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模电 第五章 集成运算放大电路精品PPT课件
缺点:1. V C C 变化,I C 2 也变化。
2.难以获得微安级的偏置电流。
三、微电流源
在镜像电流源的基础上 接入电阻 Re。
引入Re使 UBE2 < UBE1, 且 IC2 << IC1 ,即在 Re 值不 大的情况下,得到一个比较 小的输出电流 IC2 。
U BE1U BE2IE2Re
+VCC R IREF
输入级
中间级
输出级
偏置电路
输入级:对整个运放的性能指标影响较大,通常采 用差分放大器以减小零点漂移。
中间级:主要完成电压放大任务,要求有高的电压 增益,一般采用带有源负载的共射极电压放大器。
输出级:为了进行功率放大,以驱动负载工作,一 般采用互补对称的功率放大电路。
偏置电路:向各放大级提供合适的偏置电流,确定 各级静态工作点。
电路形式
基本形式 长尾式 恒流源式
一、基本形式差分放大电路
+VCC
Rb1
Rc1 + uo
Rc2 Rb2
R1
工作原理: uI1
VT1
VT2
R2 uI2
1.静态分析
理想情况下,电路完全对称。
当输入电压等于零时,UCQ1 = UCQ2 UO = 0
当温度变化时,两管集电极电流和集电极电位
会发生相同的变化,所以输出电压也为零,零点漂 移就会互相抵消。
变化的稳定性
VT12 R5 IREF
IC11 VT11
+VCC 例题(P184)
VT13 IC13
练习:P217 5-1 5-3
IC10
VT10 R4 -VEE
作业:P217 5-4 5-5
5.2.2 差分放大输入级
因为集成运放实质上是一个具有高放大倍数的多 级直接耦合放大电路,输入级的性能对于整个运放的性 能的影响至关重要,因此,集成运放输入级大都采用差 分放大电路的形式,以克服温度带来的零点漂移。
二、比例电流源
由图可得 UBE1 + IE1R1 = UBE2 + IE2R2 由于 UBE1 UBE2 ,则
IE1R1IE2R2
忽略基极电流,可得
+VCC
R IREF
2IB
IC1
VT1
IB1 +
UBE1
R1
IC2
IB2 U+BE2 VT2 R2
IC2
R1 R2
IC1
R1 R2
IREF
图 5.3.3
lnIC2) IS2
VT1
IC2Re
图 5.3.4
IC2 VT2 Re 微电流源
IS1 IS2
UTlnIICC12 IC2Re
若 IC1和 IC2 已知,可求出 Re。
特点:
引入了 R e
+VCC R IREF
2IB IC1
VT1
IC2 VT2
提高了恒流源对电
Re
源
变化的稳定性
提高了恒流源对温 度
集成电路按 其功能分
数字集成电路 模拟集成电路
模拟集成 电路类型
集成运算放大器;集成功率放大器; 集成高频放大器;集成中频放大器; 集成比较器;集成乘法器;集成稳压 器;集成数/模和模/数转换器等。
集成电路的外形
(a)双列直插式
(b)圆壳式
(c)扁平式
图 5.1.1 集成电路的外形
集成运算放大电路特点: 1. 参数对称性好,适用于构成差分放大电路。 2. 集成电路中电阻,其阻值范围一般在几十欧到几十 千欧之间,如需高阻值电阻时,一般用三极管有源元件代 替或采用外接。
IC2 IB2
U+BE2 VT2 图 5.2.2
所以 IC2 IREF
1 2
1
当满足 >> 2 时,则
IC2IRE FVCC R UB1 E
特点:
电路结构简单 具有温度补偿作用
+VCC
R IREF
2IB
IC1
VT1
IB1 +
UBE1
IC2 IB2
U+BE2 VT2
T IC 1 ,IC 2 IR E F IR E F R U B E (U B E V C C IR E F R ) IB IC 1 ,IC 2
3. 几十PF以下的小电容用PN结的结电容构成,大 电容要外接。
4. 二极管一般用三极管的发射结构成。
5. 在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难,电 路通常采用直接耦合电路方式。
5.2 集成运放的基本组成部分
实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大 电路。
输入级
中间级
输出级
偏置电路 图 5.2.1 集成运算的基本组成
比例电流源
两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的
阻值成反比,故称为比例电流源。
特点:
电路结构简单 温度补偿作用更好( R 1 , R 2 )
IC2IRE FVCC RUB1E
IC2
R1 R2
IC1
R1 R2
IREF
+VCC
R IREF
2IB
IC1
VT1
IB1 +
UBE1
R1
IC2
IB2 U+BE2 VT2 R2
2.动态分析
加上输入信号, 有三种信号输入 方式。
uI1
+VCC
Rb1
Rc1 + uo
Rc2 Rb2
R1
VT1
VT2
R2 uI2
(1)差模输入信号
如果两个输入电压大小相等,极性相反,——称为
差模输入电压(用符号 uId 表示)。
差模信号一般是有用的信号,是要放大的信号。
(2)共模输入信号
如果两个输入电压大小相等,极性相同,——称为
第五章 集成运算放大电路
5.1 集成放大电路的特点 5.2 集成运放的基本组成部分 5.3 集成运放的典型电路 5.4 集成运放的主要技术指标 5.5 理想运算放大器 5.6 各类集成运放的性能特点 5.7 集成运放使用中的几个具体问题
5.1 集成放大电路的特点
集成电路简称 IC (Integrated Circuit)
2IB IC1
VT1
IC2
VT2 Re
图 5.3.4 微电流源
IC2
IE2
UBE1UBE2 Re
具体估算
U B1 E U B2E IE 2 R e IC 2 R e
+VCC
因二极管方程
UBE
UBE
ICIS(eUT 1)ISeUT
R IREF 2IB
IC1
UUBE1BEU BUE2TlnUTII(CS lnIIC S11
5.2.1 偏置电路
一、镜像电流源 (电流镜 Current Mirror)
基电流
+VCC
IREFVC
CUB R
E 1
由于 UBE1 = UBE2,VT1 与 VT2 参数基本相同,则
IB1 = IB2 = IB;IC1 = IC2 = IC
R IREF
2IB
IC1
VT1
IB1 +
UBE1
IC 2IC 1IRE F2IBIRE F2IC2
共模输入电压(用符号 uIc 表示)。
差动放大电路的零点漂移可以看成是一对共模信号。 共模信号是无用信号,是放大电路应该抑制的。