第一节 学习要求
1. 掌握基本镜象电流源、比例电流源、微电流源电路结 构及基本特性。
2. 掌握差模信号、共模信号的定义与特点。
3. 掌握基本型和恒流源型差分放大器的电路结构、特点, 会熟练计算电路的静态工作点,熟悉四种电路的连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。
4. 熟练分析差分放大器对差模小信号输入时的放大特性, 共模抑制比。会计算avd、rid、 ric、 rod、 roc 、kcmr。
5.熟悉运放的主要技术指标及集成运算放大电路的一般电路结构。
学习重点:
掌握集成运放的基本电路的分析方法
学习难点:
集成运放内部电路的分析
集成电路简介
集成电路是在一小块 p型硅晶片衬底上, 制成多个晶体管 ( 或fet)、电阻、电容,组合成具有特定功能的电路。
集成电路在结构上的特点:
1. 采用直接耦合方式。
2. 为克服直接耦合方式带来的温漂现象,采用了温度补偿的手段 ----输入级是差放电路。
3. 大量采用bjt或fet构成恒流源 ,代替大阻值r ,或用于设置静态电流。
4. 采用复合管接法以改进单管性能。
集成电路分为数字和模拟两大部分。
第二节 集成运算放大器中的恒流源
一、基本镜象电流源
电路如图6.1所示。t1,t2参数完全相同,即β1=β2,iceo1=iceo2 ,从电路中可知vbe1=vbe2,ie1=ie2 ,ic1=ic2
当β>>2时,
式中ir=iref称为基准电流,由上式可以看出, 当r确定后,ir就确定,ic2也随之而定,我们把ic2看作是ir的镜像,所以称图6.1为镜像恒流源。
改进电路一:
图6.2是带有缓冲级的基本镜象电流源,它是针对基本镜象电流源缺点进行的改进, 两者不同之处在于增加了三极管t3,其目的是减少三极管t1、t2的ib对ir的分流作用, 提高镜象精度,减少β值不够大带来的影响。
改进电路二:
图6.3是带有发射极电阻的镜象电流源,其中re1=re2 ,两管的输入仍有对称性,所以
若此电路re1不等于re2,则ic2与(re1、re2)的比值成比例,因此,此电流源又称为比例电流源。
二、微电流源
电路如图6.4所示,当ir一定时,ic2可确定为:
可见,利用两管基-射电压差 vbe可以控制i0。由于 vbe的数值小,用阻值不大的re2即可得微小的工作电流--微电流源。
例:电路如图6.5所示,
已知:bjt的参数相同,求各电流源与参考电流的关系。
三、电流源的主要应用-有源负载
前面曾提到,增大rc可以提高共射放大电路的电压增益。但是,rc不能很大,因为在集成工艺中制造大电阻的代价太高,而且,在电源电压不变的情况下,rc越大,导致输出幅度越小。那么,能否找到一种元件代替rc,其动态电阻大,使得电压增益增大,但静态电阻较小。因而不致于减小输出幅度呢?自然地,我们可以考虑晶体管恒流源。由于电流源具有直流电阻小,交流电阻大的特点,在模拟集成电路中广泛地把它作负载使用--有源负载,如图6.6所示。
第三节 差分式放大电路
基本概念:
图6.7表示一个线性放大器,它有两个输入端, 分别接有信号vi1和vi2;输出端的信号为vo。在电路完全对称的理想情况下,输出信号电压可表示为
式中avd是差分放大器的差模电压增益。可见电路的两个输入端所共有的任何信号对输出电压都不会有影响。但在一般情况下, 实际的输出电压不仅取决于两个输入信号的差模信号vid,而且还与两个输入信号的共模信号vic有关,它们分别是
当用差模信号和共模信号表示两个输入信号时,有
在差模信号和共模信号同时存在时,对于线性放大器而言, 可以利用叠加原理来求出总的输出电压,即
式中 为差模电压放大倍数, 称为共模电压放大倍数。
一、基本差分放大电路
1. 基本电路<