2022-2023学年高二物理竞赛课件：集成运算放大器

集成运算放大器 集成运算放大器 集成运算放大器是非常重要的一种线性集成电路，它的应用十分广泛。它用在模拟信号的运算、放大、检测、变换、处理、信号产生等等。 集成运算放大器的概述 集成运算放大器是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。 一、集成运放的典型结构 运放的典范电路通常有三级放大电路组成 运放输入级：—差分放大（差动放大器）电路 该级要求有低温漂，高共模抑制比 和高输入电阻特性。 中间放大级：通常采用CE(CS)放大电路 运算放大器的增益主要由这一级承担，所以这一级要有很高的电压增益。 输出级—采用互补对称式射极跟随器结构 输出级要求能驱动较大的负载，有一定的输出电流和输出电压，因此，对该级要求具有低输出电阻。 二、集成运放的主要特点 1﹒它具有“二高一低”特性的线性组件。即高增益、高输入电阻、低输出电阻的多级直接耦合放大器 2﹒为保证有合适的静态工作点，并低功耗，电路采用微电流源作为偏置，放大电路负载采及有源负载，以提高电压增益。 3﹒在理想条件下，集成运算放大器可以看成一个电压控制电压源。等效（VCVS） 三、集成运放的电路符号 国标符号 简化符号 惯用符号 反相输入端 同相输入端 第三篇第二章 集成运算放大器 6 在低频小信号的条件下 运算放大器可用下面电路等效 低频小信号模型 Rid→∞ Rod→0 Aod→∞ 在理想条件下有： 第三篇第二章 集成运算放大器 7 2.3.2 集成运放中的电流源偏置电路 一、基本镜像电流源 T1、T2两管的参数和特性完全一致，电流放大倍数均为β。 电阻RREF用来确定参考电流的IREF大小 T1管工作在临界饱和状态。而T2管工作在放大状态。IL＝IC2＝IC1 ＝IREF -2IB≈IREF。 输出电流IL与负载RL无关，与IREF存在近似的“镜像”关系，电路称为镜像电流源或电流镜电路。 当三极管的β≥50时，基本镜像电流源输出电流IL与参考电流IREF的误差＜5%。 镜像电流源除了电流IL与IREF具有镜像关系外，还具有温度补偿作用 二、跟随型镜像电流源电路 电路由三只晶体管组成，在负载电阻 上将流过恒定的电流 。电路要求T1、T2、T3晶体参数相同，特性也相同。 第三篇第二章 集成运算放大器 10 因此，晶体管T1、T2组成镜像电流源结构，参考电阻RREF决定参考电流IREF，T３管为减小输出电流与参考电流的误差而设置，射极电阻Re3为提高T1、T2管集电极电流镜像精度，约为几十千欧。 电路中：令 相同 当β≥50时，输出电流IL与参考电流IREF的相对误差小于0.08% $