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第7章 模拟集成电路及其应用电路


基准电流
U BE1 U BE0 U BE
I B1 I B0 I B , I C1 I C0 I C 2IC IR IC 2IB IC IC IR 2
若 2 ,则I C I R
三、韦德拉电流源电路
要求提供很小的静态电流,又不能用大电阻。
② R2称为静态平衡电阻,且R2 = R1∥RF ,保证集成运放两输 入端(即输入级差分放大电路T1和T2管的基极)对地电阻相等。
图解法
设计过程很简单,首先确定IE0和IE1,然后选定R和Re。
7.3 集成运算放大器的线性应用
u- i i+ u+
uo
uo
线性区(Auo=∞)
理想运算放大器符号
u+-u-
线性运用的分析依据
①虚短 ②虚断 u+= u-
i+= 0,i-= 0
7.3.1 比例运算电路
1.反相比例运算电路 根据虚断 i +≈ 0
二、集成运放的特点
(1)采用直接耦合方式。 (2)输入电阻大、零点漂移小、对共模干扰的抑制能力强。 (3)开环增益高。 (4)体积小、重量轻、耗电少。
单运算放大器μA741外形图
单运算放大器μA741管脚图
三、集成运放的电压传输特性
uO
Uom
uAuo uO u+
实际运算放大器符号
uO=Auo(u+-u-)
1 u RF ui R1uo R1 RF
iu+=0 i1≈ if
输出电压uo与输入电压ui为比例 运算关系,故称比例运算电路。 式中负号表明输出电压 uo的极性 u uo uo 与输i-≈ 0
根据虚短 u-≈ u + =0 由电路得
ui u ui i1 R1 R1
开环电压放大倍数
u+-u-
-Uom
§7.2 集成运放内部的单元电路
7.2.1、差分放大电路 7.2.2、镜像电流源电路
零点漂移现象及其产生的原因
零点漂移现象:uI=0,uO≠0的现象。
产生原因:温度变化,直流电源波动,元器件老化。其中晶 体管的特性对温度敏感是主要原因,故也称零漂为温漂。 克服温漂的方法:采用差分放大电路。
7.2.1 差分放大电路 1. 静态分析
Rc
Rb
Rc
Rb
I BQ1 I BQ2 I BQ I CQ1 I CQ2 I CQ I EQ1 I EQ2 I EQ U CQ1 U CQ2 U CQ U OQ U CQ1 U CQ2 0
抑制零点漂移
Re
稳定静态工作点 输入回路方程: VEE I BQ Rb UBEQ 2I EQ Re
I EQ
VEE U BEQ VEE U BEQ Rb 2 Re 2 Re 1
Rb 2(1 ) Re
U CEQ VCC VEE I EQ Rc 2 I EQ Re
2. 动态分析
(1)共模输入
共模信号:数值相等、极性相同的 输入信号,即
差模放大倍数
uOd Ad uId
RL ( Rc ∥ ) 2 Ad Rb rbe
uId b1 e Re c1 uOd
uId 2iB ( Rb rbe )
RL uOd 2iC ( Rc∥ ) 2
c2 -uOd
-uId
b2
(3)差分输入
uI 1 uIc uId uI 2 uIc uId
I E1 (U BE0 U BE1 ) Re
I E I Se
U BE UT

I E1 e I E0
U BE1 U BE0 UT
I E1Re U BE1 U BE0
Re
I E1 U T ln I E0
I E1 I C1 I E0 I C0 I R VCC U BE0 R
IC≈IE=I/2
I EQ
VEE U BEQ 2 Re
Rb 2(1 ) Re
为增大输入电阻,应增大Rb, 则Re也增大,而IEQ减小,易使三 极管截止。
7.2.2 镜像电流源电路
一、基本镜像电流源电路
T0 和 T1 特性完全相同。
I R (VCC U BE ) R
uI1 uI2 uIc
iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2
uOc uC1 uC2 0
uOc 共模放大倍数Ac 0 uIc
(2)差模输入
差模信号:数值相等,极性相反 的输入信号,即
uI1 uI2 uId
差模信号作用时的动态分析
两个 输入端 一个 输出端
集成运放电路四个组成部分的作用
输入级:前置级,多采用差分放大电路。要求Ri大,Ad 大, Ac小,输入端耐压高。 中间级:主放大级,多采用共射放大电路。要求有足够 的放大能力。 输出级:功率级,多采用准互补输出级。要求Ro小,最 大不失真输出电压尽可能大。 偏置电路:为各级放大电路设置合适的静态工作点。采 用电流源电路。
uI1 uIc uIc uI2
uId
uId
uI 1 uI 2 u Ic 2 u uI 1 uI 2 Id 2
uO UOQ AcuIc 2 Ad uId Ad (uI 1 uI 2 )
静态输出 共模输出 差模输出
采用恒流源的差分放大电路
第7章 模拟集成电路及其应用电路
§7.1 集成运算放大器概述 §7.2 集成运放中的内部单元电路 §7.3 集成运放的线性应用 §7.4 集成运放的非线性应用
7.1 集成运算放大器概述
集成运算放大器,简称集成运放,是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算,故而得名。
一、集成运放的电路组成
if
RF
RF
uo ui R1 RF
RF uo ui R1
RF uo ui R1
I注意: ①反相比例运算电路中集成运 放工作在闭环状态之下,故电 压放大倍数称为闭环电压放大 倍数,即 I+
uo RF Auf ui R1
说明电阻R1和RF参与运算,若其 精度足够高,就能保证运算电路 有足够的精确度,而与集成运放 本身的参数无关
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