集成电路运算放大器
定性较好。
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,广泛的把它作为
负载使用,称为有源负载。
T3
如图所示电流源作为集电极负 I R E F R 载。电流 C2 = C1 等于基准电 流C3(REF)。同时,电流源常用 作射极负载。
V cc
T2
Vo Vi
T1
IC2= 2• IC2 = 50 0.147mA = 7.35mA
U0 Ucc RC2IC1 12 500 7.35mA 8.325V
Uo= 8.325-7.75V = 0.575V 提高了7.42% 可见,当输入信号为零时,由于温度的变化,输出电压发
生了变化即有零点漂移现象。
零点漂移的危害: 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。 严重时,可能淹没有效信号电压,无法分辨是有效信号电压
–
已知:UZ=4V, UBE=0.6V, RC1=3k,RC2=500
, 1= 2=50。
温度升高前, IC1=2.3mA, Uo=7.75V。
若由于温度的升高 IC1增加 1%, = 2.31.01 mA = 2.323 mA UC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 V = 4.6 V
还需了解集成运放中的电流源。
在半导体制造工艺的基础上,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,称为集成电 路。集成电路具有以下特点:
a.电路结构与元件参数具有对称性; b.有源器件代替无源器件; c.采用复合结构的电路; d.级间采用直接耦合方式; e.电路中的二极管多用于温度补偿或电位移动电路,大都 采用BJT的发射结构成。
O
t
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。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:引入直流负反馈,温度补偿。 典型电路:差分放大电路
例:
R2 + ui=0 –
R1 RC1 R RC2
T1UC1
T2
u+IZB2 DZ –
+UCC 12V
+ uo
第六章 集成电路运算放大器
6.1 集成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的主要参数
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分析计算;另外
还是漂移电压。
一般把温度升高10C时,输出漂移电压折合到输入端的等效漂 移电压作为衡量零点漂移的指标。
ui
输入端等效
uo AV T
漂移电压
输出端 漂移电压
电压 放大倍数
只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时,放大后的有
用信号才能被很好地区分出来。
抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重 要的问题。
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。
|Au |
| Auo | 0.707| Auo |
通频带
O
f
幅频特性
fH
适合于集成化的要求,在集成运放的内部,级间都是直接
耦合。
二、 差动放大电路
差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。
一、 差动放大电路的工作情况
RB2 RB1
+ ui1
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
v cc
数完全相同。
即 VBE1 = VBE2, E1 = E2, CEO1 = CEO2, C1 = C2, 1 = 2,
当 较大时,B 可以忽略,所以 C2 近似等于基准电流 REF,
IR E F
R
2 IB
IC 1 T1
Rc IC 2 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。
例:
R2 + ui=0 –
R1 RC1 UC1 T1
R RC2
IB2 T2
+ uZ
DZ
–
+UCC1 2V
+
已知:UZ=4V, UBE=0.6V, RC1=3k,RC2=500
, 1= 2=50。
温度升高前,
uo
IC1=2.3mA,
Uo=7.75V。
–
12 4.6 IB2 IRC1 IC1 3 2.32mA 0.147mA
IC2
6.2 差分式放大电路
直接耦合:将前级的输出端直接接后级的输入端。 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。
R1 RC1
R2
+
T1
ui
–
RC2 T2
RE2
+UCC
+ uo –
一、 零点漂移现象
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。
uo 即ΔuI=0,ΔuO≠0的现象。
2.微电流源
在T2的射极电路接入电阻 Re2,当基准电流REF一定时,
C2可确定如下:
IR EF IC 1
VBE1 VBE2 VBE E 2 Re2
C2
E2
VBE Re2
v cc
R 2 IB IC 2
T1
T2
V BE1 V BE2
R e2
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
RC
+ uo –
RC
T1
T2
+UCC
RB2
两个输入、两
RB1
个输出
+ 两管静态工作
ui2
点相同
–
–
差动放大原理电路
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。
1. 零点漂移的抑制
RB2 RB1
+ ui1
RC VC1 +
T1
uo –
RC VC2
T2
–
+UCC RB2 RB1
–
RC
+ uo –
RC
T1
+ ui2
–
静态时,ui1 = ui2 = 0
uo= VC1 - VC2 = 0
当温度升高时ICVC (两管变化量相等)
uo= (VC1 + VC1 ) - (VC2 + VC2 ) = 0
对称差动放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用 。
2. 有信号输入时的工作情况
RB2
RB1
+ 共模信号 ui1 需要抑制