2022-2023学年高二物理竞赛课件：集成运放电路简介

集成运放电路简介 2 集成运放电路简介 集成运放电路分析 （1）了解用途：了解要分析的电路的应用场合、用途和技术指标。 （2）化整为零：将整个电路图分为各自具有一定功能的基本电路。 （3）分析功能：定性分析每一部分电路的基本功能和性能。 （4）统观整体：电路相互连接关系以及连接后电路实现的功能和性能。 （5）定量计算：必要时可估算或利用计算机计算电路的主要参数。 已知电路图，分析其原理和功能、性能。 3 MOS管多路电流源 根据所需静态电流，来确定沟道尺寸。 MOS管的漏极电流正比于沟道的宽长比。 设宽长比W/L=S，且T1～T4的宽长比分别为S0、S1、S2、S3，则 基准电流 4 [例]　图示电路是型号为F007的通用型集成运放的电流源部分。其中T10与T11为纵向NPN管； T12与T13是横向PNP管，它们的均为5，它们b-e 间电压值均约为0.7V。试求出各管的集电极电流。 F007中的电流源电路 +Vcc (+15V) R5 39k IC13 IR IC12 T13 T12 IB10+IB12 IC10 T10 T11 R4 3k -Vcc (-15V) 解：图中R5上的电流是基准电流，根据R5所在回路可以求出 T10与T11构成微电流源， 利用累试法或图解法求出I10≈28A T12与T13构成镜像电流源， 在电流源电路中，首先应求出基准电流IR， IR常常是集成运放电路中唯一能够通过列方程直接求出的电流；然后利用与IR的关系，分别求出各路输出电流。 5 4.2.4　以电流源为有源负载的放大电路 　　在共射（共源）放大电路中，为了提高电压放大倍数的数值，行之有效的方法是增大集电极电阻Rc（或漏极电阻Rd）。然而，为了维持晶体管（场效应管）的静态电流不变，在增大Rc （ Rd ）的同时必须提高电源电压。当电源电压增大到一定程度时，电路的设计就变得不合理了。在集成运放中，常用电流源电路取代Rc （ Rd ），这样在电源电压不变的情况下，既可获得合适的静态电流，对于交流信号，又可得到很大的等效的Rc （或Rd ）。由于晶体管和场效应管是有源元件，而上述电路中又以它们作为负载，故称为有源负载。 6 一、有源负载共射放大电路 +VCC R IR IC2 T3 T2 IC1 T1 Rb RL + - uO + - uI 电路：  T1 ：放大管 （共射）；  T2与T3：镜像电流源； 工作原理：  T2 ： T1的负载管 。 基准电流 空载时T1管的静态集电极电流 1) 并不需要很高的电源电压，只要VCC与R相配合，就可以设置合适的集电极电流ICQ1 2)输入端的uI中应含有直流分量，为T1提供静态基极电流IBQ1 ， IBQ1应等于ICQ1 / 1，而不应与镜像电流源提供的IC2产生冲突 3) 电路带上负载电阻RL后，ICQ1将有所变化。 注意！ +VCC Rc IC1 T1 Rb RL + - uO + - uI +VCC IC1 T1 Rb RL + - uO + - uI +VCC R IR IC2 T3 T2 + uO 7 有源负载共射放大电路 +VCC IC2 T3 T2 R IR IC1 T1 Rb RL + - uO + - uI RL’ T1 Rb RL + - + - rbe1 rce1 RL RL’ (rce2) + - + - Rb 电压放大倍数 若RL<<(rce1// rce2)，则 等效负载 等效电路 8 二、有源负载差分放大电路 +VCC iC3 T4 T3 I io iC1 T1 RL + - uO + - uI T２ iC4 iC2 -VEE 电路：  T1与T2：放大管 （差分）；  T3与T4：负载（镜像电流源） iC3= iC4 ； 工作原理： 静态 IE1＝ IE2 ≈ IC1 ＝ IC2 ＝I/2， 若3>>2，则IC3 ≈IC1 因IC4 ＝ IC3 ，所以IC4 ≈IC1 iO= IC4 －IC2 ≈ 0 差模输入 iC1= －iC2 ，而iC3 ≈ iC1 ；由于iC3和 iC4的镜像关系， iC3= iC4  iO=  iC4 －  iC2 ≈  iC1 －( － iC1 )=2  iC1 ①电路的输入、输出方式？ ②如何设置静态电流？ ③静态时iO约为多少？ ④动态时ΔiO约为多少？ 9 电压放大倍数 +VCC iC3 T4 T3 I io iC1 T1 RL + - uO + - uI T２ iC4 iC2 -VEE 输出电流与输入电压之比 使单端输出电路的差模放大倍数近似等于双端输出时的差模放大倍数。 10 对