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第六章 集成运算放大器

第六章 集成运算放大器. 集成电路简介 恒流源 差动放大电路 集成运算放大器 模拟乘法器 放大电路的噪声和干扰（自学）. §6.1 集成电路简介. 3 、 4 、 5 章内容是学习分立器件及其应用（放大器）电路，是学习集成电路（ IC ）和 IC 应用电路的基础。 IT （信息产业）： 基础产业 IC 芯片制造业（芯片设计、半导体和微电子技术） 应用产业 基于 IC 的应用，包括：电信、广播电视和家电、计算机和网络、控制和自动化等 EDA （电子设计自动化） 链接这两个环节（属于电子线路设计的范畴）. 集成电路简介. 集成电路（ IC ）

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第六章 集成运算放大器

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Presentation Transcript

  1. 第六章 集成运算放大器 • 集成电路简介 • 恒流源 • 差动放大电路 • 集成运算放大器 • 模拟乘法器 • 放大电路的噪声和干扰（自学）

  2. §6.1 集成电路简介 • 3、4、5章内容是学习分立器件及其应用（放大器）电路，是学习集成电路（IC）和IC应用电路的基础。 • IT（信息产业）： • 基础产业 • IC芯片制造业（芯片设计、半导体和微电子技术） • 应用产业 • 基于IC的应用，包括：电信、广播电视和家电、计算机和网络、控制和自动化等 • EDA（电子设计自动化） • 链接这两个环节（属于电子线路设计的范畴）

  3. 集成电路简介 • 集成电路（IC） • 数字集成电路 • 模拟集成电路 • 数/模混合集成电路 • 集成电路（IC）应用电路 • 种类繁多、门类齐全，如 • 集成运放（通用IC） • 集成乘法器（通用IC） • 集成锁相环 • 集成功放 • 集成稳压器 • 集成宽带放大器 • 另有：专用集成电路（电视机、收音机IC等）

  4. (a) (b) (a) 国家标准符号 (b)通用符号 运算放大器外形图 集成放大器的符号和外形

  5. 模拟集成运放特点及构成 集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路 输入级一般采用高性能的差分放大电路，利用其对称性 来抑制温漂和噪声。这是芯片性能好坏的关键 中间放大级要提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。一般采用复合管和带有源负载的共射放大电路。 主要考虑功率输出（带负载能力强）和过载保护。具体电路参阅功率放大器。 偏置电流源可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定工作点。

  6. 模拟集成运放特点及构成 • 结构： • 输入级 • 中间级 • 输出级 • 偏置级 • 从制造工艺来看： • 采用直接耦合的电路结构（不宜做大电容和电感）； • 输入级（及其它）常用差动电路（利用对称性做补偿）； • 大量采用恒流源电路（偏置和有源负载），做晶体管比做电阻等元件容易。也常常采用组合电路形式。 • 优点：体积小、功耗小、功能强、可靠性好。

  7. §6.2 电流源电路(恒流源) • BJT电流源 • 电流源的作用 • 射极偏置电路（基本电流源） • 镜像电流源 • 微电流源 • 高输出阻抗电流源（威尔逊电流源） • 组合电流源 • MOS电流源 • 镜像电流源 • 多路电流源

  8. +VCC RC Rb + + I RL vi vo - - VBB 1. 电流源的作用 静态：保证IC恒定 动态：做有源负载， 使Av增大 理想恒流源的电流恒定、内阻无穷大。

  9. VCC IC RC Rb1 RC Rb ro VCC Re IC VBB ro Rb2 Re 2. BJT射极偏置电路（基本电流源） 当VCC，Rb1，Rb2，Re确定后，VBB一定，RC在一定范围内变化，IC基本不变—恒流。 P136~137推导

  10. ro 基本电流源内阻推导

  11. RL 动态电阻 3. BJT镜象电流源 优点：只要T1和T2的构造相同，IC1≈IR，结构简单;温度稳定性好 缺点：输出电流太大，且受电源电压和VBE的影响。

  12. RL IR=? 是否受VBE影响？ 精密镜象电流源 由于有T3存在，IB3比镜象电流 源的2IB小β3倍。因此IC2和IR 更加接近。精密镜象电流源和普通镜象电流源相比，其精度提高约3倍。

  13. RL 由于 很小， ro≈rce2（1＋ ） 4. BJT微电流源 所以IC2也很小

  14. -VEE 5. BJT威尔逊电流源 A1、A3分别是T1、T3的结面积

  15. 6. BJT组合电流源 • T1、R1 和T4支路产生基准电流IREF • 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

  16. 当β较大时， IC0 ≈ IE0 ≈IR ∑IB BJT多路电流源 由于各管的β、VBE 相同，所以有： IE0 R0 ≈IR R0 =IE1 R1 =IE2 R2 =IE3 R3

  17. BJT电流源应用 设T2与T3管特性完全相同，因而，IC2=IC3。基准电流 T1管的集电极有源负载交流电阻很大，T1管的基极电流经放大后，全部流向负载，所以有源负载使电路的电压放大倍数增大

  18. 课堂讨论 • 会看 • T1、T2在电路中的作用? • 会算 • T1发射极电流? • 电路电压放大倍数? • 作业 • 6.1.1 • 6.1.3

  19. （=0） 7. MOS镜像电流源 当器件具有不同的宽长比时 ro= rds2

  20. MOS镜像电流源 用T3代替R，T1~T3特性相同，且工作在放大区，当=0时，输出电流为 常用的镜像电流源

  21. MOS多路电流源 T0~T4为N沟道增强型MOS管，漏极电流ID正比于沟道的宽长比，这样通过改变场效应管的几何尺寸来获得各种数值的电流。

  22. 电流源总结 • 电路形式 • 基本电流源 • 镜像电流源 • 微电流源 • 组合电流源 • 特点 • 直流是电流恒定 • 动态时输出电阻很大，作负载 • 在电路中的作用 • 直流时为有源器件提供静态工作电流 • 动态时作为放大器的有源负载，提高电路增益

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