻Re3,使IE3增大。
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❖ 适用范围: 该电流源适用于工作电流较大的场合
vo=AVD(vi1-vi2)
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(6.2.1)
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❖ 式中AVD是差分放大电路的差模电压放
大倍数。由式中可以看出, vi1、vi2中
所共有的任何信号对输出电压都不会产 生影响,但在一般情况下,实际的输出 电压不仅与两个信号的差(差模信号)有 关,而且与两个信号中的共有信号(共模 信号)有关。
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Re2
IC3=IE3=IRREFeR3 e ( 6.1 .4)
当IREF确定以后,改变各电流源的射极电 阻,可获得不同的输出电流。
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❖3. 有源负载
❖ 如图6.1.5所示。
❖ T1为放大管,T2、T3组成镜像恒流源,
作为T1管的交流负载。由于晶体管c、e
间的交流电阻很大,以提高T1管的放大
=IE2 ,IC1=IC2),图中IREF为基准电流。当
BJT的β值较大时, IB可以忽略,有:
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IC2=IRE= F VCC- RVBE
VCC R
( 6 .1 .1)
由(6.1.1)式可以看出,当R确定以后,
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❖ 小规模集成电路:十~几十个元件; ❖ 中规模集成电路:几十个~几百个元件元件; ❖ 大规模集成电路:几百个~几千个元件; ❖ 超大规模集成电路:几千个以上元件; ❖ 美国预计,到2010年集成度将达到10亿个。
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❖ 2. 模拟集成电路的特点: ❖ (1). 电路结构与元件参数具有对称性; ❖ (2). 用有源器件代替无源器件; ❖ 如:电阻是由硅半导体的体电阻构成,阻值
IREF也就确定,IC2随之确定, 可把IC2看 作是I REF的镜像,所以称图6.1.1为镜像电 流源。
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❖ 由于T1管对T2管有温补作用,IC2的稳定 性也较好。但由于受电源的影响较大, 故要求电源十分稳定。
❖当β不够大时, IC2 与IREF就存在一定的 误差,可采用图6.1.2所示电路。
IC2≈IE2= ΔVBE/Re2
(6.1.2)
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❖ 由式(6.1.2)可知,利用两管基-射极电 压差ΔVBE可以控制输出电流IC2 。由于 ΔVBE 的数值小,用阻值不大的电阻Re2, 即可获得微小的工作电流,故称之为微 电流源。
❖Re2 一般为数kΩ, IC2 约为μA级。
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❖(5). 二极管大都采用BJT的发射结构成。 ❖ 集成运放的基本单元电路:电流源和差
分放大电路。
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6.1 电流源电路
❖ 1. 镜像电流源
电路如图6.1.1所示。
设电路完全对称,即T1、T2的参数完全相同
(β1=β2,ICEO1=ICEO2,VBE1=VBE2, IE1
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❖ 例6.1.1多路电流源如图6.1.4所示。已
知各BJT的参数β、VBE数值相同,求各 电流源IC1、IC2、IC3与基准电流IREF的关 系。
❖ 解:
❖由 IREF= IC+IB0=IC+∑ IB0 /β
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❖ 此类集成电路中,集成运算放大器(集 成运放)应用最为广泛。
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❖ 本章主要内容: 集成运放的基本单元电路及其分析
方法(掌握),典型集成运放及性能指 标(了解),几种专用型集成运放(了 解)。
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❖1. 模拟集成电路:
❖ 一般是由一块厚度为0.2~0.25mБайду номын сангаас的 P型硅片上,制作成具有一定功能的电 路,这样的P型硅片,就称为集成电路。 它可分为:
一般为几十欧~20kΩ,高阻值电阻多用BJT 或FET等有源器件组成的恒流源来代替。
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❖ (3). 采用复合结构的电路; ❖ 多采用复合管、共射-共基、共集-共基等
组合电路。
❖ (4). 级间采用直接耦合方式; ❖ 电路中的电容不大,约在几十pF,常用PNJ
的结电容构成,误差也较大。电感制造更困 难,级间都采用直接耦合。
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