合肥工业大学：《模拟电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第九讲 集成运算放大器

差分式放大器

集成电路运算放大器中的电流源 电流源概述 电流源电路的特点:这是输出电流恒定的电路。 它具有很高的输出电阻。 1、BJT、FET工作在放大状态时,其输出电流都是具有 恒流特性的受控电流源;由它们都可构成电流源电路 2、在模拟集成电路中,常用的电流源电路有: 镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源 等 3、电流源电路一般都加有电流负反馈, 4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性,对电流 源电路进行温度补偿,以减小温度对电流的影响

集成电路运算放大器中的电流源 一、电流源电路的特点：这是输出电流恒定的电路。 它具有很高的输出电阻。 1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有 恒流特性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源 等 3、电流源电路一般都加有电流负反馈， 4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流 源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。 电 流 源 概 述

电流源概述 电流源电路的用途: 1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏 置电流,以获得极其稳定的Q点 2、作各种放大器的有源负载,以提高增益、 增大动态范围 3、由电流源给电容充电,可获得随时间线性 增长的电压输出 4、电流源还可单独制成稳流电源使用

电 流 源 概 述 2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、 增大动态范围。 二、电流源电路的用途： 1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏 置电流，以获得极其稳定的Q点。 3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性 增长的电压输出。 4、电流源还可单独制成稳流电源使用

集成电路电流源 、镜象电流源 C 三极管T、T2匹配, B=B,=B R Rc R=REF↓2 BEl BE 2 BE Ic2 R=IC1+21B C1 C2+2/ KT2 B C 2 (1+ CC BE R ,当β>>2时, R 镜象电流源 l2=lR,Ic2和lR是镜象关系。 其中:基准电流ⅠR是稳定的,故输出电流lC2也是稳定的

集成电路电流源 一、镜象电流源 三极管T1 、T2 匹配， BE1 BE2 BE ,则 1 2 V =V =V b = b = b I I I I I I R C B C B C ( ) = + = + = + 1 2 2 2 2 1 2 b 且 R V V I CC BE R − = ，当b  2时, I I C2 = R ，IC2 和 IR是镜象关系。 镜象电流源 其中：基准电流 I R 是稳定的，故输出电流 I C2 也是稳定的

、精密镜象电流源 精密镜象电流源和普通镜象电流源相比,其 镜象精度提高了β倍 电路中增加了T3管, R IREFY B3 C2 c2 rEF B3 =RF-2B/(+β3) 3比镜象电流源的2/B小 R1 B倍。因此(2和之间的 e3 镜象精度提高了(+β3)倍。 精密电流源

二、精密镜象电流源 精密镜象电流源和普通镜象电流源相比，其 镜象精度提高了b 倍。 精密电流源 电路中增加了T3 管， IB3 比镜象电流源的2IB小 β3倍。因此IC2和IREF之间的 镜象精度提高了 倍。 ( 3 ) REF B C2 C1 REF B3 I 2 I 1 I I I I = − +b  = = − ( +b )3 1

、微电流源 微电流源电路,接入R。2电阻得到一个比基准电流 小许多倍的微电流源,适用微功耗的集成电路和集成 放大器的前置级中。 BE C BE R C2 E2 Rc Rcl IR=IREFV2 REF↓B1+B2 C2 C2 近 B12B2 T T1 T2 当R耳 BE2 BE1 Re2 而lc2可 E2 le2的稳定性也比/RE的檍定性好 微电流源

三、微电流源 微电流源电路,接入Re2电阻得到一个比基准电流 小许多倍的微电流源，适用微功耗的集成电路和集成 放大器的前置级中。 微电流源 BE1 BE2 BE E2 Re2 V −V = V = I IC2远小于IREF , I REF V CC R 。 当R取 几k 时， IREF 为mA量级， 而IC2可降至A量级的微电流源。且 IC2 的稳定性也比IREF 的稳定性好。 2 2 2 e BE C E R V I I    =

四、比例式电流源 在镜象电流源电路的基础上,增加两个发射极电 阻,使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系, 即可构成比例电流源。 因两三极管基极对地电位 CC 相等,于是有 IR-IREFAB1+lB2 C2 BEl +=1R1=7 BE2 +1E2 R e2 B12B2 T1 因 BEI BE2 BE1BE2 R E;≈ R R E2e2 2E2~R 比例式电流源 M R El e2

四、比例式电流源 在镜象电流源电路的基础上，增加两个发射极电 阻，使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系， 即可构成比例电流源。 比例式电流源 因两三极管基极对地电位 e2 e1 E1 E2 E1 e1 E2 e2 BE1 BE2 BE1 E1 e1 = BE2 E2 e2 R R I I I R I R V V V I R V I R    + + 因 相等，于是有

五、多路电流源 通过一个基准电流源 CC 稳定多个三极管的工作点 REF Ic2 Ic3 电流,即可构成多路电流 T 源。图中一个基准电流 T ZE2IIR R E可获得多个恒定电流 C2、C3 多路电流源

五、多路电流源 通过一个基准电流源 稳定多个三极管的工作点 电流，即可构成多路电流 源。图中一个基准电流 IREF可获得多个恒定电流 IC2、IC3。 多路电流源

差分放大电路 线性放 电路完全对称的理想情况: OV 大电路 D 放大两个输入信号之差 差模电压增益差模信号Ya 共模信号 IC (v1+va2) 差模信号:是指在两个输入端加 t 0 幅度相等,极性相反的信号。y2 共模信号:是指在两个输入端加∩m 幅度相等,极性相同的信号 (a)共模信号 (b)差模信号 差分放大电路仅对差模信号具有放大能力,对共模信号不予放大

差分放大电路 vi1 vi2 线性放 大电路 电路完全对称的理想情况： vo ( ) o VD i1 i2 v = A v − v 差模电压增益 差模信号 id v 放大两个输入信号之差 共模信号 ( ) 2 1 ic i1 i2 v = v + v 差分放大电路仅对差模信号具有放大能力，对共模信号不予放大。 差模信号：是指在两个输入端加 幅度相等，极性相反的信号。 共模信号 ：是指在两个输入端加 幅度相等，极性相同的信号

差分放大电路的组成 差分放大电路是由两个特性基本相同的三极管组成,电路 参数对称相等。 差分放大电路的静态和动态计算方法与基本放大电路基本相同 静态分析 当输入信号为零时,即vn=V2=O时, 由于电路完全对称。 Rc 这时, I=l/2 ARC N\odx C2 C T 十 CE CC Rc+ BE 11 v12 C2 =0 动态分析 当在电路两个输入端各加一个大小相等,极性相反的信号电压, 即vn=-V2=V/2时,一管电流增加,另一管电流减小,所以 n=va1-vc2≠0即在两个输出端有信号电压输出

差分放大电路的组成 差分放大电路是由两个特性基本相同的三极管组成，电路 参数对称相等。 差分放大电路的静态和动态计算方法与基本放大电路基本相同。 vi1 = vi2 = 0时， 静态分析 动态分析 当输入信号为零时，即 0 = / 2 1 2 CE CC C C 1 2 C 0 = − = − + = = = o C C BE C C v v v V V I R V 这时，i i I I 由于电路完全对称。 当在电路两个输入端各加一个大小相等，极性相反的信号电压， 即vi1 = −vi2 = vid / 2时，一管电流增加，另一管电流减小，所以 vo = vC1 −vC2  0 即在两个输出端有信号电压输出