第3章集成运算放大器第3讲

第3章集成运算放大器RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+UCC恒流源式差放电路电路结构:恒流源式差放电路－1电路结构:RB1RLRB2REuiICui1R2T3R1R3-UEEIC3+UCCui2uoERCT1RCT2简化画法ui1T1+VCCT2RCuoui2RCVEEI＋VCC电路特点：IC3具有恒流特性抑制温漂的原理TIC1IC2IC3=IC1+IC2=IE3UBE3=UB3-UE3R2T3R1R3-UEEIC3+UCCui2uoERCT1RCT2ui1IE3R2R1+R2（UCC＋UEE）UB3=认为稳定UE3=IE3R3+UEEIC3结论：IC3保持恒流，对共模信号抑制，对差模信号相当于短路T3、T4构成比例电流源电路32032144RRIIIRRUVIIREFCBEEECREFui1T1+VCCT2RCuoui2RCVEER2R3IC3T3T4IREFIC4R1恒流源式差放电路－2RcT1T2Rc+uoRRuI1uI2LRRWVEE+VCCI恒流源电路的简化画法及电路调零措施调节电位器RW的滑动端位置可使电路在uI1=uI2=0时，uO=0。恒流源式差放电路－3恒流源直流电流数值：eBEZERVVI3恒流源相当于阻值很大的电阻。恒流源不影响差模放大倍数。恒流源使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比。理想的恒流源相当于阻值为无穷大的电阻，所以共模抑制比无穷大。恒流源的作用恒流源差分式放大电路1.静态分析（1）画直流通路（2）求IBQ、ICQ（IEQ）UCEQ。对直流通路：信号源置零，内阻保留，电容开路。0CC2C1=IIII21CE2CE1=VVCCV)7.0(CCCCRIVCCRIEVCB2B1III计算带恒流源的差放的静态工作点，要从恒流源入手。1.动态分析恒流源差分式放大电路画交流通路信号源保留，直流电源置零，电容短路画微变等效电路先画出三极管的微变等效模型，然后再连接各电极之间、以及各电极对地之间的元器件。求取Aud，Ri，Ro按照定义式求取。RWRL例3.3带恒流源的差动放大电路如图所示。设VCC=VEE=12V，三极管的β=50，UBEQ=0.7V，RC=100kΩ，Re=33kΩ，Rb=10kΩ，RW=200Ω，RL=200kΩR=3kΩ，稳压管的UZ=6V。估算静态工作点，计算差模电压放大倍数Aud，Rid，Rod。差动放大电路分析计算总结差模信号通路：-UEEuid＋uo－RCT1RBRCT2RBREui1ui2＋-＋-RLE点电位在差模信号作用下不变，相当于接地（虚地）。负载中点电位在差模信号作用下不变差模信号等效电路：＋uo－RCT1RBRCT2RBui1ui2＋-＋-RL+UCCuocRCT1RBRCT2RBRE–UEEuCuoc2uoc1共模信号通路：uic＋uo－RCT1RBRCT2RBREui1ui2＋-RL共模信号等效电路：总结动态指标共模抑制比：差动放大器动态参数计算总结（1）差模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关。双端输出：单端输出:0ucA12beBLCudrRRRA))///((121beBLCudrRRRA)//(e'LuR2RAc（2）共模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关。双端输出：单端输出：（3）差模输入电阻不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。（4）输出电阻：单端输出：RO=RC双端输出：RO=2RCRid＝2（rbe+Rb）（5）共模抑制比共模抑制比是差动放大电路的一个重要指标)(lg)(分贝ucudCMRAAdBK20双端输出时可认为KCMR无穷大。单端输出时：ucudCMRAAKbebeeLbebLCMR22rRRR/'RrR/'RK3.2.3差动放大电路的传输特性uo112TTCuiui2EEuEBu2EBic2ic1uE(ro)VCCEEVC双极型三极管差动放大电路的传输特性0UTUTUTUTUTUTUTUT-6-2-4-++2+4+6C1C2虚线表示差动对管射极接负反馈电阻时，传输性曲线线性工作区扩大REuidEEIiiiC0.5EEI0iduEE2C1C2C2C1C1C5.0IIIIiIi，，EE2C1CIiiTT~UU结论：①当时：当输入差模信号时：②差模输入电压的线性工作范围为：。差放电路在大信号输入时有很好的限幅特性。0UTUTUTUTUTUTUTUT-6-2-4-++2+4+6C1C2虚线表示差动对管射极接负反馈电阻时，传输性曲线线性工作区扩大REuidEEIiiiC0.5EEI3.3集成电路运算放大器3.3.1简单的集成电路运算放大器3.3.2通用型集成电路运算放大器3.3.1简单的集成电路运算放大器1.集成运放内部组成框图2.简单集成运放电路组成3.3.2通用型集成电路运算放大器F007集成运放的特点：•电压增益高•输入电阻大•输出电阻小集成运算放大器符号_++u+u-u0UPUN＋－u－u+uo国内符号国际符号1.输入失调电压UIO该电压是指为了使输出电压为零而在输入端加的补偿电压。它的大小反映了电路的不对称程度。其值在1~10mV范围,要求愈小愈好。3.5集成运算放大器的主要技术参数2.输入偏置电流IIB输入电压为零时，运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差动放大对管输入电流的大小。)(2121BBIBIII4、输入失调电压温漂dUIO/dt输入失调电流温漂dIIO/dt它们可以用来衡量集成运放的温漂特性。3.输入失调电流IIO是指使输出电压为零时，输入差放管的基极偏置电流IB1、IB2之差的绝对值,211BBOIII5.开环差模电压放大倍数（增益）AudAud是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压放大倍数,是决定运放精度的重要因素。idOdudUUAlg206、共模抑制比KCMR反映了集成运放对共模输入信号的抑制能力,其定义同差分放大电路。KCMR愈大愈好。7、最大共模输入电压Uicmax输入端共模信号超过一定数值后,集成运放工作不正常,失去差模放大能力。8、最大差模输入电压Uidmax从集成运放输入端看进去,一般都有两个或两个以上的发射结相串联,若输入端的差模电压过高,会使发射结击穿。运算放大器外形由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的理想运放。3.6理想集成运算放大器Rid高:几十k几百k运放的特点：KCMR很大Ro小：几十~几百Aod很大:104以上~107理想运放：RidKCMRRo0Aod＋－u－u+uo运放的特点和符号－＋＋u－u+uo∞理想化理想运放的符号_++u+u-u0信号输入方式1、反向输入：信号从反向输入，则输出信号与输入信号反向。2、同向输入：信号从同向输入，则输出信号与输入信号同向。3、差分输入：信号从两端输入。duAuuAu000)(反相输入端同相输入端uiduoduiduod+UOM-UOM_++∞电压传输特性)(iddufu01、线性区:线性区idddduAuuAu000)(非线性区特点：集成运放的输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性关系。（1）理想化集成运放的差模输入电压等于零，即有u＋＝u－表明输入端的差模输入电压几乎相等，如同短路一样，将此情况称为“虚短”。（2）理想化集成运放的输入电流等于零，即有i＋＝i－＝0表明反相输入端与同相输入端的电流都等于零，如同两点被断开，将此情况称为“虚断”。idddduAuuAu000)(+iiui对于理想运放rid相当于两输入端之间短路uiii=–—rid对于理想运放u–u+相当于两输入端之间断路uo有ii0Auoui0rid“虚短”原则(2)“虚断”原则(1)理想运放线性工作的分析依据–+uiuo–++ui=u+–u–=—–—Auouo2、非线性区：OMUu0uiduod+UOM-UOM非线性区（1）理想集成运放的输出电压的取值只有两种可能当u＋u-时uo=UOM(UOM为正向最大输出电压)当u＋u-时uo=-UOM(-UOM为负向最大输出电压)运算放大器的运用集成运算放大器与外部电阻、电容、半导体器件等构成闭环电路后，能对各种模拟信号进行比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法和除法等运算。运算放大器工作在线性区时，通常要引入深度负反馈。所以，它的输出电压和输入电压的关系基本决定于反馈电路和输入电路的结构和参数，而与运算放大器本身的参数关系不大。改变输入电路和反馈电路的结构形式，就可以实现不同的运算。•第三章作业：3.3、3.6、3.9、3.10