1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章模擬集成電路T T1 1、T T2 2的參數(shù)全同的參數(shù)全同 即即12，ICEO1ICEO2 當(dāng)當(dāng)BJT的的較大時，基極電流較大時，基極電流IB可以忽略可以忽略 IoIC2IREF 代表符號代表符號動態(tài)電阻動態(tài)電阻 BEV rorce2（1 ） e2be2e2RrR oR A1和和A3分別是分別是T1和和T3的相對結(jié)面積的相對結(jié)面積 動態(tài)輸出電阻動態(tài)輸出電阻ro遠(yuǎn)比微電流源的動態(tài)輸出電阻為高遠(yuǎn)比微電流源的動態(tài)輸出電阻為高T1、R1 和和T4支路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流支路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流IREFT1和和T2、T4和和T5構(gòu)成鏡像電流源構(gòu)成鏡像電流源T1和和T3，T4和和T6構(gòu)成了微電流源構(gòu)

2、成了微電流源當(dāng)器件具有不同的寬長比時當(dāng)器件具有不同的寬長比時REF1122O/ILWLWI （ =0=0）ro= rds2 MOSFET基本鏡像電路流基本鏡像電路流 用用T3代替代替R，T1T3特性相同，且工特性相同，且工作在放大區(qū)，當(dāng)作在放大區(qū)，當(dāng) =0時時，輸出電流為，輸出電流為 常用的鏡像電流源常用的鏡像電流源 end(a) 電路電路 (b) 輸出特性輸出特性 差模信號差模信號共模信號共模信號差模電壓增益差模電壓增益共模電壓增益共模電壓增益總輸出電壓總輸出電壓其中其中ov 差模信號產(chǎn)生的輸出差模信號產(chǎn)生的輸出ov 共模信號產(chǎn)生的輸出共模信號產(chǎn)生的輸出共模抑制比共模抑制比反映抑制零漂能力的

3、指標(biāo)反映抑制零漂能力的指標(biāo)根據(jù)根據(jù)有有 共模信號相當(dāng)于兩個輸入共模信號相當(dāng)于兩個輸入端信號中相同的部分端信號中相同的部分 差模信號相當(dāng)于兩個輸入差模信號相當(dāng)于兩個輸入端信號中不同的部分端信號中不同的部分 兩輸入端中的共模信號大兩輸入端中的共模信號大小相等，相位相同；差模信號小相等，相位相同；差模信號大小相等，相位相反。大小相等，相位相反。靜態(tài)靜態(tài)動態(tài)動態(tài)僅輸入差模信號，僅輸入差模信號， i2i1vv和和大小相等，相位相反。大小相等，相位相反。 O2O1vv和和大小相等，大小相等，信號被放大。信號被放大。相位相反。相位相反。（1）差模情況）差模情況接入負(fù)載時接入負(fù)載時（1）差模情況）差模情況接入

4、負(fù)載時接入負(fù)載時（1）差模情況）差模情況等效于雙端輸入等效于雙端輸入 指標(biāo)計算與雙指標(biāo)計算與雙端輸入相同。端輸入相同。（2）共模情況）共模情況 共模信號的輸入使兩管集共模信號的輸入使兩管集電極電壓有相同的變化。電極電壓有相同的變化。所以所以共模增益共模增益抑制零漂能力增強抑制零漂能力增強（2）共模情況）共模情況（3）共模抑制比）共模抑制比抑制零漂能力抑制零漂能力越強越強（4）頻率響應(yīng)）頻率響應(yīng)靜態(tài)靜態(tài) IE6 IREFIO IE5差模電壓增益差模電壓增益（負(fù)載開路）（負(fù)載開路） bece4ce2ido2d2)/(rrrvvAv 則則 單端輸出的電壓增益接近于雙端輸出的電壓增益單端輸出的電壓增益

5、接近于雙端輸出的電壓增益 差模輸入電阻差模輸入電阻 Rid2rbece4ce2o/rrR 輸出電阻輸出電阻共模輸入電阻共模輸入電阻 Ricrbe2(1)ro5雙端輸出差模電壓增益雙端輸出差模電壓增益) /(2 )/(o1o3idmo1o3i1mo1rrgrrgvvv 而而: :)/( )/(ds1ds3mo1o3mdrrgrrgA v所以：所以：單端輸出差模電壓增益單端輸出差模電壓增益vo2(id4- -id2)(ro2/ ro4) gm vid（ro2 / ro4） )2(2idmidmvvgg (ro2/ ro4) gm(ro2 / ro4 )與雙端輸出相同與雙端輸出相同end根據(jù)根據(jù)TB

6、E/ESEeVIiv iC1= iE1，iC2= iE2vBE1= vi1= vid/2vBE2= vi2 = -vid/2 又又 vO1VCCiC1Rc1 vO2VCCiC2Rc2可得傳輸特性曲線可得傳輸特性曲線 vO1，vO2f（vid）vO1，vO2f（vid）的傳輸特性曲線）的傳輸特性曲線end已知已知VT 和和KP5 ，可求出，可求出IREF 根據(jù)各管子的寬長比根據(jù)各管子的寬長比 ，可求出其它支路電流。，可求出其它支路電流。設(shè)設(shè) gm1 = gm2 = gm )/)( )/(4o2o2d4d4o2oogs7o2rriirri vv則則)/(ds4ds2mido21rrgAv vv輸入

7、級電壓增益輸入級電壓增益 總電壓增益總電壓增益 Av = Av1Av2 Av2= vo/ v gs7 =gm7(rds7/rds8) 第二級電壓增益第二級電壓增益 將參數(shù)代入計算得將參數(shù)代入計算得 Av = 40884.8（ 92.2 dB ）原理電路原理電路 簡化電路簡化電路end1. 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓VIO 在室溫（在室溫（25）及標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，輸入電壓為零時，為了使集成）及標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，輸入電壓為零時，為了使集成運放的輸出電壓為零，在輸入端加的補償電壓叫做失調(diào)電壓運放的輸出電壓為零，在輸入端加的補償電壓叫做失調(diào)電壓VIO。一般。一般約為約為（110）mV。超低失調(diào)運放為（。超

8、低失調(diào)運放為（120） V。高精度運放。高精度運放OP-117 VIO=4 V。MOSFET達(dá)達(dá)20 mV。2. 輸入偏置電流輸入偏置電流IIB 輸入偏置電流是指集成運放兩輸入偏置電流是指集成運放兩個輸入端靜態(tài)電流的平均值個輸入端靜態(tài)電流的平均值 IIB（IBNIBP）/ /2 BJT為為10 nA1 A；MOSFET運放運放IIB在在pA數(shù)量級。數(shù)量級。3. 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO是指當(dāng)輸入電壓為零時流入放大器兩輸入端的是指當(dāng)輸入電壓為零時流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流之差，即靜態(tài)基極電流之差，即IIO|IBPIBN| 一般約為一般約為1 nA0.1

9、 A。 4. 溫度漂移溫度漂移（1）輸入失調(diào)電壓溫漂）輸入失調(diào)電壓溫漂 VIO / T（2）輸入失調(diào)電流溫漂）輸入失調(diào)電流溫漂 IIO / T1. 開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益Avo和帶寬和帶寬BW 開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益AvO開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW (fH)單位增益帶寬單位增益帶寬 BWG (fT)741型運放型運放AvO的頻率響應(yīng)的頻率響應(yīng) 2. 差模輸入電阻差模輸入電阻rid和輸出電阻和輸出電阻ro BJT輸入級的運放輸入級的運放rid一般在幾百千歐到數(shù)兆歐一般在幾百千歐到數(shù)兆歐MOSFET為輸入級的運放為輸入級的運放rid1012超高輸入電阻運放超高輸入電阻運放rid101

10、3、IIB0.040pA一般運放的一般運放的ro200，而超高速，而超高速AD9610的的ro0.05。3. 最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓Vidmax1. 共模抑制比共模抑制比KCMR和共模輸入電阻和共模輸入電阻ric 一般通用型運放一般通用型運放KCMR為（為（80120）dB，高精度運放可達(dá)，高精度運放可達(dá)140dB，ric100M。 2. 最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓Vicmax 一般指運放在作電壓跟隨器時，使輸出電壓產(chǎn)生一般指運放在作電壓跟隨器時，使輸出電壓產(chǎn)生1%跟隨誤跟隨誤差的共模輸入電壓幅值，高質(zhì)量的運放可達(dá)差的共模輸入電壓幅值，高質(zhì)量的運放可達(dá) 13V。1. 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)

11、換速率SR放大電路在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號（例如階躍信號）時，放大電路在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號（例如階躍信號）時，輸出電壓對時間的最大變化速率，即輸出電壓對時間的最大變化速率，即 若信號為若信號為viVimsin2 ft ，則運放的，則運放的SR必須滿足必須滿足SR2fmaxVom2. 全功率帶寬全功率帶寬BWP 指運放輸出最大峰值電壓時允許的最高頻率，即指運放輸出最大峰值電壓時允許的最高頻率，即 SR和和BWP是大信號和高頻信號工作時的重要指標(biāo)。一般通用型運放是大信號和高頻信號工作時的重要指標(biāo)。一般通用型運放SR在在nV/ s以下，以下，741的的SR=0.5V/ s而高速運放要求而高速

12、運放要求SR30V/ s以上。目以上。目前超高速的運放如前超高速的運放如AD9610的的SR3500V/ s。1. 電源電壓抑制比電源電壓抑制比KSVR 衡量電源電壓波動對輸出電壓的影響衡量電源電壓波動對輸出電壓的影響 2. 靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗PV 1. 1. 集成運放的選用集成運放的選用 根據(jù)技術(shù)要求應(yīng)首選通用型運放，當(dāng)通用型運放難以滿足要求時，根據(jù)技術(shù)要求應(yīng)首選通用型運放，當(dāng)通用型運放難以滿足要求時，才考慮專用型運放，這是因為通用型器件的各項參數(shù)比較均衡，做到技才考慮專用型運放，這是因為通用型器件的各項參數(shù)比較均衡，做到技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。至于專用型運放，雖然某項技術(shù)參數(shù)很突出，但術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。至