模电第5章课件.ppt

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第五章第五章集成运算放大电路集成运算放大电路5.1集成放大电路的特点集成放大电路的特点5.2集成运放的基本组成部分集成运放的基本组成部分5.3集成运放的典型电路集成运放的典型电路5.4集成运放的主要技术指标集成运放的主要技术指标5.5理想运算放大器理想运算放大器5.1集成放大电路的特点集成放大电路的特点在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件及其连接导线，制作在一块硅片上，构成特元器件及其连接导线，制作在一块硅片上，构成特定功能的电子电路，成为定功能的电子电路，成为集成电路，集成电路简称集成电路，集成电路简称IC（IntegratedCircuit）集成电路按集成电路按其功能分其功能分数字集成电路数字集成电路模拟集成电路模拟集成电路模拟集成电模拟集成电路按类型路按类型集成运算放大器；集成运算放大器；集成功率放大器；集集成功率放大器；集成高频放大器成高频放大器；集成中频放大器；集成中频放大器；集成集成比较器比较器；集成乘法器；集成乘法器；集成稳压器集成稳压器等。

等。

集成电路的外形集成电路的外形图图5.1.1集成电路的外形集成电路的外形（a）双列直插式双列直插式（b）圆壳式圆壳式（c）扁平式扁平式集成运算放大电路特点：

集成运算放大电路特点：

1.相邻元器件的相邻元器件的参数对称性好参数对称性好（元件参数偏差方向一致，（元件参数偏差方向一致，温度均一性好）。

温度均一性好）。

2.集集成成电电路路中中电电阻阻，其其阻阻值值范范围围有有一一定定的的局局限限性性，一一般在几十欧到几十千欧之间。

般在几十欧到几十千欧之间。

3.在在芯芯片片上上制制作作三三极极管管比比较较方方便便，常常常常用用三三极极管管代代替二极管或替二极管或电阻电阻（特别是大电阻特别是大电阻）。

4.在在芯芯片片上上制制作作比比较较大大的的电电容容和和电电感感非非常常困困难难，电电路通常采用路通常采用直接耦合直接耦合电路方式。

电路方式。

5.集集成成电电路路中中的的NPN、PNP管管的的值值差差别别较较大大，通常通常PNP的的10。

5.2集成运放的基本组成部分集成运放的基本组成部分实实质质上上是是一一个个具具有有高高放放大大倍倍数数的的多多级级直直接接耦耦合合放放大大电路。

电路。

图图5.2.1集成运算的基本组成集成运算的基本组成输入级输入级中间级中间级输出级输出级偏置电路偏置电路偏置电路：

偏置电路：

向各放大级提供合适的偏置电流，确向各放大级提供合适的偏置电流，确定各级静态工作点。

对于输入级，通常要求提供一定各级静态工作点。

对于输入级，通常要求提供一个比较小的偏置电流。

个比较小的偏置电流。

输入级：

是提高集成运放质量的关键。

作用是抑输入级：

是提高集成运放质量的关键。

作用是抑制零点漂移、排除干扰等，采用差动放大电路制零点漂移、排除干扰等，采用差动放大电路中间级中间级作用：

高放大倍数，一般采用共射放大电路作用：

高放大倍数，一般采用共射放大电路输出级：

提供足够的输出功率以满足负载输出级：

提供足够的输出功率以满足负载的需要，采用功率放大电路的需要，采用功率放大电路一、镜像电流源一、镜像电流源（电流镜电流镜CurrentMirror）+VCCRIREF+VT1VT2IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2基准电流基准电流由由于于UBE1=UBE2，VT1与与VT2参数基本相同，则参数基本相同，则IB1=IB2=IB；IC1=IC2=IC所以所以当当满足满足2时，则时，则图图5.2.25.2.1偏置电路主要有：

镜像电流源、比例电流源、微电流源偏置电路主要有：

镜像电流源、比例电流源、微电流源+VCCVT2二、比例电流源二、比例电流源RIREF+VT1IC2IB1IB22IBIC1UBE1UBE2R1R2由图可得由图可得UBE1+IE1R1=UBE2+IE2R2由于由于UBE1UBE2，则则忽略基极电流，可得忽略基极电流，可得两两个个三三极极管管的的集集电电极极电电流流之之比比近近似似与与发发射射极极电电阻阻的的阻值成反比，阻值成反比，故称为比例电流源。

故称为比例电流源。

图图5.2.3比例电流源比例电流源三、微电流源三、微电流源在在镜镜像像电电流流源源的的基基础础上上接入电阻接入电阻Re。

+VCCRIREFVT1VT2IC22IBIC1ReRe引引入入Re使使UBE2UBE1，且且IC2u-时，时，uO=+UOPP当当u+u-时时,uO=-UOPP1.uO的值只有两种可能的值只有两种可能在在非非线线性性区区内内，（u+-u-）可可能能很很大大，即即u+u-。

“虚虚短短”不存在不存在2.理想运放的输入电流等于零（虚断）理想运放的输入电流等于零（虚断）uOu+-u-O+UOPP-UOPP理想特性理想特性实实际际运运放放Aod，当当u+与与u-差差值值比比较较小小时时，仍仍有有Aod（u+-u-）UOPP，运放仍然工作在线性区。

运放仍然工作在线性区。

例例如如：

F007的的Uopp=14V，Aod2105，线线性性区区内输入电压范围内输入电压范围但但线性区范围很小。

线性区范围很小。

非线性区非线性区非线性区非线性区uOu+-u-O实际特性实际特性线性区线性区图图5.5.2集成运放的传输特性集成运放的传输特性