集成電路運算放大器第1頁，課件共55頁，創作于2023年2月第六章集成電路運算放大器§6.1集成電路運算放大器中的電流源§6.2差分式放大電路§6.3集成電路運算放大§6.4集成電路運算放大器的主要參數第2頁，課件共55頁，創作于2023年2月鏡像電流源的結構+UCCRT1RCT2結構特點：

T1和T2是對管，即所有的特征參數均一致。第3頁，課件共55頁，創作于2023年2月鏡像電流源+UCCRT1RCT2IREFIC1IC22IB第4頁，課件共55頁，創作于2023年2月+UCCRT1T2IREFIC1IC2IB鏡像電流源的改進Re3T3如果IB與IC相比不能忽略，怎么辦？第5頁，課件共55頁，創作于2023年2月微電流源+UCCRT1T2IREFIC1IC22IBRcRe2第6頁，課件共55頁，創作于2023年2月多級放大電路的組成與耦合方式（1）理想放大器的條件：AU=ri=ro=∞∞0riro第7頁，課件共55頁，創作于2023年2月多級放大電路的組成與耦合方式（2）

因為任何一個單管放大電路都不可能同時滿足上述要求，故必須利用各單管電路的特點構成多級放大電路。輸入級中間級輸出級RLRS+-us+-uoui作用：獲取信號要求：ri大電路：共集、MOS管電路作用：電壓放大要求：AU大電路：共射、共源電路作用：帶負載能力強要求：ro小電路：共集、共漏、功率放大電路第8頁，課件共55頁，創作于2023年2月多級放大電路的組成與耦合方式（3）多級放大電路的耦合方式阻容耦合直接耦合變壓器耦合第9頁，課件共55頁，創作于2023年2月多級放大電路的組成與耦合方式（4）BCETRCC1ui+-C2uo+-+++UCCRb阻容耦合方式BCETRCC1ui+-C2uo+-+++UCCRb直接耦合方式第10頁，課件共55頁，創作于2023年2月直接耦合電路的優點2）便于集成化。1）不存在耦合電容，可放大直流信號和變化緩慢的信號。第11頁，課件共55頁，創作于2023年2月BCT2RC2C3uo+-+UCCRb2BCET1RC1ui+-Rb1直接耦合電路的問題（1）解決辦法：增加RE2

，設置合適的Q點。問題1:前后級Q點相互影響。RE20.7V0.7V導致T1管飽和第12頁，課件共55頁，創作于2023年2月問題

2:零點漂移。前一級的溫漂將作為后一級的輸入信號，使得當

ui等于零時，uo不等于零。uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2RE2uot0有時會將信號淹沒直接耦合電路的問題（2）第13頁，課件共55頁，創作于2023年2月特點：結構對稱。基本型差動放大器的結構ui1ui2RCR1T1RBuoRCR1T2RB第14頁，課件共55頁，創作于2023年2月uo=UC1-UC2

=0uo=(UC1+

uC1

)-(UC2+

uC2)=0當ui1

=

ui2=0

時：當溫度變化時：+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2基本型差動放大器抑制零漂的原理第15頁，課件共55頁，創作于2023年2月+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2共模輸入信號：

ui1=ui2=uC

（大小相等，極性相同）理想情況：ui1=ui2

uC1=uC2

uo=0共模電壓放大倍數：（很小，<<1)但因兩側不完全對稱，uo

0差放的共模電壓放大倍數AVC第16頁，課件共55頁，創作于2023年2月uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2差模輸入信號：

ui1=-ui2=ud

（大小相等，極性相反）(很大，>>1)設uC1=UC1+

uC1

，uC2=UC2+

uC2

。因ui1=-ui2,

uC1=-

uC2

uo=uC1-uC2=

uC1-

uC2=2

uC1

差模電壓放大倍數：+UCC差放的差模電壓放大倍數AVD第17頁，課件共55頁，創作于2023年2月結論：任意輸入的信號ui1,

ui2，都可分解成差模分量和共模分量。差模分量和共模分量ui1=uic+0.5udui2=uic

–0.5ud差模分量共模分量如果第18頁，課件共55頁，創作于2023年2月差模分量和共模分量舉例例:ui1=50mV,ui2=-50mV求：uid,uic

，uo

例:ui1=1050mV,ui2=950mV求：uid,uic

，uo

Uo=10000Uid=100Uic=0Uo=10010Uid=100Uic=1000第19頁，課件共55頁，創作于2023年2月例:

Ad=-200Ac=0.1KCMRR=20lg(-200)/0.1=66dBCMRR—CommonModeRejectionRatioKCMRR=KCMRR

(dB)=(分貝)共模抑制比(CMRR)的定義試一試P2706.2.2第20頁，課件共55頁，創作于2023年2月為了使左右平衡，可設置調零電位器:特點：加入射極電阻RE；加入負電源-UEE

，采用正負雙電源供電。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE雙電源長尾式差放的結構（1）第21頁，課件共55頁，創作于2023年2月雙電源的作用：（1）使信號變化幅度加大。（2）IB1、IB2由負電源-UEE提供。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE雙電源長尾式差放的結構（2）第22頁，課件共55頁，創作于2023年2月溫度TICIE

=2ICUEUBEIBIC1.RE的作用

設ui1

=ui2

=0自動穩定RE具有強負反饋作用——抑制溫度漂移，穩定靜態工作點。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE雙電源長尾式差放的靜態分析

第23頁，課件共55頁，創作于2023年2月2.Q點的計算直流通路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEIBIC1IC2IBIEIC1=IC2=IC=

IB

UC1=UC2=UCC－IC×RC

UE1=UE2

=－IB×RB－UBE

UCE1=UCE2

=UC1－UE1第24頁，課件共55頁，創作于2023年2月輸入信號分類(1)差模(differentialmode)輸入ui1=-ui2=0.5ud(2)共模(commonmode)

輸入ui1

=ui2=uC差模電壓放大倍數:共模電壓放大倍數:雙電源長尾式差放的動態分析第25頁，課件共55頁，創作于2023年2月均壓器+UCCRRuouiRCT1RBRCT2RBRE–UEE差模信號輸入第26頁，課件共55頁，創作于2023年2月

ui1

ui2ib1

,ic1ib2

,ic2ic1

=-ic2iRE

=ie1+

ie2

=0uRE

=0RE對差模信號不起作用RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEEib2ib1ic2ic1iRERE對差模信號作用第27頁，課件共55頁，創作于2023年2月T1單邊微變等效電路uod1RBB1EC1RC

ib1ui1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E差模信號輸入下的微變等效電路第28頁，課件共55頁，創作于2023年2月uod1RBB1EC1RC

ib1ui1rbe1ib1單邊差模：單邊差模信號輸入下的放大倍數第29頁，課件共55頁，創作于2023年2月若差動電路帶負載RL(接在

C1與

C2之間),對于差模信號而言，RL中點電位為0,所以放大倍數：即總的差動電壓放大倍數為：雙邊差模雙邊差模信號輸入下的放大倍數第30頁，課件共55頁，創作于2023年2月ro=2RC

ri

ri

ro輸入電阻：輸出電阻：RRuoui1+UCCRCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E差模信號輸入下的輸入輸出電阻第31頁，課件共55頁，創作于2023年2月共模信號輸入+UCCuocRCT1RBRCT2RBRE–UEEui

uoc2第32頁，課件共55頁，創作于2023年2月

ui1

ui2ib1

,ic1ib2

,ic2ic1

=ic2RE對共模信號起抑制作用RE對共模信號作用iRE

、uRE

+UCCuocRCT1RBRCT2RBRE–UEEuC

uoc2

uoc1ic1ic2iREuRE第33頁，課件共55頁，創作于2023年2月uocRCT1RBRCT2RB2REuc1

uoc2

uoc1ic1ic2uc22RE共模信號輸入下的微變等效電路RCRB2REic1uc1uc2ib1

ib1ie1rbe1T1單邊微變等效電路第34頁，課件共55頁，創作于2023年2月單邊：RCRB2REic1uc1uc2ib1

ib1ie1rbe1單邊共模信號輸入下的放大倍數第35頁，課件共55頁，創作于2023年2月KCMRR

AC

0問題：負載影響共模放大倍數嗎？不影響！雙邊：雙邊共模信號輸入下的放大倍數第36頁，課件共55頁，創作于2023年2月ro=2RC輸入電阻：輸出電阻：

ri

ri

roRRuoui1+UCCRCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E2RE2RE共模信號輸入下的輸入輸出電阻第37頁，課件共55頁，創作于2023年2月雙電源長尾式差放的改進理想電流源第38頁，課件共55頁，創作于2023年2月雙電源恒流源式差放的結構ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEE第39頁，課件共55頁，創作于2023年2月1.恒流源相當于阻值很大的電阻。2.恒流源不影響差模放大倍數。3.恒流源影響共模放大倍數，使共模放大倍數減小，從而增加共模抑制比，理想的恒流源相當于阻值為無窮的電阻，所以共模抑制比是無窮。恒流源式差放電路的優點第40頁，課件共55頁，創作于2023年2月差放電路的幾種接法輸出端接法雙端單端ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEE雙端單端輸入端接法第41頁，課件共55頁，創作于2023年2月差放電路幾種接法的性能比較1.雙端輸入雙端輸出的性能指標等于單端輸入雙端輸出的性能指標。看一看P238

表6.2.12.雙端輸入單端輸出的性能指標等于單端輸入單端輸出的性能指標。3.差模放大倍數單端輸出是雙端輸出的一半。試一試P2706.2.3第42頁，課件共55頁，創作于2023年2月集成電路:

將整個電路的各個元件做在同一個半導體基片上。集成電路的優點：工作穩定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小。集成電路的分類：模擬集成電路、數字集成電路；小、中、大、超大規模集成電路；

集成電路運算放大器第43頁，課件共55頁，創作于2023年2月1.電路元件制作在一個芯片上，元件參數偏差方向一致，溫度均一性好。2.電阻元件由硅半導體構成，范圍在幾十到20千歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源元件代替或外接。3.幾十pF以下的小電容用PN結的結電容構成、大電容要外接。4.二極管一般用三極管的發射結構成。集成電路構造的特點第44頁，課件共55頁，創作于2023年2月UEE+UCC

u+uo

u–反相輸入端同相輸入端T3T4T5T1T2IS輸入級中間級輸出級與uo反相與uo同相集成電路運算放大器的原理框圖第45頁，課件共55頁，創作于2023年2月（1）采用四級以上的多級放大器，輸入級和第二級一般采用差動放大器。（2）輸入級常采用復合三極管或場效應管，以減小輸入電流，增加輸入電阻。（3）輸出級采用互補對稱式射極跟隨器，以進行功率放大，提高帶負載的能力。集成電路運算放大器的結構第46頁，課件共55頁，創作于2023年2月對輸入級的要求：盡量減小零點漂移,盡量提高

KCMRR

,輸入阻抗

ri盡可能大。對中間級的要求：足夠大的電壓放大倍數。對輸出級的要求：主要提高帶負載能力，給出足夠的輸出電流io

。即輸出阻抗ro小。集成電路運算放大器各級的要求第47頁，課件共55頁，創作于2023年2月R2T3R1R3-UEE+UCCui2uoERCT1RCT2ui1T4IC

=IC1+IC2

=

1IB

+

2(1+

1)IB

=[

1+

2(1+

1)]IB為減小IB，提高輸入電阻，T1、T2采用復合管

=IC/IB

=

1+

2(1+

1)

1

2ICIBIE

1

2

IC1IC2IB2第48頁，課件共55頁，創作于2023年2月-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第4級：互補對稱射極跟隨器差動放大器第2級第1級：差動放大器第3級：單管放大器–+極性判斷集成運放內部結構舉例第49頁，課件共55頁，創作于2023年2月

ri

大:幾十k

幾百