模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)-2.ppt

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),物理系 毛自娟,貴州黔西南民族師范高等專科學(xué)校,第八章 集成運(yùn)算放大器,差分放大電路的工作原理 集成運(yùn)算放大器特點(diǎn),學(xué)習(xí)重點(diǎn),8.1 集成電路的特點(diǎn) 8.2 集成運(yùn)算放大器的基本單元電路 8.3 集成運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)介,學(xué)習(xí)內(nèi)容,8.1 集成電路的特點(diǎn),集成電路按其功能分： 數(shù)字集成電路和模擬集成電路,（1）采用直接耠合方式 （2）常采用差分放大電路 （3）盡量采用半導(dǎo)體三極管代替電阻、電容、二極管等元件,8.2 集成運(yùn)放的基本單元電路,抑制零漂的方法有多種，如采用溫度補(bǔ)償電路、穩(wěn)壓電源以及精選電路元件等方法。最有效且廣泛采用的方法是輸入級(jí)采用差動(dòng)放大電路。,靜態(tài)時(shí)，uil=u

2、i20 ，此時(shí)由負(fù)電源UEE通過電阻RE和兩管發(fā)射極提供兩管的基極電流。由于電路的對(duì)稱性，兩管的集電極電流相等，集電極電位也相等，即： IC1= IC2 UC1= UC2 輸出電壓： uo UC1 UC2=0 溫度變化時(shí)，兩管的集電極電流都會(huì)增大，集電極電位都會(huì)下降。由于電路是對(duì)稱的，所以兩管的變化量相等。即： IC1= IC2 UC1= UC2 輸出電壓： uo (UC1 + UC1)( UC2 +UC2 )=0 即消除了零點(diǎn)漂移。,抑制零點(diǎn)漂移的原理,信號(hào)輸入,共模信號(hào)：兩輸入端加的信號(hào)大小相等、極性相同。,共模電壓放大倍數(shù)：,說明電路對(duì)共模信號(hào)無放大作用，即完全抑制了共模信號(hào)。實(shí)際上，差

3、動(dòng)放大電路對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制就是該電路抑制共模信號(hào)的一個(gè)特例。所以差動(dòng)放大電路對(duì)共模信號(hào)抑制能力的大小，也就是反映了它對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制能力。,（1）共模輸入,因兩側(cè)電路對(duì)稱，放大倍數(shù)相等，電壓放大倍數(shù)用Ad表示，則：,差模信號(hào)：兩輸入端加的信號(hào)大小相等、極性相反。,差模電壓放大倍數(shù)：,可見差模電壓放大倍數(shù)等于單管放大電路的電壓放大倍數(shù)。差動(dòng)放大電路用多一倍的元件為代價(jià)，換來了對(duì)零漂的抑制能力。,（2）差模輸入,（3）比較輸入,比較輸入：兩個(gè)輸入信號(hào)電壓的大小和相對(duì)極性是任意的，既非共模，又非差模。 比較輸入可以分解為一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)的組合，即：,式中uic為共模信號(hào)，uid為差模信號(hào)。

4、由以上兩式可解得：,對(duì)于線性差動(dòng)放大電路，可用疊加定理求得輸出電壓：,上式表明，輸出電壓的大小僅與輸入電壓的差值有關(guān)，而與信號(hào)本身的大小無關(guān)，這就是差動(dòng)放大電路的差值特性。 對(duì)于差動(dòng)放大電路來說，差模信號(hào)是有用信號(hào)，要求對(duì)差模信號(hào)有較大的放大倍數(shù)；而共模信號(hào)是干擾信號(hào)，因此對(duì)共模信號(hào)的放大倍數(shù)越小越好。對(duì)共模信號(hào)的放大倍數(shù)越小，就意味著零點(diǎn)漂移越小，抗共模干擾的能力越強(qiáng)，當(dāng)用作差動(dòng)放大時(shí)，就越能準(zhǔn)確、靈敏地反映出信號(hào)的偏差值。,共模抑制比越大，表示電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。,在一般情況下，電路不可能絕對(duì)對(duì)稱，Ac0。為了全面衡量差動(dòng)放大電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力，引入

5、共模抑制比，以KCMR表示。 共模抑制比定義為Ad與Ac之比的絕對(duì)值，即：,或用對(duì)數(shù)形式表示：,在發(fā)射極電阻RE的作用：是為了提高整個(gè)電路以及單管放大電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能力。,負(fù)電源UEE的作用：是為了補(bǔ)償RE上的直流壓降，使發(fā)射極基本保持零電位。,恒流源比發(fā)射極電阻RE對(duì)共模信號(hào)具有更強(qiáng)的抑制作用。,差動(dòng)放大電路的輸入輸出方式,雙端輸入單端輸出式電路的輸出uo與輸入ui1極性（或相位）相反，而與ui2極性（或相位）相同。所以u(píng)il輸入端稱為反相輸入端，而ui2輸入端稱為同相輸入端。雙端輸入單端輸出方式是集成運(yùn)算放大器的基本輸入輸出方式。,單端輸入式差動(dòng)放大電路的輸入信號(hào)只加到放大器的一個(gè)輸

6、入端，另一個(gè)輸入端接地。由于兩個(gè)晶體管發(fā)射極電流之和恒定，所以當(dāng)輸入信號(hào)使一個(gè)晶體管發(fā)射極電流改變時(shí)，另一個(gè)晶體管發(fā)射極電流必然隨之作相反的變化，情況和雙端輸入時(shí)相同。此時(shí)由于恒流源等效電阻或發(fā)射極電阻RE的耦合作用，兩個(gè)單管放大電路都得到了輸入信號(hào)的一半，但極性相反，即為差模信號(hào)。所以，單端輸入屬于差模輸入。,單端輸出式差動(dòng)電路，輸出減小了一半，所以差模放大倍數(shù)亦減小為雙端輸出時(shí)的二分之一。此外，由于兩個(gè)單管放大電路的輸出漂移不能互相抵消，所以零漂比雙端輸出時(shí)大一些。由于恒流源或射極電阻RE對(duì)零點(diǎn)漂移有極強(qiáng)烈的抑制作用，零漂仍然比單管放大電路小得多。所以單端輸出時(shí)仍常采用差動(dòng)放大電路，而不采

7、用單管放大電路。,8.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介,集成運(yùn)算放大器的組成,通常由差動(dòng)放大電路構(gòu)成，目的是為了減小放大電路的零點(diǎn)漂移、提高輸入阻抗。,通常由共發(fā)射極放大電路構(gòu)成，目的是為了獲得較高的電壓放大倍數(shù)。,通常由互補(bǔ)對(duì)稱電路構(gòu)成，目的是為了減小輸出電阻，提高電路的帶負(fù)載能力。,一般由各種恒流源電路構(gòu)成，作用是為上述各級(jí)電路提供穩(wěn)定、合適的偏置電流，決定各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)。,集成運(yùn)放的電路符號(hào)如圖所示。它有兩個(gè)輸入端，標(biāo)“+”的輸入端稱為同相輸入端，輸入信號(hào)由此端輸入時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相同；標(biāo)“”的輸入端稱為反相輸入端，輸入信號(hào)由此端輸入時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。,8.5 集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)及種類,1、集成運(yùn)放的主要參數(shù),2、集成運(yùn)放的種類,集成運(yùn)放的理想化參數(shù)： Ado=、 rid=、 ro=0 、KCMR=、等,非線性區(qū)（飽和區(qū)）,非線性區(qū)分析依據(jù)：,當(dāng)i0，即時(shí)，oOM 當(dāng)i0，即時(shí)，oOM,3、集成運(yùn)算放大器的