2.集成電路的分類（1）按功能分a.模擬集成電路b.數(shù)字集成電路主要用于放大和變換連續(xù)變化的電壓和電流信號。主要用于處理離散的、斷續(xù)的電壓和電流信號。數(shù)字集成電路種類多，形式較為簡單，通用性強(qiáng)。當(dāng)前1頁，總共115頁。(2)按集成度分

a.小規(guī)模集成電路（SSI：smallscaleintegrationcircuit)一塊芯片上包含的元器件在100個以下。b.中規(guī)模集成電路（MSI：middlescaleintegrationcircuit)一塊芯片上包含的元器件在100~1000之間。

c.大規(guī)模集成電路（LSI：largescaleintegrationcircuit)一塊芯片上包含的元器件在1000~100000之間。當(dāng)前2頁，總共115頁。d.超大規(guī)模集成電路（VLSI：verylargescaleintegrationcircuit)一塊芯片上包含的元器件在100000以上。d.目前的集成電路：(a)已經(jīng)可以在一片硅片上集成幾千萬只，甚至上億只晶體管。(b)集成電路的性能（高速度和低功耗等）也迅速提高。當(dāng)前3頁，總共115頁。(e)集成電路逐步向集成系統(tǒng)（integratedsystem）的方向發(fā)展。(c)集成電路仍在高速發(fā)展。集成度每2~4年增加一倍。(d)出現(xiàn)的系統(tǒng)級芯片（SOC—systemonchip）。(3)按制造工藝分a.半導(dǎo)體集成電路將元器件和電路集成在一塊硅片上。當(dāng)前4頁，總共115頁。b.薄膜集成電路c.厚膜集成電路集成電路的元器件和電路由不到一微米厚的金屬半導(dǎo)體或金屬氧化物重疊而成。厚膜集成電路與薄膜集成電路基本相同，膜的厚度約幾微米到幾十微米。當(dāng)前5頁，總共115頁。3.模擬集成電路的分類（1）線性集成電路輸出信號與輸入信號呈線性關(guān)系。（2）非線性集成電路集成振蕩器、混頻器、檢波器、集成開關(guān)穩(wěn)壓電源等。集成運(yùn)算放大器、集成音頻功率放大器、集成高頻、中頻放大器等。輸出信號與輸入信號呈非線性關(guān)系。當(dāng)前6頁，總共115頁。4.集成運(yùn)算放大器概述(1)集成運(yùn)算放大器簡稱集成運(yùn)放。b.信號處理。(2)集成運(yùn)算放大器的主要功能a.完成比例、求和、積分、微分、對數(shù)、反對數(shù)、乘法等數(shù)字運(yùn)算。c.波形產(chǎn)生。當(dāng)前7頁，總共115頁。(3)集成運(yùn)放發(fā)展的三個階段a.通用型集成運(yùn)放的廣泛使用。b.專用集成運(yùn)放的出現(xiàn)。如高速型、高輸入電阻型、高壓型、大功率型，低漂移型和低功耗型等。c.開發(fā)更高性能指標(biāo)的產(chǎn)品，進(jìn)一步提高集成度。當(dāng)前8頁，總共115頁。(5)

是線性集成電路中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣、最為龐大的一族成員。

(3)輸出電阻小，幾百歐以下。(4)

通用型和靈活性強(qiáng)、成本低、用途廣、互換性好。5.集成運(yùn)放的主要特點(diǎn)(1)電壓放大倍數(shù)高，103~105倍。(2)輸入電阻大，幾十千歐到幾兆歐。當(dāng)前9頁，總共115頁。(1)相鄰元器件的特性一致性好(2)用有源器件代替無源器件(3)二極管大多由三極管構(gòu)成(4)只能制作小容量的電容，不能制造電感(5)電路采用直接耦合的方式。4.1.1 集成電路中元器件的特點(diǎn)當(dāng)前10頁，總共115頁。4.1.2 集成運(yùn)算放大器的典型結(jié)構(gòu)輸入級輸出級中間級偏置電路輸入輸出1.典型結(jié)構(gòu)當(dāng)前11頁，總共115頁。（1）偏置電路2.各部分的作用具有與輸出同相和反相的兩個輸入端，較高的輸入電阻和抑制干擾及零漂的能力。為各級電路提供直流偏置電流，并使整個運(yùn)放的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定且功耗較小。（2）輸入級輸入級輸出級中間級偏置電路當(dāng)前12頁，總共115頁。為負(fù)載提供足夠的電壓和電流，具有很小的輸出電阻和較大的動態(tài)范圍。主要進(jìn)行電壓放大，具有很高的電壓增益。(3)中間級(4)輸出級輸入級輸出級中間級偏置電路當(dāng)前13頁，總共115頁。3.集成運(yùn)算放大器的電路符號同相輸入端反相輸入端輸出端–+當(dāng)前14頁，總共115頁。4.2.1 典型差分放大電路4.2 集成運(yùn)算放大器中的基本單元電路1.電路的組成+-+-+-+--+當(dāng)前15頁，總共115頁。(1)電路特點(diǎn)a.電路兩邊對稱。b.兩管共用發(fā)射極電阻RE。c.具有兩個信號輸入端。d.信號可以雙端或單端輸出。+-+-+-+--+當(dāng)前16頁，總共115頁。兩個輸入端信號電壓的差值是有用的，稱之為差模輸入信號，因而該電路稱為差分放大電路。(2)信號的輸入+-+-+-+--+當(dāng)前17頁，總共115頁。（3）抑制零漂的原理（T1和T2特性相同）(a)當(dāng)溫度T一定時(uI1=uI2=0)a.電路雙端輸出+-+-+-+--+當(dāng)前18頁，總共115頁。(b)當(dāng)溫度增加時在雙端輸出的情況下，漂移為零。+-+-+-+--+當(dāng)前19頁，總共115頁。b.單端輸出時因射極電阻RE的負(fù)反饋?zhàn)饔每梢砸种屏泓c(diǎn)漂移+-+-+-+--+當(dāng)前20頁，總共115頁。2．靜態(tài)分析直流通路+-+-+-+--+當(dāng)前21頁，總共115頁。因?yàn)殡娐穼ΨQ，所以–+–+–+–+當(dāng)前22頁，總共115頁。列輸入回路方程由此可得因–+–+–+–+當(dāng)前23頁，總共115頁。–+–+–+–+當(dāng)前24頁，總共115頁。3.動態(tài)分析(1)小信號差模特性差模信號：記為當(dāng)時的輸入信號+-+-+-+--+當(dāng)前25頁，總共115頁。差模輸入時放大電路中的電流⊕當(dāng)前26頁，總共115頁。由于電阻RE上無交流電流T1、T2發(fā)射極虛地。⊕當(dāng)前27頁，總共115頁。交流通路⊕當(dāng)前28頁，總共115頁。由于故當(dāng)前29頁，總共115頁。1）差模電壓放大倍數(shù)a.雙端輸出當(dāng)前30頁，總共115頁。b.單端輸出(a)輸出uO1當(dāng)前31頁，總共115頁。(b)輸出uO2當(dāng)前32頁，總共115頁。c.RL時(a)雙端輸出負(fù)載電阻RL的中點(diǎn)虛地。由于當(dāng)前33頁，總共115頁。等效電路當(dāng)前34頁，總共115頁。Aud與單級共射極電路電壓放大倍數(shù)相同?？梢?，差分放大電路是用“數(shù)量換質(zhì)量”。當(dāng)前35頁，總共115頁。(b)單端輸出從T1的集電極輸出輸出與輸入反相當(dāng)前36頁，總共115頁。從T2的集電極輸出輸出與輸入同相當(dāng)前37頁，總共115頁。2)差模輸入電阻當(dāng)前38頁，總共115頁。a.單端輸出時求Ro的等效電路3)輸出電阻Ro當(dāng)前39頁，總共115頁。b.雙端輸出時求Ro的等效電路當(dāng)前40頁，總共115頁。（2）小信號共模特性共模信號記為當(dāng)uIc1=uIc2時的輸入信號當(dāng)前41頁，總共115頁。1)共模電壓放大倍數(shù)a.雙端輸出共模電壓共模電壓放大倍數(shù)由知故當(dāng)前42頁，總共115頁。b.單端輸出交流通路，當(dāng)前43頁，總共115頁。電壓放大倍數(shù)實(shí)際中當(dāng)前44頁，總共115頁。一般電路中故當(dāng)前45頁，總共115頁。差分放大電路對共模信號有抑制作用，RE越大，抑制共模信號的能力越強(qiáng)。由討論可知：單端輸出時雙端輸出時當(dāng)前46頁，總共115頁。2)共模抑制比共模抑制比的定義或者a.雙端輸出當(dāng)前47頁，總共115頁。b.單端輸出因當(dāng)前48頁，總共115頁。3)共模輸入電阻交流通路，當(dāng)前49頁，總共115頁。因?yàn)楣十?dāng)前50頁，總共115頁。4)共模輸出電阻因?yàn)檩敵鲋慌c電路的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與輸入信號的性質(zhì)（共模、差模）無關(guān)。所以輸出電阻雙端輸出時單端輸出時當(dāng)前51頁，總共115頁。（3）任意輸入信號的分解既不是差模信號又不是共模信號的輸入信號。任意信號：++12差分放大電路uI2_uI1_當(dāng)前52頁，總共115頁。令那么任意信號可以分解成差模和共模信號++12差分放大電路uI2_uI1_當(dāng)前53頁，總共115頁。差分放大電路12+uId_+uIc_+_+_2uId2uId任意輸入的等效電路++12差分放大電路uI2_uI1_當(dāng)前54頁，總共115頁。uI1≠0，uI2=0特別的，對于單端輸入即或uI1=0，uI2≠

0單端輸入是一種特殊的雙端輸入形式+12差分放大電路uI_單端輸入電路當(dāng)前55頁，總共115頁。)(2C1CuIdfii=、（4）大信號傳輸特性1-1線性區(qū)截止、飽和區(qū)截止、飽和區(qū)傳輸特性：0246-2-4-6.0.10.9ic1、ic2UTuId/0.70.50.3當(dāng)前56頁，總共115頁。例電路如圖所示。設(shè)T1、T2的特性一致，β=50，UBE=0.7V，uId=50mV，uIc=1V，試求：

+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2（a）靜態(tài)工作點(diǎn)IC、UC之值；（b）uO及KCMR之值；（c）若將RL接在C1對地之間，求UC、uO

及KCMR。（d）Rid、Ric和Ro之值。

當(dāng)前57頁，總共115頁。解:為了計(jì)算簡單，設(shè)調(diào)零電位器RW的滑動端在電位器的中間。(a)畫出放大電路的直流等效電路+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當(dāng)前58頁，總共115頁。直流等效電路(-12V)(+12V)ICUCc1c2IEIBIB+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當(dāng)前59頁，總共115頁。直流等效電路由圖可得由上兩式得因(-12V)(+12V)ICUCc1c2IEIB當(dāng)前60頁，總共115頁。則有(-12V)(+12V)ICUCc1c2IEIB當(dāng)前61頁，總共115頁。（b）根據(jù)題意+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當(dāng)前62頁，總共115頁。+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當(dāng)前63頁，總共115頁。(c)當(dāng)RL在C1對地之間時經(jīng)整理可得(-12V)(+12V)ICUCc1c2IEIBIRL當(dāng)前64頁，總共115頁。+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)c1c2當(dāng)前65頁，總共115頁。+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)c1c2當(dāng)前66頁，總共115頁。(d)差模輸入電阻共模輸入電阻+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當(dāng)前67頁，總共115頁。輸出電阻Ro雙端輸出時

單端輸出時

+-+-+-+-+-(-12V)(+12V)ICUCc1c2當(dāng)前68頁，總共115頁。雙端輸出單端輸出對于圖示電路4.2.2 帶恒流源的差分放大電路RE越大，KCMR越大，電路抑制共模信號的能力越強(qiáng)+-+-+-+--+當(dāng)前69頁，總共115頁。a.當(dāng)VEE一定，IE減小，rbe增大，Aud減小。c.在集成電路中不易制作較大阻值的電阻。RE太大對電路的影響:b.為了維持IE不變，必須提高電源電壓VEE。+-+-+-+--+當(dāng)前70頁，總共115頁。恒流源的主要特點(diǎn)：b.直流電阻較小。a.具有很大的交流等效電阻。恒流源通常采用恒流源來代替RE+-+-+-+--+當(dāng)前71頁，總共115頁。當(dāng)iB恒定，則iC恒定，晶體管相當(dāng)于一個電流源。

當(dāng)晶體管工作在放大區(qū)時，iC基本上與uCE無關(guān)，只取決于iB。晶體管恒流源晶體管恒流源構(gòu)成原理：–++–RCE1rce1uCEiC=當(dāng)前72頁，總共115頁。帶恒流源的差分放大電路恒流源+-+-+-De+++---當(dāng)前73頁，總共115頁。選擇R1和R2使IBQ3恒定，則IC3恒定。+-+-+-De+++---IC3當(dāng)前74頁，總共115頁。1．電流鏡電路T1和T2特性相同（1）電路組成（2）電路特點(diǎn)（3）電路分析設(shè)由于UBE1=UBE2=UBE4.2.3 電流源電路–+–+當(dāng)前75頁，總共115頁。當(dāng)β>>2時所以IB1=IB2=IB故–+–+當(dāng)前76頁，總共115頁。T1和T2特性相同（1）電路組成（2）電路特點(diǎn)（3）電路分析由圖可知2．比例電流源電路–+–+當(dāng)前77頁，總共115頁。由于故有–+–+當(dāng)前78頁，總共115頁。3．微電流源電路T1和T2特性相同（1）電路組成（2）電路特點(diǎn)（3）電路分析由圖可知–+–+當(dāng)前79頁，總共115頁。由得故有–+–+當(dāng)前80頁，總共115頁。例1已知IR=0.73mA,IC2=20mA,求RE=?解由得–+–+當(dāng)前81頁，總共115頁。例2上例中，如果不用微電流源，而采用電流鏡，那么在VCC=15V時，欲獲IC2=20mA,求R=?解已知IC2=20mA,則RVCC/IR=750kWIR=20mA–+–+當(dāng)前82頁，總共115頁。+-+-4．電流源作有源負(fù)載的差動放大電路（1）電路組成當(dāng)前83頁，總共115頁。代替RE為T1、T2提供合適穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)代替RC稱有源負(fù)載鏡像電流源比例電流源+-+-當(dāng)前84頁，總共115頁。因?yàn)門5、T6組成鏡象電流源，所以a.當(dāng)ui1=ui2時（2）電路分析忽略T5、T6的基極電流。則有iC5

iC1

+-+-當(dāng)前85頁，總共115頁。iO=iC6

+

iC2=iC5

–

iC1無共模信號輸出輸出電流

0+-+-當(dāng)前86頁，總共115頁。b.當(dāng)uI1=-uI2時輸出電流iO=

iC6

+

iC2=

iC1

+

iC2=2

iC1負(fù)載上得到了雙端輸出的電流+-+-當(dāng)前87頁，總共115頁。用電流鏡取代差分放大電路的集電極電阻單端輸出的電路形式，實(shí)現(xiàn)了雙端輸出的功能。結(jié)論：+-+-當(dāng)前88頁，總共115頁。a.采用電流源作有源負(fù)載。b.利用多個晶體管組成復(fù)合管，以得到較大的電流放大系數(shù)值。集成運(yùn)放獲得高電壓增益，通常采用的方法：4.2.4 復(fù)合管電路當(dāng)前89頁，總共115頁。常見的復(fù)合管結(jié)構(gòu)a.NPN管+NPN管T1T2當(dāng)前90頁，總共115頁。等效管T兩個NPN型管可以復(fù)合成一個NPN型管(a)等效管T1T2當(dāng)前91頁，總共115頁。由圖可知(b)復(fù)合管的電流放大系數(shù)等效管TT1T2當(dāng)前92頁，總共115頁。而由于等效管TT1T2當(dāng)前93頁，總共115頁。復(fù)合管的電流放大系數(shù)故當(dāng)前94頁，總共115頁。微變等效電路T1T2(c)復(fù)合管的輸入電阻rbeT1T2當(dāng)前95頁，總共115頁。因?yàn)楣蕪?fù)合管的輸入電阻T1T2當(dāng)前96頁，總共115頁。b.PNP管+PNP管T1T2當(dāng)前97頁，總共115頁。等效管(a)等效管兩個PNP型管可以復(fù)合成一個PNP型管T1T2T當(dāng)前98頁，總共115頁。(b)復(fù)合管的及rbe等效管T1T2T當(dāng)前99頁，總共115頁。T1T2c.NPN管+PNP管當(dāng)前100頁，總共115頁。等效管T(a)等效管一個NPN和一個PNP型管可以復(fù)合成一個NPN型管T1T2當(dāng)前101頁，總共115頁。(b)復(fù)合管的及rbe等效管TT1T2當(dāng)前102頁，總共115頁。d.PNP管+NPN管T1T2當(dāng)前103頁，總共115頁。等效管T(a)等效管一個PNP和一個NPN型管可以復(fù)合成一個PNP型管T1T2當(dāng)前104頁，總共115頁。(b)復(fù)合管的及rbe等效管T1T2T當(dāng)前105頁，總共115頁。RLT1uI+VCC_T2VEEuO+_4.2.5 互補(bǔ)推挽放大電路1.電路組成2.電路主要特點(diǎn)(2)輸出電阻小(3)動態(tài)范圍大(4)帶載能力強(qiáng)(1)T1、T2參數(shù)相同當(dāng)前106頁，總共115頁。3.