【正文】 欲使靜態(tài)時輸出端為零電位 ， 運放兩輸入端之間必須外加的直流補償電壓 ， 稱為輸入失調電壓 ， 用 UIO表示；必須外加的直流補償電流 ， 稱為輸入失調電流 ， 用 IIO表示 。輸入信號 Ui經兩路傳送到輸出端 ， 其中一路是直接加到源極輸出器 V6的柵極 ， 從源極輸出到負載 RL上；另一路是 Ui從 V1的源極輸出再經鏡像電流源 V3和 V4反相后加到 V7的柵極 ， 倒相放大后從 V7漏極輸送到 RL上 。 圖中 V1, V２ 為兩個性能匹配的 ENMOS管 ， Ir為參考電流 。V12,V13組成鏡像電流源 ， 作中間放大級的有源負載 。由于它性能好 ， 價格便宜 ， 所以是目前使用最為普遍的集成運放之一 。 這種失真通常稱為交越失真 。 那么失調的溫漂有多大呢 ? 失調電壓 UIO的溫漂 ， 可以通過式 (4–53)對溫度 T求導得出 ， 并考慮到 ΔRC/RC、 ΔIS/ IS在很寬的溫度范圍內基本恒定 ， 則 第 4章 集成運算放大器電路 IOIOBIOIOTSSCCTSSCCIOCIIdTddTdIdTdUTUTUIIRRdTdUIIRRdTdU?????????????????????? 11)()((4–57) (4–58) 第 4章 集成運算放大器電路 4–4 集成運算放大器的輸出級電路 圖 4–21示出了互補型射隨器的原理圖 。一種方法是在集成電路的制造過程中 ， 采用電阻版圖激光處理技術 ， 調整集電極電阻 ， 使零輸入時零輸出 。 不過 ， 隨著線性區(qū)范圍的擴大 ， 曲線的斜率減小 ， 表明差動放大器的增益將隨之降低 。 第 4章 集成運算放大器電路 二 、 傳輸特性具有非線性特性 由圖 4–17不難看出 ， 在靜態(tài)工作點附近 ， 當|uid|≤UT， 即室溫下 ， uid在 26mV以內時 ， 傳輸特性近似為一段直線 。 圖中 ， 恒流源為單管電流源 。 對于前者 ， 是因為差放管 V1,V2的 rbe與RE相關 ， 即 RE較大而忽略 rbb′時 ， 由式 (4–15)， rbe可近似為 EETEEQTbe UURIUr 2)1()1( ?? ???? 與 RE成正比 。 第 4章 集成運算放大器電路 RCUo c2RCUo c1UicV1V2－＋Uoc＋－2 RE2 RE圖 4–14 基本差動放大器的共模等效通路 第 4章 集成運算放大器電路 單端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)定義為 EbeCicocicocucicocucicocucRrRUUUUAUUAUUA2)1(21(2(1(??????????單）單）單）或(4–23) 由圖 4–14可得 通常滿足 (1+β)2RErbe， 所以上式可簡化為 ECuc RRA2( ??單） (4–24) 第 4章 集成運算放大器電路 可見 ， 由于射極電阻 2RE的自動調節(jié) (負反饋 )作用 ，使得單端輸出的共模電壓放大倍數(shù)大為減小 。 21第 4章 集成運算放大器電路 可見 ， 這時的差模電壓放大倍數(shù)為雙端輸出時的一半 ， 且兩輸出端信號的相位相反 。因此流過 RE的信號電流始終為零 ， 公共射極端電位將保持不變 。 第 4章 集成運算放大器電路 UCCRCUC2RLRCUC1Ui1Ui2RE－ UEEV1V2－＋Uo 圖 4–12 基本差動放大器 第 4章 集成運算放大器電路 首先來分析圖 4–12電路的靜態(tài)工作點 。 由于該電流源的動態(tài)內阻為 rce3，所以此時 V1管的電壓增益只需將共射增益表達式中的 RC用 rce3取代即可 。 圖 4–9給出了另一種反饋型電流源電路 。參考電流 Ir現(xiàn)在應按下式計算： 111RRURRUUIrCCrBECCr ????? (4–9) 第 4章 集成運算放大器電路 四 、 微電流電流源 在集成電路中 ， 有時需要微安級的小電流 。 圖中為三路電流源 ， V5管是為了提高各路電流的精度而設置的 。 這一點對所有晶體管電流源都適用 。 第 4章 集成運算放大器電路 一、單管電流源電路 圖 4–2(a)畫出了晶體管基極電流為 IB的一條輸出特性曲線 。 (2) 盡可能用有源器件代替無源元件 。 (3) 利用對稱結構改善電路性能 。 由圖可見 ， 當 IB一定時 ， 只要晶體管不飽和也不擊穿 ， IC就基本恒定 。 )1( 33Bbeceo RRrRrR????? (4–1) 第 4章 集成運算放大器電路 二 、 鏡像電流源 在單管電流源中 ， 要用三個電阻 ， 所以不便集成 。 因為在沒有 V5管時 ， IC1=Ir4IB1,加了V5管后 ， IC1 = Ir 4IB1 /(1+β5)， 故此可得 因此可得 112 2?? ?? rCII (4–3) 第 4章 集成運算放大器電路 因 β1(1+β5)4容易滿足 ， 所以各路電流更接近 Ir， 并且受 β的溫度影響也小 。 如果采用鏡像電流源 ， Rr勢必過大 。 它由兩個鏡像電流源串接在一起組成 ， 故稱串接電流源 。 當實際負載 RL通過射隨器隔離后接入 ，則該級放大器可獲得極高的電壓增益 。 為了使差動放大器輸入端的直流電位為零 ， 通常都采用正 、 負兩路電源供電 。 所以對差模輸入信號而言 ， 公共射極端可視為差模地端 ， 即 RE相當對地短路 。 需要指出 ， 若單端輸出時的負載 RL接在一個輸出端到地之間 ， 則計算Aud時 ， 總負載應改為 R′L=RC‖RL。 在實際電路中 ， 均滿足 RERC， 故 |Auc(單 )|， 即差動放大器對共模信號不是放大而是抑制 。 對于單端輸出 ， 將上式代入式 (4–29)可得 TEECTLEEC M R UURURUK22( ???單）(4–38) 第 4章 集成運算放大器電路 若 UEE=15V， 則室溫下 ， KCMR(單 )的上限約為300， 而與 RE的取值無關 。 這是分電流源 、 小電流電流源等 。 這表明 iC1,iC2和 uo與 uid成線性關系 。 第 4章 集成運算放大器電路 ( RB) ( RB)V1V2R R－ UEEI( a ) 圖 4–18 (a)串接 R(RB)的線性區(qū)擴展電路； (b)線性區(qū)擴展后的電流傳輸特性曲線 第 4章 集成運算放大器電路 圖 4–18 (a)串接 R(RB)的線性區(qū)擴展電路； (b)線性區(qū)擴展后的電流傳輸特性曲線 iC1, iC2I①②I /2 R ↑ ( RB↑ )0 uid( b )第 4章 集成運算放大器電路 三 、 差動放大器的增益與 I成正比 由圖 4–17(a)所示曲線可知 ， 小信號工作時 ， 在工作點處 ， iC受 uid的線性控制 ， 其控制作用的大小可以用跨導 gm來衡量 。這種方法效果好 ， 但成本高 。 V1,V2是兩個特性相同的異型輸出管 ， 其中 V1為 NPN管 ， V2為PNP管 ， 它們分別與負載 RL構成射極輸出器 。 圖 4–22是利用兩管的合成轉移特性曲線(即 iC與 uBE的關系曲線 )， 形象地來說明交越失真產生的原因 。 F007的電路原理圖如圖 4–24所示 。 有關 F007和部分集成運放的性能指標見表 41。 若兩管工作在飽和區(qū) ， 則有 rDoDSDSDDILWLWIIUULWLWII12221212212//11//????????(4–66) 第 4章 集成運算放大器電路 UDDIrIV1V2 圖 4–28 MOS管鏡像電流源 第 4章 集成運算放大器電路 三 、 MOS管差動放大器 在 MOS集成運放中 ， 作為輸入級的差動放大器 ，一般是由兩個對稱的有源負載 MOS放大器經電流源耦合構成 ， 因而有 E/E,E/DMOS和 CMOS三種基本形式 。 兩路輸出信號在 RL上同相疊加 。 第 4章 集成運算放大器電路 二 、 失調的溫漂 在規(guī)定的工作溫度范圍內 ， UIO隨溫度的平均變化率稱為輸入失調電壓溫漂 ， 以 d UIO /dT表示 。 第 4章 集成運算放大器電路 V04 0 / 2 0V18 0 / 2 0V21 5 8 / 2 0V33 0 / 2 0V43 0 / 2 0IV2＋－Ui－+IV 0IrRV55 0 / 1 2V65 0 / 1 2V71 9 8 / 1 2IV 1＋ UDD( ＋ 7 .5 V )Uo－ USS( － 7 .5 V )C圖 4–32 5 G14573運放電路原理圖 第 4章 集成運算放大器電路 4–7 集成運算放大器的主要性能指標