复旦微电子模拟电路第4章+集成放大器课件.ppt

1、复旦大学电子工程系 陈光梦2023-2-4模拟电子学基础1第4章集成放大器复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础22023-2-4集成电路 集成电路工艺简介 集成电路的特点 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础32023-2-4集成电路n将晶体管、场效应管、二极管以及电阻、电容等元件通过一定的制造工艺制作在同一块半导体基片上的器件n基本材料是单晶硅，可以是P型或N型n通常在一块硅晶片上同时制造几百到几千个集成电路芯片（管芯），每个管芯经过初测后用划片机划开，将初测合格的管芯封装后，再经过老化、测试等工序，就成为集成电路产品。复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础42023-2-4集成电

2、路工艺简介 n基本工艺：氧化、掩模、光刻、扩散、外延、淀积、蒸发等 n一个完整的制造过程包含一系列掩模、光刻和扩散过程 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础52023-2-4BJT晶体管的结构NPPSiO2P基极基极发射极发射极集电极集电极SiO2NPPP基极基极发射极发射极集电极集电极P基区PN+NPN型晶体管型晶体管PNP型晶体管(横向晶体管）型晶体管(横向晶体管）隐埋层隐埋层隔离岛隔离岛衬底衬底外延层外延层扩散区扩散区n 同时制造NPN和PNP两种类型BJT复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础62023-2-4CMOS场效应管的结构n互补型金属氧化物半导体 Complementa

3、ry Metal-Oxide-SemiconductorN型隔离岛PP沟道SGD沟道NNP型衬底P沟道MOSFETN沟道MOSFETBBSGD复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础72023-2-4集成电路的特点 n良好的对称性和较大的绝对误差元件之间的性能比较一致q环境温度一致，同类器件的温度一致性很好q元件的绝对误差比分立元件电路大许多q在集成电路设计中，尽量利用元件的对称性进行设计，例如使用电流源、差分放大器等n大量采用有源器件q制造电阻、电容和电感需要占据一定的面积，且在一般情况下数值越大占用的面积越大，同时误差较大，质量不高q采用晶体管等有源器件替代电阻电容等无源器件 复旦大学电子

4、工程系 陈光梦模拟电子学基础82023-2-4电流源与有源负载 基本电流源电路电流源电路的改进 有源负载放大电路 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础92023-2-4基本电流源电路 n由一个电阻和两个晶体管组成，图中Iref是参考电流，IO是输出电流。n VDDIrefIOT1T2RVCCIrefIOT1T2ROrefIIFET电路 BJT电路 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础102023-2-4多路FET电流源nFET的漏极电流与栅极宽长比成正比，改变栅极宽长比获得不同比例的输出电流IrefIO2T1T2T3T6T5T4IO6IO5VDD2/12/110/14/110/14/1

5、O3I复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础112023-2-4多路BJT电流源nBJT反向饱和电流正比于发射区面积，改变发射区面积获得不同比例的输出电流 VCCIrefIO2T1T2RIO3T3复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础122023-2-4电流源电路的改进 由于在实际集成电路中，对于电流源的性能有各由于在实际集成电路中，对于电流源的性能有各种不同的要求，所以实际的电流源需要在上述基种不同的要求，所以实际的电流源需要在上述基本电流源的基础上加以改进：本电流源的基础上加以改进：n提高电流源的输出阻抗n比例电流源n与电源无关的电流源n减小晶体管b 的影响 复旦大学电子工程系 陈光梦

6、模拟电子学基础132023-2-4 提高电流源的输出阻抗n增加电流源的输出电阻有利于减小输出电流与参考电流的比例误差n增加电流源的输出电阻有利于加大放大器的电压增益 Rgmvgs1rds2rds1gmvgs2VDDIOVOvgs2+Ir复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础142023-2-4 提高电流源的输出阻抗的电路VDDIrefIOT1T2RT3T4VCCIrefIOT1T2RT4T3改进后输出电阻改进后输出电阻44442(1)dgdsmdsdsrrgrr复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础152023-2-4 比例电流源n改变发射结面积的比例电流镜的缺点比例关系比较简单比例过大时

7、会占用过多的芯片面积n带发射极电阻的比例电流镜电流比等于电阻比的倒数通过改变电阻可方便地得到需要的工作电流值 VCCIrefIOT1T2RR1R212OrefRIIR复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础162023-2-4 微电流源n只有一个发射极电阻的比例电流镜n可以得到极微小的电流VCCIrefIOT1T2RR22lnrefTOOIVIRI复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础172023-2-4与电源无关的电流源 n基本电流源的参考电流与电源电压有关，导致输出电流与电源电压有关放大电路的各项指标与电源电压相关放大电路的电源抑制比下降n改进：让电流源的参考电流与电源电压无关n多种实现

8、方式 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础182023-2-4利用稳压管稳定参考电压的电流源VCCIO2T2IO3T3DZT1R2R322ZBEOVVIR复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础192023-2-4与电源无关的BJT电流源 n上述方程组的解可以确定I Irefref，从而可以确定电路中其余晶体管的输出电流。由于方程中不包含电源，所以此电流源与电源无关。VCCIO6T2IO7T3T1RT6T5T4T7Iref2222lnCBETrefSCrefIVVIRRIII复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础202023-2-4与电源无关的FET电流源不带启动电路 带启动电路2221

9、1(1)(/)OnOXNICW LRkIrefIOT1T4T3T2(W/L)P(W/L)Pk(W/L)N(W/L)NRVDDIrefIOT1T4T3T2(W/L)P(W/L)Pk(W/L)N(W/L)NRVDDT5AB复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础212023-2-4减小晶体管b 的影响的电流源 n晶体管电流放大系数b 的影响有大幅度的减小n输出电流的精度有大幅度的提高 VCCIrefIOT1T2RT3222OrefIIbbbb复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础222023-2-4有源负载放大电路 n在集成电路设计中，为了改善放大器的性能以及集成电路工艺的需要，通常用电流源代替

10、放大器的负载电阻，称为放大器的有源负载 T2T3T1IrefvoviVDD T2T3T1IrefvoviVCC复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础232023-2-4交流小信号等效电路 rds1rds2gm1vgs1vgs1+vo+vi112121(/)21/1/nvmdsdsDQAAKAgrrIVV1212,AAdsdsDQDQVVrrII复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础242023-2-4n参数：IDQ0.1mA，Early电压均为100V，Kn=5mA/V2 可以算得：，Av707（57dB）n电阻负载比较：电阻负载电路的电压增益为要达到57dB增益，负载电阻将高达106欧姆

11、。由于IDQ0.1mA，所以电源电压将高达100V!有源负载共源放大器实例(/)vmdsLAgrR21.4mA/Vmn DQgK I复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础252023-2-4有源负载的放大器的特点 n具有很高的电压增益n有源负载放大器的增益与电源电压无关前提是保证晶体管进入正常放大状态（BJT在放大区，FET在饱和区）n大大节约芯片面积原因是有源负载放大器在集成电路生产中不需要大电阻复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础262023-2-4差分放大器 差分放大器的工作原理差分放大器的直流传输特性 采用有源负载的差分放大器 差分放大器的输入失调 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟

12、电子学基础272023-2-4差分放大器 n集成电路中最基本的放大器电路n电路对称、漂移小、抗共模干扰能力强n很强的通用性n相当宽的工作频率n还能够完成限幅、增益控制、混频、调制解调等许多非线性功能复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础282023-2-4差分放大器的结构 VDDISST1T2vo1vo2vi1VSSvi2RD1RD2T3VBVCCIEET1T2vo1RC1RC2vo2vi2vi1VEEET3VB复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础292023-2-4差分放大器的交流小信号分析n假设晶体管完全对称n忽略rdsvi1vo2vo1svgs1gmvgs1gmvgs2vgs2vi

13、2RD1RD2rSS+12122mmmnOXDQnOXSSWWgggCICILL复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础302023-2-4差模电压增益分析n差模输入信号 两个输入端分别输入幅度相等、相位相反的信号为，即vi1vi2 n差模电压增益1212oovdiivvAvvVDDISST1T2vo1vo2vi1VSSvi2RD1RD2T3VBn由于电路完全对称，所以当输入差模信号时，可以认为晶体管 T1 的源极电流的增加量等于晶体管 T2 的源极电流的减少量，这样，流过偏置电流源 T3 的交流电流为0，T1 和T2 的源极相当于交流接地复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础312023-

14、2-4vi1vod2vod1svgs1gmvgs1gmvgs2vgs2vi2RD1RD2+n输出电压表达式 111222,odmDgsodmDgsvg Rvvg Rv n双端输出差模电压增益1212ododvdmDiivvAg Rvv n单端输出差模电压增益111222121212odvdmDiiodvdmDiivAg RvvvAg Rvv 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础322023-2-4共模电压增益分析 n共模输入信号 两个输入端分别输入幅度相等、相位相同的信号，即vi1vi2 n由于两个晶体管的源极电压相等，图中s点由于两边电压相等而无电流，所以可以如图所示断开vi1voc2v

15、oc1vgs1gmvgs1gmvgs2vgs2vi2RD1RD22rss+2rsss将原来的rss拆成两个复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础332023-2-4n单个晶体管的共模电压增益 11111122ocmDDvcim ssssvg RRAvg rr n源极提供静态工作点的电流源的输出电阻 rss 越大，差分放大器的共模增益越小n在电路两侧完全对称的条件下，当vi1vi2时必有voc1voc2，即理想情况下的差分放大器的共模输出电压差值为零，所以讨论双端输出的共模增益没有意义 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础342023-2-4输入单端信号 n差分放大器的四种不同信号接法：双

16、端输入双端输出；单端输入双端输出；双端输入单端输出和单端输入单端输出。单端输入如下所示：VDDISST1T2vo1vo2vi1RD1RD2复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础352023-2-4输入单端信号分析n将输入信号拆分为共模与差模两部分1112221212iidiciidicididicicvvvvvvvvvv VDDISST1T2vo1RD1RD2vo2svi12vi12vi12vi12vic1=vid1=vic2=vid2=-复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础362023-2-4输入单端信号电压增益n单端输出模式：输出由差模输出成分和共模输出成分两部分构成n双端输出模式：

17、只有差模输出成分电压增益与双端输入模式下的一致111111122222221 21 2mDoodocmDidicm ssmDoodocmDidicm ssg Rvvvg R vvg rg Rvvvg R vvg r121oovmDivvAg Rv 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础372023-2-4共模抑制比 n差动放大电路重要性能指标n定义n计算1vdvcACMRRA差模电压增益共模电压增益1212mDm ssmDm ssg RCMRRg rg Rg r 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础382023-2-4n共模抑制比越高，说明相对于差模信号而言，电路对于共模信号的放大作用越

18、弱，输出电压中差模成分与共模成分之间的比例就越悬殊n由于共模信号往往是电路中的干扰信号，所以在差分放大器的设计中，一般总是要求获得尽可能高的共模抑制比n提高共模抑制比的一个重要途径就是提高源极电流源的输出电阻rss复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础392023-2-4差分放大器的输入阻抗 n差模输入阻抗定义：小信号差模输入电压对输入电流的比值n共模输入阻抗定义：小信号共模输入电压对一个输入端的输入电流的比值n对于场效应管差分放大器，在低频情况下不考虑电抗，差模与共模低频输入电阻都是无穷大 n对于双极型差分放大器，由于存在基极电流，所以它们的输入电阻为有限值 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟

19、电子学基础402023-2-4双极型差分放大器输入阻抗 n差模输入电阻 n共模输入电阻 12122idiiidbebebeibvvvrrrrii12(1)iciicbeeeibvvrrriibn当ree很大时，共模输入电阻远大于差模输入电阻 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础412023-2-4差分放大器的直流传输特性差分放大器的直流传输特性 n大信号（包含直流）差模输入输出关系n可以说明电路在小信号线性化近似时的允许输入范围，也可以说明晶体管进入饱和时的输入范围n为了简化分析过程，假定：一、晶体管偏置电流源为理想电流源；二、忽略晶体管的输出电阻n由于场效应管和双极型晶体管差分放大器的直

20、流传输特性的表达式不同，分别进行讨论 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础422023-2-4场效应管差分放大器的直流传输特性 VDDISST1T2VodRD1RD2VidVSS-Vid22211222()()DnGSTHDnGSTHIK VVIK VV21221 1()21 1()2DididSSDididSSIVVIIVVI考虑到ID1+ID2ISS，将上式作适当变换，并注意到Vid 0，ID1 ISS/2，最后可以得到漏极电流的归一化形式：复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础432023-2-4Vid2ISS /Kn-0.6IDISS0.51ID1ID20.60.40.20-0.

21、2-0.4ISSISS线性区截止区0.74()IDGSQTHVVV1.41()IDGSQTHVVV线性区范围截止区范围复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础442023-2-4双极型差分放大器的直流传输特性 VCCIEET1T2voRCRCVidVEE2-Vid2121exp(/)1exp(/)EECidTEECidTIIVVIIVV复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础452023-2-4n输入线性范围：1.3VT （5误差）n饱和-截止区范围：大约4VT（100mV）VidVT-6ICIEE0.51IC1IC26420-2-4IEEIEE复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础4620

22、23-2-4采用有源负载的差分放大器 VDDISST1T2voT4T3RLVSST5vi2vi1VB复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础472023-2-4有源负载差分放大器的差模分析n由于rds2、rds4均为较大的电阻，所以有源负载差分放大器的最大电压增益可以达到很高的数值。VDDISST1T2voT4T3id1id3id2id4RLVSSvidio2-vid2oLvdmLidi RAg Rv24/LdsdsLRrrR重要特点：漏极电流叠加！复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础482023-2-4有源负载差分放大器的共模分析n理想情况下整个电路两边对称，必有id1id2，id4id

23、3，所以有id4id2。ioid4id20。漏极电流相减！VDDISST1T2voT4T3id1id3id2id4RLVSSviciovicn理想情况下共模增益为0，CMRR趋于无穷大n实际电路的CMRR不可能等于无穷大，但是肯定比电阻负载差分放大器高得多 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础492023-2-4有源负载差分放大器的特征n有源负载差分放大器具有良好的差模放大特性和很高的共模抑制比，所以在集成放大器电路中得到广泛运用。n有源负载差分放大器能够使差模输入信号有效地转换为以地为参考点的单端输出信号。由于大部分放大器需要以地作为参考点，所以这个电路特点具有十分重要的意义。复旦大学电

24、子工程系 陈光梦模拟电子学基础502023-2-4差分放大器的输入失调差分放大器的输入失调 输入失调电压VIO 输入失调电流IIO失调漂移 解决失调的办法 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础512023-2-4差分放大器的输入失调n失调定义失调定义：一个理想的差分放大器，应该在输入差模信号为零时，两个输出端完全平衡，即输出电压为零。然而在实际的差分放大器中，两侧的元件不可能做到完全匹配，导致差分放大器在输入信号为零时输出信号不为零。n失调效应失调效应：由于失调造成的输出信号通常无法与被放大的输出信号加以区分，所以失调直接影响放大器的分辩能力。另外，对于理想的差分放大器，输入共模信号时，输

25、出的差模电压应该为零，但是由于失调的存在，实际上将有一个差模电压输出，所以失调将使差分放大器的共模抑制比变差。n失调分类失调分类：通常将差分放大器的各种失调都等效到输入端，称为输入失调。输入失调可以分成输入失调电压和输入失调电流两种。复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础522023-2-4输入失调电压 VIOn输入失调电压的定义输入失调电压的定义：一个差分放大器由于电路不对称，在其输入为零时输出不为零。若在其输入端加上补偿电压VIO可以导致输出为零，则称此补偿电压VIO为差分放大器的输入失调电压。复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础532023-2-4场效应管差分放大器输入失调电压n场

26、效应管差分放大器的输入失调电压的组成：漏极电阻不对称晶体管参数Kn不对称阈值电压不对称 VDDISST1T2Vo=0RD1RD2VIOVSS222SSSSnDIOTHnDnnIIKRVVKRKK 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础542023-2-4双极型差分放大器的输入失调电压 n双极型差分放大器的输入失调电压的组成集电极电阻不对称晶体管参数 IS 不对称 VCCIEET1T2Vo=0RCRCVIOVEE()CSIOTCSRIVVRI复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础552023-2-4输入失调电流IIO n输入失调电流的定义：使差分放大器输出电压为零时，差分对管输入端偏置电流的

27、差值n场效应管差分放大器的输入端偏置电流几乎为零，它的输入失调电流极小，通常在室温下只有若干pA复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础562023-2-4双极型差分放大器的输入失调电流n双极型晶体管差分放大器的输入失调电流主要是由于晶体管b b 的不一致引起的VCCIEET1T2Vo=0RCRCIB1VEEIB212121 211()IOBBCCBIIIIIIbbbbbbb复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础572023-2-4差分放大器的失调漂移 n由于引起漂移的最常见的因素是环境温度，所以也常常将失调漂移称为失调温漂n当信号源具有低内阻时，漂移主要是由于失调电压的漂移引起的n当信号源

28、的内阻很高时，漂移主要是由于失调电流的漂移引起的 n要具体分析差分放大器的温度漂移，应该将输入失调电压或输入失调电流的表达式对温度求微分复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础582023-2-4解决失调的办法 n失调影响差分放大器的综合性能n在要求较高的场合，需要采取一定的措施将失调消除n常用的解决办法有两种：集电极调零和发射极调零 RCVCCIEET1T2VoRCvi1VEEvi2RWVCCIEET1T2Vovi1VEEvi2RWRCRC复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础592023-2-4功率输出电路功率输出电路 互补输出电路的工作原理输出功率和电源利用效率实际的互补输出电路复旦大

29、学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础602023-2-4输出级电路要求n功率传输的要求。即要求输出级能够在信号不失真的条件下，在规定的负载条件下能够输出较大的电压和电流。n阻抗匹配的要求。阻抗匹配的目的是希望在负载上得到尽可能高的信号功率。对于一个通用的电压放大器来说，就需要尽量降低输出级的输出阻抗。n电源利用效率的要求。由于输出级的输出信号能量实际上由电源提供，为了降低功耗，希望电源提供的能量尽可能全部转换为输出信号，所以要求输出级具有较高的电源利用效率。n带宽的要求。由于信号总具有一定的带宽，所以要求输出级具有一定的带宽以满足整个放大器的频响要求。复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础61

30、2023-2-4互补输出电路的工作原理 n互补输出电路的基本结构和转移特性n采用两种极性互补的晶体管，所以被称为互补输出电路 VCCvovi VCCRLT1T2vovi线性区线性区截止区饱和区饱和区VCC VCES VCC VCES111lnlncoiooSSLivkTkTvvvqIqI R复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础622023-2-4交越失真 n两个晶体管的交替导通，但是存在导通阈值 vovi交越失真ttvivo复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础632023-2-4交越失真补偿n预先在晶体管的输入端加上一个直流偏置，使得晶体管的VBEQ 达到阈值电压的边缘，处于一种微导通

31、状态n降低交越失真的互补输出电路及其转移特性 VCCvovi VCCRLT1T2D1D2IQvoviVCC VCES VCC VCES VBEn这样的放大器称为甲乙类放大器。复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础642023-2-4输出功率和电源利用效率 n乙类放大器的电源利用效率 4OMLDCCCVPPVn互补放大器的输出幅度的最大值为VOMVCCVCES，所以，互补放大器的最大输出功率以及电源利用效率分别为 44OMCCCESCCCCVVVVVn理论上乙类放大器能够达到的最大电源利用效率为 max78.6%4复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础652023-2-4实际的互补输出电路

32、nT1、T2是互补输出管，T3、T4以及R1构成提供偏置的两个二极管，T5、T6、T7以及R2构成提供偏置的电流镜，T8（共发射极电路）和T9（射极跟随器）组成前置放大器。总的输入信号加在T8的基极与VCC之间。n 输出电压摆幅VCCvovi VCCRLT1T2R1T3T4T9T8T5T6T7R2Irefv3v1v2892oCCCESBEBEVVVVV 51oCCCESBEVVVV复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础662023-2-4互补输出电路的过流保护 n电路的保护原理：电路的保护原理：输出电流通过取样电阻流向负载，取样电阻上的压降控制分流晶体管的导通程度。输出电流越大则分流作用越强

33、，所以实际的输出电流将被限制在一定的范围内。VCCvovi VCCRLT1T2T3T4IQT6T5R2R1复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础672023-2-4集成运算放大器集成运算放大器集成运算放大器的结构 等效模型和主要特性指标 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础682023-2-4集成运算放大器n高增益放大器n可以构成具有多种数学运算功能的电路，例如加减、微积分等，所以被称作运算放大器n性能日益增强，成本日益下降n可靠性高、使用方便n目前除了一些特殊场合外，已经取代各种由分立元件构成的放大器，成为模拟信号处理电路中的一个基本元件 复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础692

34、023-2-4集成运算放大器的结构 n一般由输入级、中间级、输出级以及偏置电路构成n通常情况下，输入级采用差分放大器，中间级采用有源负载的共源或共射放大器，输出级则采用互补输出电路 输入级偏置电路输出级中间级输入输出复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础702023-2-4集成运算放大器举例1VCCvi+VCCT1T2T3T4T6T5R2R1vi-R3R4R5T13T12T11T10T9T7T8T23T20T18T19T15T14T17T16T21T22T24R9R8R7R6R11R10Cvout复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础712023-2-4集成运算放大器举例2vi+T1T2T

35、3T4T6T5Rvi-T7T8CVDD VSSvout复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础722023-2-4场效应管运放和双极型运放比较n场效应管运放结构比较简单极高输入阻抗输出阻抗一般较高负载能力比较弱n在模拟-数字混合集成电路里，不存在负载能力的问题，可以大量采用场效应管构成的集成放大器n双极型运放结构比较复杂高输入阻抗低输出阻抗负载能力强复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础732023-2-4运算放大器的电路符号 n总限定符号：三角形，表示这是一个放大器n三角形后面可以跟一个数字，表示该放大器的放大倍数n由于通用集成运放的放大倍数一般都很高，所以在不是特别关心这个值的时候，一般

36、可以用无穷大符号表示n输入端：“”，“”符号分别表示输入与输出之间的相位关系，“”表示输入与输出同相，“”表示反相复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础742023-2-4集成运放的等效模型n由于集成运放的内部结构十分复杂，所以要精确等效一个集成运放的模型也是相当复杂的。为了分析问题的方便，通常采用一些简化模型。常用的集成运放的低频等效电路如图所示。IIBIIBIIO/2IIO/2VIOridricricvid+vi+vi-roAvdvidAvc(vi+vi-)/2vo复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础752023-2-4集成运放的基本性能指标 n开环差模电压增益开环差模电压增益Avd

37、：集成运放在没有外加反馈时的差模电压增益称为开环差模电压增益，通常用分贝表示 n共模抑制比共模抑制比CMRR：差模放大系数与共模幅度系数之比，通常用分贝表示n差模输入电阻差模输入电阻rid：集成运放输入级的差模输入电阻 n共模输入电阻共模输入电阻ric：集成运放输入级的共模输入电阻 n输出电阻输出电阻ro：集成运放输出级的输出电阻 n输入失调输入失调：包括输入失调电压VIO、输入失调电流IIO、输入失调电压温漂dVIO/dT、输入失调电流温漂dIIO/dT等几个参数 n输入偏置电流输入偏置电流IIB：集成运放输入级的基极（或栅极）偏置电流的平均值复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础7620

38、23-2-4集成运放的稳态频率特性 n-3-3dBdB带宽带宽BW：运放开环电压增益下降3dB以内的频率范围。由于集成运放的下限截止频率一般都是0，所以这个参数的值实际就是集成运放在开环放大时的上限截止频率 n单位增益带宽单位增益带宽GBW：这是指集成运放的开环增益下降到0dB（即放大倍数为1）时的频率|A|fA0BWGBW复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础772023-2-4集成运放的瞬态响应特性 n压摆率SR：也称转换速率，表示集成运放输出端可能达到的最大电压变化速率 maxodVSRdttV(t)输入信号输出信号最大斜率复旦大学电子工程系 陈光梦模拟电子学基础782023-2-4集成运放的极限参数 n最大差模输入电压：集成运放允许输入的最大差模信号 n最大共模输入电压：集成运放允许输入的最大共模信号 n最大输出电流：集成运放最大允许输出电流。运放的输出电流有流出电流和吸入电流的分别，这两个电流的最大允许值有可能是不一致的。在某些运放中这两个电流一致，便统称最大输出电流 n最大工作电压：这是一个极限参数，表示运放工作电压的极限值，在运放使用中不应超越此值，否则可能造成运放永久损坏 复旦大学电子工程系 陈光梦2023-2-4模拟电子学基础79第4章结束谢谢！