秋低频电子线路集成运放内部电路和性能指标幻灯片课件.ppt

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1、秋低频电子线路集成运放内部电路和性能指标本次课w6.5 集成运放电路举例w6.7 集成运算放大器的主要性能指标（包括2.5.3有限的压摆率）12/7/20222低频电子线路集成运放的特点及构成w以具有代表意义的通用型模拟集成运算放大器为例。w介绍通用型模拟集成运算的结构、原理、应用、特点等。12/7/20223低频电子线路模拟集成电路特点w从制造工艺来看：n采用直接耦合直接耦合的电路结构（不宜做大电容和电感）；n输入级（及其它）常用差动电路差动电路（利用对称性做补偿）；n大量采用恒流源电路恒流源电路（做偏置和有源负载），做晶体管比做电阻等元件还容易。也常常采用组合电路组合电路形式。12/7/2

2、0224低频电子线路集成电路的优点w有体积小、功耗小、功能强、可靠性好的优点，故得到广泛应用发展。12/7/20225低频电子线路集成运放的组成框图w集成运放一般由四部分四部分组成组成输入级中间级输出级偏置电路12/7/20226低频电子线路运放框图介绍w输入级w中间级w输出级w偏置级12/7/20227低频电子线路输入级特点w一般采用差动电路差动电路（对称性、抑制温漂和噪声）。w这是芯片性能好坏的关键芯片性能好坏的关键。12/7/20228低频电子线路中间级特点w一般采用复合管复合管和和带有源负载的共射放带有源负载的共射放大电路大电路。w主要为获得电压增益获得电压增益，起到主要的放大主要的放

3、大作用。作用。12/7/20229低频电子线路输出级特点w主要考虑 功率输出功率输出（带载能力强）和过载保护过载保护。12/7/202210低频电子线路偏置级特点w为各级提供合适的静态工作点静态工作点（往往采用各种电流源）w保证各级能够稳定工作稳定工作。12/7/202211低频电子线路6.5 集成运放电路举例w将以通用型集成运放通用型集成运放为例，介绍模拟集成电路的构造、特点、性能技术指标和应用。w具体介绍A741（F007、5G24等型号均为此管）。12/7/202212低频电子线路集成运放组成框图中间级输出级偏置级输入级12/7/202213低频电子线路（1）A741特点 w双极集成工艺

4、w第二代产品（比较成熟）w通用型经典产品12/7/202214低频电子线路主要缺点w带宽很窄，频率特性差。w只能用于低频（频率很低）的信号。12/7/202215低频电子线路（2）内部结构和工作原理w集成运放内部电路，一般分为以上提到的四部分。w结构特点结构特点：大量采用电流源电路大量采用电流源电路（有源负（有源负载，稳定偏置）。载，稳定偏置）。12/7/202216低频电子线路集成运放内部电路图w见书P140、图3.6.212/7/202217低频电子线路输入级分析w输入级为差动组合放大器差动组合放大器；w管子：VT1VT8；w主要任务：n输入阻抗高，n共模抑制。12/7/202218低频电

5、子线路输入级分析wVT1、VT3和VT2、VT4，n共集共集共基（共基（CCCBCCCB）差放组合电路）差放组合电路。w其中VT1、VT3n纵向纵向NPNNPN管管，CC电路，可提高输入阻抗，值大。wVT2、VT4n横向横向PNPPNP管管，CB电路，有利提高差模输入电压。12/7/202219低频电子线路输入级分析wVT5、VT6、VT7为比例电流源比例电流源。w组成差放的有源负载有源负载，可提高增益（单端输出相当双端输出）。w完成双端双端单端化输出单端化输出转换。w同时具有共模拟制共模拟制作用。12/7/202220低频电子线路输入级分析12/7/202221低频电子线路中间级分析w主要性

6、能是通过放大放大而获得增益。w主要由VT16和VT17组成n可接成复合管形式（注意电路图有误）复合管形式（注意电路图有误）。wVT13A（多集电极电流源多集电极电流源）做有源负载有源负载n提高增益12/7/202222低频电子线路电路图12/7/202223低频电子线路输出级分析w由VT23（多发射极）是功放推动级功放推动级,为为CCCC电路电路，VT13B是有源负载；有源负载；wVT14、VT20是互补对称功放级（互补对称功放级（实际是射随器）。w以上共同组成带推动级的功放电路。w请问：功放级是OTL还是OCL？w注意：“互补”指NPN、PNP类型互补，是两个CC（射随器），“对称”指两个管

7、子参数一致。12/7/202224低频电子线路电路图12/7/202225低频电子线路保护电路工作原理wR9、VT15组成限流保护限流保护电路。w当正向电流过大时，保护功放输出管。wR9为例说明n保护时VT15由截止到导通。12/7/202226低频电子线路电路图12/7/202227低频电子线路保护电路分析wR10 截流保护。截流保护。n负向电流大时，R10压降大，使VT21导通，同时使VT24、VT22均导通，n从而降低VT16、VT17基极电压，使Vc17电位和Ve23上升，n使VT20的基极电位抬高，使管子截止。因此是截流保护。12/7/202228低频电子线路电路图12/7/2022

8、29低频电子线路保护电路分析w推动管保护推动管保护（VT16、VT17）nVT23的发射级之一，对此管也有过流保护作用。n当VT16基流过大时，会使VT17饱和；nUB23UE23 ，n由连线可分流一部分IB16电流；n因而是过流保护过流保护。12/7/202230低频电子线路电路图12/7/202231低频电子线路偏置电路w偏置电路主要依托电流源电流源起作用。w偏置电路有哪些电流源?12/7/202232低频电子线路电流源w看电路图分析，请问?n找一找,该芯片电路包括几套电流源？n分别属于什么电流源？12/7/202233低频电子线路电路图12/7/202234低频电子线路偏置电路分析wVT

9、10、VT11是参考电流源（微电流源）。参考电流源（微电流源）。n提供全局的 基准电流基准电流n 改变改变R R5 5，可进行调整基准和整机电流大小，可进行调整基准和整机电流大小。12/7/202235低频电子线路偏置电路分析wVT8、VT9 组成镜像电流源镜像电流源（由VT10带动，给差动输入级做偏置供电）。wVT5、VT6组成比例电流源，做差放级的有源负载。12/7/202236低频电子线路偏置电路分析wVT12、VT13（由VT11带动）组成镜像源镜像源，为多输出电流源多输出电流源。w分别分别为中间级为中间级（做VT17的有源负载）和和输输出级出级（供给VT14、VT20）两处供电。两处

10、供电。12/7/202237低频电子线路电路图12/7/202238低频电子线路UBE扩展电路w由VT18、VT19、R8组成。w用于消除功放输出的交越失真消除功放输出的交越失真。12/7/202239低频电子线路电路图12/7/202240低频电子线路补偿电容wC1为补偿电容（频率补偿），补偿电容（频率补偿），是密勒电容补偿。w防止自激防止自激。12/7/202241低频电子线路电路图12/7/202242低频电子线路静态分析w整个电路应该保持静态平衡静态平衡（零输入时零输出）。wVT5、VT6可外接调零电路外接调零电路（RP）。w一个好的运放器件，应该一个好的运放器件，应该无需调零无需调零

11、。12/7/202243低频电子线路F007管脚和电源w注意管脚位置和电源位置。2314567+15V-15V+_12/7/202244低频电子线路电路图12/7/202245低频电子线路动态分析w自行判断信号流向判断信号流向（从输入到输出的信号流通路径）。w可以使用电路组态（哪进哪出）电路组态（哪进哪出）的方法。12/7/202246低频电子线路F007电路原理图(本书）12/7/202247低频电子线路6.7 集成运放的主要性能指标w输入失调电压UIO和输入失调电流IIO以及失调的温漂（dIio/Dt，dIio/dT）w输入偏置电流IiBw开环差模电压增益Audw共模拟制比KCMRw差模输

12、入阻抗Ridw共模输入阻抗Ricw输出电阻Row输入电压范围（Udm、Ucm）w带宽BWw转换速率（压摆率）SRw静态功耗Pc12/7/202248低频电子线路输入失调电压VIO和输入失调电压温度系数w反映制造中电路的对称程度（对称程度（U UBEBE）和电）和电位配合性能好坏位配合性能好坏。w参数值越小越好越小越好（1v20mv之间）12/7/202249低频电子线路输入偏置电流IIBw反映差分对管1和2大小，w一般在nAuA量级。12/7/202250低频电子线路输入失调电流IIO及温度系数w反映1、2的对称程度，w和IIB有关。12/7/202251低频电子线路差模开环电压增益Audw表

13、示运放放大能力放大能力，w一般在80180dB。12/7/202252低频电子线路共模抑制比KCMRw表示运放共模拟制能力共模拟制能力，w一般大于100dB,有的达180dB.12/7/202253低频电子线路最大差模输入电压w差模输入时，输入端所能承受的最大所能承受的最大输入电压值。输入电压值。12/7/202254低频电子线路最大共模输入电压w接成电压比较器时，产生1%跟随误差时的输入电压值。w或定义KCMR下降6dB时所加共模电压值。w一般在几伏几十伏。12/7/202255低频电子线路集成运放主要频率参数w开环带宽BW和单位增益带宽GBW（小信号时）w转换速率/压摆率SR（大信号时）w

14、建立时间tsetw差模和共模输入阻抗12/7/202256低频电子线路差模和共模入阻w同差放参数含义。12/7/202257低频电子线路开环带宽BW和单位增益带宽GBWw在小信号时衡量小信号时衡量。w是对器件增益和频率特性的综合衡量增益和频率特性的综合衡量。12/7/202258低频电子线路建立时间tsetw在运放闭环电压增益为1，规定负载并输入阶越大信号条件下，运放输出电压达到某一特定值范围所需时间。12/7/202259低频电子线路转换速率/压摆率SR（见P622.5.3）w指在大信号时的反应速度大信号时的反应速度。w反映运放输出对高速变化的输入信号的响应情况。一般接成跟随器形式进行测试。

15、wSR大表明运放高频特性好高频特性好。12/7/202260低频电子线路A741 典型参数w见书P14512/7/202261低频电子线路特殊型集成运放简介w通用型通用型指运放一般指标比较均衡一般指标比较均衡。w特殊型特殊型指运放某些指标特别优越某些指标特别优越。n如高入阻、高精度、微功耗、低噪声、宽带、高速、高压、大功率等类型。12/7/202262低频电子线路集成运放的选择应用（1）w如没有特殊要求或一般应用，则选用通用性集成运放系列即可，如741、324系列。12/7/202263低频电子线路集成运放的选择应用（2）w如系统要求精密、温漂小、噪声干扰低要求精密、温漂小、噪声干扰低，则选择

16、高精度、低漂移、低噪声的集成运放。w如对于微弱信号检测、精密测量等自动化对于微弱信号检测、精密测量等自动化仪表或高精度稳压电源方面仪表或高精度稳压电源方面的应用。12/7/202264低频电子线路集成运放的选择应用（3）w如运放要求输入阻抗高、输入偏流小要求输入阻抗高、输入偏流小，则要选择高输入阻抗高输入阻抗的集成运放。w常用于取样取样/保持、峰值检波、高质量积保持、峰值检波、高质量积分器、光电检测分器、光电检测等应用电路中。12/7/202265低频电子线路集成运放的选择应用（4）w若系统对功耗功耗有严格要求，则要选择低功低功耗集成运放。耗集成运放。12/7/202266低频电子线路集成运放

17、的选择应用（5）w若系统工作频率高工作频率高，或信号为窄脉冲，则要选择宽带、高速宽带、高速集成运放电路。12/7/202267低频电子线路12/7/202268低频电子线路12/7/202269低频电子线路运放的选择w见P65w表2.5.2常用集成运算放大器型号及参数举例n通用741系列n通用324系列（4运放）n高速318系列n低功耗/高精度/低漂移/高输入阻抗的OP07/OP77系列n高精度/低噪声/低漂移/低偏流的O27/OP37系列12/7/202270低频电子线路本节课作业w6-9,w6-12,w6-13。12/7/202271低频电子线路下节预习w4.5场效应管w5.5场效应管放大器12/7/202272低频电子线路本节课结束（174）w谢谢！12/7/202273低频电子线路12/7/202274低频电子线路此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢