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模拟电路技术之基础知识（四）

發布時間：2025/4/16 编程问答 9 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了模拟电路技术之基础知识（四）小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

到運放了，運用差分放大電路和直接耦合方式

筆記總目錄

文章目錄

第四章集成運算放大電路
- 集成運算放大電路結構特點
- - 集成運放的電路結構特點
  - 集成運放電路的組成及其各部分的作用
  - 集成運放的電壓傳輸特性
- 集成運放中的電流源電路
- - 基本電流源電路
  - - 一.鏡像電流源
    - 二.比例電流源
    - 三.微電流源
  - 多路電流源
  - 有源負載放大電路
- 集成運放的電路簡介
- - 雙極性集成運放電路原理
  - 單極性集成運放電路原理（cmos）
- 集成運放的性能指標及低頻等效電路
- 集成運放的種類及選擇
- 集成運放的使用

第四章集成運算放大電路

集成運算放大電路結構特點

集成運放的電路結構特點

一、因為硅片上無法制作大電容，所以集成運放采用直接耦合方式
二、因為相鄰元件具有良好的對稱性，所以電路采用各種差分放大電路（作輸入級）和恒流源電路（做偏置電路或有源負載）。
三、允許復雜的電路形式
四、硅片上不宜制作高阻值電阻，所以用有源元件（晶體管或場效應管）取代電阻
五、常采用復合形式

集成運放電路的組成及其各部分的作用

一、輸入級
輸入級又稱前置級，它是一個雙端輸入的高性能差分電路。一般要求輸入電阻高，差模放大倍數大，抑制共模信號能力強，靜態電流小。
二、中間級
中間級是整個放大電路的主放大器，其作用是使集成運放具有較強的放大能力，多采用共射（或共源）放大電路。
三、輸出級
輸出級具有輸出電壓線性范圍寬、輸出電阻小（即帶負載能力強）、非線性失真小等特點。集成運放的輸出多采用互補輸出電路
四、偏置電路
偏置電路用于設置運放各級放大電路的靜態工作點。

集成運放的電壓傳輸特性

如圖曲線為電壓傳輸特性，即
$u_o=f(u_p-u_N)$
分為放大區（線性區）和飽和區（非線性區）
電壓放大倍數稱為差模開環放大倍數，記為 $A_{od}$
$u_o=A_{od}(u_p-u_N)$

集成運放中的電流源電路

基本電流源電路

一.鏡像電流源

$T_0$ 和 $T_1$ 特性完全相同
基準電流 $I_R$ ： $I_R=(V_{CC}-U_{BE})/R$
$U_{CE}和U_{BE}相同)$
$U_{BE1}=U_{BE0}，I_{B1}=I_{B0},I_{C1}=I_{C0}=I_{C}$
$IR=IC0+IB1+IB0=IC+2ICβI_R=I_{C0}+I_{B1}+I_{B0}=I_{C}+\frac{2I_{C}}{\beta}$
$IC=ββ+2?IRI_{C}=\frac{\beta }{\beta+2}\cdot I_{R}$
$(若β>>2,則IC≈IR)(若\beta >>2,則I_{C}\approx I_{R})$

電路中的負反饋：
當 $I_{C}$ 增大，使得 $I_{R}$ 增大， $U_{R}$ 電壓增大，集電極電位降低，則基極電位降低，進而 $I_{B}$ 減小，則 $I_{C}$ 減小

二.比例電流源

可以在兩管子的發射極加上兩個 ${R_e}$ ，這樣可以控制電流與 $I_R$ 成比例關系
由電路的下面一個回路可得

$U_{BE0}+I_{E0}R_{e0}=U_{BE1}+I_{E1}R_{e1}$
由晶體管發射極電流和b—e間電壓的關系為 $IE≈ISeUBEUTI_E\approx I_Se^{\frac{U_{BE}}{U_T}}$
得 $UBE≈UTlnIEISU_{BE}\approx U_Tln\frac{I_E}{I_S}$
所以可得 $UBE0?UBE1≈UTlnIE0IE1U_{BE0}-U_{BE1}\approx U_Tln\frac{I_{E0}}{I_{E1}}$
整理得 $IE1Re1=IE0Re0+UTlnIE0IE1I_{E1}R_{e1}=I_{E0}R_{e0}+U_Tln\frac{I_{E0}}{I_{E1}}$
當 $β>>2\beta >>2$ 時， $I_{C0}=I_{E0}=I_R$ , $I_{C1}=I_{E1}$
所以 $IC1=Re0Re1IR+UT1Re1lnIRIC1I_{C1}=\frac{R_{e0}}{R_{e1}}I_{R}+\frac{U_{T1}}{R_{e1}}ln\frac{I_R}{I_{C1}}$
忽略對數項
$IC1≈Re0Re1IRI_{C1}\approx \frac{R_{e0}}{R_{e1}}I_{R}$
可以通過改變 ${R_{e0}}和{R_{e1}}$ 的值來改變 $I_{C1}$
$IR≈VCC?UBE0Re0+Re1I_R\approx \frac{V_{CC}-U_{BE0}}{R_{e0}+R_{e1}}$

一般集成運放要求很小的電流，所以就有了

三.微電流源

我們可以加大R，使得電流減小，但是R沒法一直加大，因為在集成電路中做不了大電阻
要求提供很小的微電流，又不能使用大電阻

可以在 $T_1$ 的發射極加個電阻
因為 $U_{BE1}和U_{BE0}$ 相差很小，所以

$Ic1≈Ie1=UBE1?UBE0ReI_{c1}\approx I_{e1}=\frac{U_{BE1}-U_{BE0}}{R_e}$

只要不太大的 ${R_e}$ 就可以獲得很小的電流

$IC1=UT1Re1lnIRIC1I_{C1}=\frac{U_{T1}}{R_{e1}}ln\frac{I_R}{I_{C1}}$

$IR=VCC?UBE0RI_R=\frac{V_{CC}-U_{BE0}}{R}$
設計時先選定 $I_{E0}和I_{E1}$ ，然后確定R和 ${R_e}$

多路電流源

根據所需靜態電流，來選取發射極電阻的阻值

根據所需靜態電流，來確定集電結面積

根據所需靜態電流，來確定溝道尺寸

有源負載放大電路

集成運放的電路簡介

雙極性集成運放電路原理

單極性集成運放電路原理（cmos）

集成運放的性能指標及低頻等效電路

參數
一.開環差模增益 $A_{od}$

常用分貝（db）表示
其分貝數為20lg| $A_{od}$ |，典型值為106db

四.輸入失調電壓 $U_{IO}$ 和溫漂 $dUIOdT\frac{d U_{IO}}{dT}$

使 $U_{O}$ 為零在輸入端所加的補償電壓
在溫度變化下變化的 $U_{IO}$ 即 $dUIOdT\frac{d U_{IO}}{dT}$

五.輸入失調電流 $I_{IO}（|I_{B1}-I_{B2}|）$ 和溫漂 $dIIOdT\frac{d I_{IO}}{dT}$

$I_{IO}=|I_{B1}-I_{B2}|$

總結

集成運放的種類及選擇

集成運放的使用

一.輸入保護

左邊是限制輸入差模電壓幅值
右邊是限制輸入共模電壓幅值
R是限流電阻

二.輸出保護

限制輸出電壓，保護輸出端

三.電源保護

防止電源接反

四.集成運放低頻等效電路

總結

以上是生活随笔為你收集整理的模拟电路技术之基础知识（四）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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