一、集成電路及其特點

 

集成電路是利用氧化
，光刻

，擴散，外延
，蒸鋁等集成工藝，把晶體管，電阻，導線等集中製作在一小塊半導體(矽)基片上
，構成一個完整的電路。按功能可分為模擬集成電路和數字集成電路兩大類，其中集成電路運算放大器(線性集成電路，以下簡稱集成運放)是模擬集成電路中應用最廣泛的
，它實質上是一個高增益的直接耦合多級放大電路。

 

集成電路的特點

 

1. 單個元件精度不高

，受溫度影響也大
，但元器件的性能參數比較一致
，對稱性好。適合於組成差動電路。

 

2. 阻值太高或太低的電阻不易製造
，在集成電路中管子用得多而電阻用得少。

 

3. 大電容和電感不易製造
，多級放大電路都用直接耦合。

 

4. zaijichengdianluzhong，weilebushigongyifuza
，jinliangcaiyongdanyileixingdeguanzi，yuanjianzhongleiyeyaoshaosuoyi，jichengdianluzaixingshishanghefenliyuanjiandianluxiangbiyouhendadechabiehetedian。changyongerjiguanhesanjiguanzuchengdehengliuyuanhedianliuyuandaitidadejidianjidianzuhetigongweixiaodepianliangdianliu，erjiguanyongsanjiguandefashejiedaiti

 

5. 在集成電路中，NPN管都做成縱向管
，β大;PNP管都做成橫向管，β小而PN結耐壓高。NPN管和PNP管無法配對使用。對PNP管

，β和(β+1)差別大，IB往往不能忽略。

 

二、集成運放電路的組成及各部分的作用

 

1. 組成

 

 

2. 作用

 

如圖所示

，集成運放電路由四部分組成，輸入級是一個雙端輸入的高性能差動放大電阻

，要求其Ri高，Aod大，KCMR大(da)
，靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)小(xiao)，該(gai)級(ji)的(de)好(hao)壞(huai)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)集(ji)成(cheng)運(yun)放(fang)的(de)大(da)多(duo)數(shu)性(xing)能(neng)參(can)數(shu)，所(suo)以(yi)更(geng)新(xin)變(bian)化(hua)最(zui)多(duo)。中(zhong)間(jian)級(ji)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)使(shi)集(ji)成(cheng)運(yun)放(fang)具(ju)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)放(fang)大(da)能(neng)力(li)，故(gu)多(duo)采(cai)用(yong)複(fu)合(he)管(guan)做(zuo)放(fang)大(da)管(guan)
，以(yi)電(dian)流(liu)源(yuan)做(zuo)集(ji)電(dian)極(ji)負(fu)載(zai)。輸(shu)出(chu)級(ji)要(yao)求(qiu)具(ju)有(you)線(xian)性(xing)範(fan)圍(wei)寬(kuan)

，輸(shu)出(chu)電(dian)阻(zu)小(xiao)，非(fei)線(xian)性(xing)失(shi)真(zhen)小(xiao)等(deng)特(te)點(dian)。偏(pian)置(zhi)電(dian)路(lu)用(yong)於(yu)設(she)置(zhi)集(ji)成(cheng)運(yun)放(fang)各(ge)級(ji)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)的(de)靜(jing)態(tai)工(gong)作(zuo)點(dian)

 

三、集成運放的電壓傳輸特性

 

 

1.符號

 

同相輸入端表示輸入電壓與輸出電壓相位相同，若uP >0，則uO >0;uP <0
，則uO <0.

 

反相輸入端表示輸入電壓與輸出電壓相位相反，若uN >0
，則uO <0;反之uN <0，則uO >0.

 

2.電壓的傳輸特性

 

 

所謂電壓傳輸特性
，實際上是一種關係曲線如圖4-3，即輸出電壓uo和輸入電壓uizhijiandeguanxiquxian。guanxiquxianmingxiandiweilianggequyu，xianxingfangdaquhebaohequ
，xiexianfanyinglexianxingfangdaqushuruyushuchuzhijiandeguanxi。xielvjiushidianyafangdabeishuAv=uo/ui
，輸出與輸入幅值(或有效值)之比
，兩端水平線是飽和區的現象，表明輸出電壓uo不隨輸入ui =uP - uN 而變，而是恒定值+Uom(或-Uom)
，由特性曲線還看出線性區非常窄
，這是因為差模開環放大倍數Aod非常高，可達幾十萬倍
，隻有當ui =|uP - uN |< 28μV時
，電路才工作在線性區。

 

四、集成運放中的電流源電路

 

1.鏡像電流源(圖4-5.4)

 

1 組成

 

由三極管T2和接成二極管T1的組成，發射結並聯，即UBE1 = UBE2

 

 

2 工作原理

 

IC2 = IR /(1+2/β) (4-1)

 

如果β>>2，則

 

IC2 ≈ IR = (VCC-UBE)/R (4-2)

 

3 問題

 

a)IC2隨VCC變化; b)要使IC2小
，R必須很大

 

c)對溫度漂移沒有抑製作用 d)輸出電阻不夠大 RO =rce2

 

2.威爾遜電流源(圖4-7.5)

 

1 組成

 

在鏡像電流源基礎上加了T3

 

2 工作原理

 

(4-3)

 

 

其中

 

IR =(VCC-UBE3-UBE2)/R (4-3)

 

3 特點和問題

 

恒流輸入管T3的Re3 ≈rbe /2，使它的IC3穩定性大為提高，IC3與IR之間的誤差也大大減小。但電源電壓變化時
，IC3和IR幾乎按同樣比例變化。要求 為uA級時，R仍然太大。

 

3.微電流源(圖4-9. 6)

 

1 組成

 

在鏡像電流源T2管的發射極上加接電阻Re 。

 

 

 

 

2 工作原理

 

UT .ln(IC1 /IC2)=IC2Re (4-4)

 

3 特點

 

小而穩。用不大的Re就可以使IC2為uA級。由於引入Re, IC2更加穩定。由於UBE2 <

 

4.多路電流源

 

用同一個參數電流IR ，同時產生幾個輸出電流，給多個放大管提供偏置電流或作為有源負載。

 

5.電流源的應用

 

1 為集成運放各級提供小而穩的偏置電流

 

2 作為各放大級的有源負載,提高電壓增益。

 

優點：(a)用三極管代替大電阻
，節省矽片麵積，降低成本。

 

(b)用較少的級數可獲得很高的增益

，由於級數少和電路輸出阻抗大，集成運放的消振問題容易解決

 

(c)由於放大管集電極電流與集電極電位無關，電路可以在很寬的電源電壓範圍內工作而偏置電流基本不變。