3.中间级
由T16、T17组成复合管共射极放大电路， 集电极负载为 T13B所组成的有源负载，其交 流电阻很大，故本级可以获得很高的电压增 益，同时也有较高的输入电阻。 4.输出级
本级是由T14和T20组成的互补对称电路。 整个电路要求当输入信号为零时输出也应为 零。(见例题)
6.4 集成电路运算放大器的主要参数
6.1 集成电路运算放大器中的电流源 6.2 差分式放大电路 6.3 集成电路运算放大器 6.4 集成电路运算放大器主要参数
第六章 集成电路运算放大器
教学内容： 本章首先讨论组成集成运放的基本
单元电路、典型集成运放电路基其性能 指标，接着简述了几种专用型运放。
教学要求： 本章需要重点掌握差分式放大电路的
1.输入失调电压VO 在室温(25℃)及标准电源电压下，输入
电压为零时，为了使集成运放的输出电压为 零，在输入端加的补偿电压叫做失调电压。 2.输入偏置电流B
指集成运放输出电压为零时，两个输入 端静态电流的平均值。
3.输入失调电流O 指当输出电压为零时流入放大器两输入
端的静态基极电流之差，即O=|BP - BN|。 4.温度漂移
3K
R4
39k
R5
30pF
Cc
IREF T 16
T 19 T 15
T 18
R8
T 21
10k
T 17
T 24
T11 T22
T 23
50
T 20
VEE
15V
1.偏置电路 741型集成运放由24个BJT、10个电阻和
一个电容所组成。在体积小的条件下，为了 降低功耗以限制温升，必须减小各级的静态 工作电流，故采用微电流源电路。图中由
(1)差模电压增益 a.双端输入双端输出
IC1 RC
RC IC2
VO
如图所示，
+
T1
AVD
V0 Vid
Vi1=Vid/2
-
V01 V02 RC
Vi1 Vi2
rbe
V V T O1
O2 2
Ve
+
Vi2=Vid/2
-
当集电极c1、c2两点间接入负载电阻RL时,
AVD
RL
rbe
(RL
RC
||
RL 2
电压放大级：要求电压增益高。它由以及或 多级放大电路组成，集成运放的放大倍数主要由 该级提供。
输出级：除了要有较大的额定输出电压和 电流以外，还要求输出电阻小。一般由电压跟 随器或互补式射极输出器组成，以降低输出电 阻，提高带负载能力。
偏置电路：为各级提供合适的工作电流。 大量采用小电流的恒流源。
2ro
b.单端输出
AVC1
V0C1 ViC
V0C 2 ViC
rbe
RC (1 )2r0
(1 )2r0 rbe, 1,
AVC1
RC 2r0
由上式可知，ro越大，AVC1越小，它抑制 共模信号能力越的强。
(3)共模抑制比KCMR 是指放大电路对差模信号的电压增益 AVD
于对共模信号的电压增益 AVC之比的绝对值。
IC1 RC1
RC2 IC2
V V C1
C2
T2组成对称电路，电路 参数也对称，
即
RC1 = RC2 = RC
+
Vi1
-
T1 Io
T2
+
Vi2
-
ro
V - EE
1. 工作原理 (1)静态分析 当没有输入信号电压时，输出信号电压Vo 也为0。 (2)动态分析 当在电路两个输入端各加一个大小相等、 极性相反的信号电压时，一管电流将增加，另 一管电流则减小，所以输出信号电压不为 0 ， 记载输出端间有信号电压输出。这种输入方式 称为差模输入。
AVD
RC
2rbe
(2)共模电压增益
a.双端输出
如图所示，当从两管
集电极输出时，由于电路
的对称性，其输出电压VOC
约为0，而
AVC
V0C ViC
0
b1
+
Vi1
-
要达到电路完全对称是不
易的，即使这样这种电路
抑制共模信号的能力也是
很强的。
RC
RC
VOC
b2
T1
T2
+
V V OC1 OC2
Vi2
-
2ro
rbe
由上式可知，恒流源的交流电阻ro的数值 越大，抑制共模信号的能力愈强。
6.2.2 FET差分式放大电路 由 BJT组成的差分式电路对共模输入信号
有相当强的抑制能力，但它的差模输入阻抗很 低。因此，高输入阻抗模拟集成电路中，常采 用输入电阻高、输入偏置电流很小的 FET差分 式放大电路。
ID1
E2
VBE Re2
由上式可知，利用两管基-射极电压差VBE
可以控制输出电流C2 。由于VBE的数值小, 故
用阻值不大的Re2即可获得微小的工作电流由于
T1对T2 有温度补偿作用，所以C2 的温度稳定性
也较好。
3.电流源用作有源负载
由于电流源具有直
流电阻小而交流电阻很
大的特点，在模拟集成
电路中，广泛的把它作
大共模输入电压范围，同时改善频率响应。
a.当输入信号 Vi=0时，差分输入级处于平衡 状态，输出电流io1=0；
b.当接入信号Vi并使同相输入端为+，反相输 入端为- 时，差分输入级的输出电流为两边输出
电流变化量的总和，使单端输出的电压增益提高
到近似等于双端输出的电压增益。
c.当输入为共模信号时，iC3和iC4相等，io1=0， 从而使共模抑制比大为提高。
它是由输入失调电压和输入失调电流随
温度的漂移所引起的。
(1)输入失调电压温漂VO/ T 这是指在规定温度范围内VO的的温度系
数，也是衡量电路温漂的重要指标。
(2)输入失调电流温漂0/T 这是指在规定温度范围内O的温度系数，
也是对放大电路电流漂移的量度。 5.最大差模输入电压Vidmax
所指的是集成运放的反相和同相输入端 所能承受的最大电压值。 6.最大共模输入电压Vicmax
6.1 集成电路运算放大器中的电流源
电流源是提供恒定电流的电子线路，在模 拟集成电路中，广泛的使用电流源为放大器提 供稳定的偏置电路或作为放大电路的有源负载。
1.镜像电流源
电路如图所示，设
T1、T2的参数完全相同。
即
VBE1 = VBE12, E1 = E2, IREF
CEO1 = CEO2, C1 = C2, 1 = 2，当 较大时，
2.微电流源 如图所示，在T2的
射极电路接入电阻Re2, IREF
当基准电流REF一定时, IC1 C2可确定如下：
VBE1 VBE2 VBE E 2 Re2
C2
E2
VBE Re2
v cc
R 2IB IC2
T1
T2
VBE1 VBE2
Re2
VBE1 VBE2 VBE E 2 Re2
C2
根据其结构特点，一般利用差动电路抑制 包括温漂在内的共模干扰，利用电流源解决弱 电流偏置问题，利用有源负载提高开环增益。 集成运算放大器的组成框图如图所示；
+
vid
差分
-
输入级
vo 电压放大级 输出级
偏置电路
输入级：要求失调及漂移小、输入电阻高。 一般是由BJT、JEFT、或MOSFET组成的差分式放 大电路, 利用它的对称性可以提高整个电路的 共模抑制比和其他方面的性能。
T3
为负载使用，称为有源
负载。如图所示电流源 IREF
作为集电极负载。电流
R
C2 = C1 等于基准电流 C3(REF)。同时，电流源 常用作射极负载。
Vcc
T2
Vo Vi
T1
6.2 差分式放大电路
差分式放大电路又称差动放大器，就其功 能来说，是放大两个输入信号之差，且具有抑 制零点漂移的能力。设输入信号电压Vi1和 Vi2 输出端信号为Vo，则：
2.抑制零点漂移的原理 零点漂移(简称零漂)，就是当放大电路
的输入端短路时，输出端还有缓慢变化的电 压产生，即输出电压偏离原来的起始点而上 下漂动。在直接耦合多级放大电路的 Q点由 于某种原因而稍有偏移时，第一级的输出电 压将发生微小的变化就会逐级被放大，致使 放大电路的输出端产生。
3.主要技术指标的计算
IC1
B 可以忽略，所以C2 近
似等于基准电流 REF,
R 2IB
T1
v cc
Rc IC2 T2
C2
REF
VCC
VBE R
VCC R
镜像电流源电路适用于较大工作电流(毫 安数量级)的场合，若需减小C2的值，必要求 R的值很大，而这在集成电路中难以实现。因 此需要研究改进型的电流源。(见例题)
其差模电压增益为：
AVD2
V02 Vid
1 2 gmRd
式中 gm 为T1、T2的互导；Rd = Rd1 = Rd2
6.3 集成电路运算放大器
6.3.1 简单的集成电路运算放大器 集成电路运算放大器是一种高电压增益、
高输入阻抗和低输出阻抗的多级直接耦合放 大电路。它的种类很多，电路也不一样，但 结构有共同之处。一般由输入级、中间 ( 放 大 ) 级、输出级、电平移动级、补偿和过载 保护电路等组成。
c2
1
R 2
3 32
证明：流过电阻 R上的电流等于T1发射极电 流与T3基极电流之和，即
R c1 c3
c1
e3
1 3
c1
b1 b2
1 3
由于T1、T2对称， 有 c1 = c2