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作者：谭博学著

出版社：电子工业出版社

出版时间：2011-06-01

书籍编号：30466621

ISBN：9787121138126

正文语种：中文

字数：152103

版次：3

所属分类：教材教辅-大学

版权信息

书名：集成电路原理及应用（第3版）

作者：谭博学

ISBN：9787121138126

版权所有 · 侵权必究

第3版前言

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材《集成电路原理及应用（第2版）》的再版。

本书是在第2版的基础上，根据近几年集成电路技术的发展情况和高等教育教学改革的需要修订而成的。

本书在以下几方面做了改动：

（1）增加了第11章 实验，编写了实验指导书，开发研制了实验箱。

（2）将原8.4节删去，改写为8.4节 数字电视图像处理集成电路。

（3）对7.2节进行了修改。

（4）对第3章、第4章、第6章、第8章、第9章的部分内容做了适当修改和删减。

（5）对本书其余部分做了适当修改。

本书较系统地介绍了各类集成电路的原理及其应用，包括11章内容，涉及面广，涵盖了集成电路的大部分应用方面。该书对各类集成电路的基本特点、基本原理和基本分析方法作了简明扼要的论述，结合每部分内容，理论联系实际，从国内外著作和期刊杂志中精选了许多实际应用电路。每章后都附有思考题与习题。本书具有以下特点：① 根据各类集成电路的特点，在编写方法上采用了多种模式，理论与实际相结合；② 电路原理与器件特性紧密结合，使器件与电路融为一体，以便于读者学习和查阅；③ 既有对常用集成电路工作原理和分析方法的论述，又有最新集成电路芯片介绍和实际应用电路；④ 内容丰富，涉及面广，实用性强；⑤ 配有实验指导书。

本书可作为高等院校电气与电子信息类专业的教材，全书内容以电路、模拟电子技术、数字电子技术和高频电子线路为基础。给本科生讲授约需54学时，再配合约10学时的实验，以提高学生的动手能力。各院校可根据不同专业方向的需要，适当增减讲授内容。本书也可作为电子与电气类科研人员和工程技术人员的参考书。

本书由谭博学、苗汇静拟订编写大纲和编写目录。谭博学负责总体安排和电路图的编辑工作，编写第1章、第2章；苗汇静编写第3章、第6章、第11章和8.1节、8.2节、8.3节、8.5节；刘伟编写第5章、10.3节、10.4节、10.5节；王富奎编写第7章和8.4节；唐诗编写第4章；李震梅编写第9章；刘连鑫编写10.1节、10.2节。

在本书的编写过程中，参考了大量的国内外著作和期刊杂志，参考了书后所列参考文献的一些编写思想和习题，在此向这些作者致以衷心的感谢。

本书的出版得到了电子工业出版社凌毅编辑的支持，在此深表感谢。

由于编者水平有限，错误和不足之处在所难免，殷切希望读者批评指正。

编 著 者

2011年4月

于山东理工大学

第2版前言

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，《集成电路原理及应用》（电子工业出版社，2003年）的第2版。

本书是在第1版的基础上，根据近几年集成电路技术的发展情况和高等教育教学改革的需要修订而成。

本书在以下几方面做了改动：

（1）增加第9章 数字集成电路及应用部分。

（2）重新编写第10章 可编程逻辑器件部分，增加10.3节，复杂可编程逻辑器件（CPLD）；增加10.4节，现场可编程逻辑器件（FPGA）；增加10.5节，CPLD/FPGA器件的编程与开发。

（3）重新编写第5章 集成信号发生器部分，增加5.2节，直接数字频率合成技术；增加5.3节，基于FPGA的DDS任意波形发生器。

（4）增加6.7节，可编程滤波器部分。

（5）重新编写第7章和4.5节、4.6节。

（6）对本书其余部分做了适当修改和删减。

本书较系统地介绍各类集成电路的原理及其应用，包括10章内容，涉及面广，涵盖了集成电路的大部分应用方面。该书对各类集成电路的基本特点、基本原理和基本分析方法做了简明扼要的论述，结合每部分内容，理论联系实际，从国内外著作和期刊杂志中精选了许多实际应用电路。每章后都附有思考题与习题。本书具有以下特点：①根据各类集成电路的特点，在编写方法上采用多种模式，理论与实际相结合；②电路原理与器件特性紧密结合，使器件与电路融为一体，以便于读者学习和查阅；③既有对常用集成电路工作原理和分析方法的论述，又有最新集成电路芯片的介绍和实际应用电路；④内容丰富，涉及面广，实用性强。

本书可作为高等院校电子与电气类专业的教材，全书内容以电路、模拟电子技术、数字电子技术和高频电子线路为基础。给本科生讲授可安排64学时，其中讲课54学时，实验10学时。各院校可根据不同专业方向的需要，适当增减讲授内容。本书也可作为电子与电气类科研人员和工程技术人员的参考书。

本书由谭博学、苗汇静拟订编写大纲和编写目录。谭博学负责总体安排和电路图的编辑工作，编写第1～2章；苗汇静编写第3，6，8章；唐诗编写第4章；刘伟编写第5章、第10.3～10.5节；王富奎编写第7章；李震梅编写第9章；刘连鑫编写第10.1～10.2节。在本书编辑过程中，山东理工大学电气与电子工程学院2005级的李顺和刘清凤为本书的图形编辑做了许多工作，在此向两位学生表示感谢。

在本书的编写过程中，参考了大量的国内外著作和期刊杂志，参考了书后所列参考文献的一些编写思想和习题，在此向这些作者致以衷心的感谢。

本书的出版得到了电子工业出版社凌毅编辑的支持，在此深表感谢。

由于编者水平有限，错误和不足在所难免，殷切希望读者批评指正。

编 者

2008年1月

于山东理工大学

本书常用符号说明

一、基本符号

A_uc共模电压增益

A_ud 开环差模电压增益

AF闭环增益

A_us 考虑信号源内阻时的电压增益

CMRR 共模抑制比

E_m 电压比较器的门限电位

E_mH 电压比较器的上门限电位

E_mL 电压比较器的下门限电位

ΔE_m 电压比较器的门限宽度

F 反馈系数

f_c 截止频率

GBW 增益带宽积

G（s）传输函数

G（ω）幅频特性

g_m 跨导

I 电流的通用符号，交流电流有效值

正弦交流电流的相量符号

I_B 基极直流电流

I_IB 输入偏置电流

I_IB+、I_IB- 集成运放输入端的两个偏置电流

I_b 基极电流有效值

I_C 集电极直流电流

I_c 集电极电流有效值

I_CM 集电极最大允许电流

I_D 二极管直流电流

I_E 发射极直流电流

I_e 发射极电流的有效值

I_f 反馈电流

I_o 输出电流

I_os 输入失调电流

I_os/ΔT 输入失调电流温度系数

i 电流通用符号，电流的瞬时值

i_B 基极瞬时电流总值

i_b 基极交流电流值

i_C 集电极瞬时电流总值

i_c 集电极交流电流值

i_o 输出电流瞬时值

P 功率，平均功率

PSRR 电源电压抑制比

Q 品质因数

R_b 基极电阻

R_c 集电极电阻

R_ic 共模输入电阻

R_id 差模输入电阻

R_e 发射极电阻

R_f 反馈电阻

R_i 输入电阻

R_ie 等效输入电阻

R_L 负载电阻

R_o 输出电阻

R_oe 等效输出电阻

S_R 电压转换速率

T 周期

T 热力学温度

t 时间

t 温度

t_W 脉冲宽度

U 电压通用符号，交流电压有效值

正弦交流电压的相量符号

U_BE 基极-发射极直流电压

U_CE 集电极-发射极直流电压

U_T 温度电压当量

U_D 二极管的正向导通电压

U_i 输入电压

U_ic 共模输入电压

U_id 差模输入电压

U_o 输出电压

U_oCM 共模输出电压

U_os 输入失调电压

ΔU_os/ΔT 输入失调电压温度系数

U_ref 基准电压，参考电压

U_Z 稳压管稳定电压

U₊（u₊）集成运放同相端输入电压

U-（u-）集成运放反相端输入电压

u 电压通用符号，电压的瞬时值

u_BE 基极-发射极瞬时总电压

u_be 基极-发射极瞬时电压交流分量

u_CE 集电极-发射极瞬时总电压

u_ce 集电极-发射极瞬时电压交流分量

u_f 反馈电压

u_i 输入电压瞬时值

u_o 输出电压瞬时值

u_s 交流电压源电压瞬时值

V_CC 集电极回路电源电位

V_EE 发射极回路电源电位

V_DD 漏极回路电源电位

Z_ic 共模输入阻抗

Z_id 差模输入阻抗

Z_o 输出阻抗

β 共射电流放大系数

γ 误差

δ 占空比

ω 角频率

ω_c 截止角频率

ω_H 上限角频率

ω_L 下限角频率

φ（ω）相频特性

二、器件符号

A 集成运放

C 电容器

IC 集成块

L 电感器

R 电阻器

R_P 电位器

VD 二极管

VD_Z 稳压二极管

VT 三极管

VT 场效应管

第1章 集成运放的基础知识

集成运算放大器IC Operational Amplifer（缩写为OP-Amp）简称为集成运放，它是20世纪60年代发展起来的一种高增益直接耦合放大器。随着集成电路的发展，集成运放与其他集成电路一样，经历了小规模、中规模、大规模和超大规模集成电路的发展阶段。集成运放是目前模拟集成电路中发展最快、品种最多、应用最广泛的一种模拟集成电子器件。集成运放配上不同的外围器件，可以构成功能和特性完全不同的各种集成运放电路，简称为运放电路，运放电路是各种电子电路中最基本的组成部分。集成运放及运放电路在电子技术、计算机技术、测量技术、自动控制、广播通信、仪器仪表、雷达电视、航空航天等各个领域中有着极其广泛的用途，而且随着集成运放性能的不断提高，品种的不断增加，将会使某些领域的面貌焕然一新。

全面了解集成运放需要涉及半导体材料、微电子技术和集成电路制造工艺等许多方面的知识。集成运放电路的设计和制造是一个专业性很强的技术领域，对于大部分从事集成运放应用的工作者来说，主要是将集成运放作为电路的一个基本器件，从它的外部特性去了解、掌握和应用它。本章主要介绍有关集成运放的基础知识和基本理论。

1.1 集成运放的基本组成电路

集成运放是由各个单元电路组成的，品种繁多的集成运放内部电路，不仅结构有很多相似之处，而且许多集成运放所用的单元电路的性能也很接近。

本节简要介绍差动输入电路、恒流源电路、有源负载电路、双端变单端电路、直流电平位移电路、互补推挽输出电路等单元电路，它们是集成运放的基本组成电路。

1.1.1 差动输入电路

1.差动放大电路的基本特性

图1-1-1所示为差动放大电路的基本形式。它是由两个完全对称的共射电路组成的，晶体管VT₁和VT₂完全匹配，集电极电阻R_c1=R_c2=R_c。

当输入状态不同时，差动放大器的工作情况也有所不同。下面分别予以说明。

（1）输入差模信号时（即u_i1=-u_i2）

①电压增益和输入电阻

这种输入方式的u_i1与u_i2相位相反，所以流经VT₁，VT₂的电流变化相位也相反。由于u_i1与u_i2幅度相同，则VT₁，VT₂两管电流将有相同的变化幅度。因此，射极电阻R_e中的电流变化为零。所以当差模信号输入时，差动放大器的交流等效电路如图1-1-2所示。

此时VT₁，VT₂均相当于普通的共射单管放大器。显然，当电路两边完全对称时，两管输出电压的相位相反，幅度相等。因此上述电路对称输出（也称差分输出）时的电压增益为

式中，A_u是单管共射放大器的电压增益。

若是单端输出，该电路的电压增益将减半。

图1-1-1 差动放大电路的基本形式

图1-1-2 差模信号输入时，差动放大器的交流等效电路

图1-1-3所示为单管共射放大器的低频小信号等效电路，可求得单管共射放大器的电压增益为

式中，R_L是放大器的负载电阻。

图1-1-3 单管共射放大器的低频小信号等效电路

单管共射放大器的源电压增益为

式中，r_i 是单管共射放大器的输入电阻，R_s1 是信号源u_s1的内阻，R_b 是放大器的基极偏置电阻。

当电路两边不对称时，两边输出信号将不平衡。但可以证明，只要R_e取得足够大，就能有效地克服这种不平衡性。

差模输入时，放大器两输入端之间的差模输入电阻R_d是单管放大器的2倍，即R_d为

在室温条件下，当β很大，信号源内阻很小时，R_d可近似表示为

式中，I_B是三极管基极电流。

当三极管工作电流很小时，如在十几微安以下时，上式可改写为

由上述两式，根据晶体管的基极电流值就可以估计放大器的输入电阻。

②跨导

为了便于估算差动放大器的增益，常引入差动放大器跨导的概念。双极型三极管的跨导定义为三极管输出电流变化量与对应的e-b结电压之比。差动放大器的跨导定义为其输出差分电流变化量与对应的差模输入变化量之比。

为了计算跨导，可以利用三极管射极电流与e-b结电压的关系式（忽略三极管的基区宽度调制效应）

式中，I_S是晶体管的反向饱和电流。上式忽略了反偏的b-c结对I_E的影响。在通常情况下，≫1，故上式可简化为

由此算得晶体管的跨导为

式中，U_T为温度的电压当量，其表示式是

式（1-1-10）表明三极管的跨导正比于集电极电流。

利用同样的方法，可推导出双极型差动放大器的等效跨导表示式为

式中，I_c为每单边三极管的集电极电流（I_c≈I_o）。

式（1-1-12）表明，差动放大器在差动输入时，其跨导与单管时相同。由式（1-1-12）还可得

由此可得到差动放大器电压增益的近似式为

式中，r_oe 为三极管输入端交流开路时的输出电导的倒数。在室温情况下，可进一步近似为

式中，I_o1为差动放大器的恒流源电流。

显然，放大器的电压增益与其工作电流成正比。若要提高电压增益，就应适当加大三极管的工作电流。

需要指出的是，差模输入的差动放大器的动态输入范围为2U_T，室温时其近似为52mV（单管时U_T ≈ 26mV）。当输入信号大于此范围时，输出信号将出现非线性。

（2）输入共模信号时（即u_i1=u_i2）

此时VT₁，VT₂的信号电流沿同一方向变化，故流经R_e的电流将不为零。当电路完全对称时，VT₁，VT₂中信号电流的幅值与相位完全相同（设为i），则流经R_e的电流为2i。由此，该电路可用图1-1-4进行等效，图1-1-4所示为共模输入的差动放大器电路。

图1-1-4 共模输入的差动放大器电路

此时，由于2R_e的负反馈作用，VT₁，VT₂的电压增益值将很小。另外，VT₁，VT₂集电极输出电压的幅值与相位均相同，故该电路差动输出的电压 u_o1-u_o2=0。这表明完全对称的差动放大器，其共模增益为零，因此对各种共模信号具有良好的共模抑制作用（这里的共模信号包括外加的共模输入信号及放大器本身的共模输入等效信号，如温度等原因引起的等效信号等）。

当电路两边不匹配时，差动放大器的共模抑制特性将变差。根据电路的小信号等效电路计算结果，当差动输出时，电路的共模抑制比（即差动放大器差模增益与共模增益之比）表示式为

式中，g_m为三极管标称跨导值；Δg_m为VT₁，VT₂跨导值之差；R_c为两边集电极负载电阻的标称值；ΔR_c为两边集电极负载电阻的差值；r_o为晶体管标称的输出电阻；Δr_o为VT₁，VT₂输出电阻的差值；R_e 为差动放大器射极的外接电阻值。在上式计算时，忽略了晶体管β不对称性的影响。实际情况下，这种忽略是允许的。

分析式（1-1-16）可以得到：

①当差动放大器两边电路的g_m，R_c与r_o不对称时，它的CMRR从无穷大值降为有限值。Δg_m/g_m，ΔR_c/R_c与Δr_o/r_o越大，则CMRR的值也越低。

②R_e越大，两边电路的不对称性对CMRR的影响就越小。这是由于R_e越大，每边电路的共模增益越小，则差动输出时的差值就更小。因此在集成运放中，差动放大器中的R_e均以恒流源代替。

③提高三极管的输出电阻r_o及跨导g_m，都将提高差动放大器的CMRR。

2.差动放大器的输入失调及其漂移

绝大多数集成运放的输入级都采用差动放大器的形式。输入级的失调是整个运放输入失调的主要来源，因此，减小差动放大器的输入失调是很重要的。

（1）差动放大器的输入失调电压及其漂移

在实际的差动放大器中，当差动输出电压为零时，输入端所加的直流补偿电压的大小称为差动放大器的输入失调电压。

图1-1-5所示为分析差动放大器失调电压的示意图。对于差动放大器，当差动输出电压为零时，应有

分析上式可以看到，引起差动放大器输出电压不平衡的因素有3个。

图1-1-5 分析差动放大器失调电压的示意图

①VT₁，VT₂的U_BE相同时，它们的射极电流不相等。根据式（1-1-9），这是由于VT₁，VT₂的反向饱和电流I_s1，I_s2不匹配的结果。

②VT₁，VT₂的集电极电阻R_c1，R_c2不匹配。

③VT₁，VT₂的电流增益β₁，β₂不匹配。

计算结果表明，差动放大器的输入失调电压U_os可表示为

式中，I_s为晶体管反向饱和电流的标称值；ΔI_s为VT₁，VT₂反向饱和电流的差值；R_c为集电极电阻R_c1，R_c2的标称值；Δβ为R_c1，R_c2的差值；β为三极管共射电流增益；Δβ为VT₁，VT₂共射电流增益的差值。

式（1-1-18）的三项分别对应于上述3个因素，一般情况下（除去低漂移型运放外）很小，其影响可忽略。式（1-1-18）中的第一项可以用相等射极电流时VT₁，VT₂的U_BE之差（称为差分对管本身的输入失调电压）表示

当忽略电阻温度系数的差值时，U_os的温漂主要决定于的温漂。根据三极管原理分析，三极管U_BE的温度系数为

式中，E_g0是硅的禁带宽度。室温时约为-2.2mV/℃。由此，差动放大器的输入失调电压的温度系数为

对应于1mV的输入失调电压，在室温时它的温度系数约为3.3mV/℃。

（2）差动放大器的输入失调电流及其漂移

差动放大器的输出直流电压等于零时，两输入端所加偏置电流的差值即为其输入失调电流I_os。引起I_os的原因是：晶体管的β不对称，使基极注入电流产生偏差；由于集电极负载电阻不对称，引起输出电压偏差。为使这些偏差等于零，差分对管的基极注入电流将发生偏差。可以证明I_os的表示式为

式中，I_B是三极管VT₁，VT₂基极电流的标称值。上式表明，I_os与晶体管的偏置电流I_B成正比。

当不考虑电阻温度的偏差时，I_os的温度系数可近似用下式表示

当工作温度大于25℃ 时，约为-0.005/℃；当工作温度小于25℃ 时，其值约为-0.015/℃。

注意，上述讨论中均假设差分对管处于同样的温度环境中。在实际的集成运放中，由于电路中有些元件的功耗较大，芯片存在温度梯度，故输入差分对管的温度环境可能有差别，它将使差动放大级的输入失调增加。

3.集成运放的输入级

集成运放的许多性能指标主要取决于差动输入级。如输入失调及其漂移、输入阻抗、共模抑制比等重要指标，又如最大差模输入电压和共模输入电压范围等都主要取决于其差动输入级。因此，差动输入级的改进便成为各代集成运放的重要标志。

（1）普通差动放大电路

采用图1-1-1所示的普通差动放大电路作为集成运放的输入级时，其优点是电路结构简单，容易匹配，因此输入失调电压小。它广泛用于早期产品和第一代集成运放中，如国产的F001（5G922），F004（5G23）及国外的μA709等。其缺点是输入阻抗低，为50～300kΩ；失调电流约为100nA；最大差模输入电压低，不超过7V；差模输入电压范围也较小，常为±10V；电压增益不高，为30～100倍。

（2）共集-共基差动放大器

图1-1-6 共集-共基差动放大器

如图1-1-6所示为共集-共基差动放大器。

该电路由两级差动放大电路组成，第一级由高β的NPN管VT₁，VT₂接成共集组态差动放大电路，VT₃，VT₄为其发射极负载。第二级由高反压的横向PNP管VT₅，VT₆接成共基组态差动放大电路。这种差动放大电路的特点是：因输入为共集电路，所以提高了输入阻抗；VT₃，VT₄为共基电路，由于输出阻抗高，因此可用大的负载以提高电压增益。由于VT₃，VT₄的I_B及VT₁，VT₂的I_C合用一个恒流源，即I_B+I_C=常数，提高了共模抑制比。其最突出的特点是采用了高反压的横向管，使得最大差模输入电压U_dm 可达±30V。共集-共基差动放大电路广泛用于第二代集成运放中，如国产的F007，5G24，F741及国外的μA741，AD741等。

（3）超β管差动放大电路

采用β为2000～10000的超β管作为差动放大电路，至少可以使差动输入级的基极偏置电流减小一个数量级，这是集成运放在低漂移性能上的重大突破。因超β管的c-e极间反向击穿电压很低，工作时，要保证c-e极间电压不超过0.7V，所以在电路中必须采用保护措施。如图1-1-7所示为超β管差动放大电路，它利用横向PNP管VT₃，VT₄的e-b结正向电压对超β管VT₁，VT₂的c-e极形成了可靠的钳位保护，如果略去电阻R₁，R₂上的压降，则超β管将工作在U_CB≈0的状态下，这样基本上消除了晶体管c-b结间反向饱和电流I_CBO对输入端基极偏置电流的不利影响，从而可以获得良好的低漂移性能。第三代集成运放的主要特性就是采用了超β管的差动输入级，如国产的4E325和国外的AD508L。

（4）场效应管差动放大电路

由于场效应管是电压控制器件，栅极电流比三极管的基极电流小三、四个数量级，因此在需要高输入阻抗和低偏置电流等的情况下，常采用场效应管作为差动输入级。如图1-1-8所示为场效应管差动放大电路，它的输入阻抗高达10¹²Ω。如国外的μA740等。场效应管差动输入电路的缺点是输入失调电压比较大，这是由于场效应管在制作工艺上难以达到良好的匹配而造成的。

1.1.2 恒流源电路

在集成运放中，广泛采用恒流源电路作为各级电路的恒流偏置和有源负载。

图1-1-7 超β管差动放大电路

图1-1-8 场效应管差动放大电路

1.镜像恒流源基本电路

如图1-1-9所示为镜像恒流源的基本电路，其中VT₁，VT₂是匹配对管。由图1-1-9可知

由于VT₁，VT₂是对称的，它们的集电极电流与基极电流分别相等，所以有

即

图1-1-9 镜像恒流源的基本电路

当I_r确定后，该恒流源的输出电流I_o也确定了。当β足够大时，I_o≈ I_r，即输出电流近似等于参考电流，所以该电路常称为电流镜电路。

2.改进型镜像恒流源电路

（1）减小β对I_o影响的恒流源

如图1-1-10所示为减小β对I_o影响的恒流源。此电路的输出电流表示式为

若式中β₁≈β₂，此式与式（1-1-24）相比，显然此处β的变化对I_o的影响要小得多。

（2）I_o与I_r不同比例的恒流源

如图1-1-11所示为I_o与I_r不同比例的恒流源。

当VT₁，VT₂中电流是同数量级时，其U_BE可认为近似相等，故有（假设三极管的β足够大）

即I_o为

调节R₁，R₂的比值，可获得不同的I_o输出。

图1-1-10 减小β对I_o影响的恒流源

图1-1-11 I_o与I_r不同比例的恒流源

3.多路输出的恒流源

如图1-1-12所示为多路输出的恒流源。当VT₁，VT₂，…，VT_n等各三极管完全对称时，输出电流I₁，I₂，…，I_n等各电流近似相等。

图1-1-12 多路输出的恒流源

1.1.3 有源负载电路

1.有源集电极负载电路

单管共发射极放大器的电压增益表达式为 A_u=。为了提高电压增益，需要增大负载电阻R_c。但在集成电路中制作大电阻很不经济。此外，若R_c太大，在R_c上的压降会上升，使输出电压的动态范围减小。为克服此缺点，希望能找到直流电阻小而交流电阻大的器件来代替R_c。三极管的输出特性正好能满足上述要求，所以可利用三极管恒流源来代替集电极负载电阻，便组成了有源负载集电极放大器。如图1-1-13所示为有源集电极负载放大器。

2.有源负载差动放大电路

为了提高集成运放差动输入级的增益，其集电极负载电阻R_c也可用一对镜像恒流源来代替，如图1-1-14所示为有源集电极负载差动放大器。

图1-1-13 有源集电极负载放大器

图1-1-14 有源集电极负载差动放大器

VT₁，VT₂是一对差动放大管，VT₃，VT₄组成镜像恒流源。它们的集电极电位均可以浮动，所以I_c3，I_c4均可变化，但始终保持相等。常有VT₄集电极输出，r_CE4作为差动放大器的负载，由于r_CE4很高，所以差动放大器的增益也很高。为了使差动放大器两边的电流更加一致，常采用改进型镜像恒流源作为它的负载。

有源负载的引用大大提高了各级的电压增益，它是第二代集成运放的重要标志。

1.1.4 双端变单端电路

集成运放是一个双端输入、单端输出的器件，所以其内部电路必须有一个由差动放大双端输入转换为单端输出的过程。不能简单地从差动放大器的一边输出，因为这样差动放大器另一边的放大成果将白白地损失掉。如图1-1-15所示为双端变单端电路，此电路的功能是将差动放大级的双端输出信号转换为单端输出，而不损失电路的增益。图中利用VT₃，VT₄将VT₁的电流变化耦合到VT₂的输出端，从而实现了双端变单端的功能。

图1-1-15 双端变单端电路

1.1.5 直流电平位移电路

对集成运放的要求是，输入零电平时，输出也为零电平。集成运放通常采用NPN管组成多级直流放大，为保证三极管工作在放大区，集电极的电压总比基极的电压高一些，这样，经过几级放大后，集电极的输出电平将会越来越高，无法满足零输入时零输出的要求。为解决此问题，必须在组成集成运放的中间级插入一个直流电平位移电路，使升高的直流电平降下来。下面介绍两种常用的直流电平位移电路。

1.采用恒流源完成电平位移

如图1-1-16所示为恒流源

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