单片CMOS运放偏置及输入级与输出级设计电路图

上面介绍的大都是应用于LSI MOS模拟集成电路中的CMOS运放。图3.4-10是单片CMOS运放ICL7613的电路图。CMOS运放电路图。它的功耗电流可在外部进行调节，最小的功耗电流是10微安，最低能使用的电源电压是±0.5伏，因此它是一种微功耗运放。

ICL7613电路由三部分组成，即输入级，输出级和偏置电路。

1、CMOS输入级

电路的输入级是n沟MOS管M1、M2组成的差分放大级，P沟MOS管M3、M4是它的有源负载，同时实现双端-单端的转换功能。M3、M4的源极接有电阻，以提高M3、M4的等效输出电阻，并可实现失调调零。

2、CMOS偏置电路

该运放的偏置电路由p沟MOS管。以及n沟MOS管组成。M6源极连接大电阻，故它的电流将比M7管小得多。M6的电流用来偏置输入级电路，而M7的电流用来偏置输出级电路，整个电路偏置电流的70%是供给输出级的，所以，M7的电流比M6的电流大。CMOS运放电路图。的电流由的电流源电路提供给输入级，而M7的电流由M13偏置给M10，M10及M12并且起着分流作用，以达到偏置电流调节的目的。当偏置电流IQ调节端接向正电源时，截止，M6的电流很小。与此同时，M11电流较大，即M10、M12的电流较大，从而使M9、M10的电流减小，这使输入、输出级的电流均减小。在该电路设计时，使此时的总电流为10微安左右。当偏置电流IQ调节端接向负电流时，M9电流较大，而M11截止。M10、M12不起分流作用，因此，输入、输出级电流均增大，电路的正电流约1毫安。当偏置电流IQ调节端接地时，电流介于上述两种情况之间，此时电路的总电流为100微安左右。

3、CMOS输出级

输出级电路由M14~M20组成。M19、M20构成共源输出级，它的驱动电路形式在这里作一简要的介绍。电路中M10，的电流由M7，M13米偏置。当M14的栅极电压升高时，其电流下降，故M16提供给M15的电流增加。由于M15、M17组成电流源，因而，M17电流就随之增加。通过M18、M20的电流源作用，使M20的电流增加。与此同时，由于M10与M14栅极连接于同一点，因而，M19的电流也下降。此时电路输出电压向负向变化，它的负载电流将主要由M20提供。CMOS运放电路图。反之，当M14栅极电压降低时，的栅极电压也随之降低，输出电压就向正向变化。这时M14的电流增加，M15电流减小，最终使M20的电流减小。因此，此陆的负载电流将由M10提供。显然，该输出级同时也是电压增益级。输出级中的电容C是须率补偿电容。D1、D2是输出电路的保护管。

当电路外接负载电阻变小时，运放的正向电压摆幅将由正电源电压限制，而负向电压摆幅将受偏置电流限制。因为电路的负向负载电流由M2。提供，它不可能超过电路的总电流。所以，当负载电阻变小时，其负向输出摆幅受到偏置电流的限制。

当该运放的偏置电流发生变化时，电路参数将有相应变化。偏置电流小的时候，输入的噪声电压降低，增益略有提高（其原因在前一章已讲过），此时，电路的转换速率将变小。当偏置电流增加到l毫安时，该电路的转换速率相应增加。

此外，该电路的输入端接有保护电路，图3.4-10中的电阻以及二极管即为此目的而设置的。CMOS运放电路图。当输入感应信号大于正、负电源电压时，二极管就导通。由于它的钳位作用，输入电压就被限制在正、负电源电压范围内。电阻为二极管的很流电阻。

ICL7613的主要参数见表3.4-11。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助