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1、理解通用型集成运放的四个组成部分及其作用。 2、掌握基本电流源电路的组成和工作原理。 3、了解集成运放的主要技术指标及其物理意义。 4、能根据需要合理选用集成运放电路。 集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件,它以半导体单晶硅为芯片,采用专门的制造工艺,把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起,使之具有特定的功能。 集成放大电路最初多用于各种模拟信号的运算(如比例、求和、求差、积分、微分)上,故被称为运算放大电路,简称集成运放。 根据晶体管发射结电压与 发射极电流的近似关系, 可得 * * 第四章 集成运算放大电路 4.1 集成运算放大电路概述 4.2 集成运放中的电流源电路 4.3 集成运放电路简介 4.5 集成运放的种类及选择 4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路 4.6 集成运放的使用 本章重点和考点: 4.1 集成运算放大电路概述 4.1 集成运算放大电路概述 集成电路简称 IC (Integrated Circuit) 集成电路按其功能分 数字集成电路 模拟集成电路 模拟集成电路类型 集成运算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频放大器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器、集成数/模或模/数转换器等。 集成电路的外形 (a)双列直插式 (b)圆壳式 (c)扁平式 4.1.1 集成运放的电路结构特点 一.相邻元件具有良好的对称性,故适用于构成差分放大电路和恒流源电路。 二.集成电路中电阻,其阻值范围一般在几十欧到几十千欧之间,如需高阻值电阻时,要在电路上另想办法。 三.在芯片上制作三极管比较方便,常常用晶体管(或场效应管)代替电阻(特别是大电阻)。 四.在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难,电路通常采用直接耦合方式。 五.集成电路中的晶体管和场效应管因制作工艺不同,性能上差别较大。常采用复合管的形式以得到各方面性能俱佳的效果。 一、输入级 高性能差分放大电路,大大减少温漂。 二、中间级 采用有源负载的共射(或共源)放大电路,有较高的电压放大倍数。 三、输出级 互补输出电路,带负载能力强,非线性失真小。 四、偏置电路 电流源电路,为各级提供合适的静态工作点。 4.1.2 集成运放电路的组成及其各部分的作用 实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。 输入级 偏置电路 中间级 输出级 + - uO uId 图 4.1.1 集成运放的基本组成 4.1.3 集成运放的电压传输特性 图 4.1.2 集成运放的符号和电压传输特性 uO=f ( uP – uN ) + Aod uP uN uO uO uP-uN 集成运放的两个输入端分别为同相输入端uP和反相输入端uN。 电压传输特性 集成运放是一个双端输入、单端输出,具有高差模放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、能较好地抑制温度漂移的差分放大电路。 输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放大关系,即 集成运放的工作区域 线性区域: Aod为差模开环放大倍数 非线性区域: 输出电压只有两种可能的情况: +UOM或-UOM UOM为输出电压的饱和电压。 uO uP-uN +UOM -UOM 4.2 集成运放中的电流源电路 集成运放电路中的晶体管和场效应管除了作为放大管外,还构成电流源电路,为各级提供合适的静态电流; 或作为有源负载取代高阻值的电阻,从而增大放大电路的电压放大倍数。 一、镜像电流源 (电流镜 Current Mirror) 基准电流 由于UBE0 = UBE1,且T0与T1参数基本相同,则 IB0 = IB1 = IB;IC0 = IC1 = IC 所以 当满足 ? >> 2 时,则 +VCC R IREF + + T0 T1 IC1 IB0 IB1 2IB IC0 UBE0 UBE1 图 4.2.1 镜像电流源 4.2.1 基本电流源电路 由于T0与T1的特性完全相同, 所以 二、比例电流源 由图可得 UBE0 + IE0R0 = UBE1 + IE1R1 + + 图 4.2.2 比例电流源 +VCC R IREF T0 T1 IC1 IB0 IB1 2IB IC0 UBE0 UBE1 R0 R1 整理可得: 在一定取值范围内,若对数项可忽略,则 可见,只要改变R0和R1的阻值,就可以改变IC1和IREF的比例关系。 式中基准电流 + + 图 4.2.2 比例电流源 +VCC R IREF T0 T1 IC1 IB0 IB1 2IB IC0 UBE0 UBE1 R0 R1
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