集成运算放大器和差动放大电路

回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二1零点漂移:uot0当ui=0时：uiRC1R1T1R2+VCCuoRC2T2RE24.1差动放大电路4.1.1直接耦合特殊问题回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二24.1.1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回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二3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回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二4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!回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二52.Q点的计算IC1IC2IBIBIEui1uo+VCCRCT1RBRCT2RBui2-VEERE001EEeEBEBbVRIVIR一般可以认为11BEBbVIReBEEEERVVI1EECCIIII21112112CBBIIIECCCCCECEVIRVVV1112回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二6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0011EEeEBEBbVRIVIR一般可以认为11BEBbVIRmAkVVRVVIeBEEEE13.147.0151mAIIIIEECC5.021112mAmAIIICBB01.0505.0112VVIRRVVIRRVVVBECPCCCECPCCCCECE2.8)()21()21(1111112回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二73.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)回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二83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=10mvui1uo+VCCRCT1RBRCT2RBui2-VEERE回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二9输入端双端单端输出端双端单端ui1+VCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RB-VEE4.差放电路的4种接法回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二10①双端输入、双端输出idiuu211idiuu212仅差模信号!两个输入信号的大小相等，极性相反+VCC-VEEuiduoRCT1RBRCT2RBRERR+-+-回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二11RE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+-+-回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二12差模信号交流通路T1单边微变等效电路ui2ui1RRuod1uod2uodC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBib2ib1ic1ic2RBui1ib1uod1RCib1RBc1b1erbe1uoduid回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二13双入双出放大倍数i1od1d1uuAd111idodd22AuuuuAiod单边差模放大倍数:1111)(beBCbeBbCbrRRrRiRi21ddAAuod1RBb1ec1RCib1ui1rbe1ib1c1RBRBb1eRCib1rbe1ib1uiduodui1uod1回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二14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：11)21//(beBLCdrRRRAAd=Ad1双端输出：c1RBRBb1eRCib1rbe1ib1uiduod回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二15Ro=2RC)(21BbeiRrR输入电阻：输出电阻：输入输出电阻:C1RBRBB1ERCib1ui1rbe1ib1uiduoduod1iRoR回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二16beBCdiodrRRAuuA21212uu111idoddC1RBRBB1ERCib1rbe1ib1uiduodui1uod1②双端输入、单端输出单端输出差模放大倍数为Ad1的一半！回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二17共模信号输入uocuiCiRE=2ie1-VEE+VCCREC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RB两输入信号大小相等、极性相同。iciiuuu21共模信号!ie1ie2回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二18共模信号交流通路uiCuoc2uoc1uoc2REERCT1RBRCT2RBic1ic2ie1uiCie22REiRE=2ie1双端输出uoc=0,AOC=0!回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二19T1单边微变等效电路21112)1(CEbBcicocCARrRRuuAuiCuoc1ib1RCib12REie1rbe1ic1uoc1ib1RCib12RErbe1RB很小！单端（对地）输出电路共模单端输出放大倍数:回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二20差模电压放大倍数:共模电压放大倍数:KCMRR=KCMRR=(分贝)idodduuAicoccuuAcdAAcdAAlog20共模抑制比定义：回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二210co2co1ococ2oc1uuuuu共模双端输出电压放大倍数：0occicuuA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=cdAAAC1=AC2很小！共模双端输出：21112)1(CEbBcicocCARrRRuuA回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二22③单端输入、双端输出C1RBRBB1ERCib1rbe1ib1uiuOdui1uOd1d1dAA一端接地差模电压放大倍数:1beBCrRR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。回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二23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：121ddAA小结回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二24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。回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二25RCRC+UCCV1V2+uo－(a)具有恒流源的差动放大电路ui2ui1V3R1R2RE－UEERCRC+UCCV1V2+uo－ui2ui1－UEE(b)图(a)的简化电路I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回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二26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）。VVVVBEzRE6.47.03.53mARVIEREE17.46.43VRIVVVCCCCCC45.91.55.012121mAIIIECC5.015.05.0321解(1)RE上的电压vovi回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二27(2)VVE7.0VVVVVECCECE2.10)7.0(45.9121kIrrCbbbe3.55.026)1001(10026)1('差模放大倍数9653005100100×beCdrRA(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回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二284.2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回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二29集成运算放大电路外形图回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二30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。回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二311.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集成运放的组成回首页第4章差动放大电路和集成运算放大器2020年2月25日星期二32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