集成运放电路设计原理图

集成运放电路设计原理图

一、集成电路及其特点

集成电路的特点

1. 单个元件精度不高，受温度影响也大，但元器件的性能参数比较一致，对称性好。适合于组成差动电路。

2. 阻值太高或太低的电阻不易制造，在集成电路中管子用得多而电阻用得少。

3. 大电容和电感不易制造，多级放大电路都用直接耦合。

5. 在集成电路中，NPN管都做成纵向管，β大NP管都做成横向管，β小而PN结耐压高。NPN管和PNP管无法配对使用。对PNP管，β和（β+1）差别大，IB往往不能忽略。

二、集成运放电路的组成及各部分的作用

1. 组成

2. 作用

如图所示，集成运放电路由四部分组成，输入级是一个双端输入的高性能差动放大电阻，要求其Ri高，Aod大，KCMR大，静态电流小，该级的好坏直接影响集成运放的大多数性能参数，所以更新变化最多。中间级的作用是使集成运放具有较强的放大能力，故多采用复合管做放大管，以电流源做集电极负载。输出级要求具有线性范围宽，输出电阻小，非线性失真小等特点。偏置电路用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点

三、集成运放的电压传输特性

1.符号

同相输入端表示输入电压与输出电压相位相同，若uP 》0，则uO 》0;uP

反相输入端表示输入电压与输出电压相位相反，若uN 》0，则uO 0.

2.电压的传输特性

所谓电压传输特性，实际上是一种关系曲线如图4-3，即输出电压uo和输入电压ui之间的关系曲线。关系曲线明显地为两个区域，线性放大区和饱和区，斜线反映了线性放大区输入与输出之间的关系。斜率就是电压放大倍数Av=uo/ui，输出与输入幅值（或有效值）之比，两端水平线是饱和区的现象，表明输出电压uo不随输入ui =uP - uN 而变，而是恒定值+Uom（或-Uom），由特性曲线还看出线性区非常窄，这是因为差模开环放大倍数Aod非常高，可达几十万倍，只有当ui =|uP - uN |

四、集成运放中的电流源电路

1.镜像电流源

1 组成

由三极管T2和接成二极管T1的组成，发射结并联，即UBE1 = UBE2

2 工作原理

IC2 = IR /（1+2/β） （4-1）

如果β》》2，则IC2 ≈ IR = （VCC-UBE）/R （4-2）

3 问题

a）IC2随VCC变化; b）要使IC2小，R必须很大

c）对温度漂移没有抑制作用 d）输出电阻不够大 RO =rce2

2.威尔逊电流源

1 组成

在镜像电流源基础上加了T3

2 工作原理

（4-3）

其中IR =（VCC-UBE3-UBE2）/R （4-3）

3 特点和问题

3.微电流源

1 组成

在镜像电流源T2管的发射极上加接电阻Re 。

2 工作原理

UT .ln（IC1 /IC2）=IC2Re （4-4）

3 特点

小而稳。用不大的Re就可以使IC2为uA级。由于引入Re， IC2更加稳定。由于UBE2

4.多路电流源

用同一个参数电流IR ，同时产生几个输出电流，给多个放大管提供偏置电流或作为有源负载。

5.电流源的应用

1 为集成运放各级提供小而稳的偏置电流

2 作为各放大级的有源负载，提高电压增益。

优点：（a）用三极管代替大电阻，节省硅片面积，降低成本。

（b）用较少的级数可获得很高的增益，由于级数少和电路输出阻抗大，集成运放的消振问题容易解决

（c）由于放大管集电极电流与集电极电位无关，电路可以在很宽的电源电压范围内工作而偏置电流基本不变。

审核编辑 ：李倩