到運放了，運用差分放大電路和直接耦合方式

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文章目錄

• 第四章 集成運算放大電路
• • 集成運算放大電路結(jié)構(gòu)特點
  • • 集成運放的電路結(jié)構(gòu)特點
    • 集成運放電路的組成及其各部分的作用
    • 集成運放的電壓傳輸特性
  • 集成運放中的電流源電路
  • • 基本電流源電路
    • • 一.鏡像電流源
      • 二.比例電流源
      • 三.微電流源
    • 多路電流源
    • 有源負(fù)載放大電路
  • 集成運放的電路簡介
  • • 雙極性集成運放電路原理
    • 單極性集成運放電路原理（cmos）
  • 集成運放的性能指標(biāo)及低頻等效電路
  • 集成運放的種類及選擇
  • 集成運放的使用

第四章 集成運算放大電路

集成運算放大電路結(jié)構(gòu)特點

集成運放的電路結(jié)構(gòu)特點

一、因為硅片上無法制作大電容，所以集成運放采用直接耦合方式
二、因為相鄰元件具有良好的對稱性，所以電路采用各種差分放大電路（作輸入級）和恒流源電路（做偏置電路或有源負(fù)載）。
三、允許復(fù)雜的電路形式
四、硅片上不宜制作高阻值電阻，所以用有源元件（晶體管或場效應(yīng)管）取代電阻
五、常采用復(fù)合形式

集成運放電路的組成及其各部分的作用

一、輸入級
輸入級又稱前置級，它是一個雙端輸入的高性能差分電路。一般要求輸入電阻高，差模放大倍數(shù)大，抑制共模信號能力強，靜態(tài)電流小。
二、中間級
中間級是整個放大電路的主放大器，其作用是使集成運放具有較強的放大能力，多采用共射（或共源）放大電路。
三、輸出級
輸出級具有輸出電壓線性范圍寬、輸出電阻小（即帶負(fù)載能力強）、非線性失真小等特點。集成運放的輸出多采用互補輸出電路
四、偏置電路
偏置電路用于設(shè)置運放各級放大電路的靜態(tài)工作點。

集成運放的電壓傳輸特性

如圖曲線為電壓傳輸特性，即
$$u_o=f(u_p?u_N)$$
分為放大區(qū)（線性區(qū)）和飽和區(qū)（非線性區(qū)）
電壓放大倍數(shù)稱為差模開環(huán)放大倍數(shù)，記為$A_{od}$
$$u_o=A_{od}(u_p?u_N)$$

集成運放中的電流源電路

基本電流源電路

一.鏡像電流源

$T_0$和$T_1$特性完全相同
基準(zhǔn)電流$I_R$：$I_R=(V_{CC}?U_{BE})/R$
$(U_{CE}和U_{BE}相同)$
$U_{BE1}=U_{BE0}，I_{B1}=I_{B0},I_{C1}=I_{C0}=I_C$
$I_R=I_{C0}+I_{B1}+I_{B0}=I_C+\frac{2I_C}{\beta }$
$I_C=\frac{\beta }{\beta +2}?I_R$
$(若\beta >>2,則I_C\approx I_R)$

電路中的負(fù)反饋：
當(dāng)$I_C$增大，使得$I_R$增大，$U_R$電壓增大，集電極電位降低，則基極電位降低，進而$I_B$減小，則$I_C$減小

二.比例電流源

可以在兩管子的發(fā)射極加上兩個$R_e$，這樣可以控制電流與$I_R$成比例關(guān)系
由電路的下面一個回路可得

$$U_{BE0}+I_{E0}{R}_{e0}=U_{BE1}+I_{E1}{R}_{e1}$$
由晶體管發(fā)射極電流和b—e間電壓的關(guān)系為$I_E\approx I_S{e}^{\frac{U_{BE}}{U_T}}$
得$U_{BE}\approx U_{T}ln\frac{I_E}{I_S}$
所以可得$U_{BE0}?U_{BE1}\approx U_{T}ln\frac{I_{E0}}{I_{E1}}$
整理得$$I_{E1}{R}_{e1}=I_{E0}{R}_{e0}+U_{T}ln\frac{I_{E0}}{I_{E1}}$$
當(dāng)$\beta >>2$時，$I_{C0}=I_{E0}=I_R$,$I_{C1}=I_{E1}$
所以$I_{C1}=\frac{R_{e0}}{R_{e1}}{I}_R+\frac{U_{T1}}{R_{e1}}ln\frac{I_R}{I_{C1}}$
忽略對數(shù)項
$$I_{C1}\approx \frac{R_{e0}}{R_{e1}}{I}_R$$
可以通過改變$R_{e0}和R_{e1}$的值來改變$I_{C1}$
$I_R\approx \frac{V_{CC}?U_{BE0}}{R_{e0}+R_{e1}}$

一般集成運放要求很小的電流，所以就有了

三.微電流源

我們可以加大R，使得電流減小，但是R沒法一直加大，因為在集成電路中做不了大電阻
要求提供很小的微電流，又不能使用大電阻

可以在$T_1$的發(fā)射極加個電阻
因為$U_{BE1}和U_{BE0}$相差很小，所以

$I_{c1}\approx I_{e1}=\frac{U_{BE1}?U_{BE0}}{R_e}$

只要不太大的$R_e$就可以獲得很小的電流

$I_{C1}=\frac{U_{T1}}{R_{e1}}ln\frac{I_R}{I_{C1}}$

$I_R=\frac{V_{CC}?U_{BE0}}{R}$
設(shè)計時先選定$I_{E0}和I_{E1}$，然后確定R和$R_e$

多路電流源

根據(jù)所需靜態(tài)電流，來選取發(fā)射極電阻的阻值

根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定集電結(jié)面積

根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定溝道尺寸

有源負(fù)載放大電路

集成運放的電路簡介

雙極性集成運放電路原理

單極性集成運放電路原理（cmos）

集成運放的性能指標(biāo)及低頻等效電路

參數(shù)
一.開環(huán)差模增益$A_{od}$

常用分貝（db）表示
其分貝數(shù)為20lg|$A_{od}$|，典型值為106db

四.輸入失調(diào)電壓$U_{IO}$和溫漂$\frac{d{U}_{IO}}{dT}$

使$U_O$為零在輸入端所加的補償電壓
在溫度變化下變化的$U_{IO}$即$\frac{d{U}_{IO}}{dT}$

五.輸入失調(diào)電流$I_{IO}（|I_{B1}?I_{B2}|）$和溫漂$\frac{d{I}_{IO}}{dT}$

$I_{IO}=|I_{B1}?I_{B2}|$

總結(jié)

集成運放的種類及選擇

集成運放的使用

一.輸入保護

左邊是限制輸入差模電壓幅值
右邊是限制輸入共模電壓幅值
R是限流電阻

二.輸出保護

限制輸出電壓，保護輸出端

三.電源保護

防止電源接反

四.集成運放低頻等效電路

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的模拟电路技术之基础知识（四）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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