第三章集成运放电路

集成运算放大电路第

3章3.2集成电路运算放大器3.1差分放大电路3.1

差分放大电路3.1.1差分放大电路的工作原理3.1.3具有恒流源差分放大电路3.1.2差分放大电路的输入输出形式3.１.1差动放大电路的工作原理(DifferentialAmplifier)一电路组成及抑制零漂的工作原理1、电路组成

特点：

a.两只完全相同的管子；

b.两个输入端，两个输出端；

c.元件参数对称；2、抑制零漂的工作原理

原理：静态时，输入信号为零，即将输入端①和②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ICQ1和ICQ2的变化规律始终相同，结果使两管的集电极电位UCQ1、UCQ2始终相等，从而使UOQ=UCQ1-UCQ2≡0，因此消除了零点漂移。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：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。3、信号的输入方式和电路的响应（1）差模输入方式Ui1=Uid，Ui2=Uid差模输入信号为Ui1－

Ui2=2

Uid差模输入方式若Ui1的瞬时极性与参考极性一致，则Ui2的瞬时极性与参考极性相反。则有：ui1↑→ib1↑→ic1↑→uc1↓ui2↓→ib2↓→ic2↓→uc2↑输出电压uO=uC1－

uC2≠0，而是出现了信号，记为Uod。定义：Ad=Uod/2Uid结论：差模电压放大倍数等于半电路电压放大倍数。（2）共模输入方式Ui1=Ui2=Uic在共模输入信号作用下，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，Uoc=0。定义：Ac=Uoc/Uic共模输入方式下的差放电路Ac叫做共模电压放大倍数。理论上讲，Ac为0，实际上由于电路不完全对称，可能仍会有不大的Uoc，一般Ac《1。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，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。（3）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）若则Uid=(Ui1-Ui2)/2任意输入方式（3）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）若则Uid=(Ui1-Ui2)/2例如：Ui1=10mVUi2=6mV则

Uid=2mV

Uic=8mV利用叠加原理得到：Uo=Ad·2Uid+AcUic=Ad（Ui1-Ui2）结论：在任意输入方式下，被放大的是输入信号Ui1和Ui2的差值。这也是这种电路为什么叫做“差动放大的原因”。（4）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“单端输出”方式的形式又是经常采用的。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。这样，基本的差动放大电路就改进为如图4-15所示。

图4-15可以想见，RE越大，则工作点越稳定，零点漂移也越小。但，RE太大，在一定的工作电流下，RE上的压降太大，管子的动态范围就会变小，如图4-16所示。为了保证一定的静态工作电流和动态范围，而RE又希望取得大些，常采用双电源供电，用电源VEE提供RE上所需的电压。采用双电源供电后的的负载线也如图4-16所示，可以看出在同一个ICQ下，输出电压的动态范围大多了。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122RCRCR1R1VT1VT2+-Uo.RLRWREC1C2Ui.+_VCCVEE因为有负电源VEE提供发射极正偏所需要的电压，所以RB可以去掉。VT1和VT2的射极之间还接入了电位器RW，用于电路调零。二射极耦合差动放大电路的静态分析静态工作点的计算：

忽略Ib，有：Vb1=Vb2=0V三摆射考极耦呜合差舱动放羊大电令路的絮动态显分析以双搞端输他入双摔端输陵出为敌例。在讨曲论基姓本差紧动放店大电陵路时债已经涨讨论蔽过（1）Ad=Ad1（2）对衬于任胞意输习入信唇号Ui1和Ui2，可冬以用榜一个彼差模价信号撤和一撞个共醋模信泻号叠裙加来得表示峡。其耻中Uid=皇(Ui1-Ui2)洞/少2Uic=造(Ui1+Ui2)棉/沙2因此临总是尝分别障求电姨路的牺差模贫电压傍放大孝倍数斗和共扫模电颠压放闻大倍辽数。1、差谈模电染压放捞大倍接数关键被在于尘画出盟差模唉信号秋作用机下，绘半电扛路的还交流诉通路达和微夹变等凑效电对路。A、对涂差模卧信号帖，若想一管终的射连极电终流增屋大△I，则另举一管绕的射烈极电您流必阻然减费小△I，因狗而流毛过射极远电阻RE的总砍电流畜不变北，即RW的滑后动端C点的坛电位仅恒定含，相恨当于侍交流急接地管。B、负蜓载RL中点仰电位帅为交活流地斥电位稻。解释骂原因注。由此著画出在半电纸路的孔交流山通路努如图借所示滔。图4-泡192、共昆模电捕压放袍大倍桶数在理回想情嘴况下招，共便模电痕压放友大倍匹数Ac虎=0。3、差逗模输搁入电谁阻Rid图4-劣20差模淘输入省电阻擦的等检效电扰路Rid=2骂[R1+rbe+(张1+β)Rw/2捉]4、差扑模输掌出电洲阻Rod=2愿RC5、共讲模输肆入电袋阻6、共扯模输曲出电柱阻Roc=2释RC10、差模动放梅大电应路的片电压南传输聚特性差放职双入未双出消电压层传输亮特性7、共光模抑不制比KCM村R=为︱尸Ad/Ac︱用分应贝表贼示：KCM鸭R=2把0l碧g查︱勺Ad/Ac︳Ad越大粉越好漠，Ac越小烧越好抵，因肢此KCM法R越大锋越好。8、最据大共抱模输醉入电墓压UIC配M9、最即大差章模输市入电食压UID济M3.１.2勺.差分贿放大雕电路抱的输餐入输昂出形震式差动汗放大财器共搅有四盯种输即入输蠢出方师式:1.双端息输入隶、双彩端输既出（双入宜双出）2.双端反输入浸、单侨端输答出（双入充单出）3.单端例输入嗓、双并端输极出（单入音双出）4.单端锋输入筝、单乘端输动出（单入滑单出）主要辫讨论互的问挽题有党：差模级电压族放大捡倍数聋、共燥模电添压放纯大倍河数差模真输入后电阻输出隶电阻1.双端链输入预双端盖输出(1幸)差模磁电压草放大灭倍数（2）共详模电课压放腊大倍国数（3）差赠模输嫁入电容阻（4）输崇出电着阻输入刚幅值出不同贵，如何削处理2.双端睁输入禾单端身输出这种芦方式精适用陷于将差分盘信号技转换姻为单卵端输搜出的信和号。(1窜)差模识电压冲放大投倍数（2）差团模输花入电卵阻（3）输鸦出电杠阻（4）共应模电俩压放帅大倍在数共模态等效矩电路心：3.单端告输入哑双端痰输出单端舌输入电等效撤双端狭输入:因为注右侧旅的Rb+rbe归算屑到发妙射极鹿回路柴的值[(Rs+rbe)便/(嚼1+)]第<<Re，故Re对Ie分流ss唉s极小丘，可稳忽略窄，于昌是有vi1=－vi2=vi/2计算窄同双蒙端输顶入双精端输赴出：4.单端铺输入糊单端拴输出注意亦放大索倍数窜的正仪负号洽：设从T1的基激极输著入信挣号，看如果采从C1输出古，为寨负号书；从C2输出腰为正庆号。计算脏同双泄入单池出：(1还)差模结电压妹放大坐倍数与单析端输妖入还都是双和端输撇入无貌关，悉只与谈输出娇方式饿有关怕：差动脾放大抖器动鹊态参贺数计扣算总藏结双端权输出柔时：单端另输出蓄时：(2恐)共模级电压鞭放大姓倍数与单裕端输获入还插是双小端输往入无权关，停只与愁输出奖方式脖有关锣：双端煎输出费时：单端弓输出它时：(3禾)差模闷输入擦电阻不论夏是单地端输搂入还象是双筑端输竟入，若差模怎输入环电阻Rid是基悦本放券大电纷路的迟两倍妄。

单端输出时，

双端输出时，

(4疼)输出盏电阻(5猫)共模轨抑制讽比共模孕抑制撒比KCM何R是差扑分放亿大器旦的一积个重葬要指吸标。，或双端壮输出种时KCM织R可认却为等谈于无捉穷大佳，单端营输出凉时共荐模抑宫制比由：3.１.3具有仙恒流穷源差扎分放剧大电恐路1、电牲路的部组成晕和工共作原祸理KCM鸡R=斤Ad/Ac从以续上两匪式看鱼出要盲减小Ac，提嘴高共付模抑味制比栽，应牲增大RE，但RE不能岗太大提，因喜为RE上的较压降余由VEE提供姨。在闻保持VT1、VT2两管蠢的工舟作电守流为葱一定悬值时磁，要桌加大RE，必袋须提扯高VEE，这么是有投困难唯的。祥能不透能找纱到这怀样一舱种元灶器件云，它艳的直凡流电傻阻很约小，事而它吊的交器流电油阻却核很大嚷，这格样静吨态时将不需池要很腐大的VEE，动卧态时清的AC却很飘小，KCM茅R很大走？2、电选流源远电路减少腰共模流放大倚倍数雹的思戏路：增大REE用恒问流源暴代替REE特点告：直流炭电阻胃为有霜限值动态虚电阻串很大1.三极址管电佣流源简化林画法电流族源代替尝差分电散路中的REE+VCCRLRERB1RB2ICI0ui1V1+VCCV2RCR1uodui2RC–VEER2R3IC3V3ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEEI03.具有灵电流俘源的蒙差分博放大捉电路简化画法ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEEI0ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEER2R3IC3V3V4IREFIC4R1V3、V4构成斗比例白电流保源电挖路能调休零的差分菊电路ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEEI0RP例３.１.１(1)求静脂态工颂作点适；(2)求电杆路的奖差模Aud，Rid，Ro。[解](1)求“Q”ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEER2R3IC3V3V4IREF+6V6V1001007.5k7.5k6.2k100=希10多0ICQ嚷1=ICQ卖2=袍0.某5I0UCQ长1=UCQ乳2=泥6志–婶0.乳42俯7.脊5程=浸2雪.8锐5舱(V屯)(2)求Aud，Rid，RoRo=2RC=15普(策k)3.２集成捡电路户运算秀放大虹器3.２.1集成挥运放恒基本离知识3.２.2通用档型集扬成运模算放橡大器眉的组苗成及赛基本怜特性3.２.1集成鞭运放唇基本帆知识一、移通用阔型集启成运咬放(Op顺er许at欺io不na宪l撒Am挠pl猎if洁ie信r)的组价成1.模拟葛集成除电路膨的特仇点1)直接土耦合炒：采用回差分妖电路稠形式葬，元心件相床对误灶差小抛；2)大电侨阻用恒碎流源种代替应，大突电容狭外接易；3)二极矩管用疾三极仔管代舍替(B、C极接幼在一滚起)；4)高增由益、周高输坑入电抄阻、透低输北出电治阻。2.组成阿方框逼图输入银级：差分礼电路尾，大怒大减购少温后漂。中间漏级：采用有源舍负载隆的共摆发射翅极电不路，阅增益螺大。输出愈级：OC丽L电路陈，带振负载宜能力吨强偏置缘瑞电路：镜像首电流米源，注微电成流源蛋。输入级偏置电路中间级输出级+uouid输入级中间级输出级输入钢级V1、V3和V2、V43.通用词型集宽成运榴算放母大器74盯1简化宵电路共集-共基仪组合里差分锡电路V5、V6有源殊负载构成具双端使变单踩端电钻路中间戚级V7、V8复合柜管，瘦共发管射极具有车高增模益输出涂级甲乙恒类互嫁补对肤称功率渐放大叼电路(OC赛L)V11V13采用绝单电京源(OT炒L)时，谷输入扔端静彩态电小位应园为0.刺5VCC。二、若集成似运算怕放大得器电印路符语号及质理想挎化条此件1.运放笛的符洒号习惯分用符正号uid+VCC–VEE国家征标准赔符号uouid+VCC–VEE8直流冈电源墓接法(VCC=VEE)等效构电路uouidu–i+u+uoRidAuduidRoi–u+—同相咽端输尾入电蚁压u-—反相眼端输豆入电给压uid—差模艘输入丑电压uid=u–u+Aud—开环铜差模帜电压屡放大练倍数uo=Aud(u+–u)1)Aud2.运放拍特性厨的理望想化6)UIO私0，IIO等0理想利运放叶：4)KCM胶R功5)BW司2)Rid闯3)Ro0传输弊特性理想线性区OuiduoUomax–Uomax实际uouidu–i+u+uoRidAuduidRoi–1)Aud2.运放本特性证的理秘想化6)UIO私0，IIO鼻0理想运放仗：4)KCM甜R唉5)BW漠2)Rid著3)Ro0传输顾特性OuiduoUomax–Uomax理想线性区实际3.理想陵运放浪工作页在线巾性区立的两浓个特室点1)u+u–(虚短)证：uo=Aud(u+–u–)差=Auduidu+–u–=uo/Aud02)i+i–0(虚断)证：i+=uid/Rid0同理i–0uouidu–i+u+uoRidAuduidRoi–4.理想恼运放示工作柳在非茄线性浮区的龙两个判特点1)u+>u–时，uo=Uom悔axu+<u–时,uo=–UOm俯ax2)i+i–0(虚断)3.于3.呢2通用挽型集串成运放算放肯大器原的组虽成及抄基本纵特性一、秆集成顺电路谦器件除命名童及主松要性竟能指话标1.国标GB管-3宾43赔0-戒82对集肯成电草路的短规定第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分字母符号国标字母器件类型数字品种字母工作条件字母封装符号意义符号意义符号意义符号意义C中国制造THECFDWJBTTLHTLECLCMOS线性放大音响电视稳压器接口电路非线性CERM0~70C-40~85C-55~85C-55~125CWBFDPJKT陶瓷扁平塑料扁平全封闭扁平陶瓷直插塑料直插黑陶瓷直插金属菱形金属圆形2.主要双参数1)输入侮失调洗电压UIO使UO=绞0，输秆入端叨施加椒的补勒偿电低压2)输入爆偏置广电流IIB几毫望伏UO=剃0时，10阀n令A1A3)输入蒜失调齿电流IIOUO=族0时，1巧nA0.阿1A4)开环妇电压姨增益Aud10叫