又 vO1=VCC-iC1Rc1
vO2=VCC-iC2Rc2
可得传输特性曲线 vO1,vO2=f(vid) vO1,vO2=f(vid)的传输特性曲线
5.4 集成电路运算放大器
5.4.1 集成电路运算放大器CMOS MC14573 集成运算放大电路概述 一. 集成运放的特点
1. 直接耦合方式,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. 用复杂电路实现高性能的放大电路,因为电路复杂并不增加制作工序。 3. 用有源元件替代无源元件,如用晶体管取代难于制作的大电阻。 4. 采用复合管。 二. 集成运放电路的组成
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。
输入级:前置级,多采用差分放大电路。要求Ri大,Ad大,Ac小,输入端耐压高。 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。
输出级:功率级,多采用准互补输出级。要求Ro小,最大不失真输出电压尽可能大。 1. 电路结构和工作原理
2. 电路技术指标的分析计算 (1)直流分析
IREF?Io?VDD?VSS?VSG5V?VSS?VGS5 ?DDRREFRREF
已知VT 和KP5 ,可求出IREF
根据各管子的宽长比 ,可求出其它支路电流。
IREF?KP5(VGS5?VT)2
(2)小信号分析
vgs1??vidvvgs2??id2,2
设 gm1 = gm2 = gm 则
vidvidvo2?vgs7?io(ro2//ro4)?(id1?id2)(ro2//ro4) ?[gm1(?)?gm2(?)](ro2//ro422??gmvid(rds2//rds4) ?(id4?id2)(ro2//ro4)vo2Av1???gm(rds2//rds4)vid输入级电压增益 第二级电压增益
Av2= vo/ v gs7=-gm7(rds7//rds8)
总电压增益 Av = Av1·Av2 将参数代入计算得 Av = 40884.8(92.2 dB)
5.4.2 集成运算放大器741 原理电路
简化电路
5.5 实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路的影响 5.5.1 实际集成运放的主要参数 输入直流误差特性(输入失调特性)
1. 输入失调电压VIO
在室温(25℃)及标准电源电压下,输入电压为零时,为了使集成运放的输出电压为零,在输入端加的补偿电压叫做失调电压VIO。一般约为±(1~10)mV。超低失调运放为(1~20)?V。高精度运放OP-117 VIO=4?V。MOSFET达20 mV。 2. 输入偏置电流IIB
输入偏置电流是指集成运放两个输入端静态电流的平均值 IIB=(IBN+IBP)/2
BJT为10 nA~1?A;MOSFET运放IIB在pA数量级。 3. 输入失调电流IIO
输入失调电流IIO是指当输入电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差,即IIO=|IBP-IBN|
一般约为1 nA~0.1?A。 4. 温度漂移
(1)输入失调电压温漂?VIO / ?T (2)输入失调电流温漂?IIO / ?T
差模特性
1. 开环差模电压增益Avo和带宽BW 开环差模电压增益AvO