集成运算放大器和差动放大电路

集成运算放大器和差动放大电路第1页，课件共48页，创作于2023年2月21三月20242零点漂移:uot0当ui=0

时：uiRC1R1T1R2+VCCuoRC2T2RE24.1

差动放大电路4.1.1直接耦合特殊问题第2页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202434.1.1

典型差动放大电路⑴两只晶体管参数完全相同，具有相同的静态工作点，而有温度变化所引起的参数的变化也具有对称性。⑵两个输入端ui1和ui2。⑶信号可从两个集电极之间取出，称为双端输出uo

。有两个单输出端u01和u02。1、特点uoui1+VCCRCT1RBRCT2RBui2RE–VEEu01u02第3页，课件共48页，创作于2023年2月21三月20244双电源的作用：IB1、IB2由负电源-VEE提供。为了使左右平衡，可设置调零电位器。加入负电源-VEE

，采用正负双电源供电。uoui1+VCCRCT1RBRCT2RBui2RE–VEE第4页，课件共48页，创作于2023年2月21三月20245温度TICIE

=2ICUEUBEIBICRE强负反馈作用ui1uo+UCCRCT1RBRCT2RBui2-VEERE抑制温度漂移，稳定静态工作点。RE的作用

设ui1

=ui2

=0，静态时IC稳定!第5页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202462.Q点的计算IC1IC2IBIBIEui1uo+VCCRCT1RBRCT2RBui2-VEERE一般可以认为第6页，课件共48页，创作于2023年2月21三月20247例具有集电极调零电位器Rp的差动式放大电路如所示。已知β=50，VBE1=VBE2=0.7V，当Rp置中点位置时，求电路的静态工作点。

解：静态时vi1=vi2=0，有一般可以认为第7页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202483.动态分析1差模输入信号分量:共模输入信号分量:2两信号大小相等、极性相反两信号大小相等、极性相同ui1uo+VCCRCT1RBRCT2RBui2-VEERE两输入端加信号(differentialmode)(commonmode)第8页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202493实际对地输入:ui1,

ui2差模分量:共模分量:ud=ui1-ui2uC=ui1

=uC+

ud/2ui2=uC–ud/2叠加定义2ui1

+

ui2例：

ui1=20mv,ui2=10mv

则：ud=20-10=10mv,uc=(20

+10)/2=15mv

ui1=15+10/2=20mv,ui2=15–10/2=10mv

ui1uo+VCCRCT1RBRCT2RBui2-VEERE第9页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202410输入端双端单端输出端双端单端ui1+VCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RB-VEE4.差放电路的4种接法第10页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202411①

双端输入、双端输出仅差模信号!两个输入信号的大小相等，极性相反+VCC-VEEuiduoRCT1RBRCT2RBRERR+-+-第11页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202412RE对差模信号作用ui1ui2ic1

=-ic2iRE=ie1+

ie2

=0ib1,ic1ib2,ic2RE对差模信号不起作用，短接uRE=0iRE+VCC-VEEuiduoRCT1RBRCT2RBRERR+-+-第12页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202413差模信号交流通路T1单边微变等效电路

ui2

ui1RRuod1

uod2uodC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBib2ib1ic1ic2RBui1ib1uod1RC

ib1RBc1b1erbe1uoduid第13页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202414双入双出放大倍数单边差模放大倍数:uod1RBb1ec1RC

ib1ui1rbe1ib1c1RBRBb1eRC

ib1rbe1ib1uiduodui1uod1第14页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202415若差动电路带负载RL(接在c1与c2之间),对于差动信号而言，RL中点电位为0,

放大倍数：Ad=Ad1双端输出：c1RBRBb1eRC

ib1rbe1ib1uiduod第15页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202416Ro=2RC

输入电阻：输出电阻：输入输出电阻:C1RBRBB1ERC

ib1ui1rbe1ib1uiduoduod1第16页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202417C1RBRBB1ERC

ib1rbe1ib1uiduodui1uod1②

双端输入、单端输出单端输出差模放大倍数为Ad1的一半！第17页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202418共模信号输入uocuiCiRE=2ie1-VEE+VCCREC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RB两输入信号大小相等、极性相同。共模信号!ie1ie2第18页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202419共模信号交流通路uiCuoc2uoc1uoc2REERCT1RBRCT2RBic1ic2ie1uiCie22REiRE=2ie1双端输出uoc=0,AOC=0!第19页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202420T1单边微变等效电路uiCuoc1ib1RC

ib12REie1rbe1ic1uoc1ib1RC

ib12RErbe1RB很小！单端（对地）输出电路共模单端输出放大倍数:第20页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202421差模电压放大倍数:共模电压放大倍数:KCMRR=KCMRR=(分贝)共模抑制比定义：第21页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202422共模双端输出电压放大倍数：说明双端输出电路对共模信号无放大作用，即完全抑制了共模信号，反映了它对零点漂移的抑制能力。共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号的能力越强。共模单端（对地）输出：KCMRR

KCMRR=AC1=AC2很小！共模双端输出：第22页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202423③单端输入、双端输出C1RBRBB1ERC

ib1rbe1ib1uiuOdui1uOd1一端接地差模电压放大倍数:输入信号分解后具有共模信号分量和差模信号分量，存在共模电压放大倍数AC和差模电压放大倍数Ad对Ad而言，双端与单端输入效果一样。第23页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202424对Ad而言，双端与单端输入效果一样。双(单)端输入双端输出：Ad

=Ad1双(单)端输入单端输出：小结第24页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202425差动放大电路各点极性ui1uo+VCCRCRBRCRBui2-VEEREuo1uo2++ui1与uo1、ui2uo反相，与uo2、同相。ui2与uo2、ui1反相，与uo1、uo同相。第25页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202426恒流源比发射极电阻RE对共模信号具有更强的抑制作用。改进的差动放大电路第26页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202427例

图示电路，设三极管的rbb’＝100，β＝100。

(1)求静态工作点；

(2)求差模放大倍数；

(3)当vi为一直流电压16mV时，计算VTl，VT2集电极对地的直流电压(忽略共模信号分量）。解(1)RE上的电压vovi第27页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202428(2)

差模放大倍数

9653005100100=×==beCdrRAb

(3)vi为16mV直流电压，经放大后为VmVvAvidO54.115361696==×==

VT1集电极电压VvVVOCC68.854.12145.92111=×-=-=

VT2集电极电压VvVVOCC2.1054.12145.92122=×+=+=

vovi第28页，课件共48页，创作于2023年2月21三月2024294.2集成运算放大电路概述将整个电路的各个元件做在一个半导体基片上。集成电路:优点:工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。分类:模拟集成电路、数字集成电路小、中、大、超大规模集成电路4.2.1集成运算放大电路特点第29页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202430集成运算放大电路外形图第30页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202431集成电路内部结构特点1、电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。2、电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千欧，高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。3、几十PF以下的小电容用PN结的结电容构成、大电容要外接。4、二极管一般用三极管的发射结构成。第31页，课件共48页，创作于2023年2月21三月2024321.输入级高性能的差分放大电路，对共模信号有很强的抑制力，且一般采用双端输入双端输出的形式。4.偏置电路

提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流，以稳定工作点。3.输出级

由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两个极性的输出电压或电流。具体电路参阅功率放大器。2.电压放大级

提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。4.2.2集成运放的组成第32页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202433

运算放大器的符号中有三个引线端，两个输入端，一个输出端。4.2.3集成运放的符号和传输特性－＋＋u－u+uo

另一个称为反相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相反，用符号“N”表示。uPuN－+u+u－

uo＋

一个称为同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号‘P’表示；第33页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202434Auo越大，运放的线性范围越小，必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。例：若UOM=12V，Avo=106，则|ui|<12

V时，运放处于线性区。线性放大区uiuo_+

+AvouPuNuo+UOM-UOM

ui=up-uN传输特性第34页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202435电流源的特点输出电流恒定的电路。具有很高的输出电阻。电流源的用途1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏置电流，以获得极其稳定的Q点。2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、增大动态范围。4.3集成运放中的电流源第35页，课件共48页，创作于2023年2月21三月2024364.3.1镜像电流源则,BE2BE1BE21VVV====bbb基准电流IR是稳定的，故输出电流IC2也是稳定的。三极管T1、T2特性完全相同第36页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202437接入Re2电阻得到微电流源，适用微功耗的集成电路。IC2

远小于IREF

当Re2取几k

时，IC2可降至

A量级。4.3.2微电流源第37页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202438

增加两个发射极电阻，使两电阻中的电流成一定的比例关系。

e2e1E1E2e2E2e1E1BE2BE1e2E2BE2e1E1BE1=RRIIRIRIVVRIVRIV»»»++4.3.3比例电流源第38页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202439

通过一个基准电流源稳定多个电流，图中一个基准电流IREF可获得多个恒定电流IC2、IC3

。4.3.4多路电流源

第39页，课件共48页，创作于2023年2月21三月202440输入级中间级输出级-VEE+VCCuo反相端同相端T3T4T5T1T2IS

u＋

u－4.4集成运放结构简介第40页，课件共48页，创作于2023年2月21