第五章 集成运放优秀课件.ppt
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1、第五章 集成运放第1页,本讲稿共29页集成电路集成电路集成电路集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。高增益的直接耦合的集成的多级放大器高增益的直接耦合的集成的多级放大器高增益的直接耦合的集成的多级放大器高增益的直接耦合的集成的多级放大器。集成电路的优点:集成电路的优点:集成电路的优点:集成电路的优点:工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。集成电路的分类:集成电路的分类:集成电路的分类:集成电路的分类:模拟集成电路、数字集成电路;模拟集成电路、数字集成电路;小、中、大、超大规模集成电路;
2、小、中、大、超大规模集成电路;5.1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介一一 集成运算放大器芯片集成运算放大器芯片1 1 概念概念第2页,本讲稿共29页圆壳式圆壳式 双列直插式双列直插式 扁平式扁平式 单列直插式单列直插式 菱形式菱形式集成电路的封装形式集成电路的封装形式封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。第3页,本讲稿共29页1.电路元件制作在一个芯片上,电路元件制作在一个芯片上,元器件精度低,元器件精度低,但具有良好的一致但具有良好的一致性和同向偏差,有利于实现需要对称结构的电路。采用性和同向偏差,有利于实现需要对称结构的电路。采用直接
3、直接耦合耦合,差分放大电路差分放大电路。2.在集成电路中,制造三极管(在集成电路中,制造三极管(NPNNPN)比制造大电阻和二极管方便。)比制造大电阻和二极管方便。大电阻用恒流源代替或外接;二极管一般用三极管的发射结大电阻用恒流源代替或外接;二极管一般用三极管的发射结构成构成。3.几十几十 pF 以下的小电容用以下的小电容用PN结的结电容构成、结的结电容构成、大电容要外接大电容要外接。4.电感不能集成,如需电感,也只能外接。电感不能集成,如需电感,也只能外接。集成电路结构特点集成电路结构特点5.集成电路的芯片面积小,集成度高,所以功耗很小,在毫瓦集成电路的芯片面积小,集成度高,所以功耗很小,在
4、毫瓦以下。以下。第4页,本讲稿共29页2.2.集成运放的原理电路集成运放的原理电路 集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路,它的方框图如图所示。输入级输入级要使用高性能的差分放大电路,它必须对共模信号有很强的抑制力,而且采用双端输入双端输出的形式。偏置电流源偏置电流源可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流,以稳定工作点。互补输出级互补输出级由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成,以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅功率放大器。中间放大级中间放大级要提供高的电压增益,以保证运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。第5页,本讲稿共29页-VE
5、E+VCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第第4 4级:互补对称射极跟随器级:互补对称射极跟随器差动放大器差动放大器第第2级级第第1级:级:差分放大器差分放大器第第3级:级:单管放大器单管放大器+极极性性判判断断集成运放内部结构(举例)集成运放内部结构(举例)第6页,本讲稿共29页 Ri 大大:几十几十k 几百几百 k 运放的特点:运放的特点:KCMR 很大很大 Ro 小:几十小:几十 几百几百 Aod 很大很大:104 107理想运放:理想运放:Ri KCMR Ro 0 0Aod 运放符号:运放符号:uo u-u+国内符号国内符号反相
6、输入端反相输入端同相输入端同相输入端国际符号国际符号uNuP P uoAod差模开环放大倍数差模开环放大倍数第7页,本讲稿共29页3.3.集成运算放大器芯片简介集成运算放大器芯片简介(1)外形与符号)外形与符号运算放大器外形图运算放大器外形图 (a)(b)(a)国家标准符号 (b)原符号第8页,本讲稿共29页(2)LM324简介简介LM324是是TTL电路的一个典型产品,电路的一个典型产品,属于通用型集成运放。具有较宽的电属于通用型集成运放。具有较宽的电压范围,既可采用双电源供电,也可压范围,既可采用双电源供电,也可采用单电源供电。采用单电源供电。第9页,本讲稿共29页1.1.开环差模电压放大
7、倍数开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数A Aododq开环状态、输出不接负载时的差模放大倍数。开环状态、输出不接负载时的差模放大倍数。q一般在一般在105 108.5(100170dB)之间。之间。q理想运放理想运放Aod为为。2.2.共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR其典型值在其典型值在80dB以上,性能好的高达以上,性能好的高达180dB。3.3.差模输入电阻差模输入电阻差模输入电阻差模输入电阻R Ridid4.4.输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻R Ro oRo=几十几十-几百几百。二二 集成运放的主要参数集成运放的主要参数双极型管双极型
8、管Ri1M ,场效应管,场效应管可达可达100M 以上以上。KCMR=20lg(Aod/Aoc)(dB)第10页,本讲稿共29页5.5.输入失调电压输入失调电压输入失调电压输入失调电压U UIOIO及其温漂及其温漂及其温漂及其温漂 d dU UIOIO/dT/dTUIO是使输出电压为零时在输入端所加的补偿电压是使输出电压为零时在输入端所加的补偿电压uI=0时,输出电压折合到输入端电压的负值:时,输出电压折合到输入端电压的负值:UIO=-uo/AoddUIO/dT是是UIO温度系数,是衡量温度系数,是衡量运放温漂运放温漂的重要参数,的重要参数,其值愈小,温漂愈小其值愈小,温漂愈小.UIO愈小愈好
9、,一般为(愈小愈好,一般为(110)mV。uoUIO+表征运放内部电路对称表征运放内部电路对称性的指标。性的指标。NEXT第11页,本讲稿共29页六、输入失调电流六、输入失调电流IIO及其温漂及其温漂 dIIO/dTIIO=|IBP-IBN|:反映输入级差放管输入电流的不对称程度。反映输入级差放管输入电流的不对称程度。一般为一般为 1nA 0.1 A七、输入偏置电流七、输入偏置电流 IIB集成运放输入电压为集成运放输入电压为0时,两输入端静态电流的平均值时,两输入端静态电流的平均值一般为一般为10nA1 AVO+IBNIBP+VCC含义:含义:IIB小小输入阻抗高,零漂小输入阻抗高,零漂小第1
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