《电工与电子技术教案》放大电路及集成运放

中等职业教育国家规划教材〔非电类相关专业〕?电工与电子技术〔第2版〕?

电子教案主编冯满顺第9章

放大电路和

集成运算放大器

第9章放大电路和集成运算放大器

9.1根本放大电路9.2反响在电子电路中的应用9.3功率放大器9.4集成运放及其应用

9.1根本放大电路9.1.1根本共射放大电路9.1.2放大电路的工作原理9.1.3放大电路的分析方法9.1.4放大电路静态工作点的设置与稳定9.1.5放大电路的应用实例

1.根本共射放大电路的组成9.1.1根本共射放大电路〔1〕放大电路的组成原那么—发射结正偏、集电结反偏。〔2〕根本共射放大电路各元器件作用①三极管V是放大电路的核心元件，放大电路工作时主要依靠三极管的电流放大作用。②电源VCC是放大器的能源，它和阻值适宜的Rb、Rc相配合，可使发射结正偏、集电结反偏，以满足三极管放大的外部条件。③Rb是基极偏流电阻，改变Rb的阻值，即可改变基极偏流IB的大小，从而改变了三极管的工作状态。假设把Rb开路，IB=0，将导致放大器不能正常放大。④集电极负载电阻Rc将放大后的电流IC的变化转变为Rc上电压的变化，从而引起uce的变化，这个变化电压就是输出电压uo。⑤耦合电容C1和C2它们分别接在放大电路的输入端和输出端，利用电容器对交流电的阻抗很小，交流电很容易通过来实现耦合。又利用电容器对直流电的阻抗很大来隔断直流，从而防止信号源与放大电路之间、放大电路与负载之间直流电流的相互影响。因此耦合电容的作用是“隔直通交〞。

1.静态9.1.2放大电路的工作原理〔1〕静态——放大器未加输入信号即ui=0时，电路的工作状态称为静态。〔2〕静态工作点——静态时电路中没有变化量，电路中的电压、电流都是直流量，如下图，此时直流量IB、IC、UCE的值称为放大电路的静态工作点，简称Q点。〔3〕直流通路——要分析计算放大电路的静态工作点所对应的电压电流IB、IC、UCE，就应先画出放大电路的直流通路。直流通路是放大电路中直流通过的路径。由于电容器具有隔断直流的作用，因此画直流通路时电容相当于开路。左以下图是右上图放大电路的直流通路。

2.动态9.1.2放大电路的工作原理〔1〕动态——放大器输入端参加信号时，电路的工作状态称为动态。〔2〕动态工作情况——输入信号ui叠加在直流的UBE上，即uBE=UBE+ui基极电流iB=IB+ib经过放大iC=IC+icuCE=VCC-RciC=VCC-Rc〔IC+ic〕=VCC-RcIC-Rcic=UCE-Rcic由于C2的隔直通交，输出电压只有交流分量，即uo=uce=-Rcic

只要Rc取值适当，就可使uo比ui大许多倍，从而实现电压放大。另可看见，uo和ui的相位相反，这是共射放大电路所具有的倒相作用。〔3〕交流通路——放大电路中交流通过的路径。由于对频率较高的交流信号，电容器相当于短路；同时对交流信号来说，直流电源可视为短路。左以下图是右上图放大电路的交流通路。

3.放大电路的非线性失真9.1.2放大电路的工作原理由于静态工作点设置不当，输出信号将出现失真。这种失真是由于三极管的非线性所造成的，因而称为非线性失真。〔1〕截止失真——假设静态工作点太低，即IB、IC太小，如右上图所示，输入信号叠加在直流量〔2〕饱和失真——假设静态工作点太高，即IB、IC太大，如左以下图所示，放大后的iC已经超出了三极管饱和时集电极电流ICS=VCC/RC，因此使iC未变化到正半周的顶部即被削去，与此相应uRc的正半周也被削去，反相后uCE和uo的负半周被削去，这种失真是由于三极管饱和所造成的，故称为饱和失真。如果调节Rb并使之增大，那么可消除饱和失真。上后，负半周仍处在发射结的死区或仍使发射结处于反偏，这样iB、iC、uRc的负半周被削去，反相后uCE和uo的正半周被削去，这种失真是由于三极管的发射结截止所造成的，故称为截止失真。如果调节Rb并使之减小，那么可消除截止失真。

9.1.3

放大电路的分析方法例9-1如图9-11放大电路中Rb=470k、Rc=6k，β=50，UBE=0.7V，VCC=20V，C1=C2=10μF，试求放大电路的静态工作点Q点所对应的电压电流IB、IC、UCE。解先画出如图9-11〔a〕放大电路的直流通路如图9-11〔b〕所示。对IB回路应用KVL，得IBRb+UBE=VCC那么IB=〔VCC-UBE〕/Rb=〔20-0.7)V/470kΩ=40μA;这里VCC?UBE，故UBE可忽略，工程上经常采用这种近似估算。IC=βIB=50×40=2mAUCE=VCC-ICRc=20-2×6=8V因此放大电路的静态工作点的电压电流为IB=40μA、IC=2mA、UCE=8V。1．静态工作点的估算先画出放大电路的直流通路，然后求解直流通路。9.1.3

放大电路的分析方法输入端b、e两极间等效为三极管的输入电阻rbe=300+(1+β)26/IE(Ω)输出端c、e两极间等效为一个受根本电流ib控制的电流源，其输出电流为ic=βib。〔3〕放大器的输入电阻Ri是从放大器输入端往里看进去的等效电阻,Ri=Ui/IiRi愈大的放大器，表示其输入回路所索取的信号电流ii愈小。从图9-14放大器的微变等效电路可见：Ri=Rb//rbe≈rbe。〔4〕放大器的输出电阻从放大器的输出端往里看进去，整个放大器可看成是一个等效电阻为Ro、等效电动势为uo的电压源，这个等效电阻就是放大器的输出电阻。从图9-14放大器的微变等效电路可见：Ro=Rc。2．放大电路的动态分析〔2〕放大器的电压放大倍数Au定义为输出电压uo与输入电压ui之比，即Au=uo/ui〔1〕三极管的微变等效电路估算电压放大倍数的方法是：先画出放大器的微变等效电路如图9-14所示；然后分别写出uo和ui的表达式，即

ui=ibrbe；uo=-icRc=-βib

Rc；根据定义

Au=uo/ui

=-βib

Rc/ibrbe=-β

Rc/rbe;上式中的负号表示共射放大电路uo和ui反相。9.1.4放大电路静态工作点的设置与稳定根本共射放大电路的偏置电阻一经选定，IB也随之确定为恒定值，因此这种电路也称为固定偏置电路。当温度升高时β增大、ICEO增大，使得IC增大、UCE下降，从而产生饱和失真。因此要使uo波形不失真，就要稳定放大电路的静态工作点；首先要稳定静态IC的值。

如图9-16所示的分压式偏置稳定电路有以下两个特点：

第一，利用电阻Rb1和Rb2分压来稳定基极电位，由于IB很小，I1?IB，那么I1≈I2，这样基极电位为UB=VCCRb2/(Rb1+Rb2)由于UB是由VCC经Rb1和Rb2分压决定，故不随温度变化。第二，利用发射极电阻Re来获得反映电流IE变化的信号，反响到输入端，实现静态工作点的稳定。其过程T℃↑→IC↑→UE↑→UBE↓→IB↓IC↓←───────┘通常UB?UBE，所以发射极电流：IC=(UB-UBE)/RE〔9-5〕根据I1?IB和UB?UBE两个条件得到的式〔9-5〕说明了UB和IC是稳定的，根本上不随温度而变，而且也根本上与管子的参数β无关。9.1.5放大电路的应用实例

三极管放大电路有比较广的应用，假设要把微弱的电信号放大，就可使用三极管放大电路。图中V1管是光电三极管，没有光照时光电三极管截止，电阻大；有光照时光电三极管导通，电阻小。以图9-17〔a〕为例，当没有光照时V1管截止，电阻大，V2管截止，输出电压uo≈VCC；当有光照时V1管导通，电阻小，V2管导通，输出电压uo≈0。这样把光的强弱转换成电压的上下，并把信号传送给执行机构。光电检测与控制电路可作为探测器，用于保护银行和不允许其它人进入等重要场所。9.2反响在电子电路中的应用9.2.1多级放大电路9.2.2放大电路中的负反响9.2.3正弦波振荡电路9.2.1多级放大电路

1.多级放大电路的组成方框图前后级直接连接起来，如图〔b〕。由于直接连接，使各级静态工作点相互关联，调整困难。直接耦合放大电路既能放大交流信号又能放大直流信号而获得广泛应用。在集成电路中须采用直接耦合。〔3〕变压器耦合—通过变压器实现级间耦合。一般都不采用变压器耦合。〔1〕阻容耦合—级间通过耦合电容与下级输入电阻连接，如图〔a〕。电容有隔直作用，使各级的静态工作点相互没有影响，因而各级放大电路的静态工作点可以单独计算。输入级直接连接信号源，一般要求它的输入电阻高一些。输入级和中间级的任务是电压放大。中间级根据需要可以是多级的电压放大电路，将微弱的输入电压放大到足够的幅度。输出级用作功率放大，向负载输出所需的功率。2.耦合方式多级放大电路中每两个单级放大电路之间的连接称为耦合

〔2〕直接耦合—不经过电抗元件，把3.总的电压放大倍数Au=Au1·Au2·Au3……Aun

9.2.2放大电路中的负反响1.反响的根本概念—将输出量〔电压或电流〕的一局部或全部回送到输入端〔1〕反响支路—把输出端和输入端联系起来的支路。要判断一个放大电路是否有反响，只要看放大电路中是否存在反响支路。2.反响放大器的类型〔2〕反响放大器的组成开环放大倍数A=XO/Xi‘反响系数F=Xf/XO闭环放大倍数Af=XO/XI=A/〔1+AF〕≈1/F〔1〕反响极性反响使放大器的净输入量得到增强的是正反响；反之，使放大器的净输入量减弱的那么是负反响。通常采用“瞬时极性法〞来判断反响的极性。例9-2试判断图9-19〔a〕所示电路的反响极性。解判断过程的瞬时极性如图9-19〔a〕所示。净输入电压ui减小，因此是负反响。2.反响放大器的类型〔2〕交流反响和直流反响反响回来的信号如果是交流量，那么是交流反响；反之，如果是直流量，那么是直流反响。如图9-19〔a〕存在交流反响，图9-19〔b〕存在直流反响。9.2.2放大电路中的负反响〔4〕串联反响和并联反响对于串联反响，其反响信号和输入信号是串联的；对于并联反响，其反响信号和输入信号是并联的。如图9-19〔a〕中反响信号uf和净输入信号ui＇叠加，故是串联反响。如图9-22中反响信号if和净输入信号ii＇叠加，故是并联反响。〔3〕电压反响和电流反响如果反响支路的取样对象是输出电压，那么称为电压反响；如果反响支路的取样对象是输出电流，那么称为电流反响。如图9-19〔a〕可见，反响支路接在输出端，取样对象是输出电压，故是电压反响。而图9-19〔b〕反响支路未直接接在输出端，取样对象是输出电流，故是电流反响。四种类型的负反响放大电路——电压串联负反响、电流串联负反响、电压并联负反响、电流并联负反响。9.2.2放大电路中的负反响3.负反响放大器的特性〔1〕提高放大倍数的稳定性—负反响放大器的放大倍数稳定性的提高，是以减小放大倍数为代价的。负反响越深，放大倍数降低越多，放大器工作却更加稳定。〔2〕减小放大器的非线性失真由于放大器的〔3〕展宽放大器的通频带把放大器对不同频率的正弦信号的放大效果称为放大器的频率响应，其中放大倍数的大小和频率之间的关系称为幅频特性。规定当放大倍数下降为0.707Aum时所对应的两个频率，分别称为下限频率fL和上限频率fH，在这两个频率之间的频率范围称为放大器的通频带，用BW表示，即BW=fH-fL，通频带愈宽，表示放大器工作的频率范围愈宽。引入负反响后虽然各种频率的信号放大倍数都有下降，但通频带却加宽了。静态工作点如果选得不适宜，输出信号波形将产生饱和失真或截止失真。这种失真可以利用负反响造成一个预失真的波形来进行矫正。同样道理，负反响可以减小由于放大器本身所产生的干扰和噪声。9.2.2放大电路中的负反响3.负反响放大器的特性〔4〕改变输入电阻和输出电阻1〕改变输入电阻但凡串联负反响，因反响信号与输入信号串联，故使输入电阻增大；但凡并联负反响，因反响信号与输入信号并联，故使输入电阻减小。2〕改变输出电阻但凡电压负反响，因具有稳定输出电压的作用，使其接近于恒压源，故使输出电阻减小；但凡电流负反响，因具有稳定输出电流的作用，使其接近于恒流源，故使输出电阻增大。综上所述，负反响使放大器的放大倍数减小，但使放大器其它性能得到改善。而正反响使放大器的放大倍数增大，利用这一特性可组成振荡电路。9.2.3正弦波振荡电路不需要外加输入信号，能够自行产生特定频率的交流输出信号，从而将电源的直流电能转换成交流电能输出，这种电路就称为自激振荡电路。

1．自激振荡的条件

自激振荡如果在根本放大器中引入正反响，如图9-25方框图所示，那么使uo越来越大。

既然如此，干脆把输入信号ui去掉，用代替输入信号，即在没有输入信号的情况下也能保持一定的输出信号幅度，这就是自激振荡器，方框图如图9-26所示。由图可见，A=uo/u‘i，F=uf/u’i，uf=u‘i，因此

自激振荡的条件

AF=1

相位平衡条件uf与u'i必须同相位，也就是要求正反响。幅值平衡条件AF=1，即uf与uI值相等。振荡电路是由放大电路和反响网络两大主要局部组成的一个闭环系统。为了得到单一频率的正弦波，电路必须具有选频特性，即只使某一特定频率的正弦波满足自激振荡条件，即应包含选频网络。根据选频网络的不同，正弦波振荡器可分为LC振荡器、RC振荡器以及石英晶体振荡器。9.2.3正弦波振荡电路2.LC振荡电路LC振荡器有变压器反响式和三点式LC振荡器。

如图9-27〔a〕是变压器反响式振荡器，其优点是便于实现阻抗匹配，因此振荡器的效率高、容易起振；其另一个优点是调频方便，只要将谐振电容C换成一个可变电容器，就可以实现调节频率的要求。LC振荡器的振荡频率范围一般为一兆到几百兆赫，频率过低，将使L或C值很大而制作困难，会使振荡器体积重量增大损耗加大而不易起振。因此1MHZ以下的正弦波振荡器多采用RC振荡器。演示实验9-4用示波器观察图9-28所示LC电感三点式振荡器的输出电压波形。调节L、C，可以看到输出信号的频率发生变化。

图9-27〔b〕是电感三点式振荡器，其优点是容易起振、调节频率方便、并且调节范围较宽；缺点是振荡波形差。图9-27〔c〕是电容三点式振荡器，其优点是振荡频率高、振荡波形好；缺点是调节频率较困难。LC振荡器的振荡频率为f0=1/。9.2.3正弦波振荡电路3.RC振荡器——由两局部组成。〔2〕RC串并联网络，这个电路具有选频特性，如下图把输出电压uo加到RC串并联网络，并从中取出ui加到放大电路的输入端，可以证明：当f0=1/2πRC时，Ui=U0/3，φ=0。〔3〕原理—在放大电路的输入端的ui〔f=f0的信号〕经两级共射放大电路放大后，得到的uo再经过RC串并联网络回到输入端的信号，其相位和ui相同，加强了ui，因而形成正反响，即电路的总的相移φ=φa+φf，满足自激振荡的相位条件。〔4〕振荡频率f0=1/2πRC。〔1〕根本放大电路—是一个两级电压串联负反响放大电路，有足够大的放大倍数，以满足自激振荡的幅值条件。由于放大电路是由两级共射放大电路组成，因此输出电压uo和输入电压ui相位相同。即两级共射放大电路的相移φa=360°。4.石英晶体振荡器——石英晶体谐振器是石英晶体振荡器的核心元件

9.2.3正弦波振荡电路〔1〕压电效应——在石英晶体谐振器的两个电极加交变电压，晶体将产生机械形变振动，而这一振动又会产生交变电场，这种现象称为压电效应。当外加交变电压的频率正好等于石英晶体的固有频率时，振幅突然加大，这种现象称为谐振。据分析测定石英晶体谐振器有两个谐振频率：一个是串联谐振频率fS，另一个是并联谐振频率fP，但这两者很接近。当信号频率f正好等于串联谐振频率fS时，石英晶体呈现纯电阻，可视为一个很小的电阻；当信号频率f处于fS和fP之间，石英晶体呈现电感性，可看成电感。2〕并联型石英晶体振荡器——振荡频率f0处于fS和fP之间，石英晶体看成电感，和其它元件一起组成三点式LC振荡电路，如图9-33所示。由于石英晶体谐振器的品质因数Q值很高，故振荡频率非常稳定，常用于电子钟、精确计时仪器和通讯设备上。〔2〕石英晶体振荡器1〕串联型石英晶体振荡器——振荡频率f0=fS，石英晶体看成一个很小的电阻，和其它元件一起构成正反响电路如图9-32所示。9.3功率放大器9.3.1功率放大器的任务、要求和类型9.3.2射极输出器9.3.3互补推挽功率放大器〔OCL电路〕9.3.1功率放大器的任务、要求和类型

1.功率放大器的任务——供给负载足够大的信号功率。2.放大器的效率——定义为负载得到的信号功率Po与电源供给的直流功率PDC之比，即η=Po/PDC3.输出功率Po——输出电压与输出电流的有效值之积，即Po=UoIo=UomIom/24.电源供给的直流功率PDC——电源电压与流过电源的平均电流之积，即PDC=2〔VCC×Iom〕/π5.功率放大器按工作方式来分，有甲类放大、乙类放大和甲乙类放大。〔1〕甲类放大——信号的整个周期内都有集电极电流通过三极管。甲类放大由于管子始终导通，静态工作点比较适中，因此失真很小；但随之带来的是耗电多、效率低，在理想情况下效率仅为50%。〔2〕乙类放大——在输入信号的半个周期内有集电极电流通过三极管。乙类放大由于管子只有半个周期内导通，而在另半个周期内IC=0，因此耗电少、效率高，在理想情况下效率可达78.5%。6。功率放大器按电路形式来分，主要有单管功率放大器、变压器耦合功率放大器和互补推挽功率放大器。

9.3.2射极输出器1.电路组成——输出电压是直接从发射极引出的，故称射极输出器。射极输出器的交流通路如图9-34〔b〕所示，可见集电极是输入、输出回路的共同端点，所以射极输出器是共集电极电路。晶闸管的可控单向导电性演示实验实验现象与结论列于下表2.特点——射极输出器是深度电压串联负反响电路，由图9-34〔a〕可见，输出电压uo全部反响到输入回路，它具有以下特点：〔1〕电压放大倍数小于但近似等于1。由于uo全部反响到输入回路，即uf=uo，所以F=1，Auf≈1。由此可见，输出电压uo与输入电压ui相位相同，大小近似相等，即ui≈uo，因此射极输出器又称为射极跟随器。虽然它不具有电压放大作用，但仍具有电流放大和功率放大。〔2〕输入电阻高由于射极输出器是串联负反响,所以输入电阻大，常用作输入级。〔3〕输出电阻低由于射极输出器是电压负反响,所以输出电阻小，即带负载能力强，常用作输出级。9.3.3互补推挽功率放大器〔1〕电路组成——采用双电源供电，V1是NPN型管，V2是PNP型管，要求两管的特性相同。两管的基极和基极连在一起，两管的发射极和发射极连在一起，信号由基极输入，发射极输出，负载接在公共发射极上，因此它是由两个射极输出器组合而成的，如图9-36〔a〕所示。〔2〕工作原理①静态——由于两管均无直流偏置，故静态时IB=0，两管均截止，集电极静态电流IC=0，因此放大器不放大信号时，没有功耗，有利于提高效率。②动态——在ui的正半周期内〔0＜t＜π〕，NPN型管V1因发射结正偏而导通，PNP型管V2因发射结反偏而截止。这时ic1自电源VCC流经V1、RL到地，产生输出电压的正半周波形，见9-36〔b〕。在ui的负半周期内〔π＜t＜2π〕，情况正好相反，V1截止，V2导通，这时ic2自地流经RL、V2到-VCC，产生输出电压的负半周波形，见图9-36〔b〕。可见，V1管、V2管都只有半个周期导通，它们交替轮流导通，一个“推〞、一个“拉〞，互相补充，结果在负载RL上合成一个完整的信号波形，故称为互补推挽功率放大器。1.互补推挽功率放大器工作原理

9.3.3互补推挽功率放大器2.甲乙类互补推挽功率放大器〔1〕乙类放大电路存在问题——输出信号波形在正、负半周的交接处有失真，这个失真称为交越失真。为防止交越失真可以为两管设置一个略大于死区电压的正向偏压，使静态IB略大于零，两管处于微导通。〔2〕甲乙类互补推挽功率放大器——图9-38所示的电路就是利用二极管的直流压降作为功放管基极偏压来克服交越失真，这种工作方式称为甲乙类放大。〔3〕OTL电路——在有些场合采用单电源供电的互补推挽功率放大器〔OTL电路〕。OTL电路是在OCL电路的根底上去掉一组电源，在输出端接入一个大电容C，利用大电容C的充放电来代替一组电源。3.集成功率放大电路——把包括功放管在内的元器件都做在一块芯片上，完成功率放大的功能。集成功率放大电路性能稳定、可靠，能适应长时间连续工作，有的还具有过载保护和热切断保护电路，当输出过载或输出短路均能起保护作用，防止器件损坏。图9-41是集成功率放大电路TDA2030及应用电路。9.4集成运放及其应用9.4.1集成运算放大器的根本知识9.4.2差动放大电路9.4.3集成运放主要参数和特点9.4.4根本运算电路9.4.5集成运放的非线性应用9.4.1集成运算放大器的根本知识1．集成电路〔1〕分立元件电路——由互相分开的晶体管、电阻、电容等元器件，一个一个地按一定的要求借助导线或印刷电路板连接成一个完整的电路。〔2〕集成电路——将整个电路中的晶体管、电阻、电容和导线集中制作在一小块〔面积约0.5mm2〕硅片上，封装成为一个整体器件。〔3〕分类①按其集成度来分有小规模集成电路〔SSI〕、中规模集成电路〔MSI〕、大规模集成电路〔LSI〕和超大规模集成电路〔VLSI〕；②按其功能来分有数字集成电路和模拟集成电路数字集成电路用来处理数字信号，数字集成电路中的晶体管通常工作在开关状态，反映在电路的输入端和输出端上的电压，不是高电平就是低电平。一般数字集成电路的通用性较强，广泛应用于计算机技术和自动控制电路中。模拟集成电路用来处理模拟信号，其输入端和输出端通常为连续变化的电压或电流，最常见的模拟集成电路有集成运放电路、集成稳压电路、集成功率放大电路以及其它专用集成电路，其中应用最广的是集成运放电路。9.4.1集成运算放大器的根本知识2．集成运算放大电路集成运放实际上是一种放大倍数很高的直接耦合放大器，简称集成运放。〔1〕集成运放的内部结构——由输入级、中间级、输出级和偏置电路组成，如图9-43所示。输入级要求输入电阻高，而且要能有效地放大有用信号抑制无用信号,因此都采用差动放大电路；中间级要有足够大的放大倍数；输出级要求输出电阻小带负载能力强。偏置电路为各级电路提供稳定的直流偏置电流和工作电流。〔2〕集成运放的图形符号——集成运放有两个输入端，一个输出端。如果输入信号uI加在反相输入端，称为反相输入方式，此时输出信号和输入信号相位相反；如果输入信号uI加在同相输入端，称为同相输入方式，此时输出信号和输入信号相位相同；当然输入信号也可同时加在两个输入端，称为双端输入方式，或称为差动输入方式。〔3〕集成运放的应用——最初作为运算放大电路用于模拟计算机中，由于在集成运放的输入端和输出端之间外加不同的网络即可组成具有各种功能、不同用途的电路，因此集成运放已远远超出原来的运算放大的范围，而广泛应用在工业自动控制、精密检测系统等领域。9.4.2差动放大电路

1.直流放大器中的零点漂移因外界因素，如温度的变化、电源电压的波动、晶体管参数的变化等等，将引起放大电路的静态工作点发生变化。又由于是直接耦合，静态工作点的变化都将直接传送到下一级并被放大。尤其是第一级的静态电位的变化，经过逐级放大，直到输出级，这样在输出端形成较大的零漂电压。这种现象称为零点漂移。当零漂严重时，有可能淹没需要放大的有用信号，导致放大器无法正常工作。因此需要抑制，采用差动放大电路可以较有效地抑制零点漂移。2.差动放大电路的根本原理图9-45所示是一个根本差动放大电路，它是由两个完全对称的单管放大电路组合而成。输出电压△UO从两管的集电极之间取出，即△UO=△UO1-△UO2〔1〕静态时的情况△UI=0，由于电路左右两边完全对称，静态值完全相同，故△UO1=△UO2，因此△UO=△UO1-△UO2=0，实现了零输入零输出的要求。〔2〕抑制零漂的原理当外界因素发生变化时，两管的静态值同时发生漂移，例如温度上升时，IC1和IC2同时增大，结果UC1和UC2同时下降，即两管集电极电压变化量相等，所以△UO=△UO1-△UO2=0，这就说明零点漂移因两管对称而抵消了。显然差动放大电路两边对称性愈好，零漂电压就被抑制得愈小。9.4.2差动放大电路3.共模信号和共模放大倍数〔1〕共模信号—两个大小相等、极性〔相位〕相同的信号电压，△UIc1=△UIc2=△UIc，，用带有下标符号“c〞表示。共模信号是无用的干扰或噪声。〔2〕共模电压放大倍数——共模输出电压△UOc和共模输入电压△UIc的比值，用Auc来表示，即：Auc=△UOc//△UIc〔9-15〕如果电路左右两边完全对称，那么△UOc=0，Auc=0。可见，共模电压放大倍数愈小，抑制共模信号的能力就愈强。4.差模信号和差模电压放大倍数〔1〕差模信号——两个大小相等、极性〔相位〕相反的信号电压即△UId1=△UId，△UId2=-△UId，用带有下标符号“d〞表示。差模信号是需要放大的有用的信号。〔2〕差模电压放大倍数——差模输出电压△UOd和差模输入电压△UId的比值，即：Aud=△UOd/△UId=〔△UId-△UId〕/〔△UId-△UId〕=2△UOd/2△UId=Au1差动放大电路双端输出的电压放大倍数和单管共射放大电路的电压放大倍数相同，也就是说差动放大电路是以多用一个放大管为代价来换取对零漂电压的抑制5．共模抑制比KCMR——定义为差模电压放大倍数Aud和共模电压放大倍数Auc的比值，即KCMR=Aud/Aud〔9-17〕差模电压放大倍数Aud愈大，而共模电压放大倍数Auc愈小，那么共模抑制比KCMR愈大，差动放大电路的性能越好。

9.4.3集成运放主要参数和特点1.集成运放的主要参数

〔1〕输入失调电压UIO一个理想的集成运放，当输入电压为零时〔uI=0〕，输出电压也为零〔uO=0〕。但实际上由于集成运放输入级的差动管不对称，通常在输入电压为零时，存在一定的输出电压，这种现象称为静态失调。把这个输出电压折算到输入端就是输入失调电压UIO。UIO越小越好，UIO越小说明电路匹配越好。

〔2〕输入偏置电流IIB与输入失调电流IIO一个理想集成运放的两个输入端电流完全相等。实际上，当集成运放的输出电压为零〔uO=0〕时，流入两个输入端的电流IB1和IB2不等。把IB1与IB2之差称为输入失调电流IIO，即IIO=IB1IB2，它反映集成运放输入级电流的不对称程度。IIO值越小越好。当输出电压为零〔uO=0〕时，流入两输入端的静态电流的平均值称为偏置电流，即IIB=(IB1+IB2)/2。〔3〕开环电压放大倍数——无外加反响回路情况下的开环差模电压放大倍数〔4〕共模抑制比KCMR——差模电压放大倍数Aod与共模电压放大倍数Aoc之比〔5〕输入电阻rid是指输入差模信号时，集成运放的开环输入电阻。输出电阻rod是指运放本身输出级的开环输出电阻。〔6〕最大输出电压UOM输出端开路时集成运放能输出的最大不失真电压峰值〔7〕最大输出电流IOM是指集成运放在不失真条件下的最大输出电流。9.4.3集成运放主要参数和特点2.集成运放的特点〔1〕集成运放线性应用的条件和特点在线性放大的条件下，输出和输入的关系为：uO=AoduI=Aod〔U+-U-〕。1)集成运放线性应用的必要条件——集成运放必须引入深度负反响。

2)集成运放线性工作区的特点①虚短——由于集成运放的开环放大倍数Aod很大，而输出电压是一个有限值，因而集成运放两个输入端之间的电压很小，可以认为近似等于零。即uI=U+U=uO/Aod≈0得U+≈U〔9-18〕②虚断——由于集成运放的输入电阻很大，因此集成运放流入两个输入端的电流很小，可以认为近似等于零，即：I+≈I≈0〔9-19〕〔2〕集成运放非线性应用的特点和条件1〕集成运放非线性应用的必要条件—集成运放处于开环状态或引入正反响。2〕集成运放非线性应用的特点①输出电压只有两种可能的状态：正最大输出电压+UOM或负最大输出电压UOM。②集成运放的输入电流等于零。总之，在分析集成运放的应用电路时，应判断其中的集成运放是否工作在线性区，在此根底上，根据线性区或非线性区的特点分析具体电路的工作原理。9.4.4根本运算电路1.比例运算电路

〔1〕反相输入比例运算电路——输入电压uI通过外接电阻R1加在反相端上，同相端经过平衡电阻R接地，输出电压uO经过Rf接回反相端，形成电压并联负反响。输出电压和输入电压的关系为：UO=-Ui×Rf/R1假设Rf=R1，那么UO=-Ui，电路成为反相器。〔2〕同相输入比例运算电路——输入电压uI通过R加在同相端上，反相端经过R1接地，输出电压uO经过Rf接回反相端，形成一个深度电压串联负反响。输出电压和输入电压的关系为：UO=Ui×〔1+Rf/R1〕假设Rf=0，R1=∞，那么UO=Ui，电路成为电压跟随器。2.加减运算电路

〔1〕反相求和电路——多个输入电压通过外接电阻加在反相端上，输出电压uO经过Rf接回反相端。根据虚断和虚短的概念，可求得输入电压和输出电压的关系为：uO＝-(ui1/R1+ui2/R2+ui3/R3+〕Rf假设R=R1=R2=R3，那么uO＝-Rf〔uI+uI2+uI3〕/R19.4.