集成運(yùn)算放大電路good

1、2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)1 第第5章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 （1）掌握電流源電路的結(jié)構(gòu)、工作原理和分析方法）掌握電流源電路的結(jié)構(gòu)、工作原理和分析方法 （2）了解差分放大電路的組成和工作原理，掌握靜）了解差分放大電路的組成和工作原理，掌握靜 態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析方法。態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析方法。 （3）了解典型集成運(yùn)算放大器的組成及其各部分的）了解典型集成運(yùn)算放大器的組成及其各部分的 特點(diǎn)，掌握其電壓傳輸特性和主要參數(shù)。特點(diǎn)，掌握其電壓傳輸特性和主要參數(shù)。 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)2 5.1 集成運(yùn)算放大電路的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大電路的特點(diǎn) 1.級(jí)間只能采用直

2、接耦合方式級(jí)間只能采用直接耦合方式 (集成工藝不能制作大電容和電感集成工藝不能制作大電容和電感)； 2.盡可能采用有源器件代替無(wú)源器件；盡可能采用有源器件代替無(wú)源器件； 3.利用對(duì)稱結(jié)構(gòu)改善電路性能利用對(duì)稱結(jié)構(gòu)改善電路性能 。 集成運(yùn)放：集成運(yùn)放：是一是一 種種模擬集成電路模擬集成電路，早期實(shí)現(xiàn)各種數(shù)學(xué)運(yùn)，早期實(shí)現(xiàn)各種數(shù)學(xué)運(yùn) 算，主要用于模擬計(jì)算機(jī)；現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于各種電子系算，主要用于模擬計(jì)算機(jī)；現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于各種電子系 統(tǒng)中，是一種通用型模擬器件。統(tǒng)中，是一種通用型模擬器件。 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)3 圖圖5.1.1 集成運(yùn)算放大電路方框圖集成運(yùn)算放大電路方框圖 差動(dòng)放差動(dòng)放

3、 大電路大電路 射隨器或互射隨器或互 補(bǔ) 射 隨 器補(bǔ) 射 隨 器 電流源電路電流源電路 輸輸 入入 級(jí)級(jí) 中中 間間 級(jí)級(jí) 輸輸 出出 級(jí)級(jí) 偏置電路偏置電路 uP uO uN 共射放大器共射放大器 （恒流源做集（恒流源做集 電極負(fù)載）電極負(fù)載） 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)4 5.2 電流源電路電流源電路 二、比例電流源二、比例電流源 三、微電流源三、微電流源 四、威爾遜電流源四、威爾遜電流源 一、鏡像電流源一、鏡像電流源 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)5 UCC RrIr IC1 V 1 V 2 IC2 圖圖5.2.1 鏡像電流源鏡像電流源 r CC r BECC r

4、R U R UU I C2C1rB1 C1 r 1 2 2 IIII I I r 1 r1 C2 2 I I I )2( 1 工作電流工作電流 參考電流參考電流 一、鏡像電流源一、鏡像電流源 5.2 電流源電路電流源電路 BE1BE2E1E2 UUII， 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)6 二、比例電流源二、比例電流源 （電流源電流與參考電流成某一比例關(guān)系）（電流源電流與參考電流成某一比例關(guān)系） RrIr IC2 V 2 V 1 R2 UCC UBE1UBE2 R1 IE2 IE1 IB1IB2 圖圖5.2.4比例電流源比例電流源 2E2BE21E1BE1 RIURIU S1 E1 BE

5、1 ln I I UU T E1 E2 E2 E1 BE2BE1 ln ln I I U I I UUU T T S2S1 II S2 E2 BE2 ln I I UU T 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)7 室溫下，當(dāng)兩管的射極電流相差室溫下，當(dāng)兩管的射極電流相差10倍時(shí)：倍時(shí)： mV6010lnln E2 E1 BE2BE1 TT U I I UUU r 2 1 C2 I R R I 若若2，則，則IE1Ir, IE2IC2 1r CC 1r BE1CC r RR U RR UU I 僅為此時(shí)兩管僅為此時(shí)兩管UBE電壓電壓(600mV)的的10%。因此，。因此， UBE1UBE2 2

6、E21E1 RIRI 2E2BE21E1BE1 RIURIU 與鏡像電流源相比，與鏡像電流源相比，IC2具有具有更高的溫度穩(wěn)定性更高的溫度穩(wěn)定性 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)8 三、微電流電流源三、微電流電流源 RrIr IC2 V2V1 UCC R2 圖圖5.2.5微電流電流源微電流電流源 E2 E1 2 BE2BE1 2 E2 ln)( 1 I I R U UU R I T 當(dāng)當(dāng) 1 2 時(shí) ，時(shí) ， IE1Ir,IE2IC2 r C2 2C2 ln T UI I RI r CC r BECC r R U R UU I 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)9 四、威爾遜電流源四

7、、威爾遜電流源 RrIr IC2 V 2 V 1 UCC IE3 IC3 IC1 IB3 V 3 圖圖5.2.6 威爾遜電流源威爾遜電流源 3 C3 C1B3C1r C2C1 2 C2 1 C1 C2 3 3 E3 3 3 C3 r BECC r BE2BE3CC r )( 11 2 I IIII II II III R UU R UUU I 若三管特性相同，則若三管特性相同，則1=2=3=, C3rr 2 2 (1) 22 III 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)10 5.3有源負(fù)載放大電路有源負(fù)載放大電路 UCC V3V2 uo V1 ui Rr 圖圖5.3.1有源負(fù)載共射放大電路有

8、源負(fù)載共射放大電路 (a)電路電路 UCC uo V1 ui Io rce3 (b)以電流源表示的等效電路以電流源表示的等效電路 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)11 5.4 差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路(Differential Amplifier) 5.4.1 零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象 1.靜態(tài)時(shí)（靜態(tài)時(shí)（輸入端短路輸入端短路），由于溫度變化、電源波動(dòng)），由于溫度變化、電源波動(dòng) 等因素的影響，會(huì)使工作點(diǎn)電壓等因素的影響，會(huì)使工作點(diǎn)電壓(即集電極電位即集電極電位)偏離偏離 設(shè)定值而緩慢地上下飄動(dòng)（設(shè)定值而緩慢地上下飄動(dòng)（仍有輸出電壓仍有輸出電壓）。）。 2.在阻容耦合電路中，因?yàn)轳詈想娙莸?/p>

9、存在，在阻容耦合電路中，因?yàn)轳詈想娙莸拇嬖冢?輸入輸入 級(jí)工作點(diǎn)的緩飄很難傳到下一級(jí)工作點(diǎn)的緩飄很難傳到下一 級(jí)去，級(jí)去， 因此可忽略它因此可忽略它 的影響。但對(duì)直接耦合放大電路，這種飄動(dòng)會(huì)逐級(jí)的影響。但對(duì)直接耦合放大電路，這種飄動(dòng)會(huì)逐級(jí) 放大，會(huì)使后級(jí)放大器進(jìn)入截止和飽和，放大，會(huì)使后級(jí)放大器進(jìn)入截止和飽和， 這樣整個(gè)這樣整個(gè) 電路將無(wú)法正常工作。電路將無(wú)法正常工作。 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)12 5.4.2差動(dòng)放大電路的工作原理及性能分析差動(dòng)放大電路的工作原理及性能分析 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)13 5.4.2差動(dòng)放大電路的工作原理及性能分析差動(dòng)放大電路的工作原

10、理及性能分析 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)14 5.4.2“長(zhǎng)尾式差動(dòng)電路長(zhǎng)尾式差動(dòng)電路”靜態(tài)分析靜態(tài)分析 U CC RC UC2 RL RC UC1 Ui1 U i2 RE UEE V1V2 Uo 圖圖5.4.2 基本差動(dòng)放大電路基本差動(dòng)放大電路 當(dāng)當(dāng)Ui1=Ui2=0時(shí)時(shí) VUU7 . 0 BEE 則流過(guò)則流過(guò)RE的電流的電流I為為 E EE E EE 7 . 0 )( R U R UU I E III II 2 1 E2QE1Q C2QC1Q 故有故有 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)15 U CC RC UC2 RL RC UC1 Ui1 U i2 RE UEE V1V

11、2 Uo 圖圖5.4.2 基本差動(dòng)放大電路基本差動(dòng)放大電路 CC1QCC C2QC1Q RIU UU CE1QCE2Q CCC1QC 0.7 UU UIR 靜態(tài)時(shí)，差動(dòng)放大靜態(tài)時(shí)，差動(dòng)放大 電路兩輸出端之間電路兩輸出端之間 的直流電壓為零。的直流電壓為零。 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)16 5.4.2差動(dòng)放大電路的工作原理及性能分析差動(dòng)放大電路的工作原理及性能分析 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 共模信號(hào)：共模信號(hào)：Ui1和和Ui2所加信號(hào)大小相等極性所加信號(hào)大小相等極性相同相同 差模信號(hào)：差模信號(hào)：Ui1和和Ui2所加信號(hào)大小相等極性所加信號(hào)大小相等極性相反相反 零點(diǎn)漂移信號(hào)：零點(diǎn)漂移信號(hào)： 折

12、算到輸入端可以折算到輸入端可以 等效成等效成共模信號(hào)共模信號(hào) UCC R C UC2 RL R C UC1 Ui1 Ui2 RE UEE V1V2 Uo 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)17 一、差模一、差模(Difference-Mode)放大特性放大特性 U CC RC RL RC RE UEE V1V2 uo Uid1 Uid2 Iid1 Iid2 RE上只有靜態(tài)電壓，上只有靜態(tài)電壓， 無(wú)交流信號(hào)電壓無(wú)交流信號(hào)電壓 0V 0V Uid1 Uid2 Uod1 UCEQ1 Uod2 UCEQ2 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)18 基本差動(dòng)放大器的差模等效通路基本差動(dòng)放大器的差模

13、等效通路 Uod1 Uod2 RL 2 R L 2 V2 V1 Uid1 Uid2 Uid RCRC Uod Iid1 Iid2 Ic1 Ic2 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)19 od2od1od2od1od 22UUUUU id2 od2 id1 od1 id od d U U U U U U Au 雙端輸出雙端輸出 id2id1id2id1id 22UUUUU 1. 差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) Uod1 Uod2 RL 2 RL 2 V2V1 Uid1 Uid2 Uid RCRC Uod Iid1 Iid2 Ic1 Ic2 be L r R 2021年6月27日星期日模擬電

14、子技術(shù)20 單端輸出時(shí)單端輸出時(shí) id1 od1 id od1 (d 2U U U U Au 單）單） 1. 差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) Uod1 RL V2V1 Uid1 Uid2 Uid RCRC Uod Iid1 Iid2 Ic1 Ic2 負(fù)載負(fù)載RL情況下情況下 d id1 od1 id od1 (d 2 1 2 uu A U U U U A 單）單） be LC 2 )/( r RR 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)21 id id id I U R 2. 差模輸入電阻差模輸入電阻(Input Differential Resistance) 注：注： id2id1id

15、III Uod1 Uod2 RL 2 RL 2 V2V1 Uid1 Uid2 Uid RCRC Uod Iid1 Iid2 Ic1 Ic2Iid id1 id1 2 I U be 2r 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)22 3. 差模輸出電阻差模輸出電阻(Output Differential Resistance) Uod1 Uod2 RL 2 RL 2 V2V1 Uid1 Uid2 Uid RCRC Uod Iid1 Iid2 Ic1 Ic2 C(d RRo 單）單） 單端輸出時(shí)為單端輸出時(shí)為 Cod 2RR 雙端輸出時(shí)為雙端輸出時(shí)為 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)23 U

16、CC RC RL RC RE UEE V1V2 uo Uic Iic1 Iic2 RE上有靜態(tài)電壓上有靜態(tài)電壓 和交流信號(hào)電壓和交流信號(hào)電壓0V Uic Uoc2 UCEQ2 二、共模二、共模(Common-Mode)抑制特性抑制特性 Uoc1 UCEQ1 I ic 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)24 RC Uoc2 RC Uoc1 Uic V1V2 Uoc 2RE2RE 圖圖5.4.4 基本差動(dòng)放大器的共模等效通路基本差動(dòng)放大器的共模等效通路 Iic1 Iic2 Ic1 Ic2 I ic 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)25 1.共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù) ic oc2o

17、c1 ic oc c U UU U U Au 雙端輸出時(shí)雙端輸出時(shí) RC Uoc2 RC Uoc1 Uic V1V2 Uoc 2RE2RE Iic1 Iic2 Ic1 Ic2 I ic 0 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)26 單端輸出時(shí)單端輸出時(shí) ic oc2 ic oc1 ( U U U U Auc 單）單） Ebe C 2)1(Rr R E C 2R R 1.共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù) RC Uoc2 RC Uoc1 Uic V1V2 Uoc 2RE2RE Iic1 Iic2 Ic1 Ic2 I ic 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)27 2. 共模輸入電阻共模輸入電阻 ic ic ic I U R RC Uoc2 RC Uoc1 Uic V1V2 Uoc 2RE2RE Iic1 Iic2 Ic1 Ic2 I ic 注：注： ic1ic2ic1ic 2IIII ic1 ic 2I U 2)1( 2 1 Ebe Rr 2021年6月27日星期日模擬電子技術(shù)28 3.共模輸出電阻共模輸出電阻 單端輸出時(shí)單端輸出時(shí) Coc( RR 單) RC Uoc2 RC Uoc1 Uic V1V2 Uoc 2RE2R