2.集成電路的分類（1）按功能分a.模擬集成電路b.數(shù)字集成電路主要用于放大和變換連續(xù)變化的電壓和電流信號。主要用于處理離散的、斷續(xù)的電壓和電流信號。數(shù)字集成電路種類多，形式較為簡單，通用性強。當前第1頁\共有115頁\編于星期日\16點(2)按集成度分

a.小規(guī)模集成電路（SSI：smallscaleintegrationcircuit)一塊芯片上包含的元器件在100個以下。

b.中規(guī)模集成電路（MSI：middlescaleintegrationcircuit)一塊芯片上包含的元器件在100~1000之間。c.大規(guī)模集成電路（LSI：largescaleintegrationcircuit)一塊芯片上包含的元器件在1000~100000之間。當前第2頁\共有115頁\編于星期日\16點d.超大規(guī)模集成電路（VLSI：verylargescaleintegrationcircuit)一塊芯片上包含的元器件在100000以上。d.目前的集成電路：(a)已經(jīng)可以在一片硅片上集成幾千萬只，甚至上億只晶體管。(b)集成電路的性能（高速度和低功耗等）也迅速提高。當前第3頁\共有115頁\編于星期日\16點(e)集成電路逐步向集成系統(tǒng)（integratedsystem）的方向發(fā)展。(c)集成電路仍在高速發(fā)展。集成度每2~4年增加一倍。(d)出現(xiàn)的系統(tǒng)級芯片（SOC—systemonchip）。(3)按制造工藝分a.半導體集成電路將元器件和電路集成在一塊硅片上。當前第4頁\共有115頁\編于星期日\16點b.薄膜集成電路c.厚膜集成電路集成電路的元器件和電路由不到一微米厚的金屬半導體或金屬氧化物重疊而成。厚膜集成電路與薄膜集成電路基本相同，膜的厚度約幾微米到幾十微米。當前第5頁\共有115頁\編于星期日\16點3.模擬集成電路的分類（1）線性集成電路輸出信號與輸入信號呈線性關(guān)系。（2）非線性集成電路集成振蕩器、混頻器、檢波器、集成開關(guān)穩(wěn)壓電源等。集成運算放大器、集成音頻功率放大器、集成高頻、中頻放大器等。輸出信號與輸入信號呈非線性關(guān)系。當前第6頁\共有115頁\編于星期日\16點4.集成運算放大器概述(1)集成運算放大器簡稱集成運放。b.信號處理。(2)集成運算放大器的主要功能a.完成比例、求和、積分、微分、對數(shù)、反對數(shù)、乘法等數(shù)字運算。c.波形產(chǎn)生。當前第7頁\共有115頁\編于星期日\16點(3)集成運放發(fā)展的三個階段a.通用型集成運放的廣泛使用。b.專用集成運放的出現(xiàn)。如高速型、高輸入電阻型、高壓型、大功率型，低漂移型和低功耗型等。c.開發(fā)更高性能指標的產(chǎn)品，進一步提高集成度。當前第8頁\共有115頁\編于星期日\16點(5)

是線性集成電路中發(fā)展最早、應用最廣、最為龐大的一族成員。

(3)輸出電阻小，幾百歐以下。(4)

通用型和靈活性強、成本低、用途廣、互換性好。5.集成運放的主要特點(1)電壓放大倍數(shù)高，103~105倍。(2)輸入電阻大，幾十千歐到幾兆歐。當前第9頁\共有115頁\編于星期日\16點(1)相鄰元器件的特性一致性好(2)用有源器件代替無源器件(3)二極管大多由三極管構(gòu)成(4)只能制作小容量的電容，不能制造電感(5)電路采用直接耦合的方式。4.1.1 集成電路中元器件的特點當前第10頁\共有115頁\編于星期日\16點4.1.2 集成運算放大器的典型結(jié)構(gòu)輸入級輸出級中間級偏置電路輸入輸出1.典型結(jié)構(gòu)當前第11頁\共有115頁\編于星期日\16點（1）偏置電路2.各部分的作用具有與輸出同相和反相的兩個輸入端，較高的輸入電阻和抑制干擾及零漂的能力。為各級電路提供直流偏置電流，并使整個運放的靜態(tài)工作點穩(wěn)定且功耗較小。（2）輸入級輸入級輸出級中間級偏置電路當前第12頁\共有115頁\編于星期日\16點為負載提供足夠的電壓和電流，具有很小的輸出電阻和較大的動態(tài)范圍。主要進行電壓放大，具有很高的電壓增益。(3)中間級(4)輸出級輸入級輸出級中間級偏置電路當前第13頁\共有115頁\編于星期日\16點3.集成運算放大器的電路符號同相輸入端反相輸入端輸出端–+當前第14頁\共有115頁\編于星期日\16點4.2.1 典型差分放大電路4.2 集成運算放大器中的基本單元電路1.電路的組成+-+-+-+--+當前第15頁\共有115頁\編于星期日\16點(1)電路特點a.電路兩邊對稱。b.兩管共用發(fā)射極電阻RE。c.具有兩個信號輸入端。d.信號可以雙端或單端輸出。+-+-+-+--+當前第16頁\共有115頁\編于星期日\16點兩個輸入端信號電壓的差值是有用的，稱之為差模輸入信號，因而該電路稱為差分放大電路。(2)信號的輸入+-+-+-+--+當前第17頁\共有115頁\編于星期日\16點（3）抑制零漂的原理（T1和T2特性相同）(a)當溫度T一定時(uI1=uI2=0)a.電路雙端輸出+-+-+-+--+當前第18頁\共有115頁\編于星期日\16點(b)當溫度增加時在雙端輸出的情況下，漂移為零。+-+-+-+--+當前第19頁\共有115頁\編于星期日\16點b.單端輸出時因射極電阻RE的負反饋作用可以抑制零點漂移+-+-+-+--+當前第20頁\共有115頁\編于星期日\16點2．靜態(tài)分析直流通路+-+-+-+--+當前第21頁\共有115頁\編于星期日\16點因為電路對稱，所以–+–+–+–+當前第22頁\共有115頁\編于星期日\16點列輸入回路方程由此可得因–+–+–+–+當前第23頁\共有115頁\編于星期日\16點–+–+–+–+當前第24頁\共有115頁\編于星期日\16點3.動態(tài)分析(1)小信號差模特性差模信號：記為當時的輸入信號+-+-+-+--+當前第25頁\共有115頁\編于星期日\16點差模輸入時放大電路中的電流⊕當前第26頁\共有115頁\編于星期日\16點由于電阻RE上無交流電流T1、T2發(fā)射極虛地。⊕當前第27頁\共有115頁\編于星期日\16點交流通路⊕當前第28頁\共有115頁\編于星期日\16點由于故當前第29頁\共有115頁\編于星期日\16點1）差模電壓放大倍數(shù)a.雙端輸出當前第30頁\共有115頁\編于星期日\16點b.單端輸出(a)輸出uO1當前第31頁\共有115頁\編于星期日\16點(b)輸出uO2當前第32頁\共有115頁\編于星期日\16點c.RL時(a)雙端輸出負載電阻RL的中點虛地。由于當前第33頁\共有115頁\編于星期日\16點等效電路當前第34頁\共有115頁\編于星期日\16點Aud與單級共射極電路電壓放大倍數(shù)相同。可見，差分放大電路是用“數(shù)量換質(zhì)量”。當前第35頁\共有115頁\編于星期日\16點(b)單端輸出從T1的集電極輸出輸出與輸入反相當前第36頁\共有115頁\編于星期日\16點從T2的集電極輸出輸出與輸入同相當前第37頁\共有115頁\編于星期日\16點2)差模輸入電阻當前第38頁\共有115頁\編于星期日\16點a.單端輸出時求Ro的等效電路3)輸出電阻Ro當前第39頁\共有115頁\編于星期日\16點b.雙端輸出時求Ro的等效電路當前第40頁\共有115頁\編于星期日\16點（2）小信號共模特性共模信號記為當uIc1=uIc2時的輸入信號當前第41頁\共有115頁\編于星期日\16點1)共模電壓放大倍數(shù)a.雙端輸出共模電壓共模電壓放大倍數(shù)由知故當前第42頁\共有115頁\編于星期日\16點b.單端輸出交流通路，當前第43頁\共有115頁\編于星期日\16點電壓放大倍數(shù)實際中當前第44頁\共有115頁\編于星期日\16點一般電路中故當前第45頁\共有115頁\編于星期日\16點差分放大電路對共模信號有抑制作用，RE越大，抑制共模信號的能力越強。由討論可知：單端輸出時雙端輸出時當前第46頁\共有115頁\編于星期日\16點2)共模抑制比共模抑制比的定義或者a.雙端輸出當前第47頁\共有115頁\編于星期日\16點b.單端輸出因當前第48頁\共有115頁\編于星期日\16點3)共模輸入電阻交流通路，當前第49頁\共有115頁\編于星期日\16點因為故當前第50頁\共有115頁\編于星期日\16點4)共模輸出電阻因為輸出只與電路的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與輸入信號的性質(zhì)（共模、差模）無關(guān)。所以輸出電阻雙端輸出時單端輸出時當前第51頁\共有115頁\編于星期日\16點（3）任意輸入信號的分解既不是差模信號又不是共模信號的輸入信號。任意信號：++12差分放大電路uI2_uI1_當前第52頁\共有115頁\編于星期日\16點令那么任意信號可以分解成差模和共模信號++12差分放大電路uI2_uI1_當前第53頁\共有115頁\編于星期日\16點差分放大電路12+uId_+uIc_+_+_2uId2uId任意輸入的等效電路++12差分放大電路uI2_uI1_當前第54頁\共有115頁\編于星期日\16點uI1≠0，uI2=0特別的，對于單端輸入即或uI1=0，uI2≠

0單端輸入是一種特殊的雙端輸入形式+12差分放大電路uI_單端輸入電路當前第55頁\共有115頁\編于星期日\16點)(2C1CuIdfii=、（4）大信號傳輸特性1-1線性區(qū)截止、飽和區(qū)截止、飽和區(qū)傳輸特性：0246-2-4-6.0.10.9ic1、ic2UTuId/0.70.50.3當前第56頁\共有115頁\編于星期日\16點例電路如圖所示。設(shè)T1、T2的特性一致，β=50，UBE=0.7V，uId=50mV，uIc=1V，試求：

+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2（a）靜態(tài)工作點IC、UC之值；（b）uO及KCMR之值；（c）若將RL接在C1對地之間，求UC、uO

及KCMR。（d）Rid、Ric和Ro之值。

當前第57頁\共有115頁\編于星期日\16點解:為了計算簡單，設(shè)調(diào)零電位器RW的滑動端在電位器的中間。(a)畫出放大電路的直流等效電路+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當前第58頁\共有115頁\編于星期日\16點直流等效電路(-12V)(+12V)ICUCc1c2IEIBIB+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當前第59頁\共有115頁\編于星期日\16點直流等效電路由圖可得由上兩式得因(-12V)(+12V)ICUCc1c2IEIB當前第60頁\共有115頁\編于星期日\16點則有(-12V)(+12V)ICUCc1c2IEIB當前第61頁\共有115頁\編于星期日\16點（b）根據(jù)題意+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當前第62頁\共有115頁\編于星期日\16點+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當前第63頁\共有115頁\編于星期日\16點(c)當RL在C1對地之間時經(jīng)整理可得(-12V)(+12V)ICUCc1c2IEIBIRL當前第64頁\共有115頁\編于星期日\16點+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)c1c2當前第65頁\共有115頁\編于星期日\16點+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)c1c2當前第66頁\共有115頁\編于星期日\16點(d)差模輸入電阻共模輸入電阻+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當前第67頁\共有115頁\編于星期日\16點輸出電阻Ro雙端輸出時

單端輸出時

+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當前第68頁\共有115頁\編于星期日\16點雙端輸出單端輸出對于圖示電路4.2.2 帶恒流源的差分放大電路RE越大，KCMR越大，電路抑制共模信號的能力越強+-+-+-+--+當前第69頁\共有115頁\編于星期日\16點a.當VEE一定，IE減小，rbe增大，Aud減小。c.在集成電路中不易制作較大阻值的電阻。RE太大對電路的影響:b.為了維持IE不變，必須提高電源電壓VEE。+-+-+-+--+當前第70頁\共有115頁\編于星期日\16點恒流源的主要特點：b.直流電阻較小。a.具有很大的交流等效電阻。恒流源通常采用恒流源來代替RE+-+-+-+--+當前第71頁\共有115頁\編于星期日\16點當iB恒定，則iC恒定，晶體管相當于一個電流源。

當晶體管工作在放大區(qū)時，iC基本上與uCE無關(guān)，只取決于iB。晶體管恒流源晶體管恒流源構(gòu)成原理：–++–RCE1rce1uCEiC=當前第72頁\共有115頁\編于星期日\16點帶恒流源的差分放大電路恒流源+-+-+-De+++---當前第73頁\共有115頁\編于星期日\16點選擇R1和R2使IBQ3恒定，則IC3恒定。+-+-+-De+++---IC3當前第74頁\共有115頁\編于星期日\16點1．電流鏡電路T1和T2特性相同（1）電路組成（2）電路特點（3）電路分析設(shè)由于UBE1=UBE2=UBE4.2.3 電流源電路–+–+當前第75頁\共有115頁\編于星期日\16點當β>>2時所以IB1=IB2=IB故–+–+當前第76頁\共有115頁\編于星期日\16點T1和T2特性相同（1）電路組成（2）電路特點（3）電路分析由圖可知2．比例電流源電路–+–+當前第77頁\共有115頁\編于星期日\16點由于故有–+–+當前第78頁\共有115頁\編于星期日\16點3．微電流源電路T1和T2特性相同（1）電路組成（2）電路特點（3）電路分析由圖可知–+–+當前第79頁\共有115頁\編于星期日\16點由得故有–+–+當前第80頁\共有115頁\編于星期日\16點例1已知IR=0.73mA,IC2=20mA,求RE=?解由得–+–+當前第81頁\共有115頁\編于星期日\16點例2上例中，如果不用微電流源，而采用電流鏡，那么在VCC=15V時，欲獲IC2=20mA,求R=?解已知IC2=20mA,則RVCC/IR=750kWIR=20mA–+–+當前第82頁\共有115頁\編于星期日\16點+-+-4．電流源作有源負載的差動放大電路（1）電路組成當前第83頁\共有115頁\編于星期日\16點代替RE為T1、T2提供合適穩(wěn)定的靜態(tài)工作點代替RC稱有源負載鏡像電流源比例電流源+-+-當前第84頁\共有115頁\編于星期日\16點因為T5、T6組成鏡象電流源，所以a.當ui1=ui2時（2）電路分析忽略T5、T6的基極電流。則有iC5

iC1

+-+-當前第85頁\共有115頁\編于星期日\16點iO=iC6

+

iC2=iC5

–

iC1無共模信號輸出輸出電流

0+-+-當前第86頁\共有115頁\編于星期日\16點b.當uI1=-uI2時輸出電流iO=

iC6

+

iC2=

iC1

+

iC2=2

iC1負載上得到了雙端輸出的電流+-+-當前第87頁\共有115頁\編于星期日\16點用電流鏡取代差分放大電路的集電極電阻單端輸出的電路形式，實現(xiàn)了雙端輸出的功能。結(jié)論：+-+-當前第88頁\共有115頁\編于星期日\16點a.采用電流源作有源負載。b.利用多個晶體管組成復合管，以得到較大的電流放大系數(shù)值。集成運放獲得高電壓增益，通常采用的方法：4.2.4 復合管電路當前第89頁\共有115頁\編于星期日\16點常見的復合管結(jié)構(gòu)a.NPN管+NPN管T1T2當前第90頁\共有115頁\編于星期日\16點等效管T兩個NPN型管可以復合成一個NPN型管(a)等效管T1T2當前第91頁\共有115頁\編于星期日\16點由圖可知(b)復合管的電流放大系數(shù)等效管TT1T2當前第92頁\共有115頁\編于星期日\16點而由于等效管TT1T2當前第93頁\共有115頁\編于星期日\16點復合管的電流放大系數(shù)故當前第94頁\共有115頁\編于星期日\16點微變等效電路T1T2(c)復合管的輸入電阻rbeT1T2當前第95頁\共有115頁\編于星期日\16點因為故復合管的輸入電阻T1T2當前第96頁\共有115頁\編于星期日\16點b.PNP管+PNP管T1T2當前第97頁\共有115頁\編于星期日\16點等效管(a)等效管兩個PNP型管可以復合成一個PNP型管T1T2T當前第98頁\共有115頁\編于星期日\16點(b)復合管的及rbe等效管T1T2T當前第99頁\共有115頁\編于星期日\16點T1T2c.NPN管+PNP管當前第100頁\共有115頁\編于星期日\16點等效管T(a)等效管一個NPN和一個PNP型管可以復合成一個NPN型管T1T2當前第101頁\共有115頁\編于星期日\16點(b)復合管的及rbe等效管TT1T2當前第102頁\共有115頁\編于星期日\16點d.PNP管+NPN管T1T2當前第103頁\共有115頁\編于星期日\16點等效管T(a)等效管一個PNP和一個NPN型管可以復合成一個PNP型管T1T2當前第104頁\共有115頁\編于星期日\16點(b)復合管的及rbe等效管T1T2T當前第105頁\共有115頁\編于星期日\16點RLT1uI+VCC_T2VEEuO+_4.2.5 互補推挽放大電路1.電路組成2.電路主要特點(2)輸出電阻小(3)動態(tài)范圍大(4)帶載能力強(1)T1、T2參數(shù)相同當前第