[理學(xué)]第6章集成電路運(yùn)算放大器復(fù)習(xí)(已修改)
2024-10-31 00:54 本頁面
【正文】 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 6–1 集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn) 集成運(yùn)放是一種多級(jí)放大電路 ， 性能理想的運(yùn)放應(yīng)該具有電壓增益高 、 輸入電阻大 、 輸出電阻小 、 工作點(diǎn)漂移小等特點(diǎn) 。 與此同時(shí) ， 在電路的選擇及構(gòu)成形式上又要受到集成工藝條件的嚴(yán)格制約 。 因此 ， 集成運(yùn)放在電路設(shè)計(jì)上具有以下特點(diǎn)： (1) 級(jí)間采用直接耦合方式 。 (2) 盡可能用有源器件代替無源元件 。 (3) 利用對(duì)稱結(jié)構(gòu)改善電路性能 。 (4) 利用復(fù)合結(jié)構(gòu)電路 。 (5) 電路中二極管常用三極管的發(fā)射結(jié)代替 。 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 集成運(yùn)放電路形式多樣 ， 各具特色 。 但從電路的組成結(jié)構(gòu)看 ， 一般是由輸入級(jí) 、 中間放大級(jí) 、 輸出級(jí)和電流源四部分組成 ， 如圖 6–1所示 。 輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)電流源電路UiUo第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 6–2 電流源電路 電流源對(duì)提高集成運(yùn)放的性能起著極為重要的作用 。 一方面它為各級(jí)電路提供穩(wěn)定的直流偏置電流 ，另一方面可作為有源負(fù)載 ， 提高單級(jí)放大器的增益 。下面我們從晶體管實(shí)現(xiàn)恒流的原理入手 ， 介紹集成運(yùn)放中常用的電流源電路 。 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 一、單管電流源電路 圖 6–2(a)畫出了晶體管基極電流為 IB的一條輸出特性曲線 。 由圖可見 ， 當(dāng) IB一定時(shí) ， 只要晶體管不飽和也不擊穿 ， IC就基本恒定 。 因此 ， 固定偏流的晶體管 ， 從集電極看進(jìn)去相當(dāng)于一個(gè)恒流源 。 由交流等效電路知 ，它的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻為 rce ， 是一個(gè)很大的電阻 。 為了使 IC更加穩(wěn)定 ， 可以采用分壓式偏置電路 (即引入電流負(fù)反饋 )，便得到圖 6–2(b)所示的單管電流源電路 。 圖 6–2(c)為該電路等效的電流源表示法 ， 圖中 Ro為等效電流源的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻 。 利用圖 6–2(b)電路的交流等效電路可以證明 ， Ro近似為 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 IC0IBUCER1R2ICR3－ UEEICRo( a ) ( b ) ( c ) 圖 6–2 (a)晶體管的恒流特性； (b)恒流源電路； (c)等效電流源表示法 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 式中 ， RB=R1‖R2。 需要指出 ， 晶體管實(shí)現(xiàn)恒流特性是有條件的 ， 即要保證恒流管始終工作在放大狀態(tài) ， 否則將失去恒流作用 。 這一點(diǎn)對(duì)所有晶體管電流源都適用 。 )1(33Bbeceo RRrRrR????? (6–1) 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 二 、 鏡像電流源 在單管電流源中 ， 要用三個(gè)電阻 ， 所以不便集成 。為此 ， 用一個(gè)完全相同的晶體管 V1,將集電極和基極短接在一起來代替電阻 R2和 R3， 便得到圖 6–3所示的鏡像電流源電路 。 由圖可知 ， 參考電流 Ir為 rCCrBECCr RURUUI ???(6–2) 由于兩管的 e結(jié)連在一起，所以 IB相同， IC也相同。 由圖可知 12112 22 ?CrBrCCIIIIII ????? (6–3) 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 UCCRrIrIC1V1V2IC2 圖 6–3 鏡像電流源 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 如果 β11,則 IC2≈Ir。 可見 ， 只要 Ir一定 ， IＣ 2就恒定；改變 Ir， IC2也跟著改變 。 兩者的關(guān)系好比物與鏡中的物像一樣 ， 故稱為鏡像電流源 。 因此可得 2112 ?? ?? rCII (6–3) 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 三 、 比例電流源 如果希望電流源的電流與參考電流成某一比例關(guān)系 ， 可采用圖 6–4所示的比例電流源電路 。 由圖可知 222111 RIURIU EBEEBE ??? (6–4) 因?yàn)? 12212121222111lnlnlnlnEETEETBEBESSSETBESETBEIIUIIUUUIIIIUUIIUU???????所以 (6–5) 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 RrIrIC2V2V1R2UCCUBE 1UBE 2＋ ＋－ －R1IE2IE1IB1IB2 圖 6–4比例電流源 第 6章 集成電路運(yùn)算放大器 即室溫下 ， 兩管的 UBE相差不到 60mV， 僅為此時(shí)兩管 UBE電壓 (600mV)的 10%。 因此 ， 可近似認(rèn)為UBE1≈UBE2。 這樣 ， 式 (
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