电流源电路PPT课件.ppt

6.5 6.5 集成运放中的集成运放中的电电流源流源1.镜镜像像电电流源流源T0 和和 T1 特性完全相同。特性完全相同。在在电电流源流源电电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。基准基准电电流流在集成运放中，射极在集成运放中，射极电电阻用恒流源替代以提高抑制共模能力，阻用恒流源替代以提高抑制共模能力，电电流源流源还还作作为为偏置偏置电电路，有源路，有源负载负载。T0的的发发射射结对结对T1具具有温度有温度补偿补偿作用作用2.微微电电流源流源 要求提供很小的静要求提供很小的静态电态电流，又不能用大流，又不能用大电电阻。阻。设计过设计过程很程很简单简单，首先确定，首先确定IE0和和IE1，然后，然后选选定定R和和Re。Re根据晶体管根据晶体管发发射极射极电电流流与与b-e间间的关系：的关系：3、比例、比例电电流源流源Re1Re0IE0改改变镜变镜像像电电流源中流源中IC1=IR的关系，而使的关系，而使IC1大于或小于大于或小于IR。则则：4.多路多路电电流源流源根据所需静根据所需静态电态电流，来流，来选选取取发发射极射极电电阻的数阻的数值值。UBE0+IE0Re0=UBE1+IE1Re1=UBE2+IE2Re2=UBE3+IE3Re4因因为为UBE相差不多，故相差不多，故IE0Re0 IE1Re1 IE2Re2 IE3Re35、MOS管多路管多路电电流源流源根据所需静根据所需静态电态电流，来确定沟道尺寸。流，来确定沟道尺寸。MOS管的漏极管的漏极电电流正比于沟道流正比于沟道的的宽长宽长比。比。设宽长设宽长比比W/L=S，且，且T1T4的的宽长宽长比分比分别为别为S0、S1、S2、S3，则则基准基准电电流流6、改、改进进型型电电流源流源在基本在基本镜镜像像电电流源的基流源的基础础上加上射极上加上射极输输出器出器T0、T1、T2、具有完全相同的特性、具有完全相同的特性则：加了射极加了射极输输出器提高了出器提高了输输出出电电流流IC1和基准和基准电电流流IR的的传输传输精度精度7.有源有源负载负载 （1）用于共射放大）用于共射放大电电路路哪只管子哪只管子为为放大管？放大管？（2）用于差分放大）用于差分放大电电路路使使单单端端输输出出电电路的差模放大倍数近似等路的差模放大倍数近似等于双端于双端输输出出时时的差模放大倍数。的差模放大倍数。静静态态：动态动态：6.6 集成运放原理电路一一.读图读图方法方法（1 1）了解用途：）了解用途：）了解用途：）了解用途：了解要分析的了解要分析的电电路的路的应应用用场场合、用途和技合、用途和技术术指指标标。（2 2）化整）化整）化整）化整为为为为零：零：零：零：将整个将整个电电路路图图分分为为各自具有一定功能的基本各自具有一定功能的基本电电路。路。（3 3）分析功能：）分析功能：）分析功能：）分析功能：定性分析每一部分定性分析每一部分电电路的基本功能和性能。路的基本功能和性能。（4 4）统观统观统观统观整体：整体：整体：整体：电电路相互路相互连连接关系以及接关系以及连连接后接后电电路路实现实现的功的功能和性能。能和性能。（5 5）定量）定量）定量）定量计计计计算：算：算：算：必要必要时时可估算或利用可估算或利用计计算机算机计计算算电电路的主要路的主要参数。参数。已知已知电电路路图图，分析其原理和功能、性能。，分析其原理和功能、性能。二二.举举例：例：型号型号为为F007的通用型集成运放的通用型集成运放 对对于集成运放于集成运放电电路，路，应应首先找出偏置首先找出偏置电电路，然后根据信路，然后根据信号流通号流通顺顺序，将其分序，将其分为输为输入入级级、中、中间级间级和和输输出出级电级电路。路。若在集成运放若在集成运放电电路中能路中能够够估算出某一支路的估算出某一支路的电电流，流，则则这这个个电电流往往是偏置流往往是偏置电电路中的基准路中的基准电电流。流。找出偏置电路双端双端输输入、入、单单端端输输出差分放大出差分放大电电路路以复合管以复合管为为放大管、放大管、恒流源作恒流源作负载负载的共的共射放大射放大电电路路用用UBE倍增倍增电路消路消除交越失真的准除交越失真的准互互补输出出级三三级级放大放大电电路路简简化化电电路路分解分解电电路路输输入入级级的分析的分析 T3、T4为横向横向PNP型管，型管，输入端耐入端耐压高。共集形式，高。共集形式，输入入电阻大，允阻大，允许的共模的共模输入入电压幅幅值大。共基形式大。共基形式频带宽。共集共集-共基形式共基形式Q点的点的稳稳定：定：T（）IC1 IC2 IC8 IC9与与IC8为镜为镜像关系像关系IC9因因为为IC10不不变变IB3 IB4 IC3 IC4 IC1 IC2 T1和和T2从基极从基极输输入、射极入、射极输输出出T3和和T4从射极从射极输输入、集入、集电电极极输输出出输输入入级级的分析的分析T7的作用：抑制共模信号的作用：抑制共模信号 T5、T6分分别是是T3、T4的有源的有源负载，而，而T4又是又是T6的有源的有源负载。作用？作用？+_放大差模信号放大差模信号+_特点：特点：输输入入电电阻大、差模放大倍阻大、差模放大倍数大、共模放大倍数小、数大、共模放大倍数小、输输入端耐入端耐压压高，并完成高，并完成电电平平转换转换（即（即对对“地地”输输出）。出）。中中间级间级的分析的分析 中中间级间级是主放大器，它是主放大器，它所采取的一切措施都是所采取的一切措施都是为为了增大放大倍数。了增大放大倍数。F007的中的中间级间级是以复合是以复合管管为为放大管、采用有源放大管、采用有源负负载载的共射放大的共射放大电电路。由于路。由于等效的集等效的集电电极极电电阻阻趋趋于无于无穷穷大，故大，故动态电动态电流几乎全流几乎全部流入部流入输输出出级级。中中间级间级输输出出级级输输出出级级的分析的分析D1和和D2起起过流保流保护作用，未作用，未过流流时，两只二极管均截止。，两只二极管均截止。iO增大到一定程度，增大到一定程度，D1导通，通，为T14基极分流，从而保基极分流，从而保护了了T14。准互准互补输补输出出级级，UBE倍增倍增电电路消除交越失真。路消除交越失真。中中间级间级输输出出级级电电流采流采样电样电阻阻特点：特点：输输出出电电阻小阻小最大不失真最大不失真输输出出电压电压高高判断同相判断同相输输入端和反相入端和反相输输入端入端F007所具有的高性能所具有的高性能Ad较较大：放大差模信号的能力大：放大差模信号的能力较较强强Ac较较小：抑制共模信号的能力小：抑制共模信号的能力较较强强rid较较大：从信号源索取的大：从信号源索取的电电流小流小ro小：小：带负载带负载能力能力强强Uom大：其峰大：其峰值值接近接近电电源源电压电压输输入端耐入端耐压压高：使高：使输输入端不至于入端不至于击击穿的差穿的差模模电压电压大。大。uIcmax大：接近大：接近电电源源电压电压6.7 6.7 集成运放的主要性能指集成运放的主要性能指标标和集成运放种和集成运放种类类 指指指指标标标标参数参数参数参数 F007 F007典型典型典型典型值值值值 理想理想理想理想值值值值 开开环环差模增益差模增益 Aod 106dB 差模差模输输入入电电阻阻 rid 2M 共模抑制比共模抑制比 KCMR 90dB 一、主要性能指一、主要性能指标标 指指指指标标标标参数参数参数参数 F007 F007典型典型典型典型值值值值 理想理想理想理想值值值值 UIO的温漂的温漂dUIO/dT()几几V/0UIO的温漂的温漂dUIO/dT()几几V/0输入失入失调电流流 IIO 20nA 0IIO的温漂的温漂dIIO/dT()几几nA/0 使使输输出出电压电压等于零在等于零在输输入端加的入端加的补偿电压补偿电压。指指指指标标标标参数参数参数参数 F007 F007典型典型典型典型值值值值 理想理想理想理想值值值值最大共模最大共模输入入电压 UIcmax 13V-3dB带宽 fH 10Hz 转换速率速率 SR 0.5V/S 能正常放大差模信号能正常放大差模信号时时容容许许的最大的共模的最大的共模输输入入电压电压。最大差模最大差模输入入电压 UIdmax 30V超超过过此此值输值输入入级级差分管将差分管将损损坏。坏。上限截止上限截止频频率。率。对对大信号的反大信号的反应应速度速度为为什么什么这这么低？么低？指指指指标标标标参数参数参数参数 F007 F007 F007 F007典型典型典型典型值值值值 理想理想理想理想值值值值开开环环差模增益差模增益 Aod 106dB 差模差模输输入入电电阻阻 rid 2M 共模抑制比共模抑制比 KCMR 90dB 输入失入失调电压 UIO 1mV 0UIO的温漂的温漂d UIO/dT()几几V/0输入失入失调电流流 IIO(IB1-IB2)20nA 0UIO的温漂的温漂d UIO/dT()几几nA/0 最大共模最大共模输入入电压 UIcmax 13V最大差模最大差模输入入电压 UIdmax 30V-3dB带宽 fH 10Hz 转换速率速率 SR(=duO/dtmax)0.5V/S 二、集成运放的种类按工作原理按工作原理电压电压放大型：放大型：输输入量与入量与输输出量均出量均为电压为电压电电流放大型：流放大型：输输入量与入量与输输出量均出量均为电为电流流跨跨导导型：型：输输入量入量为电压为电压，输输出量均出量均为电为电流流互阻型：互阻型：输输入量入量为电为电流，流，输输出量均出量均为电压为电压按可控性按可控性可控增益：利用外加控制可控增益：利用外加控制电压电压控制增益的大小控制增益的大小选选通控制：通控制：输输入入为为多通道，利用多通道，利用输输入的入的逻辑逻辑信信 号控制那个通道的信号放大号控制那个通道的信号放大按性能指按性能指标标高高高高 阻阻阻阻 型：型：型：型：rid，可高于，可高于1012。用于用于测测量放大器、信号量放大器、信号发发生器。生器。高高高高 速速速速 型：型：型：型：fH和和SR高，高，fH可达可达1.7GHz，SR可达可达 103V/S。用于用于A/D、D/A转换电路、路、视频放大器。放大器。高精度型：高精度型：高精度型：高精度型：低失低失调调、低温漂、低噪声、高增益，、低温漂、低噪声、高增益，Aod高于高于105dB。用于微弱信号的用于微弱信号的测测量与运算、高精度量与运算、高精度设备设备。低功耗型：低功耗型：低功耗型：低功耗型：工作工作电电源源电压电压低、静低、静态态功耗小，在功耗小，在100200W。用于空用于空间间技技术术、军军事科学和工事科学和工业业中的遥感遥中的遥感遥测测。大功率型、大功率型、大功率型、大功率型、仪仪仪仪表用放大器、隔离放大器、表用放大器、隔离放大器、表用放大器、隔离放大器、表用放大器、隔离放大器、缓缓缓缓冲放大器冲放大器冲放大器冲放大器通常情况下用通用型运放，特通常情况下用通用型运放，特殊情况下才用殊情况下才用专专用型运放。用型运放。6.8 使用运算放大器使用运算放大器应应注意的几个注意的几个问题问题1、选选选选用元件用元件用元件用元件 通通常常是是根根据据实实际际要要求求来来选选用用运运算算放放大大器器。如如测测量量放放大大器器的的输输人人信信号号微微弱弱它它的的第第一一级级应应选选用用高高输输入入电电阻阻、高高共共模模抑抑制制比比、高高开开环环电电压压放放，大大倍倍数数、低低失失调调电电压压及及低低温温度度漂漂移移的的运运算算放放大大器器。选选好好后后，根根据据管管脚脚图图和和符符号号图图联联接接外外部部电电路路，包包括括电电源源、外接偏置外接偏置电电阻、消振阻、消振电电路及路及调调零零电电路等。路等。2、消振消振消振消振 通常是外接通常是外接RC消振消振电电路或消振路或消振电电容，用它来破坏容，用它来破坏产产生自激生自激振振荡荡的条件。是否已消振，可将的条件。是否已消振，可将输输入端接地，用示波器入端接地，用示波器观观察察输输出出端有无自激振端有无自激振荡荡。目前由于集成工。目前由于集成工艺艺水平的提高，运算放大器内水平的提高，运算放大器内部已有消振元件，毋部已有消振元件，毋须须外部消振。外部消振。3、调调调调零零零零4、保保保保护护护护 调调零零时应时应将将电电路接成路接成闭环闭环。调调零分两种，一种是在无零分两种，一种是在无输输入入时时调调零，即将两个零，即将两个输输入端接地，入端接地，调节调调节调零零电电位器，使位器，使输输出出电压为电压为零。零。另一种是在有另一种是在有输输入入时调时调零，即按已知零，即按已知输输入信号入信号电压计电压计算算输输出出电压电压，而后将而后将实际值调实际值调整到整到计计算算值值。1 1、输输输输入端保入端保入端保入端保护护护护3 3、电电电电源保源保源保源保护护护护2 2、输输输输出端保出端保出端保出端保护护护护例：1.输输入入级级采用什么措施增大放大倍数？采用什么措施增大放大倍数？2.中中间级间级采用什么措施增大采用什么措施增大电压电压放大倍数？放大倍数？3.如何消除交越失真？如何消除交越失真？4.uI1、uI3哪个是同相哪个是同相输输入端？哪个是反相入端？哪个是反相输输入端？入端？有源有源负载负载有源有源负载负载复合管共射放大复合管共射放大电电路路增大增大输输入入级级的的负载电负载电阻阻_+_+反相反相输输入端入端同相同相输输入端入端增大第二增大第二级级的的负载电负载电阻阻超超管管