【正文】 路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 3. 多路輸出的恒流源圖 1112 多路輸出的恒流源 當(dāng) VT VT 、VTn等各三極管完全對(duì)稱(chēng)時(shí)，輸出電流 I 、 In等各電流近似相等。Date 24集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 有源負(fù)載電路1. 有源集電極負(fù)載電路圖 1113 有源集電極負(fù)載放大器單管共發(fā)射極放大器電壓增益表達(dá)式為 利用三極管恒流源來(lái)代替集電極負(fù)載電阻。 Date 25集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院2. 有源負(fù)載差動(dòng)放大電路圖 1114 有源負(fù)載 差動(dòng)放大器VT VT4組成鏡像恒流源。它們的集電極電位均可以浮動(dòng)，所以 Ic Ic4均可變化，但始終保持相等。常由 VT4集電極輸出， rCE4作為差動(dòng)放大器的負(fù)載，由于 rCE4很高，所以差動(dòng)放大器增益也很高。Date 26集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院圖 1115 雙端變單端電路 雙端變單端電路? 集成運(yùn)放是一個(gè)雙端輸入、單端輸出的器件，所以它的內(nèi)部電路必需有一個(gè)由差動(dòng)放大雙端輸入轉(zhuǎn)換為單端輸出的過(guò)程。? 圖示電路的功能是將差動(dòng)放大級(jí)的雙端輸入信號(hào) ui ui2轉(zhuǎn)換為單端輸出 uo ，采用恒流源負(fù)載提高電路的增益。Date 27集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院圖 1116 恒流源電平位移電路 1. 采用恒流源完成電平位移 直流電平位移電路? 由于恒流源的直流內(nèi)阻 Ro很小，交流內(nèi)阻 ro很大，當(dāng) R1 Ro和 R1 ro時(shí)，? 輸出端的直流電平 U2比輸入端的直流電平 U1降低很多，即 U2 U1。? 而輸出端的交流電壓 u2只比輸入端的交流電壓 u1減小很少，即 u2 ≈ u1。? 所以， 滿(mǎn)足了在不損失交流電壓的情況下，降低了直流電平。Date 28集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院圖 1117 用 PNP管完成 電平位移的電路2. 利用 PNP管完成電平位移? 因 PNP管組成共射放大電路時(shí)，為使三極管工作在放大區(qū)，集電極電平必須低于基極電平。? 所以，在 NPN管多級(jí)直流放大電路中， 插入一級(jí) PNP管共射放大電路，可完成直流電平位移，并具有一定放大功能。Date 29集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 互補(bǔ)推挽輸出電路?對(duì)集成運(yùn)放輸出級(jí)的 要求是：① 具有很低的輸出電阻和較高的輸入電阻；② 具有一定的輸出功率；③ 具有盡可能高的效率；④ 具有過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)措施等。通常 采用射隨器作集成運(yùn)放輸出級(jí)。Date 30集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院1. 互補(bǔ)推挽輸出電路圖 1118 基本互補(bǔ) 推挽輸出電路VT VT3組成互補(bǔ)射隨器電路， Io為 VT1的有源集電極負(fù)載。優(yōu)點(diǎn)： 效率高，管耗小，有利于降低結(jié)溫，延長(zhǎng)管子壽命，減小散熱器體積。缺點(diǎn)： 在輸出信號(hào) uo的波形中帶有交越失真。Date 31集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院2. 克服交越失真的互補(bǔ)推挽輸出電路圖 1119 克服交越失真的互 補(bǔ) 推挽 輸 出 電 路VT R R2組成固定恒壓偏置電路 (稱(chēng) VBE擴(kuò)大電路 )，為 VT VT3基極提供固定偏壓，克服了交越失真。Date 32集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院3. 具有過(guò)載保護(hù)的互補(bǔ)推挽輸出電路圖 1120 具有 過(guò)載 保 護(hù) 的互 補(bǔ) 推挽 輸 出 電 路由 Re ReVD VD2組成限流型保護(hù)電路。 Date 33集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 集成運(yùn)放的基本構(gòu)成和表示符號(hào) 集成運(yùn)放的基本構(gòu)成 通用型集成運(yùn)放內(nèi)部電路簡(jiǎn)介 集成運(yùn)放的表示符號(hào)及其引出端Date 34集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院圖 121 集成運(yùn)放內(nèi)部電路方框圖 集成運(yùn)放的基本構(gòu)成? 四個(gè)基本組成環(huán)節(jié)： 輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和各級(jí)偏置電路。? 對(duì)于高性能、高精度等特殊集成運(yùn)放，還要增加有關(guān)部分的單元電路。例如：溫度控制電路、溫度補(bǔ)償電路、內(nèi)部補(bǔ)償電路、過(guò)流或過(guò)熱保護(hù)電路、限流電路、穩(wěn)壓電路等。Date 35集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院1. 輸入級(jí)? 為了提高集成運(yùn)放的輸入電阻、減小失調(diào)電壓和偏置電流、提高差模和共模輸入電壓范圍等性能，集成運(yùn)放的輸入級(jí)的差動(dòng)輸入放大電路，常 采用超 ?管、達(dá)林頓復(fù)合管、串聯(lián)互補(bǔ)復(fù)合管、場(chǎng)效應(yīng)管等。? 為了獲得較高的增益，減少內(nèi)部電路的補(bǔ)償要求，在差動(dòng)輸入放大級(jí)中， 還采用有源負(fù)載或恒流源負(fù)載。? 輸入級(jí)的 保護(hù)電路也是不可缺少的。Date 36集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院2. 中間級(jí)? 中間級(jí)常 采用電平位移電路， 將電平移動(dòng)到地電平，電路多采用恒流源、橫向 PNP管、穩(wěn)壓管、正向二極管鏈、電阻降壓電路等。? 從雙端變單端的變換， 常采用并聯(lián)電阻負(fù)反饋、有源負(fù)載、電流負(fù)反饋、 PNP管等方法。? 為提高共模抑制能力、提高差模增益和提供穩(wěn)定的內(nèi)部工作電流，實(shí)際電路中廣泛 采用各種恒流源電路， 如穩(wěn)壓管恒流源、鏡像恒流源、多集電極恒流源、場(chǎng)效應(yīng)管恒流源等。Date 37集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院4. 偏置電路? 其作用是給各級(jí)電路提供所需的電源電壓。 3. 輸出級(jí)? 輸出級(jí)應(yīng)輸出以零電平為中心、有一定大小電流正負(fù)電壓，并能與中間電壓放大級(jí)和負(fù)載進(jìn)行匹配，所以 常采用各種形式的互補(bǔ)推挽輸出放大電路。? 為保證得到大電流和高電壓輸出，輸出級(jí)電路中還使用復(fù)合三極管結(jié)構(gòu)形式和耐高壓共基共射電路等。? 輸出級(jí) 設(shè)有保護(hù)電路， 以保護(hù)輸出級(jí)不致?lián)p壞。? 有些集成運(yùn)放中還設(shè)有過(guò)熱保護(hù)等。Date 38集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院1. 741型通用集成運(yùn)放簡(jiǎn)介 通用型集成運(yùn)放內(nèi)部電路簡(jiǎn)介?以 741型通用集成運(yùn)放 和 14573CMOS程控四運(yùn)放 為例，簡(jiǎn)單介紹集成運(yùn)放的構(gòu)成原理。? 741型集成運(yùn)放，如： F74 F00 5G2?A74 AD741等， 是第二代集成運(yùn)放的典型代表。? 下面以 ?A741為例，簡(jiǎn)單介紹集成運(yùn)放的構(gòu)成原理。Date 39集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院(1) ?A741集成運(yùn)放內(nèi)部電路圖Date 40集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院三極管 VT1? VT7和電阻 R1? R3組成 輸入級(jí) 。?VT VT2和 VT VT4組成互補(bǔ)差分輸入放大級(jí)， VTVT6充當(dāng)有源負(fù)載。? VT7和 R2組成射極輸出器，其作用如下：① 為 VT VT6提供偏流；② 將 VT3集電極的變化傳遞到VT6基極，使單端輸出下具有雙端輸出的增益。③ 使 VT VT4的集電極負(fù)載趨于平衡。Date 41集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院VT1 VT17 和它的有源負(fù)載 VT13組成中間放大級(jí) 。? 這一級(jí)具有較高的增益，并完成電平移動(dòng)。 ? 為了運(yùn)放閉環(huán)工作的穩(wěn)定性，在VT16管集電極和基極間接入 30pF積分校正電容。Date 42集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院輸出級(jí)? VT1 VT20 組成互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)輸出電路；? VT21 為激勵(lì)級(jí)；? VT1 VT19為 VT1VT20提供初始偏壓。? VT1 VT2 R R10組成過(guò)載保護(hù)電路。Date 43集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院偏置電路?VT8和 VT VT12和 VT1 VT22和 VT23 分別是鏡像電流源， VT10和 VT1 R4 構(gòu)成微型電流源。Date 44集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院(2)通用型 741型集成運(yùn)放的性能特點(diǎn)? F741是采用硅外延平面工藝制作的單片式高增益運(yùn)放， 有很寬的輸入共模電壓范圍，不會(huì)在使用中出現(xiàn) “阻塞 ”， 在積分電路、求和電路以及通常的反饋放大電路中使用都 不需要補(bǔ)償電容 :① 采用頻率內(nèi)補(bǔ)償；② 具有短路保護(hù)功能；③ 具有失調(diào)電壓調(diào)整能力；④ 具有很高的輸入差模電壓和共模電壓范圍；⑤ 無(wú)阻塞現(xiàn)象；⑥ 功耗較低，電源電壓適應(yīng)范圍較寬。Date 45集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 2. 14573CMOS程控四運(yùn)放簡(jiǎn)介 14573CMOS程控四運(yùn)放，如 5G1457 MC14573等，是一種 CMOS通用四運(yùn)放。 (1)14573集成運(yùn)放的簡(jiǎn)化電路 Date 46集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院輸入級(jí)由差分電路組成偏置電路輸出級(jí)Date 47集成電路原理及應(yīng)用 山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院優(yōu)點(diǎn) ：放大能力很強(qiáng)。缺點(diǎn)： 輸出電阻大，載能力差。? 但是這種電路一般 所帶負(fù)載多是同類(lèi) CMOS電路， CMOS電路的輸入電阻大，且多數(shù)CMOS集成運(yùn)放主要用作 LSI 電路的片上電路，只需具有帶幾 pF的小電容負(fù)載的能力即可，有的輸入端甚至無(wú)需引出外線(xiàn)，所以輸入保護(hù)電路亦無(wú)必要