chapter6模电课件演示文稿.ppt
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Welcometous!
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6.16.1集成电路运算放大器中的电流源集成电路运算放大器中的电流源6.26.2差分式放大电路差分式放大电路6.36.3集成电路运算放大器集成电路运算放大器6.46.4集成电路运算放大器的主要参数集成电路运算放大器的主要参数：
把整个电路中的元器件制作在一快硅基片上，：
把整个电路中的元器件制作在一快硅基片上，构成特定的功能的电子电路。
构成特定的功能的电子电路。
1就就集成度集成度分：
小规模分：
小规模中规模中规模大规模大规模超大规模（每块芯超大规模（每块芯片上可有上亿个元件）片上可有上亿个元件）2就就导电类型导电类型分：
双极型分：
双极型单极型单极型两种兼容型两种兼容型3就就功能功能分：
数字集成电路分：
数字集成电路模拟集成电路模拟集成电路运算放大电路运算放大电路功率放大电路等功率放大电路等集成电路集成电路分类分类：
由于制造工艺上的原因，模拟集成电路与分立元件电路由于制造工艺上的原因，模拟集成电路与分立元件电路相比有以下相比有以下特点特点：
（1）电阻和电容的值不宜做得太大，电路结构上采用直接藕合）电阻和电容的值不宜做得太大，电路结构上采用直接藕合方式方式由于集成电路中，由于集成电路中，电阻电阻是利用是利用NPN管的基区体电阻构成，管的基区体电阻构成，电阻值的范围一般为几十欧电阻值的范围一般为几十欧10千欧左右，阻值范围不大，且阻千欧左右，阻值范围不大，且阻值精度不易控制，误差可达值精度不易控制，误差可达10%20%。
所以，若需要高阻值电。
所以，若需要高阻值电阻，可用阻，可用BJT或或FET等组成的恒流源代替，或采用外接电阻的方等组成的恒流源代替，或采用外接电阻的方法。
法。
电容电容则采用则采用PN结的结电容构成，约在结的结电容构成，约在100PF以下，误差也以下，误差也较大，因此电路结构只能采用直接耦合方式。
较大，因此电路结构只能采用直接耦合方式。
电感电感的制造则更的制造则更加困难。
加困难。
集成电路的特点集成电路的特点
（2）为克服直接耦合电路的）为克服直接耦合电路的温度漂移温度漂移，常采用差分式放大电路，常采用差分式放大电路（3）尽量采用）尽量采用BJT（或或FET）代替电阻代替电阻电容和二极管等元件电容和二极管等元件在集成电路制造工艺中，制造三极管（特别是在集成电路制造工艺中，制造三极管（特别是NPN管）比制管）比制造其他元件容易，且占用面积小，性能好。
因此常用造其他元件容易，且占用面积小，性能好。
因此常用BJT（或或FET）构成恒流源作偏置电阻；将构成恒流源作偏置电阻；将BJT的基极和集电极短接构成二的基极和集电极短接构成二极管极管稳压管等；用复合管稳压管等；用复合管共射共射共基共基共集共集共基等组合电共基等组合电阻来改善单管电路的性能。
阻来改善单管电路的性能。
让我们开始学习吧！
让我们开始学习吧！
1.1.镜像电流源镜像电流源2.2.微电流源微电流源3.3.电流源用作有源负载电流源用作有源负载IC2相当于相当于IREF的镜像的镜像11.镜像电流源镜像电流源IC2IREF（VccVBE）/RVcc/RIC1IREF2IBIREF设T1T2参数完全相同。
1=2，ICEO1=ICEO2，VBE1=VBE2，IE1=IE2，IC1=IC2存在问题：
当不够大时，IC2与IREF差异较大改改进进较大，IB=IC/IC，IC1IC2RRcT1T2Vcc2IBIREFIC1IE1IC2IREFIC1IC2IBT1T2RVccT3IB2IB1IC2IREFIC2与与IREF互为镜像互为镜像镜像电流源改进电路：
镜像电流源改进电路：
镜像电流源电路适合用于较大工作电流（mA级）的场合，若需要IC2R，在集成电路中不易实现。
故推出微电流源微电流源（AA级）级）22.微电流源微电流源IREFIC1IE2IC2RRe22IBT1T2VccIE2Re2=VBE1VBE2IE2Re2+VBE2=VBE1（KVL方程）方程）IE2=（VBE1VBE2）/Re2IC2IE2VBE的数值很小的数值很小IC2亦很小，故称为亦很小，故称为微电流源微电流源IREF（VccVBE）/RVcc/R当电流变化时当电流变化时IREF变化变化VBE变化很小变化很小IC2变化很小（远变化很小（远小于小于IREF的变化）的变化）IC2较稳定较稳定3.3.电流源用作有源负载电流源用作有源负载RT2VccT1T3VOVIIREF特点：
直流电阻小，交流电阻很大直流电阻小，交流电阻很大提高交流放大倍数而不影响提高交流放大倍数而不影响静态工作点静态工作点亦常用作射级负载亦常用作射级负载电流源用作集电极负载电流源用作集电极负载线性放大vi1vi2vovo=AVD（vi1vi2）差模电压增益基本差分式放大电路1.差模信号：
差模信号：
vid=vi1vi22.共模信号：
共模信号：
vic=（vi1+vi2）/2可以看出：
可以看出：
差模信号是在两输入端各加入了一个大小相差模信号是在两输入端各加入了一个大小相等，方向相反的信号。
等，方向相反的信号。
共模信号是在两输入端各加入了一个大小相共模信号是在两输入端各加入了一个大小相等，方向相同的信号。
等，方向相同的信号。
在差模共模信号同时存在的情况下（用叠加原理）在差模共模信号同时存在的情况下（用叠加原理）vO=AVDvid+AVCvicAVD=vod/vidAVC=voc/vic其中：
其中：
称为差模电压增益称为差模电压增益称为共模电压增益称为共模电压增益vi1=vic+vid/2vi2=vicvid/2iiC1C1=iiC2C2=I=ICC=IIOO/2/2输入：
输入：
vi1=vi2=0基本差分式放大电路1.1.静态分析（静态分析（差、共摸相同）差、共摸相同）输出：
输出：
vo=VC1VC2=0输入信号电压输入信号电压vid=vi1vi2=0输出亦为输出亦为00VVBE1BE1=VVBE2BE2=00。
7V7VVVCE1CE1=V=VCE2CE2=V=VCCCCIICCRRCC+0+0。
7V7V（VVEE=0=0。
7V7V）IoiC2iC1C1C2eb1b2Rc1Rc2vo1T1T2+Vccvo2vEVEEvi1vi2+rORc1Rc2T1T2iC2iC1C1C2b1b2vi1=vid/2+vi2=vid/2+vo1vo2vo2.2.动态分析动态分析当当vi1=-vi2=vid/2时时称为称为差模输入差模输入一管电流将增加，一管电流将减小一管电流将增加，一管电流将减小vo=vC1vC20输出为输出为vid=vi1vi2iC2iC1C1C2b1b2vi1+vi2+voc1voc2voc2.2.动态分析动态分析当当vi1=vi2=vic时时称为称为共模输入共模输入两管电流将同时变化两管电流将同时变化vo=vC1vC2=0输出为输出为0Rc1Rc2T1T22ro2ro3.3.主要技术指标的计算主要技术指标的计算差模电压增益差模电压增益*双端输入、双端输出双端输入、双端输出的差模电压增益的差模电压增益AVD=vo/vid=（vo1-vo2）/（vi1vid2）=2vo1/2vid1=-Rc/rbe当集电极当集电极c1、c2两点接入负载电阻两点接入负载电阻RL时时AVD=-RL/rbeRL=Rc（RL/2）其中其中*双端输入、单端输出双端输入、单端输出（只取其中一管的集电极）（只取其中一管的集电极）的差模电压增益的差模电压增益AVD=AVD1/2=-Rc/2rbe*单端输入单端输入的差模电压增益的差模电压增益单端输入时电路的工作状态与双端输入时近似一致。
单端输入时电路的工作状态与双端输入时近似一致。
在电路完全对称的情况下，其与单边电路的电压增益相等。
可见该电路是在电路完全对称的情况下，其与单边电路的电压增益相等。
可见该电路是用成倍的元器件以换取抑制零点漂移的能力。
用成倍的元器件以换取抑制零点漂移的能力。
3.3.主要技术指标的计算主要技术指标的计算共模电压增益共模电压增益*双端输出双端输出的共模电压增益的共模电压增益AVC=voc/vic=（voc1-voc2）/vic0*单端输出单端输出的共模电压增益的共模电压增益AVC1-Rc/2ro一般情况下，一般情况下，（1+）2rorbe，1共模电压增益越小，说明放大电路的性能越好共模电压增益越小，说明放大电路的性能越好ro越大，即恒流源越大，即恒流源Io越接近理想情况，越接近理想情况，AVC1越小，说明它抑制共模信号的能力越强越小，说明它抑制共模信号的能力越强AVC1=voc1/vic=voc2/vic=rbe+（1+）2roRc共模抑制比共模抑制比KKCMRCMR为了说明差分式放大电路抑制共模信号的能力，常用共模为了说明差分式放大电路抑制共模信号的能力，常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量其性能。
抑制比作为一项技术指标来衡量其性能。
KKCMRCMR=|AAVDVD/A/AVCVC|越大越好！
越大越好！
3.3.主要技术指标的计算主要技术指标的计算或用分贝表示或用分贝表示KKCMRCMR=20lg=20lg|AAVDVD/A/AVCVC|dB|dB理想情况下理想情况下AAVCVC=0=0KKCMRCMR双端输出双端输出单端输出单端输出KKCMRCMR=|AAVD1VD1/A/AVC1VC1|rroo/2r/2rbebe44.由于差分式放大电路有两种输入方式和两种输出方式，由于差分式放大电路有两种输入方式和两种输出方式，组合后便有组合后便有四种典型电路四种典型电路。
则其电压增益及。
则其电压增益及KKCMRCMR均不同。
均不同。
输入方式输入方式双双端端输输入入原理电路图原理电路图如图所示如图所示输出方式输出方式双双端端单单端端差模电压增益差模电压增益AVDAVD=vo/vid=-Rc/rbeAVD1=vo1/vid=-vo2/vid=-Rc/2rbe共模电压增益共模电压增益AVCAVC0AVC1-Rc/2ro共模抑制比共模抑制比KCMRKCMRKCMRro/2rbe差模输入电阻差模输入电阻RidRid=2rbe共模输入电阻共模输入电阻RicRic=rbe+（1+）2ro/2输出电阻输出电阻RoRo=2RcRo=Rc高频响应高频响应与共射电路相同与共射电路相同用用途途1.用于输入、输出不需要一端接地时用于输入、输出不需要一端接地时2.常用于多级直接耦合放大电路的输入级、常用于多级直接耦合放大电路的输入级、输出级输出级将双端输入转化为单端输入，常用于多级直接耦将双端输入转化为单端输入，常用于多级直接耦合放大电路的输入级、中间级合放大电路的输入级、中间级输入方式输入方式单单端端输输入入原理电路图原理电路图如图所示如图所示输出方式输出方式双双端端单单端端差模电压增益差模电压增益AVDAVD=vo/vid=-Rc/rbeAVD1=vo1/vid=-vo2/vid=-Rc/2rbe共模电压增益共模电压增益AVCAVC0AVC1-Rc/2ro共模抑制比共模抑制比KCMRKCMRKCMR-ro/2rbe差模输入电阻差模输入电阻RidRid=2rbe共模输入电阻共模输入电阻RicRic=rbe+（1+）2ro/2输出电阻输出电阻RoRo=2RcRo=Rc高频响应高频响应从从vo2输出，输出，T1管是共射电路，管是共射电路，T2管是共基电路，故管是共基电路，故T1T2组成共射组成共射共基电路，有效地共基电路，有效地提高了上限频率提高了上限频率用用途途1.将单端输入转化为双端输出将单端输入转化为双端输出2.常用于多级直接耦合放大电路的输入级常用于多级直接耦合放大电路的输入级用在放大电路输入电路和输出电路均需有一端接用在放大电路输入电路和输出
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