南航考研模拟电子线路(模电)第四章03

[e-mail]电子线路基础2020/1/44.1电流源电路4.2差动放大电路4.3双极型集成运算放大器4.4场效应管集成运算放大器4.5集成运算放大器的主要技术参数4.6理想集成运算放大器4.7模拟乘法器原理[e-mail]电子线路基础2020/1/44.3双极型集成运算放大器4.3.1集成运算放大器的基本组成4.3.2典型集成运算放大器电路分析[e-mail]电子线路基础2020/1/44.3.1集成运算放大器的基本组成按照集成运放的性能指标与用途:通用型、宽带型、低漂移型、高速型、高输入阻抗型、高精度型、低功耗型、高压型、程控型、大功率型等。按照组成集成运放的电路类型:双极型（BJT）、JFET型、MOS型和混合型，MOS型:NMOS、PMOS、CMOS混合型:BJT与JFET管混合（BiFET）、BJT与MOS管混合（BiCMOS）等。[e-mail]电子线路基础2020/1/4ouuiui2恒流偏置中间放大级差动输入级功率输出级[e-mail]电子线路基础2020/1/41TTTTTT21.334455661mA1mA(+10V)(-10V)123Ou2.01.93.55.113.413.4Kui1ui2VCCEEVKKKKKKKKKK[e-mail]电子线路基础2020/1/44.3.2典型集成运算放大器电路分析12TTTTTT3456T7T8T99T1010T11T12TTTTTTT132134578uiuoui2FP141516171819D1D2(+15V)(-15V)1150339304.57.52550VCCEEVKKKKKKK[e-mail]电子线路基础2020/1/41.偏置电路4T10T11T12T13T834C8T9CCC13910R5至中间极至输入极VCCEEVIREF511BE12BEECCREFRUUVVIE[e-mail]电子线路基础2020/1/42.输入级111501T2TT3T4T5T6T7TT89C10123RC93,4ui1ui2Rw10VCCEEVKKKKK[e-mail]电子线路基础2020/1/43.中间级[e-mail]电子线路基础2020/1/44.输出级[e-mail]电子线路基础2020/1/44.4场效应管集成运算放大器4.4.1JFET集成运算放大器4.4.2CMOS集成运算放大器[e-mail]电子线路基础2020/1/44.4.1JFET集成运算放大器1T2T3T4T5T6T7TTTTT891011(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)uoD1D2p25[e-mail]电子线路基础2020/1/4①输入级：由P沟道JFET管、构成了恒流源偏置的双端输入－双端输出式差动放大电路。②中间级：输入级的输出信号送入由、组成的双端输入－单端输出式差动放大电路进一步放大电压，该级差放电路也是恒流源偏置的。③输出级：由组成的射极跟随器来驱动NPN管及PNP型复合管构成的准互补对称输出电路。[e-mail]电子线路基础2020/1/4④保护电路：由、R及构成输出电流保护环节，可允许输出端长期处于对地短路状态，R为短路电流采样电阻。P沟道JFET管、与外接电位器构成两个恒流源。LF356运放采用内部频率补偿。因各级偏置电流都较大，故增益带宽积、转换速率都较大，适合作宽带和高速放大。[e-mail]电子线路基础2020/1/44.4.2CMOS集成运算放大器VDD()＋7.5VSS(7.5V)[e-mail]电子线路基础2020/1/4①偏置电路：由T5、T6、T8组成比例恒流源（比例系数由器件结构决定），外接电阻R用以设置参考工作电流。②输入级：由T1～T4组成有源负载的差动输入级。③输出级：由NMOS管T7组成共源放大器，PMOS管T8为它的有源负载。MC14573具有电路结构简单、功耗低、输入阻抗高、温度特性好的优点。[e-mail]电子线路基础2020/1/44.5集成运算放大器的主要技术参数1.输入失调电压失调电压:在室温(约27℃)及标准电源电压下，输入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压。值愈大，说明电路的对称程度愈差。2.输入偏置电流和输入失调电流输入偏置电流:两个输入偏置电流的平均值:输入失调电流:集成运放输出电压为零时，两个输入端静态电流之差:IOUIOU2BPBNIBIIIBNBPIOIII[e-mail]电子线路基础2020/1/[e-mail]电子线路基础2020/1/43.温度漂移放大器的温度漂移:输入失调电压和输入失调电流随温度漂移的大小。(1)输入失调电压温漂在规定温度范围内的温度系数,也是衡量电路温漂的重要指标。(2)输入失调电流温漂在规定温度范围内的温度系数，也是对放大器电流漂移的量度。TUIOIOUTI[e-mail]电子线路基础2020/1/44.最大差模输入电压集成运放正常工作时，反相和同相输入端之间所能施加的最大差模电压值。5.最大共模输入电压运放所能承受的最大共模输入电压。6.转换速率转换速率:放大器在闭环状态下，输入信号为阶跃信号或突变信号时，放大器输出电压对时间的最大变化速率，即：idmaxUicmaxURSttuSddoR[e-mail]电子线路基础2020/1/4UUsmaxsmax-+usou123UomaxUomax+-tt斜率决定转换速率7.开环差模电压放大倍数(增益)在标称电源电压及规定负载下，运放工作在线性区(在无反馈情况下)时，其输出电压变化量与输入差模电压变化量之比。[e-mail]电子线路基础2020/1/48.开环带宽和单位增益带宽:在正弦小信号激励下，集成运放的开环差模电压增益值从直流增益值下降3dB时所对应的输入信号频率。:集成运放在开环差模电压增益下降到0时所对应的输入信号频率。9.电源电压抑制比集成运放工作在线性区时，输入失调电压随电源电压的变化率:7.0BWGBWSVRK1SudO11SudOSVR[e-mail]电子线路基础2020/1/44.6理想集成运算放大器[e-mail]电子线路基础2020/1/41.理想集成运放的技术参数理想集成运放:具有理想技术参数指标的集成运算放大器。这些理想的技术参数如下：(1)开环差模电压放大倍数(2)差模输入电阻(3)输出电阻(4)共模抑制比(5)输入失调电压、失调电流以及它们的温漂均为零；(6)输入偏置电流udAidRo0RCMRKIOUIOIIB0I[e-mail]电子线路基础2020/1/[e-mail]电子线路基础2020/1/42.理想集成运放工作在线性区时的特点集成运放的工作状态可分为两种情况：工作在线性区、工作在非线性区。当集成运放工作在线性区时：[e-mail]电子线路基础2020/1/4理想集成运放工作在线性区时有两个重要的特点：(1)理想集成运放的差模输入电压等于零虚短：集成运放同相输入端与反相输入端两点间的电压差等于零，好像这两点是短路一样。但实际上这两点并未真正被短路，只是表面上其电性能等效为短路。(2)理想集成运放的输入电流等于零虚断：集成运放的同相输入端和反相输入端的电流都等于零，好像这两点间被断开。[e-mail]电子线路基础2020/1/43.理想集成运放工作在非线性区时的特点uoUOHUOL理想特性实际特性线性区非线性区非线性区[e-mail]电子线路基础2020/1/4理想运放工作在非线性区时，有以下两个重要的特点。(1)理想运放的输出电压只有两种可能状态：当时运放的正向最大输出电压当时运放的负向最大输出电压集成运放处于非线性工作区时，其差模输入电压()可能很大，即。(2)理想集成运放的输入电流等于零：OHUuuuuOLUuu[e-mail]电子线路基础2020/1/44.7模拟乘法器4.7.1模拟乘法器的原理4.7.2模拟乘法器的应用[e-mail]电子线路基础2020/1/44.7.1模拟乘法器的原理模拟乘法器(模拟相乘器):一种完成两个模拟信号（连续变化的电流或电压）相乘作用的电子器件，通常具有两个输入端和一个输出端。)()()(YXMOtutuKtu[e-mail]电子线路基础2020/1/4单象限乘法器：信号、均限定为某一极性的电压的乘法器；二象限乘法器：信号、中一个输入能够适应正、负两种极性电压，而另一个输入只能适应单一极性电压的乘法器；四象限乘法器：信号、能适应四种极性组合的乘法器。)(Xtu)(Xtu)(Xtu)(Ytu)(Ytu)([e-mail]电子线路基础2020/1/[e-mail]电子线路基础2020/1/4在双平衡差分电路中，输出电压为：差分对管中电流和偏置电流的关系为：同理：所以：CC4C2C3C1oRiiiiuCC3C4C2C1RiiiiT1C5C2C12thUuiiiT1C6C3C42thUuiii[e-mail]电子线路基础2020/1/4由图可得：因此有：可得：当电压时，上式可简化为：式中。RYOYC5iIiRYOYC6iIiYYRYRuiT1CYYO2th2UuRRuuT1UuY11Y1TYCT1YYCO22uuKuuURRUuuRRuTYC1URRK[e-mail]电子线路基础2020/1/4非线性补偿电路中，有：二极管的压降和电流的关系为：所以则：所以1C7C8uuuSD1TC7AlnIiUuuSD2TC8AlnIiUuuD2D1T1lniiUuXXOXRXOXC7D1RuIiIiiXXOXRXOXC8D2RuIiIii[e-mail]电子线路基础2020/1/4乘法器的输出电压为：式中为乘法器的增益系数。综上分析可知：①当反馈电阻和足够大时，输出电压与两输入电压、的乘积成正比，具有接近于理