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1、第4章集成運算放大電路教學內(nèi)容4.1集成電路概述4.2集成運放中的電流源4.3差動放大電路4.4集成運算放大器的中間級和輸出級4.5集成運放的典型電路4.6集成運算放大器的主要性能指標4.7理想集成運算放大器及傳輸特性教學目標掌握鏡像電流源、比例電流源和微電流源電路特點掌握差動放大電路的組成特點和性能指標計算，理解集成運算放大器的典型結(jié)構(gòu)，掌握理想集成運算放大器的性能指標。4.1集成電路概述集成電路，簡稱IC（IntegratedCircuit）。始于20世紀60年代初期，集成電路按其功能可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類，集成運算放大器屬于模擬集成電路中應
2、用極為廣泛的一種，簡稱集成運放。4.1.1集成電路的特點1、電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù)具有對稱性2、用有源器件代替無源器件3、采用復合結(jié)構(gòu)的電路4、外接部分分立元件、級間采用直接耦合方式5、集成電路中使用的二極管，大多采用三極管的結(jié)構(gòu)，將發(fā)射極、基極和集電極適當配合使用。與分立元件組成的放大電路相比，集成電路在電路設(shè)計上具有以下特點：4.1.2集成運算放大器的基本組成輸入級:多采用差分放大電路，利用差分放大電路的對稱特性可以提高整個電路的共模抑制比，減小溫漂。中間級:由一級或多級放大電路組成。輸出級:進行阻抗變換，以降低輸出電阻，提高集成運放帶負載的能力。偏置電路:多采
3、用恒流源電路。4.2集成運放中的電流源1.鏡像電流源由圖可：由于VT1與VT2結(jié)構(gòu)和參數(shù)都比較一致，故可以認為，故，而當β>>2時,圖4.1鏡像電流源2.比例電流源由圖可知，由于故即當β>>1時，有即故由于所以圖4.2比例電流源3.微電流源由圖可知由于二極管方程所以故設(shè)則有圖4.3微電流源4.3差動放大電路4.3.1差分放大電路的常見形式差分放大電路的常見形式有三種：基本形式、長尾式和恒流源式。圖4.4長尾式差分放大電路圖4.5基本形式差分放大電路恒流源式差分放大電路4.3差動放大電路(b)恒流源式差分放大電路等效電路(a)恒流源式差分放大電路電路圖4.64.3
4、.2差分放大電路的基本分析方法圖4.7長尾式差分放大電路直流通路圖（a）（b）1.靜態(tài)分析由圖可知4.3.2差分放大電路的基本分析方法所以有由此得由于故4.3.2差分放大電路的基本分析方法2.差分放大電路對差模信號的放大作用差分放大電路的輸入信號有兩種方式：差模信號輸入和共模信號輸入。長尾式差分放大電路，在差模信號輸入情況下電路如圖圖4.8長尾式差分放大電路的交流通路圖4.3.2差分放大電路的基本分析方法2.差分放大電路對差模信號的放大作用由圖4.8可知，長尾式差分放大電路半電路的主要參數(shù)如下：對于雙端輸入/雙端輸出的差分放大電路，由于此時，差模電壓放大倍數(shù)為4
5、.3.2差分放大電路的基本分析方法2.差分放大電路對差模信號的放大作用差模輸入電阻差模輸出電阻雙端輸入雙端輸出差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)等于其半電路的電壓放大倍數(shù)，即相當于一個單管共射放大電路的放大倍數(shù)。其差模輸入電阻和輸出電阻是半電路差模輸入電阻和輸出電阻的2倍。3.差分放大電路對共模信號的抑制作用4.3.2差分放大電路的基本分析方法在共模信號輸入情況下，當雙端輸入時，由于電路結(jié)構(gòu)的對稱性，兩個晶體管的集電極電位大小相等，極性相同，即負載RL兩端電位相同，故流過負載RL的電流為零。衡量差分放大電路抑制共模信號能力的參數(shù)稱為共模抑制比，用KCMR表示，其定義
6、為差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比，一般用分貝表示，即：結(jié)論：差分放大電路具有抑制零點漂移的作用。4.3.2差分放大電路的基本分析方法4.對任意輸入信號的放大特性如果在差分放大電路的兩個輸入端分別加上任大小、任意極性的輸入電壓ui1和ui2，這時可以將他們認為是某個差模輸入電壓和某個共模輸入電壓的組合，其中差模輸入電壓uid和共模輸入電壓uic的值分別為當用共模和差模信號表示兩個輸入電壓時，有例4.1：電路如圖例4.1所示,設(shè)VCC=VEE=12V,三極管的β1=β2=β=50,Rc1=Rc2=Rc=30kΩ,RW=500Ω,Re=27kΩ,R1=R2=R
7、=10kΩ,設(shè)RW滑動變阻器的滑動端調(diào)至在中點位置。估算該放大電路的靜態(tài)工作點。(2)當在輸出端接RL=20kΩ的負載時,求差模電壓放大倍數(shù)。(3)估算差模輸入電阻和輸出電阻。圖4.9例4.1的圖解：(1)求解靜態(tài)工作點：設(shè)UBE=0.7V，則有故(2)當在輸出端接RL=20kΩ的負載時,圖4.9所示電路圖的交流通路圖如圖4.10所示。圖4.10圖4.9所示電路交流通路圖由圖4.10可知，電路的差模電壓放大倍數(shù)為:式中則(3)輸入輸出電阻例4.2一個雙端輸入，雙端輸出的差分放大電路，兩個輸入端的電壓分別為⑴求差模輸入信號電壓和共模輸入電壓；⑵設(shè)差模電壓增益為80
8、dB，求當共模抑制比為無
