模擬集成電路1課件

第6章集成運(yùn)算放大器原理及其應(yīng)用緒論一.集成電路（IntegratedCircuit簡(jiǎn)稱IC）

采用半導(dǎo)體制造工藝，將大量的晶體管、電阻、電容等電路元件及其電路連線制作在一小塊硅單晶上，形成具有特定電路功能的單元電路。二.摩爾定律

未來(lái)10年中芯片上的晶體管數(shù)將每年翻一番（1965年）芯片上的晶體管數(shù)量每?jī)赡陮⒎环?975年）緒論三.集成電路的特點(diǎn)（同分立器件電路相比）：1.集成電路中電阻、電容等無(wú)源器件不能象分立元件電路那樣任意選用；集成電路中電阻阻值偏大將占用硅片較大的面積，不利于集成；集成電路中的電容是利用PN結(jié)的結(jié)電容或用二氧化硅層作為電介質(zhì)做成的，不適宜制造幾十皮法以上的電容器，所以集成運(yùn)放電路多采用直接耦合的形式。

BJT電流源偏置電路1、基本電流源圖中兩只三極管制造工藝和結(jié)構(gòu)完全相同，即任何時(shí)候均有UBE1=UBE2,所以5199

所以1基本電流源由于輸出電流IC2與輸入電流I相等，即構(gòu)成一鏡像關(guān)系，所以也稱基本電流源為鏡像電流源。6200

因此1基本電流源由基本電流源特性可知：當(dāng)兩管工作在放大區(qū)時(shí)，曲線并非水平，IC2隨著UCE2的增大而稍有增大，并不是固定的，這說明鏡像電流源不是恒流源。7201

2威爾遜（Wilson)電流源9203

2威爾遜（Wilson)電流源當(dāng)三只晶體管都工作在放大區(qū)時(shí)，輸出電流IC3與U3無(wú)關(guān)。10204

3微電流電流源要求的輸出電流較小時(shí)，應(yīng)采用微電流電流源。11205

只要給定和，就可求出。3微電流電流源132076.1差分放大器6.1.1差分放大器的分析6.1.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性6.1.3舉例6.1.4差分放大器的失調(diào)和溫漂6.1差分放大器

引子：為什么引入差分放大器？1.直流信號(hào)的放大在無(wú)線電通信和其他領(lǐng)域中，常常需要對(duì)變化十分緩慢的信號(hào)進(jìn)行放大。例如生物電的放大，或某些自動(dòng)控制中的控制信號(hào)。把這種變化十分緩慢的信號(hào)（頻率很低，幾乎為零，但不能認(rèn)為頻率等于零）稱為直流信號(hào)。直流放大器是放大直流信號(hào)的一種放大器（當(dāng)然也可以放大交流信號(hào)）。直流信號(hào)不同于直流電。

引子：為什么引入差分放大器？1）級(jí)與級(jí)之間的直流工作狀態(tài)互相影響調(diào)整某一級(jí)工作狀態(tài)就會(huì)導(dǎo)致其他各級(jí)工作狀態(tài)的改變。這一點(diǎn)對(duì)直接耦合放大器的設(shè)計(jì)和調(diào)整帶來(lái)很多不便。

引子：為什么引入差分放大器？現(xiàn)象：輸入電壓為零，輸出端電壓表指針偏離零點(diǎn)或起始值，出現(xiàn)忽大忽小的不規(guī)則擺動(dòng)。2）零點(diǎn)漂移定義：輸入電壓為零時(shí)，輸出還有緩慢變化的電壓產(chǎn)生，輸出電壓偏離起始值而上下波動(dòng)，使輸出端產(chǎn)生緩慢變化的電壓。零點(diǎn)漂移簡(jiǎn)稱零漂。引起零漂的外界因素：時(shí)間漂移：由于晶體管和其他元件的參數(shù)本身老化作用引起的，與電路設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)。溫度漂移：由于晶體管的參數(shù)隨著環(huán)境溫度的變化而變化所造成的。電源電壓變化引起的漂移：當(dāng)電源電壓變化時(shí)，電路的直流電平配制受到某種破壞而導(dǎo)致輸出零點(diǎn)的變動(dòng)。

引子：為什么引入差分放大器？為什么是矛盾？為了獲得高的直流增益，可以增加級(jí)數(shù)，但同時(shí)輸出漂移電壓也加大。為了減小零漂可以引入負(fù)反饋，但同時(shí)放大器對(duì)直流信號(hào)的放大能力也減弱了。尋求新方法解決矛盾！抵消采用特殊形式的電路使漂移電壓互相抵消。引入特殊的負(fù)反饋對(duì)零點(diǎn)漂移有很強(qiáng)的負(fù)反饋，對(duì)有用直流信號(hào)無(wú)負(fù)反饋。例如乙類推挽功放電路，每個(gè)管子產(chǎn)生大量的諧波失真，但在負(fù)載上，偶次諧波互相抵消了。高質(zhì)量的直流放大器應(yīng)該具有高的電壓增益和小的零點(diǎn)漂移。矛盾！調(diào)制型直流放大器（框圖）6.1.1

差分放大器的分析一、基本型差分放大器對(duì)稱性當(dāng)Ui1=Ui2=0,

Uc1=Uc2Uo=Ui1=Ui2=0靠電路對(duì)稱消除零漂！當(dāng)溫度變化時(shí)6.1.1

差分放大器的分析2.工作原理——輸入信號(hào)的分析1）差模輸入信號(hào)：

即兩管輸入信號(hào)大小相等、相位相反，把這樣一對(duì)信號(hào)稱為差模輸入信號(hào)，記為2）共模輸入信號(hào)：即兩管輸入信號(hào)大小相等、相位相同，稱為共模輸入信號(hào)，記為零漂引起的就是共模信號(hào)，為有害信號(hào)。6.1.1

差分放大器的分析2.工作原理——輸入信號(hào)的分析問題：差分放大器的兩個(gè)輸入信號(hào)往往是一對(duì)任意數(shù)值的信號(hào)，一般，即，非差模也非共模，該怎樣分析？解決方法：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分解，把一對(duì)任意數(shù)值的輸入信號(hào)分解為差模信號(hào)和共模信號(hào)的疊加，求出差模信號(hào)和共模信號(hào)分別作用于差分放大器時(shí)的輸出結(jié)果，然后利用疊加原理，得出差分放大器在一對(duì)任意數(shù)值輸入信號(hào)作用下的性能指標(biāo)。

3）對(duì)任意數(shù)值輸入信號(hào)6.1.1

差分放大器的分析2.工作原理——輸入信號(hào)的分析例子：差模輸入信號(hào)（任一端都不接地）共模輸入信號(hào)6.1.1

差分放大器的分析3.輸入、輸出端電路形式信號(hào)的輸入方式：若信號(hào)加到兩個(gè)輸入端，稱為雙端輸入；若信號(hào)僅從一個(gè)輸入端對(duì)地加入，稱為單