模拟电子技术课程教学大纲
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模拟电子技术基础93
第五章模拟集成电路基础；【本章主要内容】；1、集成电路结构形式上的特点；；2、镜像电流源、比例电流源、微电流源和多路电流源；3、差动放大电路的工作原理；；4、集成运算电路的组成及各部分的作用；；5、F007通用集成运放电路；；6、集成运算放大电路的主要性能指标；7、集成运算；【本章学时分配】本章分为3讲，每讲2学时；第十六讲集成电路概述、电流源电路和有源负载
模拟集成电路基础【本章主要内容】1、集成电路结构形式上的特点；2、 镜像电流源、比例电流源、微电流源和多路电流源等及有源负载放大电路；3、 差动放大电路的工作原理；4、 集成运算电路的组成及各部分的作用；5、 F007通用集成运放电路；6、 集成运算放大电路的主要性能指标； 7、 集成运算放大电路的电压传输特性。【本章学时分配】
本章分为3讲，每讲2学时。第十六讲
集成电路概述、电流源电路和有源负载放大电路一、主要内容1、概述1） 集成电路中的元器件特点（1） 集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的，邻近的器件具有良好的对称性，而且受环境温度和干扰的影响后的变化也相同，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。（2） 集成工艺制造的电阻、电容数值范围有一定的限制。（3） 集成工艺制造晶体管、场效应管最容易，众多数量的晶体管通过一次综合工艺完成。集成晶体管有纵向NPN型管、横向PNP型管和场效应管，前者在集成元器件中占用硅片面积最小、性能好、β值高，用的也最多；而横向PNP管是利用制造纵向NPN管的工艺或稍加改造制成，其中PNP管β值低，但反耐压高，常和NPN型管配合使用。2） 集成电路结构形式上的特点（1） 利用元器件参数的对称性来提高电路稳定性（2） 利用有源器件代替无源元件（3） 采用直接耦合方式（4） 采用较复杂的电路结构（5） 适当利用外接分立元件 2、电流源电路及电路及有源负载放大电路电流源是一个使输出电流恒定的电源电路，与电压源相对应。在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：镜像电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等。1） 镜像电流源 图
镜像电流源电路如上图所示镜像电流源电路，它的特点是工作三极管的集电极电流是电流源电路电流的镜像(相等）。三极管T1、T2匹配，?1??2??,VBE1?VBE2?VBE，则IREF?IC1?2IB?IC2?2IB2?IC2(1?)
?且2）微电流源微电流源电路如下图所示，通过接入Re电阻得到一个比基准电流小许多倍
IREF?VCC?VBER，当???2时，IC2?IREF，IC2和IREF是镜像关系。图 微电流源的微电流源，适用于微功耗的集成电路中。由图可得：IO?ln?VBEVTI?lnREFRe2Re2IO因?VBE小，IO&& IREF。同时IO的稳定性也比IREF好。3）多路电流源通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作点电流，即可构成多路电流源，电路见下图。图中一个基准电流IREF可获得多个恒定电流IC2、IC3?。 IREFIORe?IOVT图
多路电流源 二、本讲重点1、集成电路结构形式上的特点2、电流源电路 三、本讲难点有源负载放大电路 四、教学组织过程本讲采用课堂讲授的方法，注意结合集成运算放大电路中的电流源电路实例说明电流源电路的应用。 五、课后习题见相应章节的“习题指导”。 第十七讲 差动放大电路 一、主要内容1、直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移主要是晶体管的温漂造成的。在基本差动放大电路中，利用参数的对称性进行补偿来抑制温漂。在长尾电路和具有恒流源的差动放大电路中，还利用共模负反馈或恒流源抑制每只放大管的温漂。2、差动放大电路组成及特点1）电路组成差分放大器是由对称的两个基本放大电路通过射极公共电阻耦合构成的。“对称”的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等，即Rc1=Rc2，Rb1=Rb2，?1=?2，VBE1=VBE2，rbe1= rbe2， ICBO1=ICBO2。2）电路特性（1）差动放大电路对零漂在内的共模信号有抑制作用；（2）差动放大电路对差模信号有放大作用；（3）共模负反馈电阻Re的作用：①稳定静态工作点。②对差模信号无影响。③对共模信号有负反馈作用：Re越大对共模信号的抑制作用越强；也可能使电路的放大能力变差。 3、差动放大电路的输入和输出方式1）差动放大电路可以有两个输入端：同相输入端和反相输入端。根据规定的正方向，在某输入端加上一定极性的信号，如果输出信号的极性与其相同，则该输入端称为同相输入端。反之，如果输出信号的极性与其相反，则该输入端称为反相输入端。2）信号的输入方式：若信号同时加到同相输入端和反相输入端，称为双端输入；若信号仅从一个输入端加入，称为单端输入。3）信号的输出方式：差动放大电路可以有两个输出端：集电极C1和C2。从C1和C2输出称为双端输出；仅从集电极C1或C2对地输出称为单端输出。按照信号的输入、输出方式，或输入端与输出端接地情况的不同，差动放大电路有四种接法：双端输入/双端输出；双端输入/单端输出；单端输入/双端输出；单端输入/单端输出；4、差模信号和共模信号1）差模信号：幅度相等、极性相反的一对输入信号。通常为有用信号。2）共模信号：幅度相等、极性相同的一对输入信号。通常为温漂和干扰信号。3）比较输入：ui1和uu2可以分解为一对差模信号?uid和一对共模信号uic的叠加作用。uid?ui1?ui2；共信号为：uic?ui1?ui22 差模信号为：1）双端输出双端输出方程，并根据放大区求得ui1和uu2均接地，故信号的输入方式无关，可分两种情况进行：双端输出和单端输出。 uCQ1?uCQ2，所以，与电路有无接负载无关。1列输入回路电压即可求得IEQ?(1??)IBQ?ICQIBQ和ICQ；2列输出回路电压方程可UCEQ；2）单端输出IBQ1?IBQ2；在放大区有ICQ1?ICQ2UCQ1；但是，UCQ1?UCQ2UCEQ1?UCEQ2，。所以，应该采用戴维南等效定理将原电路的6、差动放大电路的动态性能指标 和UCQ2或UCEQ1和UCEQ2（1）差模电压放大倍数Ad：描述电路放大差模信号的能力；（2）差模输入电阻Rid：差模信号作用下的输入电阻。（3）差模输出电阻Rod：差模信号作用下的输出电阻。（4）共模电压放大倍数Ac：描述电路抑制共模信号的能力；KCMR?（5）共模抑制比；理想情况下，共模放大倍数为0，共模抑制比为∞。7、差动放大电路的动态分析求解动态参数的关键是针对差模参数和共模参数，应分别画出微变等效电路进行计算。差模和共模微变等效电路的主要区别是对Re的处理不同：在差模等效电路中，双端输入时Re视为短路；单端输入时Re视为开路。在共模信号作用下对单边电路而言，发射极等效电阻为2Re。虽然差动放大电路有四种接法，且有三种不同的输入信号。由于单端输入可以转换为双端输入；比较输入可以看成是差模输入和共模输入的叠加。实际分析计算时，只须考虑两种情况：差模信号作用下的双入―双出、双入―单出；共模信号作用下的双入―双出、双入―单出。8、改进型为了既能采用较低的电源电压又能有很大的Re等效电阻，可采用恒流源电路来替代Re，这样可以大大增加电路抑制共模信号的能力。 AdAc 二、本讲重点典型差动放大电路――长尾电路的特点，静态和动态计算。 三、本讲难点1、差动放大电路中共模负反馈电阻Re的作用，及其对差模信号和共模信号的不同处理方法；2、差动放大电路动态参数计算； 四、教学组织过程本讲以教师讲授为主。用多媒体演示典型差动放大电路――长尾电路的特点、静态和动态计算等，便于学生理解和掌握。 五、课后习题见相应章节的“习题指导”。 第十八讲
集成运算放大电路一、 主要内容1、集成运算放大电路的组成及各部分的作用集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，它的方框图如下图所示。运算放大器方框图1） 输入级要使用高性能的差分放大电路，它必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端输入、双端输出的形式。2） 中间放大级要提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。3） 互补输出级由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅功率放大器。4）偏置电流源可提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定工作点。2、集成运算放大器的引线和符号1）集成运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出端。一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号?+?或?IN+?表示；另一个称为反相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相异，用符号“-”或“IN-”表示。输出端一般画在输入端的另一侧，在符号边框内标有?+?号。实际的运算放大器通常必须有正、负电源端有的品种还有补偿端和调零端。2） 集成运算放大器的符号按照国家标准符号如下图所示。 （a） 国家标准符号
(b)原符号模拟集成放大器的符号2、 F007通用集成运放电路简介 3、 集成运放的主要性能指标运算放大器的技术指标很多，其中一部分与差分放大器和功率放大器相同，另一部分则是根据运算放大器本身的特点而设立的。各种主要参数均比较适中的是通用型运算放大器，对某些项技术指标有特殊要求的是各种特种运算放大器。（1） 运算放大器的静态技术指标1）输入失调电压VIO(input
offset voltage) ：输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。VIO是表征运放内部电路对称性的指标。2）输入失调电流IIO(input
current)：在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。3）输入偏置电流IB(input
current)：运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。dVT
4）输入失调电压温漂IO：在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。5）输入失调电流温漂量与温度变化量之比值。 dIIOdT：在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化6）最大差模输入电压Vidmax(maximum
differential
mode input
voltage)：运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。7）最大共模输入电压Vicmax(maximum
input voltage)：在保证运放包含各类专业文献、行业资料、应用写作文书、高等教育、幼儿教育、小学教育、生活休闲娱乐、外语学习资料、模拟电子技术基础93等内容。　
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