1、 本文由仲大莹贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源电路 4.3 集成运放电路简介内容简介4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路 4.5 集成运放的种类及选择* 4.6 集成运放的使用* Home内容简介Home11. 集成运放的电路结构特点（1）采用直接耦合方式； 采用直接耦合方式； （2）采用差放电路作输入级，恒流源常用作偏置电路或 采用差放电路作输入级， 恒流源常用作偏置电路或 有源负载； 有源负载； （3）允许采用复杂的电路形式； 允许采用复杂的电路形式； （4）常用有源
2、器件代替电阻； 常用有源器件代替电阻； （5）晶体管和场效应管常复合使用。 晶体管和场效应管常复合使用。NextHome22. 集成运放的组成及各部分作用输入级：高性能差放电路；要求输入电阻大、 （1）输入级：高性能差放电路；要求输入电阻大、共模 抑制比大、静态电流小。 抑制比大、静态电流小。 （2）中间级：复合管共射电压放大电路；提供电压放大。 中间级：复合管共射电压放大电路；提供电压放大。 （3）输出级：互补对称输出电路。带载能力强、失真小。 输出级：互补对称输出电路。带载能力强、失真小。 （4）偏置电路：电流源电路；为各级放大电路提供合适的 偏置电路：电流源电路； 静态工作点。 静态工作
3、点。BackHome3 3、集成运算放大器符号及电压传输特性 、 国内符号： 国内符号：反相输入端 u 同相输入端 u+ 输出端 uo国际符号： 国际符号：集成运放的特点： 集成运放的特点： ?电压增益高 电压增益高uN up uo输入电阻大 输入电阻大 ?输出电阻小 输出电阻小4 集成运放的电压传输特性： 集成运放的电压传输特性：uO = f ( u+ ? u? ) = ? f ( u? ? u+ )集成运放有线性放大区和饱和区（非 集成运放有线性放大区和饱和区（ 线性区）两部分。 线性区）两部分。集成运放工作在线性区时： 集成运放工作在线性区时：uO = Aod ( u+ ? u? )AO
4、d 越大，线性区越小， 越大，线性区越小， 当 AOd时，线性区 时 线性区0集成运放工作在饱和区时： 集成运放工作在饱和区时：u+ ? u? 1mV , uo = U OM1电流源的作用： 电流源的作用：1、为各级放大电路提供合适的静态工作点； 、为各级放大电路提供合适的静态工作点；2、作为有源负载取代高阻值电阻，提高 、作为有源负载取代高阻值电阻， 放大能力。 放大能力。NextHome21. 镜像电流源U BE2 =U BE1 I B2 =I B1 = I BI C1 = I C 2 = I C = I BI C 2 与 I C1 呈镜像关系I REF VCC ? U BE IC = =
5、 IC + 2 R IC =图 4.2镜像电流源 +2.I RNext Home3 恒流特性当 2 时I C2 = I C1 I REF = VCC ? U BE VCC R R无论 R 的值如何， 无论 c 的值如何， IC2 的电流值将 保持不变。 保持不变。 镜像电流源的温度补偿作 用 I C1 IR UR T图 4.2镜像电流源UB IB IC 2 Back Next Home4 交流电阻 & VT Ro = & IT于 T 由 于 2 的 集 电 极电 流 基本不变。 基本不变。所以交流量 & I 0T& VT Ro = & IT图 4.3 镜像电流源的交流电阻一般 R 在几百千欧以
6、上。 一般 o 在几百千欧以上。 Back Next Home52. 比例电流源Q IE ISeU BE UT+Vcc IR IC0 T0 IE0 IB0 IB1 Re0 Re1 R IB0+ IB1 IC1 T1 IE1U BEIE ? U T ln ? ? ? IS ?(1)（2）U BE0 + I E0 Re0 = U BE1 + I E1 Re1I E0 ? I E1 Re1 I E0 Re0 + U T ln ? ? I E1 ? ? ? ? I E0 I E0 Re0 ? I E0 Re0 U T ln ? ? I E1 ?图 4.4 比例电流源? ?IC1 与 IR 成比例变化。
7、 成比例变化。Re0 ? ? I E0 I E1 ? ?R ? ? e1 ? ? Re0 ? ?I R I C1 ? ?R ? ? e1 ?( 2)BackNextHome63. 微电流源Q IE ISeU BE UT+Vcc IR IC0 T0 IB0 IB1 Re1 图 4.5 微电流源 R IB0+ IB1 IC1 T1 IE1IE ? U BE U T ln ? ? (1) ? IS ? U BE0 = U BE1 + I E1 Re1 （2）I E0 ? I E1 Re1 U T ln ? ? I E1 ? ?I E1U T ? I E0 ? ln ? ? Re1 ? I E1 ?此
8、式是关于 I 的超越方程， 此式是关于 C1 的超越方程 ， 但 实际设计时， 是已知的， 实际设计时， IC1 和 IR 是已知的，只 V CC ? U BE 0 IR R 需求解 R 和 的值。 需求解 和 Re1 的值。 Back Next HomeI C1UT ? I R ? ln ? ? Re1 ? I C1 ?74.带射极输出器的电流源 改进型 带射极输出器的电流源(改进型 带射极输出器的电流源 改进型)U BE1 = U BE0I B1 = I B0(详见 详见 P191) 详见IR IC0 T0 + Vcc R IB 2 T2 IE2 T1 IB 0 IB 1 Re2 IRe2
9、 图 4.5 微 电 流 源 IC1I C1 = I C0 I R由于 T2 的电流放大作 由于 使得镜像电流源中， 用，使得镜像电流源中， 的分流， 原来 I 原来 B0 和 IB1 对 IR 的分流， 变成只有原分流的 1/ 变成只有原分流的 2 ， 使 IC1 与 IR 可以保持很好 的镜像关系。 的镜像关系。BackNextHome85. 威尔逊电流源+ VccU BE1 = U BE0T0 T1 IB 0 IC0 IB 2 R IB 1 2IB IC1 IE2 T2 IC2I B1 = I B0I C2 I E2 I C1 = I C0 I R精确公式见 P192 式 4.2.11
10、式 精确公式见 比较几种电流源的精确性. 比较几种电流源的精确性IR图 4.6 威 尔 逊 电流源BackNextHome96. 多路电流源+Vcc IR IC0 T0 Re0 R IC1 IC2 IC3U BE1 U BE2 U BE3 U BE0U Re1 U Re2 U Re3 U Re0T1 Re1T2 Re2T3 Re3I C1 I C2 I C3 Re0 Re1Re0 Re2 Re0 Re3I C0 I C0 I C0 Re0 Re1Re0 Re2 Re0 Re3IRIR IR图 4.7 多路电流源选择 R 当 IR 确定后 ， 选择 ei 的数值， 的数值 ， 就可以获得不同 的
11、偏置电流。的偏置电流。BackNextHome10例 4.2.1: 图所示电路是 F007 集成运放的电流源部分，试求出各 图所示电路是 集成运放的电流源部分， 集成运放的电流源部分 管的集电极电流。 管的集电极电流。 R5 上的电流是基准电流2VCC ? U EB 12 ? U BE 11 IR = 0.73mA R5T10 与 T11 构成微电流源 UT IR 26 0.73 I C 10 ln )A ( ln R4 I C 10 3 I C 10I C 10 28 AT12 与 T13 构成镜像电流源I C 13 = I C 12 +2. I R 0.52mABackNextHome11
12、7. 电流源作有源负载+Vcc T2 IC2 Rb + uI T1 + uO RL T3 IR R& Uo & AV = & Ui ? ( rce 1 / rce 2 / R L ) = R b + rbe 1 ? RL R b + rbe 1采用有源负载， 采用有源负载 ， 可以在 较低的电源电压下获得合适 的静态工作点，的静态工作点 ， 有效地提高 电压放大倍数。 电压放大倍数。图 4.8 电流源作有源负载IC 2VCC ? U BE IR = RBackNextHome128. 有源负载差分放大电路I I I E1 = I E 2 = , IC1 = IC 2 静态时： 静态时： 2 2
13、I C 4 I C 1 , iO = I C 4 ? I C 2 0差模信号输入： 差模信号输入： ?iC 1 = ? ?iC 2 镜像关系： 镜像关系： ?iC 4 = ?iC 1i O = ? iC 4 ? ? iC 2 = ? iC 1 ? ? iC 2 = 2 ? iC 1& = ?uO = ?iO (rce 2 / rce 4 / RL ) 1 RL Au ?uI ?uI rbe1可见， 可见，利用镜像电流源可以使单端输出差分放大电路的差 模放大倍数提高到接近双端输出时的情况。 模放大倍数提高到接近双端输出时的情况。BackHome一、集成运放电路分析首先，将电路分解，集成运放有四个
14、组成部分： 首先，将电路分解，集成运放有四个组成部分：偏置电 输入级、中间级和输出级；进而分析功能， 路、输入级、中间级和输出级；进而分析功能，搞清每部 分电路的结构形式和性能特点；最后统观整体， 分电路的结构形式和性能特点；最后统观整体，研究各部 分相互间的联系，理解电路如何实现功能。 分相互间的联系，理解电路如何实现功能。 若有一支路的电流可以直接估算，通常该电流为偏置 若有一支路的电流可以直接估算， 电路的基准电流，电路中与之相关联的电流源（ 电路的基准电流，电路中与之相关联的电流源（如镜像电 流源、比例电流源等）就是偏置电路。 流源、比例电流源等）就是偏置电路。其余为三级放大电 按信号
15、的流通方向， 输入” 输出”为线索分， 路，按信号的流通方向，以“输入”和“输出”为线索分， 为了克服温漂，输入级一般采用差分放大电路； 为了克服温漂，输入级一般采用差分放大电路；为了增大 放大倍数，中间级多采用共射（共源）放大电路； 放大倍数，中间级多采用共射（共源）放大电路；为了提 高带负载能力且具有尽能大的不失真输出电压范围， 高带负载能力且具有尽能大的不失真输出电压范围，输出 级多采用互补式电压跟随电路。 级多采用互补式电压跟随电路。IREF图 4.3.1 F007 电路原理图图 4.3.2 F007 电路中的放大电路部分 电路中的放大电路部分11. 集成运放的主要性能指标（1）开环差
16、模电压增益 VO ）开环差模电压增益 A （2）共模抑制比 CMR ）共模抑制比 K （3）差模输入电阻 id ）差模输入电阻 r （4）输入失调电压 IO 及温漂?UIO / ?T ）输入失调电压 U 及温漂? （5）输入失调电流 IO 及温漂?IIO / ?T ）输入失调电流 I 及温漂? （6）输入偏置电流 IB ）输入偏置电流 I （7）最大共模输入电压 icmax ）最大共模输入电压 U （8）最大差模输入电压 idmax ）最大差模输入电压 U （9）开环带宽 ）开环带宽 BW (fH) （10） 单位增益带宽 BWG (fT) ） （11） 转换速率 R ） 转换速率 S （12
17、） 最大输出电流 omax ） 最大输出电流 IP N + A O图 4.9 运放符号NextHome22. 集成运放的低频等效电路集成运放特点： 集成运放特点：+ AoduI uI 图 4.10 简化的运放低频等效电路 rid ro uo电压增益高 电压增益高 ?输入电阻大 输入电阻大 ?输出电阻小 输出电阻小BackNextHome3小 结 本讲主要介绍了以下基本内容： 本讲主要介绍了以下基本内容： 集成运放的结构特点。 集成运放的结构特点。 集成运放的组成及各部分作用。 集成运放的组成及各部分作用。 电流源电路。 电流源电路。 集成运放的基本工作原理。 集成运放的基本工作原理。 集成运放的主要参数及低频等效电路。 集成运放的主要参数及低频等效电路。作业： 作业：P218 4.13BackHome1
