【正文】 由圖 4–17不難看出 ， 在靜態(tài)工作點(diǎn)附近 ， 當(dāng)|uid|≤UT， 即室溫下 ， uid在 26mV以內(nèi)時(shí) ， 傳輸特性近似為一段直線 。 當(dāng) | uid |≥4 UT,即 uid超過 100mV時(shí) ， 傳輸特性明顯彎曲 ， 而后趨于水平 ， 說明 | uid |繼續(xù)增大時(shí) ， iC1,iC2和 uo將保持不變 。 此時(shí) ， 一管截止 ， 恒流源電流全部流入另一管 。 擴(kuò)展后的電流傳輸特性曲線見圖 418(b)。 不過 ， 隨著線性區(qū)范圍的擴(kuò)大 ， 曲線的斜率減小 ， 表明差動(dòng)放大器的增益將隨之降低 。 gm定義為工作點(diǎn)處 ， 雙端輸出電流的變化量 ΔiC與輸入差模電壓變化量 Δuid之比 ， 即 122mQidCmQidCmguiguig???????因?yàn)?ΔiC=ΔiＣ１ ΔiＣ 2=2ΔiＣ１ ,所以上式變?yōu)? (4–44) 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 式中 ， gm1=ΔiＣ１ /Δuid,為 Q點(diǎn)處單端輸出時(shí)的跨導(dǎo) ，反映在傳輸特性上 ， 是圖 4–17(a)曲線在 uid =0處的斜率 。 但是在實(shí)際電路中 ， 由于兩晶體管參數(shù)和電阻值不可能做到完全對(duì)稱 ， 因而使得輸出不為零 。 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 RC＋ ΔRCRCUiV1V2－＋Uo－ UEEIUCCIB＋－－ ＋I(xiàn)IO2IIO2UIOIB圖 4–19差動(dòng)電路的失調(diào)電壓和失調(diào)電流 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 SCSSSCCCCCCCCCCSSCCTBEBEBEBEIOIRIIIRRRIIRRIRIIIIIUUUUUU?????????????12212112212121)()l n ((4–49) (4–50) (4–51) (4–52) 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 )(SSCCTIO IIRRUU ????(4–53) )(CCBIO RRII ?????? (4–54) 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 由于差動(dòng)放大器存在失調(diào) ， 因而實(shí)際電路中應(yīng)設(shè)法進(jìn)行補(bǔ)償 。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(shù) ， 調(diào)整集電極電阻 ， 使零輸入時(shí)零輸出 。 另一種方法是在外電路中加調(diào)零電位器 ， 通過實(shí)地調(diào)整 ， 作到零輸入時(shí)零輸出 。 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 ( b )RCV1V2－＋Uo－ UEEIUCCRWRSRS( a )RCRCV1V2－＋Uo－ UEEIUCCRWRSRSRC 圖 4–20 (a)射極調(diào)零 。 對(duì)這種隨機(jī)的變化 ， 任何調(diào)零措施還作不到理想跟蹤調(diào)整 。 那么失調(diào)的溫漂有多大呢 ? 失調(diào)電壓 UIO的溫漂 ， 可以通過式 (4–53)對(duì)溫度 T求導(dǎo)得出 ， 并考慮到 ΔRC/RC、 ΔIS/ IS在很寬的溫度范圍內(nèi)基本恒定 ， 則 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 IOIOBIOIOTSSCCTSSCCIOCIIdTddTdIdTdUTUTUIIRRdTdUIIRRdTdU?????????????????????? 11)()((4–57) (4–58) 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 4–4 集成運(yùn)算放大器的輸出級(jí)電路 圖 4–21示出了互補(bǔ)型射隨器的原理圖 。 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 UCCUoV1V2RL－ UCC－＋＋Ui－ 圖 4–21 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 由圖 4–21可知 ， 當(dāng)忽略管子飽和壓降時(shí) ， 最大輸出電壓幅度近似為 177。 UＣＣ /RL。 而在 ～ ， 兩管的輸出電流近似為零 。 這種失真通常稱為交越失真 。 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 交越失真iC10uBE0io, uoiC2ui0ω tω t 圖 4–22 交越失真產(chǎn)生的原因及波形 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 為了克服交越失真 ， 可以分別給兩管發(fā)射結(jié)加一正向偏壓 ， 其值等于或稍大于導(dǎo)通電壓 。在集成運(yùn)放中 ， 常用的偏置方式如圖 4–23所示 。 調(diào)整 R1,R2的比值 ， 可以得到所需的偏壓值 。由于它性能好 ， 價(jià)格便宜 ， 所以是目前使用最為普遍的集成運(yùn)放之一 。圖中各引出端所標(biāo)數(shù)字為組件的管腳編號(hào) 。 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 V8V92V1V23V3V4V7Δ IC3Δ IC4Δ IC5V5V6Δ IC61R11kR35 0 kR21k5R43 . 2 kV10V12V13V114 . 5 kC3 0 pR53 9 kR7R67 . 5 kV16V17V15V D1V D2V19V18R850R925V147( ＋ 1 5 V )64( － 1 5 V )Δ I0 圖 4–24 F007電路原理圖 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 參照?qǐng)D 4–24， V8～ V13,R4和 R5構(gòu)成電流源組 。 V10和 V11組成小電流電流源 ， 作鏡像電流源 V8,V9的參考電流 ， 并為V3,V4提供基極偏流 。V12,V13組成鏡像電流源 ， 作中間放大級(jí)的有源負(fù)載 。 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 4–5–2專用型集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介 由于種種原因 ， 要想得到各項(xiàng)性能指標(biāo)都接近理想的集成運(yùn)放很困難 。 一 、 高輸入電阻型集成運(yùn)放 二 、 高精度集成運(yùn)放 三 、 高速寬帶型集成運(yùn)放 第 4章 集成運(yùn)算放大器電路 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 。 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 。 圖中 V1, V２ 為兩個(gè)性能匹配的 ENMOS管 ， Ir為參考電流 。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(duì)差模電壓增益而言 ， 即為單邊 CMOS放大器的電壓增益 。 下面介紹兩種常用的 MOS管輸出級(jí)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(jí)電路 圖 4–31示出了 MOS集成電路中常用的低阻輸出級(jí)電路 。輸入信號(hào) 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 。 V2為反饋管 ， 它將輸出信號(hào)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)。 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(chǎng)合提供了方便 。 輸入級(jí)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 。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 。 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