【正文】 大器電路 四 、 高壓型集成運(yùn)放 五 、 低功耗型集成運(yùn)放 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 4–6 MOS集成運(yùn)算放大器 圖 4–25示出了 CMOS工藝中互補(bǔ)器件的結(jié)構(gòu)示意圖 。 其中 ， P溝道管直接作在 N型襯底上 ， 并將襯底接電路的最高電位 ， 而 N溝道管制作在 P阱中 ， P阱接電路的最低電位 。 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 S DGSGDP＋N＋N＋P＋P＋P＋P 阱N 型 襯 底 圖 4–25CMOS結(jié)構(gòu)示意圖 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 4–6–1MOS集成運(yùn)放中的基本單元電路 MOS運(yùn)放電路的組成與雙極型運(yùn)放相同 ， 各部分電路的作用及構(gòu)成形式也基本相似 。 一 、 MOS有源負(fù)載放大器 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 ( a ) ( b ) ( c )V2UDD＋－V1UoUi＋－V2UDD＋－V1UoUi＋－EGUDD＋－V1UoUi＋－V2 圖 4–26三種 MOS (a)E/E型 NMOS電路； (b)E/D型 NMOS電路；(c)CMOS電路 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 ( a )gm1Uirds1rds21gm21gm B 2＋－Uo＋－Ui( b )gm1Uirds1rds21gm B 2＋－Uo＋－( c )Uigm1 rds1rds2＋－Uo＋－UiUi 圖 4–27三種 MOS (a)E/E型； (b)E/D型； (c)CMOS 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 2212122112122212212221111)/()/(11)1(11mmmBmmBdsdsmiouummmBmmumBmdsdsmiougggggrrgUUALWLWAgggggAggrrgUUA???????????????????????????(4–60) (4–61) (4–62) (4–63) 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 11212112)11(1)(LWCuIArrgUUAoxnDQudsdsmiou???????? (4–64) (4–65) 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 二 、 MOS管鏡像電流源 基本 MOS管鏡像電流源如圖 4–28所示 。 圖中 V1, V２ 為兩個(gè)性能匹配的 ENMOS管 ， Ir為參考電流 。 若兩管工作在飽和區(qū) ， 則有 rDoDSDSDDILWLWIIUULWLWII12221212212//11//????????(4–66) 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 UDDIrIV1V2 圖 4–28 MOS管鏡像電流源 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 三 、 MOS管差動(dòng)放大器 在 MOS集成運(yùn)放中 ， 作為輸入級的差動(dòng)放大器 ，一般是由兩個(gè)對稱的有源負(fù)載 MOS放大器經(jīng)電流源耦合構(gòu)成 ， 因而有 E/E,E/DMOS和 CMOS三種基本形式 。其中 ， CMOS差動(dòng)放大器如 MOS差動(dòng)放大器具有前述差動(dòng)電路的性能特點(diǎn) ， 對差模電壓增益而言 ， 即為單邊 CMOS放大器的電壓增益 。 由于圖 4–29電路采用鏡像電流為負(fù)載 ， 因而 ， 從 Ud2輸出的電壓增益為 )( 42 dsdsmidoud rrgUUA ?? (4–67) 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 UDDV4＋UoV3V1V2＋Uid－－UGG－ USSV0 圖 4–29CMOS差動(dòng)放大器 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 四 、 MOS管輸出級電路 與雙極型運(yùn)放一樣 ， MOS集成運(yùn)放的輸出級要有較小的輸出電阻和較大的輸出電壓幅度 。 下面介紹兩種常用的 MOS管輸出級電路 。 1. 源極輸出器 具有恒流負(fù)載的 NMOS源極輸出器如圖 4–30(a)所示 ， 圖 4–30(b)為其小信號交流等效電路 。 由圖 (b)可求得電壓放大倍數(shù)為 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 )1(11111111112111111121111?????????????????mdsdsmBmomBmmudsdsmBmmiougrrggrgggArrgggUUA(4–68) (4–69) (4–70) 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 ( a )V1UDD＋－V2UoUGGUi＋－( b )Ugs1gm1rds1rds2＋－Uo＋－Ui1gm B 1Ugs1＋ －G1S1D2D1G2S2 圖 4–30NMOS (a)電路； (b)交流等效電路 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 2. 低阻輸出級電路 圖 4–31示出了 MOS集成電路中常用的低阻輸出級電路 。 圖中管側(cè)標(biāo)出了該管導(dǎo)電溝道的寬長比 W/L。輸入信號 Ui經(jīng)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(fù)載 RL上；另一路是 Ui從 V1的源極輸出再經(jīng)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 。 兩路輸出信號在 RL上同相疊加 。 V2為反饋管 ， 它將輸出信號經(jīng)源極反饋到 V7管柵極 ， 構(gòu)成并聯(lián)電壓負(fù)反饋 ，從而使輸出電阻由原來 1/gm6降低到約為 1/(gm6+gm7)。 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 V11 4 080V21 4 080V3V41 1 481 1 48V72 0 08V5948V62812＋－Ui＋－UoRL－ USSUDD 圖 431 底阻輸出級電路 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 4–6–2CMOS集成運(yùn)算放大器 5G14573 5G14573是一種通用型 CMOS集成運(yùn)放 ， 它包含有四個(gè)相同的運(yùn)放單元 。 由于四個(gè)運(yùn)放按相同工藝流程做在一塊芯片上 ， 因而具有良好的匹配及溫度一致特性 ， 為多運(yùn)放應(yīng)用的場合提供了方便 。 5G14573中一個(gè)運(yùn)放單元的原理電路圖如圖 4–32所示 ， 它由兩級放大器組成 。 輸入級是類似于圖 4–29的 CMOS差動(dòng)放大器 ，只是 PMOS管 V3,V4組成差放管 ， 而 NMOS管 V3,V4接成鏡像電流源作有源負(fù)載 。 第 4章 集成運(yùn)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(yùn)放電路原理圖 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 4–7 集成運(yùn)算放大器的主要性能指標(biāo) 一 、 輸入失調(diào)電壓 UIO和輸入失調(diào)電流 IIO 輸入失調(diào)主要反映運(yùn)放輸入級差動(dòng)電路的對稱性 。欲使靜態(tài)時(shí)輸出端為零電位 ， 運(yùn)放兩輸入端之間必須外加的直流補(bǔ)償電壓 ， 稱為輸入失調(diào)電壓 ， 用 UIO表示；必須外加的直流補(bǔ)償電流 ， 稱為輸入失調(diào)電流 ， 用 IIO表示 。 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 二 、 失調(diào)的溫漂 在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi) ， UIO隨溫度的平均變化率稱為輸入失調(diào)電壓溫漂 ， 以 d UIO /dT表示 。 在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi) ， IIO隨溫度的平均變化率稱為輸入失調(diào)電流溫漂 ， 以 d IIO /dT表示 。 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 三、輸入偏置電流 IIB 靜態(tài)時(shí) ， 輸入級兩差放管基極電流 IB1,IB2的平均值 ，即 221 BBIBIII ??第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 四、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Aud 五、共模抑制比 KCMR 六、差模輸入電阻 Rid 七、共模輸入電阻 Ric 八、輸出電阻 Ro 九 、 輸入電壓范圍 十、帶寬 十一、轉(zhuǎn)換速率 (壓擺率 )SR 十二、靜態(tài)功耗 Pc 十三、電源電壓抑制比 PSRR