2022-2023学年高二物理竞赛课件：集成运算放大电路 (2)

1 集成运算放大电路 2 集成运算放大电路 集成运算放大电路概述 集成运放中的电流源电路 集成运放电路简介 集成运放的种类及选择 集成运放的使用 3 按其功能分 数字集成电路 模拟集成电路 模拟集成电路类型 集成运算放大器；集成功率放大器； 集成高频放大器；集成中频放大器； 集成比较器；集成乘法器；集成稳压器； 集成数/模和模/数转换器等。 集成电路IC (Integrated Circuit) 将整个电路的各个元件以及连线做在同一个半导体 基片上。 4 集成电路的外形 (a)双列直插式 (b)圆壳式 (c)扁平式 5 （1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采 用差分放大电路和电流源电路。 （2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂 并不增加制作工序。 （3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制 作的大电阻。 （4）集成电路中的 NPN 、 PNP管的  值差别较 大，通常 PNP 的  ≤ 10 ，集成电路中多采用 复合管。 集成运放----高性能的直接耦合多级放大电路。 3.2 集成运算放大电路概述 3.2.1　集成运放的电路结构特点 6 3.2.2 集成运放电路的组成及其各部分的作用 集成运放电路组成方框图 两个 输入端 一个 输出端 若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。 7 输入级 中间级 输出级 偏置电路 uP uN uO 输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad大， Ac小，输入端耐压高。 中间级：主放大级，多采用共射（或共源）放大电路。要求有足够的放大能力。 输出级：功率级，多采用准互补输出电路。要求Ro小，最大不失真输出电压尽可能大。 偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。 几代产品中输入级的变化最大！ 8 3.2.3 集成运放的电压传输特性 + - Aod uP uN uO 同相输入端 反相输入端 A od ：开环电压放大倍数 集成运放的符号 9 非线性区： 线性区： 非线性区： 集成运算放大器的传输特性 10 由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多微伏。 在线性区： uO＝Aod(uP－uN) Aod是开环差模放大倍数。 (uP－uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是＋UOM , 就是－UOM，即集成运放工作在非线性区。 11 3.3.3　集成运放中的电流源电路 1　基本电流源电路 2　改进型电流源电路 3　多路电流源电路 4　以电流源为有源负载的放大电路 　　集成运放电路中的晶体管和场效应管，除了作为放大管外，还构成电流源电路，为各级提供合适的静态电流；或作为有源负载取代高阻值的电阻，从而增大放大电路的电压放大倍数。本节将介绍常见的电流源电路以及有源负载的应用。 12 镜像电流源 1　基本电流源电路 一、镜像电流源 +Vcc R 2IB IB0 IB1 IC1 IR IC0 T1 T0 所以：IB0= IB1= IB，IC0 = IC1= IC= IB 。 使IC0和IC1呈镜像关系。 电路： T0与T1特性一致， 0 = 1=  ；  T0与T1工作在放大状态。 因为：UBE0=UBE1， 0 = 1= ； 工作原理：  IC1为输出电流。 $