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  • 集成运算放大电路
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    2020-07-14 11:31:53

    一.概述

    1.集成运算放大电路的特点

    集成运算放大电路,简称集成运放,是一个高性能直接耦合的放大电路。因而首先用于信号的运算,故而得名。
    ①直接耦合的方式,充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大电路和电流源电路。
    ②用复杂的电路实现高性能的放大电路,因为电路的复杂化并不带来制造工艺的复杂性。
    ③用有源元件代替无源元件,例如用晶体管来代替难于制作的大电阻。
    ④-采用复合管。

    2.集成运放电路的组成

    在这里插入图片描述
    ①偏置电路:为各级放大电路设置合适的静态工作点,采用电流源电路
    ②输入级:前置级,多采用差分放大电路。要求输入电阻大,差模放大倍数大,共模放大倍数小,输入端耐压高。
    ③中间级:主放大级,多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力
    ④输出级:功率级,多采用准互补输出级,要求输出电阻小,最大不失真输出电压尽可能的大。

    3.集成运放的符号和电压传输特性

    在这里插入图片描述
    注:这里特意标注的为开环放大倍数,是在输出端没有反馈的情况下得到的放大倍数。

    二.集成运放中的电流源

    1.镜像电流源

    在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。
    在这里插入图片描述
    注:以上电路存在一个弊端,就是如果作为一个集成运放输入级的偏置电路,要求电流特别小的时候,所需要的电阻R阻值就非常大,因此微电流源电路就应运而生

    2.微电流源

    在这里插入图片描述

    3.多路电流源

    很多情况下放大电路有很多级,因此就需要有多个电流源来给每一级进行电流的供应,从而有更好的静态工作点的设定。这样就产生了多路电流源
    在这里插入图片描述
    注:多路电流源一定有一个基准电流,其它路的电流都会与基准电流产生联系。

    3.有源负载

    如果在集成电路里安置了阻值非常大的电阻,这样就会影响集成度。因此在有些需要大电阻的情况下,都会选择用有源元件来替代无源元件。

    三.集成运放的电路分析及其性能指标

    1.读图方法

    ①了解用途:了解要分析的电路应用场合,用途和技术指标
    ②化整为零:将整个电路图分为各自具有一定功能的基本电路
    ③分析功能:定性的分析每一部分的基本功能和特性
    ④统观整体:电路相互连接关系以及连接成功后电路实现的功能和特性
    ⑤定量计算:必要时可估算或计算电路的性能参数

    2.举例:F007通用型集成运放

    对于集成运放首先应该找出其偏置电路,然后根据信号流通的顺序将其分为输入级,中间级和输出级。
    在这里插入图片描述
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    注:此集成运放中基准电流R5支路的电流。此基准电流与T12管的射极电流相同,T12管与T13管组成镜像电流源,通过镜像的关系T13管为后级提供电流。T10与T11管组成一个微电流源,通过T11管的集电极电流近似等于基准电流,通过微电流源两只管子的关系可以求解出T10管的集电极电流,T10管的集电极与T9管的集电极相连接,然而T8管与T9管又组成一个镜像电流源,T8管通过折射T9管的电流来给输入级进行供电。这就是上述集成运放偏置电路的作用
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