电子元器件应用技术 基于OP放大器与晶体管的放大电路设计-黑田彻.pdf 仅仅1分下载，下在后返回，等于0分下载。 本书是“图解实用电子技术丛书”之一，本书详细介绍了运算放大器的内部特性与工作原理，由浅人深、循序渐进。全书共分八章：第1章介绍利用晶体管制作简单的运算放大器；第2章则对通用型运算放大器与简单型运算放大器进行了比较；第3章和第4章介绍利用SPICE改善运算放大器的特性以及减少晶体管的失真；第5章和第6章分析三种运算放大器的电路结构与设计技巧；第7章介绍高速宽频带运算放大器；第8章则介绍低功耗、高性能CMOS型运算放大器。 本书内容难易适中、图文并茂，可供从事运算放大器内部电路设计
图解实用电子技术丛书 电子元器件应用技术 基于OP放大器与晶体管的放大电路设计 〔日〕黑田彻著 何中庸译 边宇枢校 斜学虫腹 北京 图字:01-2005-1159号 内容简介 本书是“图解实用电子技术丛书”之一,本书详细介绍了运算放大器的 内部特性与工作原理,由浅人深、循序渐进。全书共分八章:第1章介绍利 用晶体管制作简单的运算放大器;第2章则对通用型运算放大器与简单型 运算放大器进行了比较;第3章和第4章介绍利用 SPICE改善运算放大器 的特性以及减少晶体眢的失真;第5章和第6章分析三种运算放大器的电 路结构与设计技巧;第7章介绍高速宽频带运算放大器;第8章则介绍低功 耗、高性能CMOS型运算放大器。 本书内容难易适中、图文并茂,可供从事运算放大器内部电路设计的读者 使用,也可作为电子、信息工程等专业师生与相关专业科研人员的参考用书。 图书在版编目(CIP数据 电子元器件应用技术(日)黑田彻著;何中庸译.边宇枢校.一北京: 科学出版社,2005 (图解实用电子技术丛书) ISBN7-03-0165292 I,电…Ⅱ.①黑…②何…③边 Ⅲ①运算放大器应用②晶体管 电路应用Ⅳ.①TN722.7②TN710.2 中国版本图书馆CIP数据核字(2005)第140290号 贲任编辑:肖京涛崔炳哲/责任制作:魏谨 责任印制:刘士平!封面设计:李力 此京京方斡龙圄文有限公司制作 http://www,okbook,com.cn ☆腹ⅳ出版 北束东黄城根北街6号 邮政编p:100717 http://www.sciencep.com 新蕾印剥厂印刷 科学出版社发行各地新华书店经销 2006年1月第 开本:B5(720×1000) 2006年1月第一次印刷 印张:15 印数:1-400 字数:21600 定价:28.00元 (如有印装质量问题我社负责调换〈新欣》) 译者序 有感于原著封面及封底的介绍文字,实有让读者一睹之必要, 故在此加以引用。 倘若对运算放大器的内部电路加以分析并有所理解的话,必 能大大提高对模拟电路的设计能力 本书以迄今罕加详述的市面销售运算放大器IC的内部电路 作为论述的焦点,针对如何增大放大倍数,如何实现高精度,怎样 致力于实现低噪声,怎样实现高速宽频带化等等彻底进行验证 而且公开了利用单个晶体管可优于运算放大器IC性能的放 大器设计技术,同时介绍电路模拟器在电路设计上的有效利用方 法 各位只要一直阅读下去,相信必会感受到模拟电路设计的乐 趣,进而掌握放大电路设计的要领。 最后,祝读者视野及思维因此书而大为开扩,并祈不吝指正。 前言 笔者开始接触运算放大器( OP Amp)大概是30年前的事,当 时仅有单晶体( Monolithic集成电路(IC)的运算放大器pA709 等数种。发展至今,运算放大器集成电路的类型在选择上已非常 多,而月有关运算放大器的专著不胜枚举。然而遗憾的是,这些书 籍几乎全都是偏重于运算放大器的使用方法与应用电路的介绍。 本人从中虽然获得宝贵的信息,却怀有点美中不足的遗憾。理由 是,总觉得在运算放大器的资料手册中,对其类型固有的缺点不作 积极地陈述,因此要想使隐藏的缺点显形,惟有透视分析运算放大 器的内部电路 鉴于此,本人数十年来,曾埋头致力于具有显著价值的运算放 大器的内部电路分析的工作中。而且,在对内部电路进行分析时, 挖掘出以下的好处 增强对资料手册的阅读能力 能够学会基木模拟( Analog)电路的设计方法; 可避免运算放大器的错误使用方法; 对于运算放大器的潜能得以一览无余; 培养对电路的美感,提升对电路设计的意愿 基于此想法(理念),本书拟按照如下的框架(脚本)来分析运 算放大器的内部电路。 第1章:利用五只单个的晶体管制作简单的运算放大器,一面 测试基本的特性,同时学习运算放大器的专用术语与工作。 第2章:分析具有代表性的通用运算放大器集成电路4558的 内部电路,并与第1章的五晶体管运算放大器做比较。 第3章:使用电路模拟器( Circuit simulator) SPICE,改进第1 章的五晶体管运算放大器,大幅提升特性。 第4章:市场销售的运算放大器集成电路难以实现的高性能 放大器,可借助个体晶体管电路进行制作。再者,对由于晶体管寄 生电容产生的非线性失真加以计算,并以专门的电路消除失真。 第5章:分析阐述 Bi-Fet型运算放大器与532型运算放大 前言 器,并进行研究。 第6章:分析阐述著名的高精度运算放大器与低噪声运算放 大器AD797,并研究上乘的电路技巧。 第?章:高速且宽频带型运算放大器的分析与应用实例。 第8章:对5ⅴ以下的低电压单一电源工作的高性能CMOS 型运算放大器的介绍。 附录中整理了一些晶体管的基础知识。 如果本书对把模拟电路的设计当作目标的学习者,从事运算 放大器应用电路的诸位工程师们,以及有兴致想自行制作放大器 的爱好者们有所帮助,则深感荣幸。 最后,谨向本书执笔期间承蒙热情鼓舞的远坂俊昭,给予发行 机会的CQ出版株式会社,在企划与编辑上助一臂之力的蒲生良 治先生,深致谢忱。 目录 第1章通过亲手制作晶体管电路学习运算放大器 1.1运算放大器的概述 ee·自·。垂···,电t命·音●中 1.1运算放大器具备的五个基本端子 1111 1.2两个输入端子与一个输出端子… 1.3运算放大器的放大倍数—差动 电压增益Av 自鲁· 1.1.4运算放大器的电源电压 1.1.5理想运算放大器 2223 1.2五晶体管运算放大器的实验…… .2.1运算放大器的内含—由晶体管组成的 放大电路 ●●●音··。自。·e。······●·· 1.2.2制作五晶体管运算放大器 ●鲁鲁音·音··自······ 1.2.3五晶体管运算放大器的电路制作 1.2.4作为正向放大器的实验· 1.2.5电压跟随器电路的实验 ………11 1.2.6反向放大器的实验… 12 1.3运算放大器的交流(AC)特性……… 13 1.3.1最大输出电压振幅相对频率的特性 I3 1.3.2转换速率( Slew rate) 13 3.3其他的交流特性………………………14 1.4运算放大器的直流(DC特性…… 15 1.4.1输入偏置电流ⅠB与失调( Offset)电流I。…15 4.2输入失调电压Vo………………………………15 1.4.3最大输出电压相对负载电阻的特性 16 1.4.4共模输入电压范围 17 1.5运算放大器以负反馈使用时的稳定性 17 1.5.1放大器与振荡器本质相同 ∴…17 1.5.2增益用复数表示 ·18 1.5.3表示频率特性的伯德图 19 目录 1.5.4开环增益的伯德图 20 1.5.5伯德的稳定辨别法 20 【专栏】与模拟IC设计有关的参考文献介绍 22 第2章通用运算放大器IC4558的分析 25 2.14558的基本电路分析 ………25 2.1.1原型名为RC4558… 25 2.1.2电流镜像( Current mirror)电路的基本原理 26 2.L.3插入发射极电阻的电流镜像电路 27 2.1.4RC4558内部的电流镜像屯路 28 2.1.5把电流镜像当成负载的差动放大电路…29 【专栏】插入发射极电阻的电流镜像的分析……30 2.1.6达林顿连接电路 32 2.1.7互补发射极跟随器( Complementary emitter Follower) 2.1.8输出级的工作等级 2.1.9输出级偏压的温度补偿 36 2.24558的等效电路与电气特性………………36 2.2.1晶体管的小信号等效电路 37 2.2.2局部的h参数从略的小信号等效电路 37 2.2.3电流镜像负载差动放大电路的 小信号等效电路 38 2.2.4发射极跟随器的小信号等效电路 39 2.2.5RC4558的开环增益相对于频率的特性……39 2.2.6转换速率与相位补偿电容的关系 42 2.2.7转换速率与增益带宽的关系 44 2.2.84558的噪声-失真率特性 44 2.2.94558的DC特性 …44 第3章用电路模拟器制作的正规运算放大器 49 3.1使用 SPICE模拟分析模拟电路 49 3.1.1为何要使用电路模拟器 49 31.2什么是 SPICE …………49 3.1.3 SPICE的电路文件(Fie) 51 3.1.4仍须模型参数( Model parameter)…… 目录vi 3.1.5借助 SPICE的模拟种类…………52 3.1.6五晶体管运算放大器的模拟 ∴……53 3.2改进五晶体管运算放大器 58 3.2.1为增加最大输出电流的改进 3.2.2为增加开环增益的改进 …60 3.2.3输入失调电压最小化 63 3.2.4输入失调电压增加的原因 …………………64 3.2.5削减输入失调电压的简单方法 3.2.6利用电流镜像电路与达林顿电路削减输入 失调电压 曲··鲁t·自···●●曾 ………………67 3.2.7挑选初级差动晶体管的重要性…69 3.2.8饱和防止电路 …70 3.2.9十晶体管正向放大器的频率特性74 3.2.10电源电压抑制比(Sup! ly Voltage Rejection Rato)的分析 78 3.2.11十晶体管运算放大器的转换速率……80 附录A供理解 SPICE模型的晶体管的等效电路……81 A.1对ⅠV特性的计算有帮助的 Ebers-Moll模型 81 A.2活性领域… ………82 A.3反接领域(又叫逆向活性状态) ……83 A.4饱和领域(又叫饱和状态) …84 A.5有助于频率特性计算的 Hy bridπ型模式84 A.6基极-有效基极间电导gx 85 A.7互导gm 85 A.8有效基极-发射极间电导gx…… 85 A.9 early电压 p●●·●●●●鲁 85 A.10结电容 87 A.11转移时间与扩散电容 普·非。·。非·非·。非 87 A.12fr与cF的关系…89 【专栏】测试正向转移时间vF ……92 附录B频率特性的改善和对基极接地电路的复习…93 B.1基极接地电路的特征 ……93 B.2基极接地电路的输出静特性 B.3基极接地电路的小信号等效电路 94 B.4基极接地电路的输入电阻