第四章集成运放内部电路设计
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集成运算放大器(以后简称集成运放)是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
它的类型很多,电路也不一样,但结构具有共同之处,下图所示为集成运放的内部电路组成框图。
图中输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差动放大电路,利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能,它的两个输人端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
电压放大级的主要作用是提高电压增益,它可由一级或多级放大电路组成。
输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器构成,以降低输出电阻,提高带负载能力。
偏置电路是为各级提供合适的工作电流。
此外还有一些辅助环节。
如电平移动电路,过载保护电路以及高频补偿电路等。
一个简单运算放大器的原理电路如下图a所示。
VT1、VT2组成差动放大电路,信号由双端输入,单端输出。
为了提高整个电路的电压增益,电压放大级由VT3、VT4组成复合管共射极电路。
由VT5、VT6组成两级电压跟随器而构成电路的输出级,它不仅可以提高带负载的能力,而且可进一步使直流电位下降,以达到输入信号电压uid =ui1-ui2为零时,输出电压uo =0和二极管VD组成低电压稳压电路以供给VT9的基准电压,它与VT9一起构成电流源电路以提高VT5的电压跟随能力。
由此可见,运算放大器有两个输入端(即反相输入端1和同相输入端2),与一个输出端3。
与此相对应,在下图b中画出了运算放大器的图形符号,其中反相输人端用“-”表示,同相输人端用“+”表示。
该器件外端输入、输出相应地用N、P和0表示。
下面以741型集成电路运算放大器作为模拟集成电路的典型例子,其原理电路如下图a所示。
该电路由输入级、偏置电路、中间级和输出级组成。
图b是简化电路。
(1)偏置电路741型集成运放由24个晶体管、10个电阻和一个电容所组成。
在体积小的条件下,为了降低功耗以限制温升,必须减小各级的静态工作电流,故采用微电流源电路。
如图a所示,由+VCC →VT12→R5→VT11→- VEE构成主偏置电路,决定偏置电路的基准电流IREF 。
集成运算放大器内部电路文件编码(GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968)集成运算放大器(以后简称集成运放)是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路。
它的类型很多,电路也不一样,但结构具有共同之处,下图所示为集成运放的内部电路组成框图。
图中输入级一般是由BJT 、JFET 或MOSFET 组成的差动放大电路,利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能,它的两个输人端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
电压放大级的主要作用是提高电压增益,它可由一级或多级放大电路组成。
输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器构成,以降低输出电阻,提高带负载能力。
偏置电路是为各级提供合适的工作电流。
此外还有一些辅助环节。
如电平移动电路,过载保护电路以及高频补偿电路等。
一个简单运算放大器的原理电路如下图a 所示。
VT 1、VT 2组成差动放大电路,信号由双端输入,单端输出。
为了提高整个电路的电压增益,电压放大级由VT 3、VT 4组成复合管共射极电路。
由VT 5、VT 6组成两级电压跟随器而构成电路的输出级,它不仅可以提高带负载的能力,而且可进一步使直流电位下降,以达到输入信号电压u id =u i1-u i2为零时,输出电压u o =0和二极管VD 组成低电压稳压电路以供给VT 9的基准电压,它与VT 9一起构成电流源电路以提高VT 5的电压跟随能力。
由此可见,运算放大器有两个输入端(即反相输入端1和同相输入端2),与一个输出端3。
与此相对应,在下图b 中画出了运算放大器的图形符号,其中反相输人端用“-”表示,同相输人端用“+”表示。
该器件外端输入、输出相应地用N 、P 和0表示。
下面以741型集成电路运算放大器作为模拟集成电路的典型例子,其原理电路如下图a 所示。
该电路由输入级、偏置电路、中间级和输出级组成。
图b 是简化电路。
(1)偏置电路741型集成运放由24个晶体管、10个电阻和一个电容所组成。
集成运放内部电路原理
集成运算放大器(简称集成运放)是一种将多个电子器件集成在一块单晶硅芯片上的电子器件。
其内部电路原理如下:
1. 输入级:由差分式放大电路组成,利用其对称性可提高电路性能。
2. 中间电压放大级:主要作用是提高电压增益,由多级放大电路组成。
3. 输出级电压增益为1,但为负载提供功率。
此外,集成运放的电路中还包括偏置电路,用于提供偏置电压以及对输入信号交流成分进行放大。
输入信号首先经过隔直电容过滤其直流成分,然后通过直流偏置信号进行放大。
反馈电阻和反向端电阻用于确定放大倍数。
整个电路具有同相输入端P、反相输入端N和输出端O。
当P端加入电压信号时,O端输出同相的电压信号;N端加入电压信号时,O端输出反相的电压信号。
此外,该电路还可以抑制共模信号,当输入信号中含有共模噪声时,将被抑制。
以上信息仅供参考,如需了解更多信息,建议查阅集成运放相关书籍或咨询专业人士。
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A VD、R id、 R ic、 R od、 R oc、K CMR。
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,I CEO1=I CEO2 ,从电路中可知V BE1=V BE2,I E1=I E2,I C1=I C2当β>>2时,式中I R=I REF称为基准电流,由上式可以看出,当R确定后,I R 就确定,I C2也随之而定,我们把I C2看作是I R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I B对I R的分流作用,提高镜象精度,减少β值不够大带来的影响。