差动放大电路 精品课件

1、差动放大电路 课件第1页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三1. 直接耦合放大电路可以放大直流信号2.直接耦合放大电路的零点漂移零漂：主要原因：温漂指标：# 为什么一般的集成运算放大器都要采用直接耦合方式？温度变化引起，也称温漂。温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效输入漂移电压值。电源电压波动也是原因之一直接耦合放大电路及其特殊问题输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生第2页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三例如若第一级漂了100 uV，则输出漂移 1 V。 若第二级也漂了100 uV，则输出漂移 10 mV。假设第一级是关键3. 减

2、小零漂的措施用非线性元件进行温度补偿调制解调方式。采用差分式放大电路漂了 100 uV漂移 10 mV+100 uV漂移 1 V+ 10 mV漂移 1 V+ 10 mV第3页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三差分电路的组成 由两个结构完全对称的共射电路组成，通过射极公共电阻Ree耦合构成。 1= 2= UBE1=UBE2= UBE rbe1= rbe2= rbe ICBO1=ICBO2= ICBO RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb典型差动式放大电路第4页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三差分电路的输入输出方式输入方式Ui单端输入双端输入Ui

3、1Ui2UoUoUo输出方式单端输出双端输出差模信号和共模信号+-+差模信号 一对大小相等，极性相反的信号，用Uid1、Uid2表示， Uid1= - Uid2共模信号+-+一对大小相等，极性相同的信号，用Uic1、Uic2表示，Uic1= Uic2第5页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三1. 静态分析2IeQ由于电路结构对称，管子特性一致。IBQ1=IBQ2 = IBQICQ1=ICQ2=ICQUC1=UC2 =UCUo第6页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三+-+-Uid1= -Uid2即相当于输入一对差模信号Ie1Ie2Ib1= -Ib2 Ie1=

4、 -Ie2 Uc1= -Uc2流过Ree上的交流总电流：Ie=Ie1+Ie2= 0Ree上交流压降为0。因此，画交流通路时，Ree可视为短路，即两管的发射极直接接地。由Uc1= -Uc2可知RL两端电位一端为正，一端为负，RL的中点应是地电位，即每管对地的负载电阻为RL/2.2.对差模信号的放大作用分析第7页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三RbRcUid1Uo2.对差模信号的放大作用分析T1RbRcUid2T2RL=Rc/(RL/2)rid=2(Rb+rbe)Uidrod 2 Rc与单管增益相同第8页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三双端输入双端输出r

5、id=2(Rb+rbe)rod 2 Rc双端输入单端输出是单管增益的一半rid=2(Rb+rbe)rod Rc2.对差模信号的放大作用分析C1为反向输出端,C2为同向输出端第9页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三工作原理3.对共模信号的抑制作用分析Iec1Iec2Uic1=Uic2=UicIbc1=Ibc2 Iec1=Iec2流过Ree上的电流：Iec=Iec1+Iec2=2 Iec1Ree上的电压：URee=Iec12Ree画交流通路时，单管射极电阻应为2Ree。RcT12ReeIec1Uoc1Uic1Rb第10页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三Uo

6、cRcUic1T1Rb2ReeIec1Uoc1RcUic2T2Rb2ReeIec2Uoc2差放的特点：输入无差别，输出就不动；输入有差别，输出就变动。3 对共模信号的抑制作用分析第11页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三共模抑制比CMRR衡量差放的一个重要指标。或双端输出第12页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三4. 抑制零点漂移 当温度变化或电源电压波动时，都将使集电极电流产生变化，且变化趋势是相同的，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。 差分放大电路对共模信号有很强的抑制作用，这就意味着差放对由温度变化或电源电压波动所引起的输出漂移有很强的抑制作

7、用。这就是研究共模输入信号的意义。Iec1Iec2第13页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三5. 几种方式指标比较输出方式双出单出双出单出第14页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三集成运算放大器概述集成运算放大器结构特点集成运算放大器组成及各部分作用集成运算放大器主要参数理想集成运算放大器及两个工作区域第15页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三 将有源器件、无源器件电阻电容及电路连线等都集中在一块半导体基片上，并封装在一个外壳内便形成一个完整的电路和系统。集成运算放大器结构特点第16页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星

8、期三 运算放大器图片第17页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三 运算放大器图片第18页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三 集成元器件的特点 1. 电路结构与元件参数具有对称性 电路中各元件在同一基片上，又是通过相同工艺过程制造的，容易制成特性相同的管子。通常同一块基片上相邻的元件具有同相偏差，它们的比值误差较小，匹配性好，对称性也好，因此集成电路中大量采用比值电路和对称电路。 2.三极管是集成化元器件中最容易制造的、最基本的元件，二极管大多由三极管的发射结构成,多作温度补偿元件或电位移动电路. 3. 用有源器件代替无源器件。 电阻元件由半导体的体电阻构成

9、，阻值越大，占用面积越大，其范围几十 -20k；高阻值的电阻多用三极管等有源器件组成的恒流源代替或外接。 4.级间采用直接耦合方式 电容元件一般由PN结的结电容或MOS管电容来制作，一般的容量小于200PF。不易制造大电容和电感元件，故集成电路中常采用直接耦合方式。第19页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三 集成运算放大器 集成运算放大器是用集成电路工艺制成的具有很高电压放大倍数的多级直接耦合放大电路。1、放大缓慢变化信号 2、采用直接耦合放大电 路便于集成第20页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三集成运算放大器是一个高增益直接耦合多级放大电路。差动放大

10、输入级U-U+中间放大级互补输出级恒流偏置电路 差动输入级有两个输入U+、U-，当信号从U-输入，输出Uo与U-极性相反，称U-为反相输入端；当信号从U+输入，输出Uo与U+极性相同，称U+为同相输入端。减小漂移增益级一般高增益共射电路低阻功率输出级，提高负载能力。提供稳定合适的偏流一般由恒流源组成Uo集成运算放大器组成及各部分作用第21页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三集成运放的特点：电压增益高输入电阻大输出电阻小第22页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三一、理想运放的条件1.开环差模电压增益Aod=;2.差模输入电阻Rid=;3.输出电阻Ro=0;

11、4.共模抑制比CMRR=;5.开环带宽BW=;6.失调、漂移和内部噪声为零。主要条件条件较难满足，可采用专用运放来近似满足。 为简化对集成运放应用电路的分析，常把集成运放视为理想器件。其主要满足以下一些条件：实际运放的技术指标与理想运放比较接近，因此用理想运放代替实际运放分析所产生的误差并不大，在工程计算中是允许的，由此却带来了分析的大大简化。理想集成运算放大器及两个工作区域第23页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三-V-I-+V+I+Vo二、理想运放的工作状态及其特点VoV+V-0VOHVOL理想实际线性区非线性区非线性区运放的传输特性VOH为正向输出饱和电压VOL为负向

12、输出饱和电压其数值接近运放的正负电源电压引入深度负反馈开环或引入正反馈分析应用电路的工作原理时，首先要分清运放工作在线性区还是非线性区。第24页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三 线性工作状态1.理想运放的同相和反相输入端电流近似为零I+=I-02.理想运放的同相和反相输入端电位近似相等V+=V-RidV+-V-=Vo/AU0虚断虚短在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。虚地如将运放的同相端接地V+=0，则V-=0,即反相端是一 个不接“地”的“地”，称为“虚地”虚地点对地的电位为“0”由于理想运放的输入电阻非常高，在分析处于线性状态运放时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。二、理想运放的工作状态及其特点-V-I-+V+I+Vo第25页，共26页，2022年，5月20日，4点48分，星期三1.理想运放的同相和反相输入端电流近似为零2. 当V+V-时，Vo为正向输出饱和电压VOH 当V