模电 课件第5章 集成运放基础
66页1、本章基本教学要求,掌握直接耦合多级放大电路的工作原理;差动放大电路的工作原理,输入输出方式,差模增益,差模输入输出电阻;理想运放的特点。,正确理解直接耦合多级放大电路的零点漂移;差动放大电路的共模抑制;运算放大电路的组成及特点。,一般了解阻容耦合、变压器耦合方式;典型运算放大电路工作原理。,本章重点内容,多级放大电路的组成、耦合方式及多级放大电路的计算,直接耦合放大电路的零点漂移概念,典型差动放大电路的工作原理及计算,集成运算放大电路的特点、电路组成及主要参数,5.1 集成电路运算放大器中的电流源,恒流源是一个输出电流恒定的电源电路,与恒压源相对应。,(2)用恒流源做有源负载,可获得增益高、动态范围大的特性。,(1)恒流源电路常用于模拟集成放大器中以稳定静态工作点,这对直接耦合放大器是十分重要的。,(3)用恒流源给电容充电,以获得线性电压输出。,(4)在模拟集成电路中,常用的恒流源电路有:镜象恒流源、精密恒流源、微电流源、多路恒流源等。,5.1.1.镜象电流源,图5.1 镜象恒流源,镜象恒流源电路如图5.1所示,它的特点是工作三极管的集电极电流IC2是恒流源电路的镜象(电流相等)。,代
2、表符号,动态电阻,一般ro在几百千欧以上,动态输出电阻ro远比微电流源的动态输出电阻为高,威尔逊电流源电路,( 高输出阻抗电流源),由于有T3存在,IB3将比镜象恒流源中的2IB小1倍。因此IC3和IREF更加接近。,精密镜象恒流源电路,精密镜象恒流源和普通镜象恒流源相比,其精度提高了 倍。电路如图5.4所示。,由于有T3存在,IB3将比镜象恒流源中的2IB小3倍。因此IC2和IREF更加接近。,5.1.2 微电流源,为了得到一个比基准电流小许多倍的微电流源,在镜象恒流源电路的基础上接入Re电阻。适用微功耗的集成电路中。由图可得:,图5.2 微电流源,5.1.3 比例恒流源电路,在镜象恒流源电路的基础上,增加两个发射极电阻,使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系,即可构成比例恒流源。其电路如图5.3所示。,图5.3比例恒流源,5.1.4 多路恒流源电路,通过一个基准恒流源稳定多个三极管的工作点 电流,即可构成多路恒流源,电路见图5.5。图中一个基准电流IREF可 获得多个恒定电流 IC2、IC3、IC4 。,T1、R1 和T4支路产生基准电流IREF,T1和T2、T4和T5构成镜像电
3、流源(PNP),T1和T3,T4和T5构成了微电流源(NPN),( 组合电流源),5.1.5 FET电流源,1. MOSFET镜像电流源,当器件具有不同的宽长比时,(=0),ro= rds2,MOSFET基本镜像电路流,5.1.5 FET电流源,1. MOSFET镜像电流源,用T3代替R,T1T3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,5.1.5 FET电流源,2. MOSFET多路电流源,5.1.5 FET电流源,3. JFET电流源,(a) 电路 (b) 输出特性,5.2.1 概述 5.2.2 差分式放大电路的静态分析 5.2.3 差分式放大电路的动态分析,5.2 差分式放大电路,5.2.1 概述,一、差分式放大电路的组成 二、差分式放大电路的输入和输出方式 三、差模信号和共模信号,一、差分式放大电路的组成,差分式放大电路是由对称的两个基本放大电路, 通过射极公共电阻耦合构成的如图所示。 对称的含义是两个三极管的特性一致,电路参数 对应相等。,即:1=2= VBE1=VBE2= VBE rbe1= rbe2= rbe ICBO1=ICBO2= ICBO,二
4、、差分式放大电路的输入和输出方式,差分式放大电路一般有两个输入端: 同相输入端 反相输入端,差分式放大电路可以有两个输出端,一个是集电极C1,另一个是集电极C2。 从C1和C2输出称为双端输出,仅从集电极 C1或C2对地输出称为单端输出。,根据规定的正方向,在一个 输入端加上一定极性的信号,如 果所得到的输出信号极性与其相 同,则该输入端称为同相输入端。 反之称为反相输入端。,信号的输入方式:若信号同时加到同相输入端和反相输入端,称为双端输入;若信号仅从一个输入端对地加入,称为单端输入。,图5.7 共模信号和差模信号示意图,三、差模信号和共模信号,差动放大电路仅对差模信号具有放大能力,对共模信号不予放大。,温度、干扰等对三极管电流的影响相当于加入了共模信号。差动放大电路是模拟集成运算放大器输入级所采用的电路形式。,差模信号 共模信号,是指在两 个输入端加上 幅度相等,极 性相反的信号。,是指在两个 输入端加上幅度 相等,极性相同 的信号。,四、电路抑制零点漂移的原理,在差动放大电路中,无论是温度变化,还是电源电压波动都会引起两管集电极电流以及相应的集电极电压相同的变化,其效果相当于在两
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