文档介绍：第四章集成运算放大电路
集成运算放大电路概述
“管”和“路”的紧密结合,实现模拟信号的
比例、求和、求差、积分、微分等运算。
集成运放的电路结构特点
一、因为硅片上不能制作大电容,所以集成运放
均采用直接耦合方式。
二、因为相邻的元件具有良好的对称性,受环境
温度和干扰等影响后的变化相同,所以集成
运放中大量采用各种差分放大电路(输入级)
和恒流源电路(作偏置电路或有源负载)。
三、制作不同的电路,只是掩膜不同,并不增加制
造工序,所以允许采用复杂的电路形式,以提
高各种电路性能。
四、常用晶体管或场效应管有源元件代替大值电阻。
五、集成晶体管和场效应管因制作工艺不同,性能
上有较大的差异,故多采用复合形式,以得到
性能具佳的效果。
集成运放电路的组成及其各部分的作用
图
一、输入级
前置级,往往是双端输入的高性能差分放大电路。要求输入级的输入电阻高,差模放大倍数大抑制共模信号的能力强,静态电流小。
二、中间级
是主放大器,常用共射或共源放大电路,并且
采用复合管和有源负载,使电压放大倍数可达千倍
以上。
三、输出级
要求输出电压线性范围宽,输出电阻小(带负
载能力强),非线性失真小。
四、偏置电路
常用电流源电路为各级提供集电极或发射级、
漏级静态工作电流。
集成运放的电压传输特性
图
同相输入端;
反相输入端;
电压传输特性
uO=f(uP-uN);
线性区和非线性区;
差模开环放大倍数Aod
uO=Aod(uP-uN);
集成运放中的电流源电路
基本电流源电路
一、镜像电流源
IB0=IB1=IB;
IC0=IC1=IC=βIB
IC1为输出电流,
IR为基准电流。
当β»2时,输出电流
有温度补偿作用:
温度升高引起IC1增加,由于对称性,IR也增
加,则UB减小,最后导致IC1减小。
问题:
输出电流IC1大时, IR也大,则功耗很大;
输出电流IC1小时,IR也小,则电阻很大。
二、比例电流源
IC1可以大于或小于IR,则能克服上述问题。
图
经整理可得
当
时,
在一定的取值范围内,可忽略上述对数项,则
只要改变Ie0和Ie1的阻值,就可以改变IC1和IR的
比例关系.
基准电流
Re0和Re1都是电流负反馈电阻,因此输出电流
IC1具有更高的温度稳定性.
三、微电流源
根据上一节的分析,得出
这是一个超越方程,可以
通过图解法或累试法解出IC1。
式中基准电流
在设计电路时,首先应确定电流IR和IC1的数值,
然后求出R和Re的数值。,=15V,
IR=1mA,UBE0=,UT=26mV,IC1=20μA;则可以求得
R=,Re。
所以,在微电流源中,能输出很小的电流(20 μA ),
但电阻却不是很大(几~十几kΩ)。
改进型电流源电路
一、加射极输出器的电流源