第6章集成运放ppt课件

1、第六章第六章 集成运算放大器集成运算放大器6.3 差分式放大电路差分式放大电路6.2 集成运算放大器中的电流源电路集成运算放大器中的电流源电路6.1 集成运放简介集成运放简介运算放大器外形图运算放大器外形图集成运算放大器集成运算放大器高增益的直接耦合的多级高增益的直接耦合的多级放大器。放大器。集成电路的工艺特点：集成电路的工艺特点：（1元器件具有良好的一致性，因而特别有元器件具有良好的一致性，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。利于实现需要对称结构的电路。（2集成电路的芯片面积小，集成度高，所集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。以功耗很小，在毫瓦以下。（3不易制造大电阻

2、。需要大电阻时，往往不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载。使用有源负载。（4常采用复合管。常采用复合管。（5采用直接耦合方式，如需大电容和电感，采用直接耦合方式，如需大电容和电感，只有外接。只有外接。6.1 集成运放简介集成运放简介 一一. 集成运放的总体结构集成运放的总体结构uuu电压放大级输出级偏置电路uo+差动输入级uu- 1. 输入级要使用高性能的差分放大电路，它必须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，而且要求其输入电阻要对共模信号有很强的抑制力，而且要求其输入电阻要高。高。 uuu电压放大级输出级偏置电路uo+差动输入级uu- 2. 中间放大级

3、主要是为了提供高的电压增益。 3. 3. 互补输出级是由互补输出级是由PNPPNP和和NPNNPN两种极性三极管两种极性三极管或复合管组成的功率放大电路，用它来驱动负载。对或复合管组成的功率放大电路，用它来驱动负载。对输出级的要求就是输出电阻低，带负载能力强。输出级的要求就是输出电阻低，带负载能力强。 4. 偏置电流源可提供稳定的几乎不随温度而变化的静态电流，以稳定工作点。集成运放的特点：集成运放的特点：电压增益高电压增益高输入电阻大输入电阻大输出电阻小输出电阻小u-u+ uo集成运算放大器符号集成运算放大器符号国际符号：国际符号：国内符号：国内符号：反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端输

4、出端输出端VVVo+A+-uuu1. 镜像电流源镜像电流源基准电流：基准电流：BE1BE2=UURIE1E2= IIC1C2= II 无论无论T2的负载如何变化，的负载如何变化， IC2的电流值将保的电流值将保持不变。持不变。6.2 集成运算放大器中的偏置电路集成运算放大器中的偏置电路RUVIBECCR= RVCC因为：因为：所以：所以：+RTIIC11VTR2CCIC2IB2电流源电路电流源电路2. 微电流源微电流源e2BE2BE1RUU E2C2II e2BERU （1电流小因为电流小因为UBE小）。小）。+RII2CCRC2TIV1TC1IRe2E2微电流源的特点：微电流源的特点：（2电

5、流稳定电流负反馈）电流稳定电流负反馈）有源负载有源负载直接耦合放大电路的特殊问题直接耦合放大电路的特殊问题零点漂移零点漂移零漂现象：零漂现象：输入输入ui=0时，输出有缓慢时，输出有缓慢变化的电压产生。变化的电压产生。+-Re1b1Rc1RT1ouuiTV2CCRe2VEEuo0t6.2 差分式放大电路差分式放大电路例如例如 100,=u1A 若输入有若输入有100V的的漂移电压漂移电压 。 则等效输出有则等效输出有1 V的漂移电压的漂移电压假设假设100=u2A3. 减小零漂的措施减小零漂的措施用非线性元件进行温度补偿用非线性元件进行温度补偿采用差动放大电路采用差动放大电路等效等效 100

6、uV漂移漂移 1 V+-Re1b1Rc1RT1ouuiTV2CCRe2VEE10000=uA 差分式放大电路差分式放大电路一一. .构造构造: :对称性结构对称性结构即：即：1=1=2=2= UBE1=UBE2= UBE1=UBE2= UBEUBE rbe1= rbe2= rbe1= rbe2= rberbe RC1=RC2= RC RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb Rb1=Rb2= Rb+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV 1. 1. 差动放大电路一般有两个输入端：差动放大电路一般有两个输入端： 双端输入双端输入从两输入端同时加信号。从两输入端同时

7、加信号。 单端输入单端输入仅从一个输入端对地加信号。仅从一个输入端对地加信号。 2. 差动放大电路可以有两个输出端。 双端输出从C1 和C2输出。 单端输出从C1或C2 对地输出。二二. 几个基本概念几个基本概念-+-_-o2Ru+RT+RbTCC1R+EEueb2oVRccV+i2uui1uo13. 差模信号与共模信号差模信号与共模信号差模输入信号：大小相等，方向相反的输入信号。（差模输入信号：大小相等，方向相反的输入信号。（ ）共模输入信号：大小和方向都相等的输入信号。（共模输入信号：大小和方向都相等的输入信号。（ ）idoud=uuA差模电压增益：差模电压增益：icouc=uuA共模电压

8、增益：共模电压增益：总输出电压：总输出电压：icucidudooo=uAuAuuu+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeVicuidu(1)(1)加入差模信号加入差模信号 ui1=-ui2 =uid/2 ui1=-ui2 =uid/2，电路的动态分析电路的动态分析 uic=0 uic=0。三三. .差动放大电路的基本工作原理差动放大电路的基本工作原理求差模电压放大倍数：求差模电压放大倍数：电路对称电路对称uo1=uo2 uo= uo1 uo2=2 uo1 因为因为ui1 =- ui2差模电压放大倍数差模电压放大倍数 2i1iOduuuuA 1iO122uu +_+_+

9、VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV11 iO1udAuu+ibberR-+Co1uRL-+ui1icib2bR+_-RRT+RbTCC1REEueb2VRccV+i2uui1oidu2idu2-IReEo2u+uo1LR21eeiiA0eiV0eU-+-2+REidb2TuTi1idb1RRucc+i22uRu-uEu+o1ouo2beLcd)2/(rRRRAbu 差模输入电阻差模输入电阻 beid2rRRb 输出电阻输出电阻co2RR -+-2+REidb2TuTi1idb1RRucc+i22uRu-uEu+o1ouo2(2)(2)加入共模信号加入共模信号 ui1=ui

10、2 =uic ui1=ui2 =uic， uid=0uid=0。因因ui1 = ui2， uo1 = uo2 uo= 0 (理想化理想化)。共模电压放大倍数共模电压放大倍数 0ucA-+-_+uueuR1CCRETo1RL+i2uic+cuRobT+RebI2RVVo2cR+i1uEEicuucudCMRAAK (3)(3)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。KCMR =那么：那么： dBlg20ucudCMRAAK 或四四.差动放大器的输入输出方式差动放大器的输入输出方式 差动放大器共有四种输入输出方式: 1. 双端输入、双端输出双入双出） 2. 双端输入、单

11、端输出双入单出） 3. 单端输入、双端输出单入双出） 4. 单端输入、单端输出单入单出） 主要讨论的问题有： 差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻1.双端输入双端输出双端输入双端输出(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数 （2共模电压放大倍数共模电压放大倍数0uc A（3差模输入电阻差模输入电阻 beid2rRRb （4输出电阻输出电阻co2 RR -+-_-+oo2cu+bV2uuRLRi2+o1TeRRui1cVbCCuEE+R1TRbeLcdu)2/(rRRRAb bebLcud2/rRRRA 2. 双端输入单端输出双端输入单端输出(1)差模电压放大倍数差模电压放大

12、倍数 （2差模输入电阻差模输入电阻beid2rRRb（3输出电阻输出电阻coRR+_cu+bV2uRLRi2o1TeRRi1cVbCCuEE+R1TR+（4共模电压放大倍数共模电压放大倍数+_cu+bV2uRLRi2o1TeRRi1cVbCCuEE+R1TR+icuuiciRe ui1=ui2 =uic ui1=ui2 =uic，画出共模等效画出共模等效电路电路i1o1icocuc=uuuuAebebL2)1 (=RrRReL2RR求共模电压放大倍数：求共模电压放大倍数：+i-RbeuLuRR+r-bo1CbbiicciRe2 3. 单端输入双端输出 单端输入等效双端输入:beLcd)2/(r

13、RRRAbu 0uc A beid2rRRb co2 RR 计算同双端输入双端输出：beLcd2/rRRRAbu4. 单端输入单端输出单端输入单端输出 计算同双入单出： eLc2RRAu beid2rRRb coRR _+VRi1RbecV2TRR+LbcuEEo1uRRReTCC1i+ (1)差模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 差动放大器动态参数计算总结 双端输出时：beLcdu)2/(rRRRAb 单端输出时： beLcud2/rRRRAb (2)共模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 双端输出时： 单端输出时：0uc AeLuc2RRA (3)差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。 单端输出时， 双端输出时， coRR co2RR beid2rRRb (4)输出电阻(5)(5)共模抑制比共模抑制比bebeeLbebLCMR2/)(2/rRRRRrRRK 双端输出时KCMR可认为等于无穷大 单端输出时共模抑制比：单端输出时共模抑制比：CMRK五五. 带恒流源的差动放大电路