集成电路运算放大器及单元电路.ppt
5.1 多级放大电路,5.3 差分式放大电路,第5章 集成电路运算放大器及单元电路,5.2 电流源电路,5.4 集成电路运算放大器,1.直接耦合,5.1.1 多级放大电路级间耦合方式,5.1 多级放大电路,优点：频率响应好，既可以放大交流信号，也可以放大直流和变化非常缓慢的信号。适宜于集成化。,缺点：电路中各级静态工作点相互牵制，彼此不独立，导致电路设计和调整比较麻烦。存在零点漂移现象。,2.阻容耦合,5.1.1 多级放大电路级间耦合方式,5.1 多级放大电路,优点：各级放大电路的静态工作点相互独立，互不影响，这给放大电路的分析、设计和调试带来了很大的方便。阻容耦合方式在分立元件组成的放大电路中得到广泛的应用。,缺点：其低频特性比较差，不适用于传送缓慢变化的信号，更不能传送直流信号。这种耦合方式不便于集成化。,3.变压器耦合,5.1.1 多级放大电路级间耦合方式,5.1 多级放大电路,优点：各级放大电路的静态工作点相互独立，互不影响，电路的设计和调整比较方便。变压器最大的优点是可以进行阻抗变换。,缺点：高频和低频特性都比较差，频带窄。变压器体积大，笨重，价格也比较贵。,4.光电耦合,5.1.1 多级放大电路级间耦合方式,5.1 多级放大电路,可以实现前后两部分电路之间的电气隔离，从而有效的抑制相互之间的电干扰，主要应用于输入电路地线与输出电路地线需要相互隔离的场合。,5.1.2 多级放大电路分析方法,5.1 多级放大电路,（1）电压增益Au,（2）输入电阻Ri,（3）输出电阻Ro,5.1.2 多级放大电路分析方法,5.1 多级放大电路,5.1.2 多级放大电路分析方法,5.1 多级放大电路,5.1.2 多级放大电路分析方法,5.1 多级放大电路,5.1.2 多级放大电路分析方法,5.1 多级放大电路,如图所示的多级放大电路，求电路的增益、输入电阻和输出电阻。,如图所示的放大电路，若FET的低频跨导为gm，rds很大；BJT的电流放大系数为，输入电阻为rbe。试说明T1、T2各属于何组态放大电路；画出微变等效电路；求增益、输入电阻、输出电阻的表达式。,5.1.3 多级放大电路的频率响应,5.1 多级放大电路,当,时,1.镜像电流源,5.2.1 电流源,5.2 电流源电路,故集电极电流,VCC和R一定时，IC电流随之确定。,特点：电路简单，应用广泛；要求IC1电流较大情况下，R 的功耗较大，集成电路应避免；要求IC1电流较小时，要求R 数值较大，集成电路难以实现。,2.比例电流源,5.2.1 电流源,5.2 电流源电路,忽略T1和T2管的基极电流，可得,在温度变化情况下，比例电流源的输出电流IC2具有更高的温度稳定性。,3.微电流源,5.2.1 电流源,5.2 电流源电路,由于两发射结电压差较小，故电流可以做得很小。,要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。,4.改进型电流源,5.2.1 电流源,5.2 电流源电路,和基本镜像电流源比较，在电路参数相同的情况下，改进型电流源可以使输出电流IC2与基准电流IREF更接近镜像关系。,5.威尔逊电流源,5.2.1 电流源,5.2 电流源电路,威尔逊电流源输出电流与基准电流之间的偏差仍然与晶体管的电流放大系数有关，但相比基本镜像电流源，偏差大大减小，电流精度得到进一步提高。,6.多路电流源,5.2.1 电流源,5.2 电流源电路,当基准电流IREF确定后，改变各电流源射极电阻，可以获得不同比例的输出电流。,5.2.1 电流源,5.2 电流源电路,MOSFET多路电流源,5.2.2 电流源电路的作用,5.2 电流源电路,1.运放各级放大电路提供合适的静态工作点。2.作为放大电路的有源负载。,基本共射放大电路,镜像电流源有源负载电路,微变等效电路,5.3.1 直接耦合放大电路中的零点漂移,5.3 差分式放大电路,抑制零点漂移的方法：1.引入直流负反馈以稳定静态工作点。2.温度补偿。利用热敏元件补偿放大管的零漂。3.使用差分放大电路，利用电路的对称性结构，抵消器件参数变化的影响来抑制零漂。,5.3.2 差分式放大电路组成及工作原理,1.差模信号和共模信号,5.3 差分式放大电路,差模信号,共模信号,差模电压增益,共模电压增益,电路总的输出,线性放大电路方框图,5.3.2 差分式放大电路组成及工作原理,2.差分式放大电路的组成及工作原理,5.3 差分式放大电路,基本差分放大电路,典型差分式放大电路,3.差分式放大电路的输入和输出方式,5.3.2 差分式放大电路组成及工作原理,5.3 差分式放大电路,单端输入单端输出,单端输入双端输出,双端输入单端输出,1.双端输出,5.3.3 差分式放大电路的静态分析,5.3 差分式放大电路,基极电阻上的电压降可忽略不计，从而有发射极电位：,静态工作点与负载电阻RL无关,2.单端输出,5.3.3 差分式放大电路的静态分析,5.3 差分式放大电路,5.3.4 差分式放大电路的动态分析,1.双端输入差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,（1）差模信号工作情况,5.3.4 差分式放大电路的动态分析,1.双端输入差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,（1）差模信号工作情况,双入双出差模电压放大倍数,5.3.4 差分式放大电路的动态分析,1.双端输入差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,（1）差模信号工作情况,双入单出差模电压放大倍数,5.3.4 差分式放大电路的动态分析,1.双端输入差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,（2）共模信号工作情况,5.3.4 差分式放大电路的动态分析,1.双端输入差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,双入双出共模电压放大倍数,（2）共模信号工作情况,5.3.4 差分式放大电路的动态分析,1.双端输入差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,双入单出共模电压放大倍数,（2）共模信号工作情况,5.3.4 差分式放大电路的动态分析,1.双端输入差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,共模输入电阻,双入双出的共模输出电阻,双入单出的共模输出电阻,（2）共模信号工作情况,共模抑制比,5.3.4 差分式放大电路的动态分析,2.单端输入差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,动态分析、参数指标同双端输入,差模输入电阻和共模输入电阻与输入方式和输出方式都无关。,3.差分式放大电路动态工作特点,5.3.4 差分式放大电路的动态分析,5.3 差分式放大电路,差模输入电阻：,共模输入电阻：,4.差分式放大电路的电压传输特性,5.3.4 差分式放大电路的动态分析,5.3 差分式放大电路,差分式放大电路的电压传输特性,5.3.5 改进型差分式放大电路,1.利用恒流源替代电阻Re的差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,RW在交流通路中存在，因此对电路的动态参数均产生影响,5.3.5 改进型差分式放大电路,2.利用恒流源作有源负载差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,5.3.5 改进型差分式放大电路,3.场效应管差分式放大电路,5.3 差分式放大电路,1.模拟集成电路运算放大器的结构特点,5.4.1 集成电路运算放大器概述,5.4 集成电路运算放大器,（1）电路结构与元件参数具有对称性.,（2）用有源器件代替无源器件.,（3）采用复合结构的电路.,（4）级间采用直接耦合方式.,（5）外接少量分立元件.,2.集成电路运算放大器组成,5.4.1 集成电路运算放大器概述,5.4 集成电路运算放大器,3.集成运放的符号及电压传输特性,5.4.1 集成电路运算放大器概述,5.4 集成电路运算放大器,电压传输特性,国标符号,常用符号,电压传输特性,当集成运放工作在线性区时,1.基于晶体管的双极型集成运放F007,5.4.2 通用型集成电路运算放大器简介,5.4 集成电路运算放大器,5.4.2 通用型集成电路运算放大器简介,5.4 集成电路运算放大器,5.4.2 通用型集成电路运算放大器简介,5.4 集成电路运算放大器,F007内部简化放大电路,2.基于场效应管的单极型集成运放C14573,5.4 集成电路运算放大器,C14573封装和内部结构及管脚排列,2.基于场效应管的单极型集成运放C14573,5.4 集成电路运算放大器,C14573封装和内部结构及管脚排列,1.主要性能指标,5.4.3集成运放的主要性能指标参数及低频等效模型,（1）开环差模电压增益Aod,5.4 集成电路运算放大器,（2）差模输入电阻rid,（3）共模抑制比KCMR,（4）输入失调电压UIO,（5）输入失调电压温漂UIO/T,（6）输入失调电流IIO,（7）输入失调电流温漂 IIO/T,（8）输入偏置电流IIB,（9）最大共模输入电压UIcmax,（10）最大差模输入电压UIdmax,（11）-3dB带宽fH,（12）单位增益带宽BWG,（13）转换速率SR,2.低频等效模型,5.4.3集成运放的主要性能指标参数及低频等效模型,5.4 集成电路运算放大器,集成运放低频等效模型,集成运放简化低频等效模型,
