鐘建模電4第四章集成運(yùn)算放大電路

1、第四章 集成運(yùn)算放大電路例4: (研究生入學(xué)試題)如圖所示為差動(dòng)放大電路,已知 rbb =0, VBE = 0.6V,值均為 50，調(diào)節(jié) Rw 的滑動(dòng)端可調(diào)節(jié)該電路的差模電壓放大倍數(shù)Avd, 問：當(dāng)Rw的滑動(dòng)端調(diào)至最上端時(shí) Avd =？ 11K 解：當(dāng)Rw的滑動(dòng)端調(diào)至最上端時(shí)，11K分析： 該電路是恒流源差動(dòng)放大電路，調(diào)整Rw改變c3值，相應(yīng)EQ1和EQ2改變，rbe1和rbe2 變化，可調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù) Avd。11K第四章 集成運(yùn)算放大電路4.1 概述4.2 集成運(yùn)放中的電流源4.3 集成運(yùn)放的電路分析及其性能指標(biāo)4.5 集成運(yùn)放的種類、選擇與使用4.4 集成運(yùn)放的電路分析及其性能指標(biāo)4.

2、1 概述一、集成運(yùn)放的特點(diǎn)二、集成運(yùn)放電路的組成三、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性 自1959年世界上出現(xiàn)第一塊集成電路至今，只不過五十年時(shí)間，但它已深入到許多產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品中。 在導(dǎo)彈、衛(wèi)星、戰(zhàn)車、艦船、飛機(jī)等軍事裝備中； 在數(shù)控機(jī)床、儀器儀表等工業(yè)設(shè)備中； 在通信和計(jì)算機(jī)中； 在音響、電視、錄象、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)等家用電器中都采用了集成電路。 集成電路的技術(shù)發(fā)展將直接促進(jìn)整機(jī)的小型化、高性能化、多功能化和高可靠性。毫不夸張地說，集成電路是工業(yè)的“食糧”和“原油”。4.1 半導(dǎo)體集成電路(IC)概述 1. 集成電路的外形： 國產(chǎn)集成運(yùn)放的封裝外形主要采用圓殼式,雙列直插式和表貼式。集成電路的外形和符

3、號(hào) 2. 集成電路的型號(hào): 國家標(biāo)準(zhǔn)（GB3430-82）規(guī)定，由字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示，例如CF741、CF124等，其中C表示國家標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)表示運(yùn)算放大器，阿拉伯?dāng)?shù)字表示品種。 集成電路 （Integrated Circuit 簡稱IC) 實(shí)質(zhì)：是一個(gè)高增益的多級(jí)直接耦合（差動(dòng)放大）放大電路。 與分立元件電路比較具有：體積小、重量輕、耗電省、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。1. 半導(dǎo)體集成電路(IC)概述 在半導(dǎo)體制造工藝的基礎(chǔ)上，把整個(gè)電路中的元器件制作在一塊硅基片上，構(gòu)成特定功能的電子電路，稱為集成電路（Integrated Circuits，簡稱IC）。 1. 半導(dǎo)體集成電路(IC)概述 集成電

4、路組件集成電路的制造工藝流程： 設(shè)計(jì) 工藝加工 測試 封裝定義電路的輸入輸出（電路指標(biāo)、性能）原理電路設(shè)計(jì)電路模擬(SPICE)布局(Layout)考慮寄生因素后的再模擬原型電路制備測試、評(píng)測產(chǎn)品工藝問題定義問題不符合不符合運(yùn)放舉例：CF741 CF741 1 2 3 48 7 6 5 741761432582反相輸入端6輸出端3同相輸入端4正電源端7負(fù)電源端8閑置端（NC）1、5接調(diào)零電位器. 通用型集成運(yùn)放CF741內(nèi)部電路 一、IC分類： 集成電路的種類很多，分類方法有以下幾種：1按集成度的高低，如上所述，集成電路可分為小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模四類。2按導(dǎo)電類型的不同，集成電路可

5、分為雙極型（即BJT型）集成電路和單極型（即MOS型）集成電路。3按功能的不同，集成電路可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類。模擬集成電路又可分為線性集成電路和非線性集成電路。模擬IC功能器件： 集成運(yùn)算放大器、集成功率放大器、集成高頻放大器、集成中頻放大器、集成比較器、集成乘法器、集成穩(wěn)壓器、集成A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、集成鎖相環(huán)。 集成運(yùn)放具有通用性和靈活性強(qiáng)、成本低、品種多等特點(diǎn)，因此已成為線性集成電路中應(yīng)用最為廣泛的一種集成電路。該電路將在第八章討論。集成電路具有以下特點(diǎn)： a.電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù)具有對(duì)稱性； b.采用有源器件代替無源器件； c.采用復(fù)合結(jié)構(gòu)的電路； d.級(jí)間采用直接耦

6、合方式； e.電路中的二極管多用于溫度補(bǔ)償或電位移動(dòng)電路，大都采用BJT的發(fā)射結(jié)構(gòu)成。集成電路發(fā)展的原動(dòng)力：不斷提高的性能/價(jià)格比集成電路發(fā)展的特點(diǎn)：性能提高、價(jià)格降低集成電路的性能指標(biāo)： 集成度 速度、功耗 特征尺寸 可靠性主要途徑：縮小器件的特征尺寸 增大硅片面積集成電路的關(guān)鍵技術(shù)：光刻技術(shù)(DUV)集成電路（IC）發(fā)展方向:芯片（Chip, Die）硅片（Wafer）集成電路的成品率：Y=硅片上好的芯片數(shù)硅片上總的芯片數(shù)100%成品率的檢測，決定工藝的穩(wěn)定性，成品率對(duì)集成電路廠家很重要縮小尺寸：0.250.18mm增大硅片：8英寸12英寸集成運(yùn)放(常用) 集成運(yùn)放是一種高放大倍數(shù)的直接耦

7、合放大器。由于最初這種器件主要用于模擬計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)數(shù)值運(yùn)算，所以稱為運(yùn)算放大器。盡管目前集成運(yùn)放的應(yīng)用早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了模擬運(yùn)算的范圍，但仍保留了運(yùn)放的名稱。 集成運(yùn)放的發(fā)展經(jīng)歷了第一代至第四代，其性能越來越好。目前集成運(yùn)放仍在不斷發(fā)展，其方向是更低的漂移、噪聲和功耗，更高的速度、放大倍數(shù)和輸入電壓，以及更大的輸出功率等。 集成運(yùn)放基本組成 集成運(yùn)放的內(nèi)部組成框圖如圖所示，它主要由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路組成的。 輸入級(jí)：是提高運(yùn)算放大器質(zhì)量的關(guān)鍵部分。要求：輸入電阻高，能減少零漂和抑制干擾信號(hào)。 電路形式：采用具有恒流的差動(dòng)放大電路，降低零漂，提高KCMR。并且通常在低電流狀態(tài)，以獲得較

8、高的輸入阻抗。 . 集成運(yùn)放基本組成 中間級(jí)：進(jìn)行電壓放大，獲得運(yùn)放的總增益。 要求：Au高，同時(shí)向輸出級(jí)提供較大的推動(dòng)電流。 電路形式：帶有恒流源負(fù)載的共射電路，Au高達(dá)幾千倍以上。集成運(yùn)放基本組成 輸出級(jí)：與負(fù)載相接。 要求：其輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，能輸出足夠大的電壓和電流，并有過載保護(hù)措施。 電路形式：一般由互補(bǔ)對(duì)稱電路或射極輸出器構(gòu)成。 集成運(yùn)放基本組成 偏置電路：為上述各級(jí)電路提供穩(wěn)定和合適的偏置電流，決定各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，也可以作為有源負(fù)載提高電壓增益，輸入級(jí)設(shè)置一個(gè)電流值低而又十分穩(wěn)定的偏置電流。 電路形式：各種恒流源組成。 集成運(yùn)放基本組成二、集成運(yùn)放電路的組成兩個(gè)輸入端一個(gè)輸出端 若將集成運(yùn)放看成為一個(gè)“黑盒子”，則可等效為一個(gè)雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。三、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性 由于Aod高達(dá)幾十萬倍，所以集成運(yùn)放工作在