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06 集成电路运算放大器解析

价格低 按所处理的信号不同,集成电路可分为:模拟集成电 路和数字集成电路。 模拟集成电路种类繁多,有:运算放大器、功率放大 器、宽频带放大器、模拟乘法器和集成稳压器等。
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模拟集成电路的特点:
1. 元器件参数偏差方向一致,温度均一性好,易做成对
称电路; 2.电阻元件由硅半导体构成,阻值范围在几十欧至二十
差分式放大电路输入输出结构示意图
例: vi1 = 10 mV, vi2 = 6 mV
可分解成: vi1 = 8 mV + 2 mV
vi2 = 8 mV - 2 mV
共模信号相当于两个输入 端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入 端信号中不同的部分
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3. 差分式放大电路中的一般概念
差模信号输出
I o I C2 I E2
VBE1 VBE2 VBE Re2 Re2
I C2
VT I REF ln Re 2 I C2 用阻值不大的Re2就可获得微小的工作电流。 Re2 ro rce2 (1 ) rbe2 Re2
(参考射极偏置共射放大电路的输出电阻)
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三、 组合电流源 在模拟集成电路中,经常用一个电 流源对多个负载进行偏置。 T1、R1 和T4支路产生基准电流IREF
103 A1 105
vo
输出漂移电压 均为 200 mV
A2
vo
两个放大电路是否都可以放大0.1mV的信号? 答: A1不可以, A2可以
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漂移 10 mV +100 uV
漂移 1V + 10 mV
假设 AV1 = 100, AV2 = 100, AV3 = 1 。 若第一级漂移了100 uV, 则输出漂移 1 V。 若第二级也漂了100 uV, 则输出漂移 10 mV。
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共射极放大电路的电压增益为:
( Rc // RL ) AV = rbe
对于此电路 Rc 就是镜像
电流源的交流输出电阻,
Rc ro
= RL 因此增益为: A V rbe
采用有源负载可大大提高放大电路的电压增益
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6.2 差分式放大电路
6.2.0 概述
直接耦合放大电路 零点漂移 差分式放大电路中的一般概念
I o I C2 = I C1 I REF
VCC VBE1 (VEE ) VCC VEE = R R
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交流输出电阻
iC 2 1 ro ( ) vCE 2
rce
IB2
一般ro在几百千欧以上
代表符号
代表符号
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二、 微电流源
I REF VCC VEE R
6.1 6.2 6.3 6.4
模拟集成电路中的直流偏置技术 差分式放大电路 集成电路运算放大器 集成运算放大器的主要参数
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集成电路简介
集成电路:把整个电路中的元器件及其连接导线制造在一
块硅基片上,构成特定功能的电子电路。 其外形一般有金属圆壳和双列直插结构。
集成电路特点:体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、
漂移100uV 漂移 1V + 10 mV
第一级(输入级)是关键
差分式放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。
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3. 差分式放大电路中的一般概念
vid = vi1 vi2 差模信号
1 vic = (vi1 vi2 ) 共模信号 2
根据以上两式,有:
vid vi1 = vic 2
vid vi2 = vic 2
6.2.1 射极耦合差分式放大电路
电路组成及工作原理 主要指标计算 抑制零点漂移原理 几种方式指标比较
6.2.2 差分式放大电路的传输特性
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6.2.0 概述
1. 直接耦合放大电路
由于不采用电容,所 以直接耦合放大电路具 有良好的低频特性。 可以放大直流信号
存在的两个问题: 1) 前后级静态工作点相互影响 2) 零点漂移
千欧,精度低,大电阻常用恒流源代替或外接;
3. 几十皮法的小电容用PN结的结电容构成,大电容需 外接; 4. 级间采用直接耦合方式; 5. 二极管多用三极管的发射结构成。
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6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术 BJT电流源电路
1. 镜像电流源 2. 微电流源
3. 组合电流源
4. 电流源作有源负载
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AVD AVC
vod = vid voc = vic
差模电压增益 共模信号输出 共模电压增益
差分式放大电路输入输出结构示意图
总输出电压
vo = vod voc AVD vid CMR
AVD = AVC
6.2.1 射极耦合差分式放大电路
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2. 零点漂移
指输入信号电压为零时,输出电压发生缓慢地、无规则 地变化的现象。 零漂实际上就是静态工作点的漂移。 产生的原因: 晶体管参数随温度变化; 电源电压波动; 电路元件参数的变化。
O
vo
t
温漂指标: 温度每升高 1 度时,输出漂移电压按电压增 益折算到输入端的等效输入漂移电压值。
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输入端漂移电 压为 0.2 mV vi 输入端漂移电 压为 0.002 mV vi
一、 镜像电流源 T1、T2的参数全相同
即:1 2,I CEO1 I CEO2
VBE1 = VBE2

I B1 = I B2, I C1 = I C2
I C1 I REF 2I B I REF 2 I C1
I REF I C1 (1 2 )
当β>>2时,IC1≈IREF
I REF
VCC VEE VBE1 VEB4 R1
T1和T2、T4和T5构成镜像电流源 T1和T3,T4和T6构成了微电流源
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四、电流源作有源负载 由于电流源具有交流电阻 大的特点(理想电流源的内 阻为无穷大),所以在模拟 集成电路中被广泛用作放大 电路的负载。这种由有源器 件及其电路构成的放大电路 的负载称为有源负载。 T1是共射极组态的放大管;T2、T3和电阻R组成镜象电 流源代替Rc,作为T1的集电极有源负载。电流IC2等于基准 电流IREF。
1. 电路组成及工作原理
电路结构对称,在理想的情况下, 两管的特性及对应电阻元件的参数值 都相等。 静态时 (vi1 = vi2 = 0)
Io I C1 = I C2 2 IC I B1 I B2 VCE1 = VCE2 VCC I C Rc VE
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