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集成運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間:2013/10/15 20:51:15 訪問(wèn)次數(shù):1171

    集成運(yùn)算放大器通常是由輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)經(jīng)直接耦合級(jí)聯(lián)而成的。W25Q128FVSIG通過(guò)對(duì)各級(jí)電路形式的選擇和技術(shù)指標(biāo)的互相配合,從而實(shí)現(xiàn)較全面的放大器指標(biāo)要求。一般地說(shuō),為了達(dá)到低溫漂、高共模抑制比和高輸入電阻等要求,可以利用差動(dòng)放大器來(lái)作為輸入級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn);而高電壓增益則主要依賴中間放大級(jí)實(shí)現(xiàn);最后,為了達(dá)到足夠大的輸出電壓幅度并具有一定的負(fù)載能力,輸出級(jí)往往采用乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路。
    必須指出,在考慮集成運(yùn)放的上述基本單元電路時(shí),應(yīng)充分注意到集成電路制造工藝上的下列特點(diǎn):
    (1)由于集成電路中眾多的電子器件是在相同工藝條件和工藝流程上成批制造而成的,因而,同一組件內(nèi)的各器件參數(shù)具有良好的一致性,且同向偏差。
    (2)集成電路是微電子技術(shù)產(chǎn)品,其芯片面積小,功耗很低,因此電路各部分的工作電流極。◣字翈资玻榇,電路中常采用恒流源電路來(lái)實(shí)現(xiàn)各放大級(jí)的微電流偏置。電路中的電阻元件是由硅半導(dǎo)體的體電阻構(gòu)成,阻值范圍一般為幾十歐姆到20千歐姆左右,阻值不大,且精度不易控制,所以集成電路中高阻值的電阻多用三極管等有源元件代替,或用外接電阻的方法解決。
    (3)集成電路中的電容元件是利月PN結(jié)的結(jié)電容制成的,其容量不大(一般幾十皮法),當(dāng)電路中要求有較大電容時(shí),集成技術(shù)將遇到困難。所以集成電路中應(yīng)避免使用大電容,各級(jí)放大電路之間也只能采用直接耦合方式。此外,因半導(dǎo)體集成工藝不能制作電感元件,必要的電感元件必須依靠外接;二極管往往也用三極管改接而成。
    綜上,在集成電路設(shè)計(jì)中,必須充分利用上述各項(xiàng)特點(diǎn),盡可能采用有源器件解決大電阻的制造困難。所以,集成運(yùn)放電路在結(jié)構(gòu)形式上與分立元件放大電路有較大的差異。

           
    集成運(yùn)算放大器的電路主要由4部分組成,如圖2. 10.1所示,圖2.10.2是它的電路符號(hào)。
    圖2. 10.1集成運(yùn)放組成方框圖    圖2.10.2集成運(yùn)算放大器電路符號(hào)
    輸入級(jí)通常由差動(dòng)放大器構(gòu)成,目的是力求獲得較低的零點(diǎn)漂移和較高的共模抑制比。作為集成運(yùn)放的輸入級(jí),它有兩個(gè)輸入端,一端叫同相輸入端,輸入信號(hào)(對(duì)地)在此端輸入時(shí),集成運(yùn)放輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相同;另一端叫反相輸入端,輸入信號(hào)(對(duì)地)加在此端時(shí),輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。在電路符號(hào)中,兩個(gè)輸入端分別用“+”和“一”表示,其相應(yīng)電位則分別用Vp和VN表示。輸出端用u。表示。
    中間級(jí)由多級(jí)共發(fā)射極放大器構(gòu)成,具有足夠高的電匪放大倍數(shù)。輸出級(jí)普遍采用射極輸出器或互補(bǔ)對(duì)稱電路,其輸出電阻低,具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。偏置電路一般由電流源電路構(gòu)成,其作用是給上述各級(jí)電路提供穩(wěn)定的偏置電流,以保證具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。

    集成運(yùn)算放大器通常是由輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)經(jīng)直接耦合級(jí)聯(lián)而成的。W25Q128FVSIG通過(guò)對(duì)各級(jí)電路形式的選擇和技術(shù)指標(biāo)的互相配合,從而實(shí)現(xiàn)較全面的放大器指標(biāo)要求。一般地說(shuō),為了達(dá)到低溫漂、高共模抑制比和高輸入電阻等要求,可以利用差動(dòng)放大器來(lái)作為輸入級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn);而高電壓增益則主要依賴中間放大級(jí)實(shí)現(xiàn);最后,為了達(dá)到足夠大的輸出電壓幅度并具有一定的負(fù)載能力,輸出級(jí)往往采用乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路。
    必須指出,在考慮集成運(yùn)放的上述基本單元電路時(shí),應(yīng)充分注意到集成電路制造工藝上的下列特點(diǎn):
    (1)由于集成電路中眾多的電子器件是在相同工藝條件和工藝流程上成批制造而成的,因而,同一組件內(nèi)的各器件參數(shù)具有良好的一致性,且同向偏差。
    (2)集成電路是微電子技術(shù)產(chǎn)品,其芯片面積小,功耗很低,因此電路各部分的工作電流極小(幾至幾十微安)。為此,電路中常采用恒流源電路來(lái)實(shí)現(xiàn)各放大級(jí)的微電流偏置。電路中的電阻元件是由硅半導(dǎo)體的體電阻構(gòu)成,阻值范圍一般為幾十歐姆到20千歐姆左右,阻值不大,且精度不易控制,所以集成電路中高阻值的電阻多用三極管等有源元件代替,或用外接電阻的方法解決。
    (3)集成電路中的電容元件是利月PN結(jié)的結(jié)電容制成的,其容量不大(一般幾十皮法),當(dāng)電路中要求有較大電容時(shí),集成技術(shù)將遇到困難。所以集成電路中應(yīng)避免使用大電容,各級(jí)放大電路之間也只能采用直接耦合方式。此外,因半導(dǎo)體集成工藝不能制作電感元件,必要的電感元件必須依靠外接;二極管往往也用三極管改接而成。
    綜上,在集成電路設(shè)計(jì)中,必須充分利用上述各項(xiàng)特點(diǎn),盡可能采用有源器件解決大電阻的制造困難。所以,集成運(yùn)放電路在結(jié)構(gòu)形式上與分立元件放大電路有較大的差異。

           
    集成運(yùn)算放大器的電路主要由4部分組成,如圖2. 10.1所示,圖2.10.2是它的電路符號(hào)。
    圖2. 10.1集成運(yùn)放組成方框圖    圖2.10.2集成運(yùn)算放大器電路符號(hào)
    輸入級(jí)通常由差動(dòng)放大器構(gòu)成,目的是力求獲得較低的零點(diǎn)漂移和較高的共模抑制比。作為集成運(yùn)放的輸入級(jí),它有兩個(gè)輸入端,一端叫同相輸入端,輸入信號(hào)(對(duì)地)在此端輸入時(shí),集成運(yùn)放輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相同;另一端叫反相輸入端,輸入信號(hào)(對(duì)地)加在此端時(shí),輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。在電路符號(hào)中,兩個(gè)輸入端分別用“+”和“一”表示,其相應(yīng)電位則分別用Vp和VN表示。輸出端用u。表示。
    中間級(jí)由多級(jí)共發(fā)射極放大器構(gòu)成,具有足夠高的電匪放大倍數(shù)。輸出級(jí)普遍采用射極輸出器或互補(bǔ)對(duì)稱電路,其輸出電阻低,具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。偏置電路一般由電流源電路構(gòu)成,其作用是給上述各級(jí)電路提供穩(wěn)定的偏置電流,以保證具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。

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