第四章集成運放內(nèi)部電路設計演示文稿

第四章集成運放內(nèi)部電路設計演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有50頁\編輯于星期一優(yōu)選第四章集成運放內(nèi)部電路設計現(xiàn)在是2頁\一共有50頁\編輯于星期一4.1集成運放電路電路概述集成電路(IC：IntegratedCircuit)是在同一塊微小的硅片上經(jīng)過氧化、光刻、擴散、外延、蒸鋁等工藝，將電阻、二極管、晶體管、場效應管及小電容和它們之間的連線組成的完整電路制作在一起，最后再進行封裝，形成的一個實現(xiàn)特定功能的完整電路。集成電路分類：通用型運放：專用型運放：高阻型、高速型、高精度型、低溫漂型、低/微功耗型、高壓大功率型特定功能運放：儀表用放大器、緩沖放大器、隔離放大器等?，F(xiàn)在是3頁\一共有50頁\編輯于星期一4.1集成運放電路電路概述1.高增益直接耦合放大器2.盡量用有源器件代替無源元件3.利用對稱結構改善電路性能集成運放的特點：

4.廣泛采用復合管5.溫度穩(wěn)定性較高

6.集成度高，功耗小

現(xiàn)在是4頁\一共有50頁\編輯于星期一4.1集成運放電路電路概述集成運放的組成：

1.輸入級輸入電阻高、差模電壓放大倍數(shù)大、共模信號抑制能力強、靜態(tài)電流和失調(diào)偏差小。2.中間級提供足夠大的電壓放大倍數(shù)，多采用共發(fā)射極(或共源極)3.輸出級提高輸出功率、降低輸出電阻(即提高帶負載能力)、減小非線性失真和增大輸出電壓的動態(tài)范圍。4.偏置電路采用恒流源電路.現(xiàn)在是5頁\一共有50頁\編輯于星期一4.1集成運放電路電路概述1.高增益直接耦合放大器2.盡量用有源器件代替無源元件3.利用對稱結構改善電路性能集成運放的特點：

4.廣泛采用復合管5.溫度穩(wěn)定性較高

6.集成度高，功耗小

現(xiàn)在是6頁\一共有50頁\編輯于星期一4.2集成運放電路中的電流源電路1.單管電流源電路現(xiàn)在是7頁\一共有50頁\編輯于星期一2.鏡像電流源鏡像電流源的溫度補償作用

現(xiàn)在是8頁\一共有50頁\編輯于星期一多路鏡像電流源多集電極晶體管電流源現(xiàn)在是9頁\一共有50頁\編輯于星期一3.比例電流源現(xiàn)在是10頁\一共有50頁\編輯于星期一4.微電流電流源現(xiàn)在是11頁\一共有50頁\編輯于星期一5.威爾遜電流源—負反饋型電流源因為所以

現(xiàn)在是12頁\一共有50頁\編輯于星期一6.改進型電流源-----加射隨器隔離的電流源利用的隔離和電流放大和作用，減少了基極電流和對基準電流的分流作用，

現(xiàn)在是13頁\一共有50頁\編輯于星期一改進的多輸出鏡像電流源現(xiàn)在是14頁\一共有50頁\編輯于星期一4.2.2場效應晶體管組成的電流源T1一定工作于恒流區(qū)

T1、T2的電性能完全相同現(xiàn)在是15頁\一共有50頁\編輯于星期一MOS多輸出電流源電路現(xiàn)在是16頁\一共有50頁\編輯于星期一例對于N溝道FET組成的電流鏡，寬長比的比值為2：4：10＝1：2：5，所以有，P溝道FET電流鏡的寬長比的比值為2：10：4＝1：2：5，所以有現(xiàn)在是17頁\一共有50頁\編輯于星期一4.2.3電流源的主要應用----有源負載有源負載的特點

(1)采用有源負載的放大器具有很高的電壓增益。(2)有源負載放大器的增益與電源電壓無關。(3)可以大大節(jié)約芯片面積?，F(xiàn)在是18頁\一共有50頁\編輯于星期一4.2.3電流源的主要應用----有源負載有源負載共射放大電路

現(xiàn)在是19頁\一共有50頁\編輯于星期一有源負載射級跟隨器現(xiàn)在是20頁\一共有50頁\編輯于星期一4.3.1零點漂移現(xiàn)象4．3差分放大電路

所謂的零點漂移，就是當輸入信號為零時，輸出信號是一個隨時間變化，漂移不定的非零信號

現(xiàn)在是21頁\一共有50頁\編輯于星期一結構特點:結構高度對稱,有兩個輸入端,兩個輸出端,一般差分放大電路的特性分析現(xiàn)在是22頁\一共有50頁\編輯于星期一1、抑制零漂原理2、差模信號和共模信號兩端輸入信號大小相同、極性相反的信號稱差模信號兩端輸入完全相同的信號稱為共模信號現(xiàn)在是23頁\一共有50頁\編輯于星期一任意信號：當時，稱它們?yōu)槿我庑盘?，任意信號可以分解為差模信號和共模信號之和式?、差模增益和共模增益差模電壓增益定義

共模電壓增益定義

總的輸出電壓現(xiàn)在是24頁\一共有50頁\編輯于星期一4、共模抑制比差模電壓增益越大，共模電壓增益越小，則共模抑制能力越強，抑制零漂的能力愈強，放大電路的性能越優(yōu)良?，F(xiàn)在是25頁\一共有50頁\編輯于星期一5、典型差分放大電路及四種工作方式（a）雙端輸入、雙端輸出（b）單端輸入、雙端輸出（c）雙端輸入、單端輸出（d）單端輸入、單端輸出現(xiàn)在是26頁\一共有50頁\編輯于星期一6、基本工作原理

(1)靜態(tài)分析現(xiàn)在是27頁\一共有50頁\編輯于星期一

(2)動態(tài)分析1)雙端輸入，雙端輸出工作方式。①雙端輸入，雙端輸出差模電壓增益。差摸輸入交流等效電路小信號等效電路等效為對地短路

負載電阻中點的交流信號電位為零

現(xiàn)在是28頁\一共有50頁\編輯于星期一差模輸出電阻差模輸入電阻現(xiàn)在是29頁\一共有50頁\編輯于星期一②雙端輸入，雙端輸出共模電壓增益。共模輸入差分放大電路共模輸入信號的交流通路現(xiàn)在是30頁\一共有50頁\編輯于星期一共模電壓增益為共模抑制比共模輸入電阻共模輸出電阻現(xiàn)在是31頁\一共有50頁\編輯于星期一2)雙端輸入，單端輸出工作方式。①雙端輸入，單端輸出差模電壓增益。雙入單出差模交流通路

雙入單出共模交流通路現(xiàn)在是32頁\一共有50頁\編輯于星期一其中差模輸入電阻差模電壓增益為差模輸出電阻現(xiàn)在是33頁\一共有50頁\編輯于星期一②雙端輸入，單端輸出共模電壓增益

共模放大倍數(shù)一般情況下且共模輸入電阻共模輸出電阻

現(xiàn)在是34頁\一共有50頁\編輯于星期一3）單端輸入的差分放大電路單端輸入單端輸出可看作是任意輸入的一個特例：

差模信號

共模信號現(xiàn)在是35頁\一共有50頁\編輯于星期一4.3.3帶恒流源的差分放大電路

、、、組成恒流源電路，1、管C--E極之間的交流等效電阻用取代典型差分放大電路中的2、現(xiàn)在是36頁\一共有50頁\編輯于星期一恒流源的電流計算

恒流源的動態(tài)電阻

現(xiàn)在是37頁\一共有50頁\編輯于星期一有源負載的差分放大電路用鏡像電流源作差分放大電路的有源集電極負載電阻，可以使單端輸出具有與雙端輸出相同的差模放大倍數(shù)及共模抑制比現(xiàn)在是38頁\一共有50頁\編輯于星期一4.3.5MOS差分放大器

采用有源負載的MOS差分放大器差模電壓增益現(xiàn)在是39頁\一共有50頁\編輯于星期一2.共模電壓增益由于電路兩邊對稱共模增益為0，趨于無窮大。

共模輸入時的有源負載MOS差分放大器現(xiàn)在是40頁\一共有50頁\編輯于星期一2.共模電壓增益共模輸入時的有源負載MOS差分放大器由于電路兩邊對稱，必有

1、有源負載差分放大器的共模增益為0，2、趨于無窮大

現(xiàn)在是41頁\一共有50頁\編輯于星期一差分放大電路的傳輸特性及應用1、差分放大器的傳輸特性晶體管發(fā)射極電流與BE結電壓之間的關系輸出電壓現(xiàn)在是42頁\一共有50頁\編輯于星期一1）當時，差分放大器處于平衡狀態(tài)

2）差模電壓輸入與輸出可保持線性關系

時3）時，輸出差模電壓基本上保持不變現(xiàn)在是43頁\一共有50頁\編輯于星期一2、展寬輸入動態(tài)范圍及差分放大器的其它應用(1)展寬輸入動態(tài)范圍引入串聯(lián)電流負反饋電阻R，展寬輸入線性動態(tài)范圍現(xiàn)在是44頁\一共有50頁\編輯于星期一(2)倒相器

（3）自動增益控制電路現(xiàn)在是45頁\一共有50頁\編輯于星期一（4）波形變換電路現(xiàn)在是46頁\一共有50頁\編輯于星期一3雙平衡模擬乘法器現(xiàn)在是47頁\一共有50頁\編輯于星期一當時由此可求得輸出電壓K稱為標度