102 第4章 集成运算放大器
本章基本内容、教学要点及能力培养目标
本章简要地介绍了集成运算放大电路的组成、基本特性、主要参数及多级直接耦合放大电路的基本单元电路－－差分放大电路。
通过本章的学习，要求能掌握差分放大电路的基本构成，能分析常用的几种基本差分放大单元电路；能讲述集成运算放大器的结构、组成，能分析集成运算放大器的基本特性和主要参数。
本章要讨论的问题
● 差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？为什么它能抑制零点漂移？
● 差分放大电路的基本构成及几种常用的基本单元电路？
● 集成运放由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
● 集成运放的电压传输特性有什么特点？为什么？
● 集成运放有哪些主要技术指标？如何评价集成运放的性能？
4.1 差分放大电路
重点内容
1、差分放大电路的组成及基本单元电路；
2、差模信号、共模信号；
3、带恒流源的改进型差分放大电路。
难点内容
差分放大电路的分析、计算。
例题详解
【案例分析4.1.1】在图4.1.1所示电路中，已知三极管β1＝β2＝50，rbe≈2kΩ，Re＝2kΩ，Rc＝10kΩ，RL＝20kΩ。试求：该电路的差模输入电阻、差模输出电阻和差模电压放大倍数。
分析、求解：本案例分析试图通过具体电路的分析计算，来说明差分放大电路差模输入电阻、差模输出电阻和差模电压放大倍数的求取。 由于整个差分放大电路双端输出时的差模放大倍图4.1.1 基本差分放大电路 103 数Avd等于单管放大电路的电压放大倍数，故可通过单管，对称的一半电路（简称半边电路）的微变等效电路求出Avd。在差模输入时，两管集电极电流变化量大小相等、方向相反，负载RL的中点电位是不随信号变化的零电位，即中点可等效看作交流地，于是有差模信号的交流通路，如图4.1.2（a）所示。因为半边电路的负载为RL /2，于是有半边电路的差模交流小信号微变等效电路如图4.1.2（b）所示。
模拟电子线路 第四章 集成运算放大电路
第一节 学习要求
第二节 集成运算放大器中的恒流源
第三节 差分式放大电路
第四节 集成电路运算放大器
第五节 集成电路运算放大器的主要参数
第六节 场效应管简介
第一节 学习要求
1. 掌握基本镜象电流源、比例电流源、微电流源电路结 构及基本特性。
2. 掌握差模信号、共模信号的定义与特点。
3. 掌握基本型和恒流源型差分放大器的电路结构、特点， 会熟练计算电路的静态工作点，熟悉四种电路的连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。
4. 熟练分析差分放大器对差模小信号输入时的放大特性， 共模抑制比。会计算AVD、Rid、 Ric、
Rod、 Roc 、KCMR。
5．熟悉运放的主要技术指标及集成运算放大电路的一般电路结构。
学习重点：
掌握集成运放的基本电路的分析方法
学习难点：
集成运放内部电路的分析
集成电路简介
集成电路是在一小块 P型硅晶片衬底上， 制成多个晶体管 ( 或FET)、电阻、电容，组合成具有特定功能的电路。
集成电路在结构上的特点：
1. 采用直接耦合方式。
2. 为克服直接耦合方式带来的温漂现象,采用了温度补偿的手段 ----输入级是差放电路。
3. 大量采用BJT或FET构成恒流源 ,代替大阻值R ,或用于设置静态电流。
4. 采用复合管接法以改进单管性能。
集成电路分为数字和模拟两大部分。 返回
第二节 集成运算放大器中的恒流源
一、基本镜象电流源
电路如图6.1所示。T1,T2参数完全相同,即β1=β2,ICEO1=ICEO2 ，从电路中可知VBE1=VBE2，IE1=IE2 ，IC1=IC2
当β>>2时,
式中IR=IREF称为基准电流，由上式可以看出， 当R确定后，IR就确定，IC2也随之而定，我们把IC2看作是IR的镜像，所以称图6.1为镜像恒流源。
改进电路一：
图6.2是带有缓冲级的基本镜象电流源,它是针对基本镜象电流源缺点进行的改进， 两者不同之处在于增加了三极管T3，其目的是减少三极管T1、T2的IB对IR的分流作用， 提高镜象精度，减少β值不够大带来的影响。
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第四章 习题与思考题
♦ ♦ 习题4-1在图P4-1所示互补对称电路中，已知VCC为6V, RL为8 ◎，假设三极管的上&和管压降 UCES
= 1V,
① 试估算电路的最大输出功率 Pom；
② 估算电路中直流电源消耗的功率 PV和效率刀。
解：①
(VCC -Ucem)2 (6 -1)2
Pom =^C——cem-=-———W ： 1.563W
2RL 2 8
如忽略UCES,则
，退=互亚=2.25W
2RL 2M8
2VCC 2 62
FV QC -2-6-W ： 2.865W
二 RL 二 8
= Pm =1563 ： 54.55%
FV 2.865
.., RE 2 25 一…
如忽略UCES则。=Pm = 仝5定78.53%
FV 2.865
此题的意图是理解OCL互补对称放大电路的Pom和PV的估算方法
♦ ♦ 习题4-2在图P4-1所示的电路中：
①三极管的最大功耗等于多少 ？
② 流过三极管的最大集电极电流等于多少 ？
③三极管集电极和发射极之间承受的最大电压等于多少 ？
④为了在负载上得到最大输出功率 Pom,输入端应加上的正弦电压有效值大约等于多少 ？ 专业word可编辑
解：① PCM >0.2Pom =0.2 X2.25W =0.45W
VCC 6 . .
ICM .q=6A=0.75A
RL 8
③ u(BR)CEO 2VCC =2 6V = 12V
④因为互补对称电路中无论哪个三极管导电 ，电路均工作在射极跟随器状态 ，Au上1,而略小于
本题的意图是了解OCL互补对称电路中功率三极管极限参数的估算方法
♦. 习题4-3在图P4-3所示互补对称电路中，已知VCC为6V, RL为8 ◎，假设三极管的上&和管压降 UCES
= 1V,
①估算电路的最大输出功率 Pom；
62 —=-6—W : 0.716W 2 RL 2 二 8Ucem VCC 6
第4章 集成运算放大电路
自测题
一、选择合适答案填入空内。
(1)集成运放电路采用直接耦合方式是因为( C )。
A.可获得很大的放大倍数 B.可使温漂小 C.集成工艺难于制造大容量电容
(2)通用型集成运放适用于放大( B )。
A.高频信号 B.低频信号 C.任何频率信号
(3)集成运放制造工艺使得同类半导体管的( C )。
A.指标参数准确 B.参数不受温度影响 C.参数一直性好
(4)集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以( A )。
A.减小温漂 B.增大放大倍数 C.提高输入电阻
(5)为增大电压放大倍数,集成运放的中间级多采用( A )。
A.共射放大电路 B.共集放大电路 C.共基放大电路
二、判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果。
(1)运放的输入失调电压UIO是两输入端电位之差。( × )
(2)运放的输入失调电流IIO是两输入端电流之差。( √ )
(3)运放的共模抑制比cdCMRAAK。( √ )
(4)有源负载可以增大放大电路的输出电流。( √ )
(5)在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。( × )
三、电路如图T4.3 所示，已知β1＝β2＝β3= 100 。各管的UBE均为0.7V , 试求IC2的值。
解：分析估算如下：
21100CCBEBERVUUIAR
00202211BBBBIIII；
0202()1RBBBIIII
图T4.3
22021CBBIII。比较上两式，得
2(2)1002(1)CRRIIIA
四、电路如图T4.4所示。
