第4章多级放大电路和集成运算放大器

1、模 拟 电 子 技 术第第 4 4 章章4.1 多级放大电路多级放大电路4.5 通用集成运放通用集成运放4.6 集成运放的主要参数和低频等效电路集成运放的主要参数和低频等效电路4.3 差分放大电路差分放大电路4.2 集成运放概述集成运放概述4.4 集成运放偏置电路中的电流源电路集成运放偏置电路中的电流源电路 模 拟 电 子 技 术级间耦合问题级间耦合问题多级放大电路的分析多级放大电路的分析4.1多级放大电路多级放大电路模 拟 电 子 技 术 为什么要多级放大？为什么要多级放大？在第2章，我们主要研究了由一个晶体管组成基本放大电路，它们的电压放大倍数一般只有几十倍。但是在实际应用中，往往需要放大

2、非常微弱的信号，上述的放大倍数是远远不够的。为了获得更高的电压放大倍数，可以把多个基本放大电路连接起来，组成“多级放大电路”。其中每一个基本放大电路叫做一“级”，而级与级之间的连接方式则叫做“耦合方式”。 实际上，单级放大电路中也存在电路与信号源以及负载之间的耦合问题。引言引言模 拟 电 子 技 术极间耦合形式：极间耦合形式：直接直接耦合耦合A1A2电路简单，能放大交、直流电路简单，能放大交、直流信号，信号，“Q” 互相影响，零互相影响，零点点漂移严重。漂移严重。阻容阻容耦合耦合A1A2各级各级 “Q” 独立，只放大交独立，只放大交流流信号，信号频率低时耦合电信号，信号频率低时耦合电容容抗大。

3、容容抗大。变压变压 器器耦合耦合A1A2用于选频放大器、用于选频放大器、功率放大器等。功率放大器等。模 拟 电 子 技 术1、阻容耦合、阻容耦合阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接，其方阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接，其方框图所示。框图所示。阻容耦合放大电路的方框图模 拟 电 子 技 术单级阻容耦合放大电路两极阻容耦合放大电路模 拟 电 子 技 术1）各级的直流工作点相互独立。由于电容器隔直流而 通交流，所以它们的直流通路相互隔离、相互独立的，这样就给设计、调试和分析带来很大方便。 2）在传输过程中，交流信号损失少。只要耦合电容选得 足够大，则较低频率的信号也能由前级几乎不衰

4、减地 加到后 级，实现逐级放大。优点：优点：3）电路的温漂小。4）体积小，成本低。模 拟 电 子 技 术缺点：缺点：2）低频特性差；1）无法集成；3）只能使信号直接通过，而不能改变其参数。2、 变压器耦合变压器耦合变压器可以通过磁路的耦合把一次侧的交流信号传送到二次侧，因此可以作为耦合元件。变压器耦合的两级放大电路模 拟 电 子 技 术为什么要讲变压器耦合？为什么要讲变压器耦合？因为变压器在传送交流信号的因为变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。图4-5 变压器的等效电路工作原理：n1II, nUU2121L22222211LRnIU

5、nnInUIUR模 拟 电 子 技 术优点优点：1）变压器耦合多级放大电路前后级的静态变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。工作点是相互独立、互不影响的。因为变压器不能传送直流信号。2）变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。3）变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、）变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。电压以及阻抗变换。缺点：缺点： 1）高频和低频性能都很差；）高频和低频性能都很差；2）体积大，成本高，无法集成。）体积大，成本高，无法集成。模 拟 电 子 技 术3 直接耦合直接耦合直接耦合的两级

6、放大电路存在两个问题：存在两个问题：1）静态工作点不独立2）零点漂移（1）直接耦合的具体形式模 拟 电 子 技 术为了解决这个问题：可以采用如下的办法。为了解决这个问题：可以采用如下的办法。T1、T2都处于饱和都处于饱和1）静态工作点不独立模 拟 电 子 技 术（a）RRB1C1uiuoTT12UCE1E2RRC2(a) 加入电阻加入电阻RE2方法一：方法一：模 拟 电 子 技 术RRB1C1R C2uiuoTT12RUz z+VDz zCC（b）在）在T2的发射极加入稳压管的发射极加入稳压管方法二：方法二：模 拟 电 子 技 术RRB1C1R E2uiuoTT12RC2VCC+方法三：可以在

7、电路中采用不同类型的管子，即方法三：可以在电路中采用不同类型的管子，即NPN和和PNP管配合使用，如下图所示管配合使用，如下图所示。利用利用NPN型管和型管和PNP型管进行电平移动型管进行电平移动模 拟 电 子 技 术（1）电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。（2）便于集成便于集成。由于电路中只有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成。缺点：缺点：优点优点：（1）各级的静态工作点不独立，相互影响。会给设计、计算和调试带来不便。（2）引入了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较

8、严重。（2）直接耦合放大电路的优缺点）直接耦合放大电路的优缺点模 拟 电 子 技 术（3）直接耦合放大电路中的零点漂移问题）直接耦合放大电路中的零点漂移问题1）何谓零点漂移？）何谓零点漂移？2）产生零点漂移的原因）产生零点漂移的原因3）零点漂移的严重性及其抑制方法）零点漂移的严重性及其抑制方法电阻，管子参数的变化，电源电压的波动。如果采用高精度电阻并经经过老化处理和采 用高稳定度的电源，则晶晶体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟，就无法正确地将两者加以区分。因此，为了使放大电路能正常工作

9、，必须有效地抑制零点漂移。模 拟 电 子 技 术注意：为什么只对直接耦合多级放大电路注意：为什么只对直接耦合多级放大电路提出这一问题呢？原来温度的变化和零点提出这一问题呢？原来温度的变化和零点漂移都是随时间缓慢变化的，如果放大电漂移都是随时间缓慢变化的，如果放大电路各级之间采用阻容耦合，这种缓慢变化路各级之间采用阻容耦合，这种缓慢变化的信号不会逐级传递和放大，问题不会很的信号不会逐级传递和放大，问题不会很严重。但是，对直接耦合多级放大电路来严重。但是，对直接耦合多级放大电路来说，输入级的零点漂移会逐级放大，在输说，输入级的零点漂移会逐级放大，在输出端造成严重的影响。特别时当温度变化出端造成严重

10、的影响。特别时当温度变化较大，放大电路级数多时，造成的影响尤较大，放大电路级数多时，造成的影响尤为严重。为严重。模 拟 电 子 技 术抑制零点漂移的方法：抑制零点漂移的方法：1）采用恒温措施，使晶体管工作温度稳定。需要恒温室或槽，因此设备复杂，成本高。2）采用温度补偿法。就是在电路中用热敏元件或二极管（或晶体管的发射结）来与工作管的温度特性互相补偿。最有效的方法是设计特殊形式的放大电路，用特性相同的两个管子来提供输出，使它们的零点漂移相互抵消。这就是“差动放大电路”的设计思想。3）采用直流负反馈稳定静态工作点。4）各级之间采用阻容耦合。模 拟 电 子 技 术4）零点漂移大小的衡量）零点漂移大小

11、的衡量uIdr= uOdr/Au TuOdr是输出端的漂移电压；uIdr就是温度每变化1折合到放大电路输入端的漂移电压。T是温度的变化；Au是电路的电压放大倍数；模 拟 电 子 技 术4. 光电耦合光电耦合光电耦合方式是通过光电耦合器件实现的光电耦合方式是通过光电耦合器件实现的 .模 拟 电 子 技 术思路：根据电路的约束条件和管子的思路：根据电路的约束条件和管子的IB、IC和和IE的相互的相互关系，列出方程组求解。如果电路中有特殊电位点，则关系，列出方程组求解。如果电路中有特殊电位点，则应以此为突破口，简化求解过程。应以此为突破口，简化求解过程。4.1.2多级放大电路的分析多级放大电路的分析

12、1、静态工作点的分析、静态工作点的分析变压器耦合变压器耦合 同第二章单级放大电路同第二章单级放大电路阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合模 拟 电 子 技 术 计算其静态工作点计算其静态工作点模 拟 电 子 技 术如图所示的两级电压放大电路，如图所示的两级电压放大电路，已知已知1= 2 =50, T1和和T2均为均为3DG8D。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.模 拟 电 子 技 术解解: : 两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。 RB1C1C2RE

13、1+RC2C3CE+24V+B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.模 拟 电 子 技 术A8 . 9mA2750)(110000.624) (1E1B1BECCB1 RRUUImA 49. 0mA 0098. 050)(1)1(B1E1 II V77. 10V2749. 024E1E1CCCE RIUU模 拟 电 子 技 术V26. 843V438224B2B2B1CCB2 RRRUVmA 96. 0mA5 . 751. 06 . 026. 8E2E2BE2B2C2 RRUUI模 拟 电 子 技 术V71. 6)V5 . 7

14、51. 010(96. 024)(E2E2C2C2CCCE2 RRRIUURB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+Ui.B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.模 拟 电 子 技 术2、动态性能分析、动态性能分析Au1第一级第一级Au2第二级第二级Aun末末 级级uiuo1RLRSuousuo2ui2uiniiiouuAu nuuuuuuuuioi3o32i2oi1o. = Au1Au2 AunAu1(dB) = Au1 (dB) + Au2 (dB) + + Aun (dB) （1）放大倍数的计算注意：注意：Auk（k为为1

15、之间的任一个数）并不指独立的之间的任一个数）并不指独立的各级的电压增益，必须考虑前后级对它的影响。各级的电压增益，必须考虑前后级对它的影响。 ukAukA模 拟 电 子 技 术 方法方法1：在计算第一级的电压放大倍数时，：在计算第一级的电压放大倍数时，把第二级的输入电阻（包括偏置电阻）把第二级的输入电阻（包括偏置电阻）Ri2作为第一级的负载，即作为第一级的负载，即 。 方法方法2：在计算第一级的电压放大倍数：在计算第一级的电压放大倍数 时，时，先认为先认为 ，即先计算第一级空载的电压，即先计算第一级空载的电压放大倍数放大倍数 。然后在计算第二级的电压。然后在计算第二级的电压放大倍数放大倍数 时

16、，把第一级的输出电阻时，把第一级的输出电阻 作作为第二级的信号源电阻为第二级的信号源电阻 ，计算出，计算出 。考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理!i2L1RRu1AL1Ruo1Au2Ao1RS2RuS2A模 拟 电 子 技 术（2）输入和输出电阻的计算多级放大电路的多级放大电路的输入电阻输入电阻为第一级放大电路的输入电阻。为第一级放大电路的输入电阻。多级放大电路的多级放大电路的输出电阻输出电阻为最后一级放大电路的输出电阻。为最后一级放大电路的输出电阻。模 拟

17、 电 子 技 术如图所示的两级电压放大电路，如图所示的两级电压放大电路，已知已知1= 2 =50, T1和和T2均为均为3DG8D。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+B1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.模 拟 电 子 技 术（1 1）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 994 022 950)(1322 9)501 ()1 ()1 (L111beL111u.RrRA 2bI2cIrbe2RC2rbe1RB1B1R 2BR 1bI1cIRE1+_+_+_2ER Ui.oU

18、.o1U.模 拟 电 子 技 术 1851. 050)(179. 11050)1 (2E2be22C2 RrRAu 总电压放大倍数总电压放大倍数9 . 1718)(994. 021 uuuAAA2bI2cIrbe2RC2rbe1RB1B1R 2BR 1bI1cIRE1+_+_+_2ER Ui.oU.o1U.模 拟 电 子 技 术2ir1iirr 2bI2cIrbe2RC2rbe1RB1B1R 2BR 1bI1cIRE1+_+_+_2ER Ui.oU.o1U.模 拟 电 子 技 术 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等等于第一级的输入电阻于第一级

19、的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它。第一级是射极输出器，它的输入电阻的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻是第二级输入电阻 ri2。模 拟 电 子 技 术 k58. 196. 0265120026)1(200Ebe2 Ir k 14)1 (/E2be2B2B12 RrRRri k 22. 9k14271427/i2E1L1 rRR2ir2bI2cIrbe2RC2rbe1RB1B1R 2BR 1bI1cIRE1+_+_+_2ER Ui.oU.o1U.模 拟 电 子 技 术 k 349 02650)(120026) (1200rE11

20、be1 .I k 320)1 (/L1be1B1i1i RrRrr 2oorr k10C2o2o Rrr2bI2cIrbe2RC2rbe1RB1B1R 2BR 1bI1cIRE1+_+_+_2ER Ui.oU.o1U.模 拟 电 子 技 术 1 = 60, 2 = 100; rbe1= 2 k , rbe2 = 2.2 k 。求求 Au, Ri, Ro。例例 5:模 拟 电 子 技 术 解解 Ri2 = R6 / R7 / rbe2R L1 = R3 / Ri2 9.61 . 0 6123 . 1 60)1 (41be1L11 1 RrRAu 1112 . 2) 1 . 5/7 . 4( 10

21、0be2L2 2 rRAu AU=AU1AU2Ri = Ri1= R1 / R2 / rbe1 + (1+ 1)R4Ro = R8 = 4.7 k 模 拟 电 子 技 术例例 6:晶体管和效应管组成晶体管和效应管组成的多级放大电路的多级放大电路模 拟 电 子 技 术3、三种耦合方式放大电路的应用场合、三种耦合方式放大电路的应用场合阻容耦合放大电路：用于交流信号的放大。阻容耦合放大电路：用于交流信号的放大。变压器耦合放大电路：用于功率放大及调谐放大。变压器耦合放大电路：用于功率放大及调谐放大。直接耦合放大电路：一般用于放大直流信号或缓慢直接耦合放大电路：一般用于放大直流信号或缓慢变化的信号。变化

22、的信号。集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制零漂，它的输入级采用特殊形式的差动放大电路。零漂，它的输入级采用特殊形式的差动放大电路。模 拟 电 子 技 术4.2 集成运放概述 4.2.1 集成电路简介集成电路简介1集成电路的概念集成电路的概念 集成电路是集成电路是20世纪世纪60年代发展起来的一种微型电子器件或部件，采年代发展起来的一种微型电子器件或部件，采用半导体制造工艺将晶体管、场效应管、二极管、电阻等元器件以及用半导体制造工艺将晶体管、场效应管、二极管、电阻等元器件以及电路的连线都集中制作在一小块半导体硅基片上，并封装在一个管壳

23、电路的连线都集中制作在一小块半导体硅基片上，并封装在一个管壳内，构成一个完整的具有一定功能的微型结构器件，称为集成电路。内，构成一个完整的具有一定功能的微型结构器件，称为集成电路。 2集成电路的种类集成电路的种类 单个芯片上能集成的元器件数目单个芯片上能集成的元器件数目:小规模（小规模（SSI）、中规模（）、中规模（MSI）、）、大规模（大规模（LSI）和超大规模（）和超大规模（VLSI） 集成电路按其功能、结构的不同集成电路按其功能、结构的不同:模拟集成电路模拟集成电路和和数字集成电路数字集成电路 3模拟集成电路的特点模拟集成电路的特点模 拟 电 子 技 术 （1）采用直接耦合方式；）采用直

24、接耦合方式； （2）为克服直接耦合方式带来的温漂现象）为克服直接耦合方式带来的温漂现象,采用了一种特采用了一种特殊的温度补偿手段殊的温度补偿手段-输入级是差动放大电路；输入级是差动放大电路； （3）大量采用）大量采用BJT或或FET构成恒流源，代替大阻值，或构成恒流源，代替大阻值，或用于设置静态电流；用于设置静态电流； （4）采用复合管接法改进单管性能。）采用复合管接法改进单管性能。 4.2.2 集成运算放大电路的基本组成集成运算放大电路的基本组成 集成运算放大电路的组成框图集成运算放大电路的组成框图 模 拟 电 子 技 术 1. 输入级输入级 2. 中间级中间级 3输出级输出级集成运放的输入

25、级对整个运算放大器的性能指标影响集成运放的输入级对整个运算放大器的性能指标影响较大，是提高集成运放质量的关键部分，要求其有高较大，是提高集成运放质量的关键部分，要求其有高输入电阻、能减小零点漂移和抑制干扰。输入电阻、能减小零点漂移和抑制干扰。 中间级主要完成电压放大任务。要求有较高的电压中间级主要完成电压放大任务。要求有较高的电压增益，一般采用带有源负载（恒流源）的共发射极增益，一般采用带有源负载（恒流源）的共发射极电压放大电路。电压放大电路。输出级的任务是进行功率放大，以驱动负载工作，要输出级的任务是进行功率放大，以驱动负载工作，要求其输出电阻低、带负载能力强、能输出足够大的电求其输出电阻低

26、、带负载能力强、能输出足够大的电压和电流、波形失真小、电源转换效率高。压和电流、波形失真小、电源转换效率高。 模 拟 电 子 技 术 4偏置电路偏置电路偏置电路主要为各级放大电路提供合适的静态工偏置电路主要为各级放大电路提供合适的静态工作电流，以确定各级的静态工作点。作电流，以确定各级的静态工作点。 模 拟 电 子 技 术4.3.1 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理4.3.3 具有恒流源差分放大电路具有恒流源差分放大电路4.3.2 差分放大电路的输入输出形式差分放大电路的输入输出形式模 拟 电 子 技 术4.3.1 差动放大电路的工作原理差动放大电路的工作原理( (Differen

27、tial Amplifier) )一一 电路组成及抑制零漂的工作原理电路组成及抑制零漂的工作原理1、电路组成、电路组成模 拟 电 子 技 术 特点：特点： a.两只完全相同的管两只完全相同的管子；子； b.两个输入端，两个输入端， 两个输出端；两个输出端； c.元件参数对称；元件参数对称； 原理：原理：静态时，输入信号为零，即将输入端静态时，输入信号为零，即将输入端和和短接。由于两管特性相同，所以当温度或其他外界条短接。由于两管特性相同，所以当温度或其他外界条件发生变化时，两管的集电极电流件发生变化时，两管的集电极电流ICQ1和和ICQ2的变化规的变化规律始终相同，结果使两管的集电极电位律始终

28、相同，结果使两管的集电极电位UCQ1、UCQ2始终始终相等，从而使相等，从而使UOQ=UCQ1-UCQ20，因此消除了零点漂移。，因此消除了零点漂移。模 拟 电 子 技 术具体实践：具体实践：在实践中，两个特性相同的管子采用“差分对管”，两半电路中对应的电阻可用电桥精密选配，尽可能保证阻值对称性精度满足要求。结论：结论：可想而知，即使采取了这些措施，差动放大电路的两半电路仍不可能完全对称，也就是说，零点漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小。模 拟 电 子 技 术2、信号的输入方式和电路的响应、信号的输入方式和电路的响应（1）差模输入方式）差模输入方式Ui1=Uid，Ui2=-Uid差模输入信号

29、为差模输入信号为Ui1 Ui2=2 Uid差模输入方式若若Ui1的瞬时极性与的瞬时极性与参考极性一致，则参考极性一致，则Ui2的瞬时极性与参的瞬时极性与参考极性相反。则有：考极性相反。则有：ui1ib1 ic1 uc1ui2 ib2 ic2 uc2 模 拟 电 子 技 术1uidoddAU2UA结论：差模电压放大倍数等结论：差模电压放大倍数等于半电路电压放大倍数。于半电路电压放大倍数。输出电压输出电压uO= uC1 uC20，而是出现了信号，而是出现了信号，记为记为Uod。定义：定义：Ad=Uod/2Uid模 拟 电 子 技 术（2）共模输入方式）共模输入方式Ui1=Ui2=Uic在共模输入信

30、号作用下，差放两半电路中的电流和电压的变化完全相同。ui1=ui2=0，uo=0Ui1=Ui2=Uic时，时，Uoc=0。定义：定义：Ac=Uoc/Uic共模输入方式下的差放电路模 拟 电 子 技 术Ac叫做共模电压放大倍数。理论上讲，叫做共模电压放大倍数。理论上讲，Ac为为0，实际上，实际上由于电路不完全对称，可能仍会有不大的由于电路不完全对称，可能仍会有不大的Uoc，一般，一般Ac1。既然UOC=0或者UOC很小，为什么还要讨论共模输入呢？差放的两半电路完全对称，又处于同一工作环境，这时温度变化以及其它干扰因素对这两半电路都有完全相同的影响和作用，都等效成共模输入信号。如果在Uic作用下，

31、Uoc=0或Ac=0，则说明差放有效地抑制了因温度变化而引起的零漂。模 拟 电 子 技 术（3）任意输入方式）任意输入方式 输入端分别接Ui1和Ui2，这种输入方式带有一般性，叫“任意输入方式”。Uic = (Ui1+ Ui2 ) / 2Ui1=Uic+UidUi2=Uic+（-Uid）若若则则Uid = (Ui1- Ui2 ) / 2任意输入方式模 拟 电 子 技 术（3）任意输入方式）任意输入方式 输入端分别接Ui1和Ui2，这种输入方式带有一般性，叫“任意输入方式”。Uic = (Ui1+ Ui2 ) / 2Ui1=Uic+UidUi2=Uic+（-Uid）若若则则Uid = (Ui1-

32、 Ui2 ) / 2例如例如：Ui1=10mVUi2=6mV则则 Uid=2mV Uic=8mV利用叠加原理得到利用叠加原理得到：Uo=Ad2Uid+AcUic= Ad（ Ui1- Ui2 ）结论：在任意输结论：在任意输入方式下，被放入方式下，被放大的是输入信号大的是输入信号Ui1和和Ui2的差值。的差值。这也是这种电路这也是这种电路为什么叫做为什么叫做“差差动放大的原因动放大的原因”。模 拟 电 子 技 术（4）存在的问题及改进的方案）存在的问题及改进的方案以上研究的是基本的差动放大电路，它实际上不可能完全抑制零以上研究的是基本的差动放大电路，它实际上不可能完全抑制零漂，因为两半电路不会完全

33、对称。另外，如果从一管输出，则与漂，因为两半电路不会完全对称。另外，如果从一管输出，则与单管放大电路一样，对零漂毫无抑制能力，而这种单管放大电路一样，对零漂毫无抑制能力，而这种“单端输出单端输出”方式的形式又是经常采用的。方式的形式又是经常采用的。稳定静态工作点，就是要减小稳定静态工作点，就是要减小ICQ的变化，而抑制零点漂移也同样是的变化，而抑制零点漂移也同样是减小减小ICQ的变化。即抑制零点漂移和稳定静态工作点是一回事。因此的变化。即抑制零点漂移和稳定静态工作点是一回事。因此可以借鉴工作点稳定电路中采用过的方法，在管子的射极上接一电阻。可以借鉴工作点稳定电路中采用过的方法，在管子的射极上接

34、一电阻。模 拟 电 子 技 术可以想见，可以想见，RE越大，则工作点越稳定，零点漂移也越小。越大，则工作点越稳定，零点漂移也越小。但，但，RE太大，在一定的工作电流下，太大，在一定的工作电流下，RE上的压降太大，上的压降太大，管子的动态范围就会变小。为了保证一定的静态工作电管子的动态范围就会变小。为了保证一定的静态工作电流和动态范围，而流和动态范围，而RE又希望取得大些，又希望取得大些，常采用双电源供电，用电源常采用双电源供电，用电源VEE提供提供RE上所需的电压。上所需的电压。采用双电源供电后，输出电压的动态范围大多了。采用双电源供电后，输出电压的动态范围大多了。模 拟 电 子 技 术改进后

35、的电路叫射极耦合差动放大电路也叫长尾电路。改进后的电路叫射极耦合差动放大电路也叫长尾电路。射极耦合差动放大电路射极耦合差动放大电路模 拟 电 子 技 术因为有负电源因为有负电源VEE提供发射极正偏所需要的电压，所以提供发射极正偏所需要的电压，所以RB可可以去掉。以去掉。二二 射极耦合差动放大电路的静态分析射极耦合差动放大电路的静态分析0=i2i1uu静态工作点的计算静态工作点的计算：模 拟 电 子 技 术1、差模电压放大倍数、差模电压放大倍数三三 射极耦合差动放大电路的动态分析射极耦合差动放大电路的动态分析模 拟 电 子 技 术关键在于画出差模信号作用下，半电路的交流通路和微变关键在于画出差模

36、信号作用下，半电路的交流通路和微变等效电路。等效电路。A、对差模信号，若一管的射极电流增大、对差模信号，若一管的射极电流增大I，则另一管的射极电流必然减小则另一管的射极电流必然减小I，因而流过，因而流过射极电阻射极电阻RE的总电流不变，即的总电流不变，即RW的滑动端的滑动端C点的电位恒定，相当于交流接地。点的电位恒定，相当于交流接地。B、负载、负载RL中点电位为交流地电位。中点电位为交流地电位。模 拟 电 子 技 术由此画出半电路的交流通路如图所示。由此画出半电路的交流通路如图所示。2LCLRRRbe1Lidodd2rRRUUA模 拟 电 子 技 术2、共模电压放大倍数、共模电压放大倍数在理想

37、情况下，共模电压放大倍数在理想情况下，共模电压放大倍数Ac=0。3、差模输入电阻、差模输入电阻Rid是由图、两个输入端看进去的动态电阻， )(2be1idrRR它是单管共射放大电路输入电阻的两倍。它是单管共射放大电路输入电阻的两倍。模 拟 电 子 技 术4、差模输出电阻、差模输出电阻Rod=2RC5、共模抑制比、共模抑制比KCMR= Ad/Ac 用分贝表示： KCMR=20lg Ad/AcAd越大越好，越大越好，Ac越小越好，因此越小越好，因此KCMR越大越好越大越好。实际差动放大电路的输出电压icciddo2UAUAU模 拟 电 子 技 术8、差动放大电路的电压传输特性、差动放大电路的电压传

38、输特性差放双入双出电压传输特性差放双入双出电压传输特性6、最大共模输入电压、最大共模输入电压UICM7、最大差模输入电压、最大差模输入电压UIDM模 拟 电 子 技 术4.3.2.差分放大电路的输入输出形式差分放大电路的输入输出形式 差动放大器共有四种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（双端输入、双端输出（双入双出双入双出） 2. 双端输入、单端输出（双端输入、单端输出（双入单出双入单出） 3. 单端输入、双端输出（单端输入、双端输出（单入双出单入双出） 4. 单端输入、单端输出（单端输入、单端输出（单入单出单入单出） 主要讨论的问题有：主要讨论的问题有：

39、差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻差模输入电阻 输出电阻输出电阻模 拟 电 子 技 术(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（3）差模输入电阻）差模输入电阻（4）输出电阻）输出电阻co2RR1.双端输入双端输出双端输入双端输出0vcAbe1Lidodd2rRRUUA)(2be1idrRR模 拟 电 子 技 术静态分析静态分析2. 双端输入单端输出双端输入单端输出电路组成电路组成模 拟 电 子 技 术(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数 （2）差模输入电阻）差模输入电阻（3）输出电阻）输出电阻coRR动态

40、分析动态分析be1LCd)/(21rRRRAbe1LCd)/(21rRRRA)(2be1idrRR模 拟 电 子 技 术（4）共模电压放大倍数）共模电压放大倍数共模交流通路：共模交流通路：ICOC1c=uuAuEbe1L2)1 (=RrRREL2RR（5）共模抑制比）共模抑制比KCMR= Ad/Ac 模 拟 电 子 技 术 3. 单端输入双端输出单端输入双端输出（1 1）静态分析）静态分析 同双端输入双端输出同双端输入双端输出（2 2）动态分析）动态分析计算同双端输入双端输出：计算同双端输入双端输出：iiuu102iu2221idiiiuuuu2221iiiicuuuu模 拟 电 子 技 术4

41、. 单端输入单端输出单端输入单端输出 计算同双入单出：计算同双入单出： 注意放大倍数的正负号：注意放大倍数的正负号： 设从设从T1的基极输入信号，如的基极输入信号，如果从果从C1 输出，为负号；从输出，为负号；从C2 输输出为正号。出为正号。（1 1）静态分析）静态分析 同双端输入单端输出同双端输入单端输出（2 2）动态分析）动态分析模 拟 电 子 技 术4.3. 3.差动放大电路的调零差动放大电路的调零增加调零电阻后四种接法下的性能分析比较增加调零电阻后四种接法下的性能分析比较静态分析时不考虑静态分析时不考虑Rp模 拟 电 子 技 术(1)(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数 与单端输入还

42、是双端输入无关，与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：只与输出方式有关： 差动放大器动态参数计算总结差动放大器动态参数计算总结 双端输出时：双端输出时： 单端输出时：单端输出时： (2)(2)共模电压放大倍数共模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：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：双端输出时： 单端输出时：单端输出时：0cAELc2RRA2)1(beLcd12/wRrRRRA2)1(beLcd12/wRrRRRA模 拟 电 子 技 术 (3)(3)差模输入电阻差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻不论是单端输入还是双端输

43、入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。是基本放大电路的两倍。 单端输出时，单端输出时， 双端输出时，双端输出时， coRR co2RR (4)(4)输出电阻输出电阻2)1 (bei12wRrRR模 拟 电 子 技 术(5)(5)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。是差分放大器的一个重要指标。cdCMRAAKdBlg20cdCMRAAK或 双端输出时双端输出时KCMR可认为等于无穷大，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：2)1 (1wECMRRrRRcAdAKbe模 拟 电 子 技 术4.3.4 具有恒流源差分放大电路具

44、有恒流源差分放大电路1、问题的提出、问题的提出ELCCR2RRAKCMR= Ad/Ac从以上两式看出要减小从以上两式看出要减小Ac，提高共模抑制比，应增大，提高共模抑制比，应增大RE，但，但RE不能太大，因为不能太大，因为RE上的压降由上的压降由VEE提供。在提供。在保持保持VT1、VT2两管的工作电流为一定值时，要加大两管的工作电流为一定值时，要加大RE，必须提高必须提高VEE，这是有困难的。能不能找到这样一种元，这是有困难的。能不能找到这样一种元器件，它的直流电阻很小，而它的交流电阻却很大，器件，它的直流电阻很小，而它的交流电阻却很大，这样静态时不需要很大的这样静态时不需要很大的VEE，动

45、态时的，动态时的AC却很小，却很小，KCMR很大？很大？模 拟 电 子 技 术2、电路的组成及工作原理、电路的组成及工作原理减少共模放大倍数的思路：减少共模放大倍数的思路： 增大增大 REE用恒流源代替用恒流源代替 REE特点：特点：直流电阻为有限值直流电阻为有限值动态电阻很大动态电阻很大1. 三极管电流源三极管电流源简化画法简化画法电流源电流源代替差代替差分电路分电路中的中的 REE+VCCRLRERB1RB2ICI0ui1V1+VCCV2RCR1uodui2RCVEER2R3IC3V3ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEEI0模 拟 电 子 技 术3.具有电流源的差分放大电路具有

46、电流源的差分放大电路简化简化画法画法1、静态分析、静态分析2、动态分析、动态分析模 拟 电 子 技 术4.5.1集成运放的发展概况集成运放的发展概况 4.5 通用集成运放通用集成运放模 拟 电 子 技 术4.5.1集成运放的发展概况集成运放的发展概况 第一代产品基本沿用了分立元件放大电路的设计思想，第一代产品基本沿用了分立元件放大电路的设计思想，采用了集成数字电路的制造工艺。采用了集成数字电路的制造工艺。 第二代产品以第二代产品以1986年制造的年制造的A741型高增益运放型高增益运放(10万倍左右万倍左右)为代表。为代表。 第三代产品出现于第三代产品出现于20世纪世纪70年代末，输入级采用超

47、年代末，输入级采用超 管管(10005000)，且工作电流很低，从而使输入失调，且工作电流很低，从而使输入失调电流及温漂大大减小，输入电阻大大提高。电流及温漂大大减小，输入电阻大大提高。 第四代产品出现于第四代产品出现于20世纪世纪80年代，采用了斩波稳年代，采用了斩波稳零和动态稳零技术，将场效应管、双极型三极管和自零和动态稳零技术，将场效应管、双极型三极管和自稳零放大技术兼容在一块硅片上，得到了极佳的抑制稳零放大技术兼容在一块硅片上，得到了极佳的抑制零漂效果。零漂效果。 模 拟 电 子 技 术4.5.2 通用型集成运放的典型电路通用型集成运放的典型电路模 拟 电 子 技 术输入级输入级中间级

48、中间级输出级输出级输入级输入级V1、V3 和和 V2、V4通用型集成运算放大器通用型集成运算放大器 741 简化电路简化电路模 拟 电 子 技 术F007的管脚图和简化图的管脚图和简化图模 拟 电 子 技 术4.6 集成运放的主要参数和低频等效电路集成运放的主要参数和低频等效电路4.6.1 集成运算放大器的主要性能指标集成运算放大器的主要性能指标1) ) 输入失调电压输入失调电压 U IO使使 UO = 0，输入端施加的补偿电压，输入端施加的补偿电压2) ) 输入偏置电流输入偏置电流 I IB几毫伏几毫伏UO = 0 时，时， 21BPBNIB）（III 10 nA 1 A3) ) 输入失调电

49、流输入失调电流 IIOUO = 0 时，时， BPBNIOIII 1 nA 0.1 A模 拟 电 子 技 术4) ) 开环电压增益开环电压增益 Aud100 140 dB5) ) 差模输入电阻差模输入电阻 R id输出电阻输出电阻 Ro几十千欧几十千欧 几兆欧几兆欧几十欧几十欧 几百欧几百欧)dB(lg20cdCMRuuAAK 6) ) 共模抑制比共模抑制比 KCMR 80 dB模 拟 电 子 技 术7) ) 最大差模输入电压最大差模输入电压 UIdM共模输入共模输入 U IC 过大，过大，K CMR下降下降当当 UId 过大时，反偏的过大时，反偏的 PN 结可能因反压过大而被击穿。结可能因反压过大而被击穿。NPN 管管 UIdM = 5 V横向横向 PNP 管管 UIdM = 30 VCF741 为为 30 V8) )最大共模输入电压最大共模输入电压 UICM9) ) 最大输出电压幅度最大输出电压幅度 U