康華光-電子技術(shù)基礎(chǔ)(第六版)模擬部分ch07

1、2電子技術(shù)電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分基礎(chǔ)模擬部分1 1 緒論緒論2 2 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器3 3 二極管及其基本電路二極管及其基本電路4 4 場(chǎng)效應(yīng)三極管及其放大電路場(chǎng)效應(yīng)三極管及其放大電路5 5 雙極結(jié)型三極管及其放大電路雙極結(jié)型三極管及其放大電路6 6 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)7 7 模擬集成電路模擬集成電路8 8 反饋放大電路反饋放大電路9 9 功率放大電路功率放大電路10 10 信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路11 11 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源37 7 模擬集成電路模擬集成電路7.1 7.1 模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)7.2 7.2 差分式放大電路差分式

2、放大電路7.3 7.3 差分式放大電路的傳輸特性差分式放大電路的傳輸特性* *7.4 7.4 帶有源負(fù)載的差分放大電路帶有源負(fù)載的差分放大電路7.5 7.5 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.6 7.6 實(shí)際集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電實(shí)際集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電 路的影響路的影響7.7 7.7 變跨導(dǎo)式模擬乘法器變跨導(dǎo)式模擬乘法器7.8 7.8 放大電路中的噪聲與干擾放大電路中的噪聲與干擾47.1 模擬集成電路中的模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)直流偏置技術(shù)7.1.1 FET電流源電路電流源電路7.1.2 BJT電流源電路電流源電路57.1.1 FET電流源電路電流源電路1. MO

3、SFET鏡像電流源鏡像電流源RVVVIIIGSSSDDREFD2O T1、T2的參數(shù)全同的參數(shù)全同 只要滿足只要滿足 VGS VTN 必有必有 VDS1 VGS- -VTN T1一定工作在飽和區(qū)一定工作在飽和區(qū)又因?yàn)橛忠驗(yàn)?VGS2 = VGS1 = VGST2漏極接負(fù)載構(gòu)成回路后，只要漏極接負(fù)載構(gòu)成回路后，只要滿足滿足VDS2 VGS- -VTN ，就一定工，就一定工作在飽和區(qū)，且有作在飽和區(qū)，且有67.1.1 FET電流源電路電流源電路1. MOSFET鏡像電流源鏡像電流源RVVVIIIGSSSDDREFD2O 2TNGS1DREFVVKIIn 再根據(jù)再根據(jù)便可求出電流值便可求出電流值IO

4、的電流值與的電流值與Rd無關(guān)無關(guān) Rd的值在一定范圍內(nèi)變化時(shí)的值在一定范圍內(nèi)變化時(shí)（VDS2 VGS- -VTN），），IO的電流值將的電流值將保持不變，反映出保持不變，反映出IO的的恒流特性恒流特性。77.1.1 FET電流源電路電流源電路1. MOSFET鏡像電流源鏡像電流源當(dāng)器件具有不同的寬長(zhǎng)比時(shí)當(dāng)器件具有不同的寬長(zhǎng)比時(shí)12D1D2REFO)/()/(LWLWIIII （ =0=0）動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻( (交流電阻交流電阻) ) 2G12DS2Do)(SVir vD2ds21 Ir 87.1.1 FET電流源電路電流源電路2TNGSnD2)(VVKI 用用T3代替代替R，T1T3特性相同特

5、性相同1. MOSFET鏡像電流源鏡像電流源T1T3便可工作在飽和區(qū)便可工作在飽和區(qū)2TNGSnREFD3D1)(VVKIII 由于由于)(21SSDDGSGS3VVVV 所以所以只要滿足只要滿足TNSSDD2VVV 輸出電流為輸出電流為 97.1.1 FET電流源電路電流源電路動(dòng)態(tài)電阻更大，恒流特性更好動(dòng)態(tài)電阻更大，恒流特性更好2. 串級(jí)鏡像電流源串級(jí)鏡像電流源ds2ds4mds4mds2ds4o)1(rrgrgrrr 需要注意，需要注意，T4漏極接負(fù)載構(gòu)漏極接負(fù)載構(gòu)成回路后，需要滿足成回路后，需要滿足TN4GS4DS4VVV 107.1.1 FET電流源電路電流源電路3. 組合電流源組合電

6、流源除寬長(zhǎng)比外，除寬長(zhǎng)比外，T0T3特性相同，特性相同， T4、T5特性相同特性相同REF122)/()/(ILWLWI REF133)/()/(ILWLWI RE/()/()/()/( )/()/()/()/(ILWLWLWLWILWLWILWLWI 需保證所有管子工作在飽和區(qū)需保證所有管子工作在飽和區(qū)117.1.1 FET電流源電路電流源電路4. JFET電流源電流源JFET是耗盡型是耗盡型管，所以管，所以VGS=0時(shí)工作在飽和時(shí)工作在飽和區(qū)區(qū)耗盡型耗盡型MOS管也可采用類似的方式構(gòu)成電流源管也可采用類似的方式構(gòu)成電流源)1( DSDSSODv IIiDSSo1I

7、r 127.1.2 BJT電流源電路電流源電路BE1BE2=VVREFI E1E2= IIC1C2= IIRVVBECC= RVCC Rc的值在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，的值在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，IC2的電流值將保持不變，反的電流值將保持不變，反映出映出IC2的的恒流特性恒流特性。T1、T2的參數(shù)全同的參數(shù)全同 1. 鏡像電流源鏡像電流源137.1.2 BJT電流源電路電流源電路動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻 2B12CE2Co)(Ivir 一般一般ro在幾百千歐以上在幾百千歐以上ce r 1. 鏡像電流源鏡像電流源147.1.2 BJT電流源電路電流源電路 IREF VCC VEE IC1 T1 T2 iC2=IC

8、2 = IO= IREF R 2IB c2 c1 b1 b2 vCE IREF VCC VEE IC1 T1 T2 iC2 R 2IB 其他形式其他形式 1. 鏡像電流源鏡像電流源157.1.2 BJT電流源電路電流源電路e2BE2BE1RVV E2C2OIII e2BERV 由于由于很小，很小，BEV 所以所以IC2也很小。也很小。 IREF VCC VEE IC1 T1 T2 IC2IO R 2IB + + - - VBE2 Re2 VBE1 rorce2（1 ） e2be2e2RrR （參考射極偏置共射放大電路的輸出電阻（參考射極偏置共射放大電路的輸出電阻 ）oR 2. 微電流源微電流源

9、167.1.2 BJT電流源電路電流源電路 R T1 IC15 IREF IB3 2IB T3 T2 IC25 IC3=IO VCC VEE 3. 高輸出阻抗電流源高輸出阻抗電流源A1和和A3分別是分別是T1和和T3的相對(duì)結(jié)面積的相對(duì)結(jié)面積 動(dòng)態(tài)輸出電阻動(dòng)態(tài)輸出電阻ro遠(yuǎn)比微電流源的動(dòng)態(tài)輸出電阻高遠(yuǎn)比微電流源的動(dòng)態(tài)輸出電阻高RVVVVIEEBE23BECCREF REFIIAAIIREF13C2O177.1.2 BJT電流源電路電流源電路 T4 T5 T6 I5 I6 I2 I3 IREF R1 T1 T2 T3 R3 R2 VCC VEE T1、R1 和和T4支路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流支路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流

10、IREF1EB4BE1EECCREFRVVVVI T1和和T2、T4和和T5構(gòu)成鏡像電流源構(gòu)成鏡像電流源T1和和T3，T4和和T6構(gòu)成了微電流源構(gòu)成了微電流源4. 組合電流源組合電流源187.2 差分式放大電路差分式放大電路7.2.1 差分式放大電路的概述差分式放大電路的概述7.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路7.2.3 BJT差分式放大電路差分式放大電路191 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)差分放大器，又稱差動(dòng)放大器，廣泛應(yīng)用于集成電路中。它是由兩個(gè)對(duì)稱的共源放大器通過源極電阻RSS相耦合而組成的。 7.2.1 差分放大器概述差分放大器概述基本電路202 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) 差模信號(hào)差模信號(hào)兩輸入

11、端作用著數(shù)值相 等、極性相反的輸入信號(hào)電壓，即vi1=-vi2，則稱它們?yōu)橐粚?duì)差模輸入信號(hào)；表示為： vid= vi1-vi2; 輸出：vo1, vo2, vo=vo1- vo2若設(shè)差分放大器的兩輸入端分別作用著數(shù)值相 等、極性相同的輸入信號(hào)電壓，即vi1=vi2，則稱它們?yōu)橐粚?duì)共模輸入信號(hào)；表示為：共模信號(hào)共模信號(hào)ic1ic2icvvvvo=vo1- vo2=021實(shí)際信號(hào)：實(shí)際信號(hào)：實(shí)際加到差分放大器兩輸入端的信號(hào)電壓往往為任意信號(hào)，它們既不是差模信號(hào)，又不是共模信號(hào)vvvvvvvvvvi1i1i2i1i2i2i1i2i1i22222vvvvvvi1icidi2icid22vvvvvvic

12、i1i2idi1i2(),222差分放大器輸出信號(hào)也可以分為共模信號(hào)和差模信號(hào)。vvvvvvo1ocodo2ocod/22vvvoco1o2() / 2odo1o2vvv)vv(AvvvvA21vA2/vvvvA21vA2/vvv2i1 ivd2o1ooidvdicvcodoco2idvdicvcodoco1反映抑制零漂能力的指標(biāo)反映抑制零漂能力的指標(biāo)cdCMR=vvAAK237.2.1 差分放大器概述差分放大器概述4. 零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出電壓不為零且緩慢變化的現(xiàn)象。輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出電壓不為零且緩慢變化的現(xiàn)象。產(chǎn)生零漂的主要原因：產(chǎn)生零漂的主要原因：溫漂指標(biāo)：溫漂指標(biāo)：（

13、1 1）溫度變化引起，也稱）溫度變化引起，也稱溫漂溫漂（2 2）電源電壓波動(dòng)）電源電壓波動(dòng)溫度每升高溫度每升高1C，輸出漂移電壓按電壓增益折，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。247.2.1 差分放大器概述差分放大器概述5. 三端器件組成的差分式放大電路三端器件組成的差分式放大電路iidiiciic257.2.2 FET差分式放大電路原理分析差分式放大電路原理分析1. MOSFET電路組成電路組成T1、T2對(duì)稱對(duì)稱源極共用電流源極共用電流源支路源支路267.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路靜態(tài)靜態(tài)ODQD2QD1Q21=IIII

14、GSQGS2QGS1Q=VVVDDV d1DQRI )(GSQV 2TNGSQnDQ)(VVKI 2. 靜態(tài)工作原理靜態(tài)工作原理s1d1DS2DS1VVVV 由由可求得可求得 VGSQ最后需要校驗(yàn)是否工作在飽和區(qū)最后需要校驗(yàn)是否工作在飽和區(qū)277.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路vi1和和vi2大小相等，相位相反。大小相等，相位相反。vO1和和vO2大小相等，大小相等，相位相反。相位相反。 vO = vO1- -vO2 0，信號(hào)被放大，信號(hào)被放大3. 動(dòng)態(tài)工作原理動(dòng)態(tài)工作原理動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：僅輸入差模信號(hào)僅輸入差模信號(hào)287.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路vi1和和vi2大小

15、相等，相位相同。大小相等，相位相同。vO1和和vO2大小相等，大小相等，相位相同。相位相同。 vO = vO1- -vO2= 0，雙端無信號(hào)輸出，雙端無信號(hào)輸出2. 工作原理工作原理動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：僅輸入共模信號(hào)僅輸入共模信號(hào)實(shí)際上單端輸出時(shí)也有很實(shí)際上單端輸出時(shí)也有很強(qiáng)的共模信號(hào)抑制能力強(qiáng)的共模信號(hào)抑制能力297.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路 溫度變化和電源電壓波動(dòng)，都將使兩個(gè)漏極電流產(chǎn)生變溫度變化和電源電壓波動(dòng)，都將使兩個(gè)漏極電流產(chǎn)生變化，且變化趨勢(shì)相同?；?，且變化趨勢(shì)相同。 其效果相當(dāng)于在兩個(gè)輸其效果相當(dāng)于在兩個(gè)輸入端加入了共模信號(hào)入端加入了共模信號(hào)2. 工作原理工作原理抑制零

16、點(diǎn)漂移原理抑制零點(diǎn)漂移原理307.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路（1）差模情況）差模情況 雙入、雙出雙入、雙出4. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算vi1和和vi2大小相等，相位相反大小相等，相位相反iD1的增加量等于的增加量等于iD2的減小量的減小量（或者相反）（或者相反）流過源極公共支路的電流不變，流過源極公共支路的電流不變，即公共源極即公共源極s電位沒變化電位沒變化相當(dāng)于相當(dāng)于s節(jié)點(diǎn)交流量為零，即節(jié)點(diǎn)交流量為零，即vs=0，故得交流通路故得交流通路雙端輸出接負(fù)載雙端輸出接負(fù)載 vO1 vO2 Rd2 Rd1 +VDD vO d2 vi2 IO - -VSS vS T2 s2 VGS2

17、 iD2 d1 T1 s1 1 iD1 g1 vi1 +vid/2 VGS1 g2 -vid/2 317.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路（1）差模情況）差模情況 雙入、雙出雙入、雙出3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算電路左右完全對(duì)稱，相當(dāng)于左電路左右完全對(duì)稱，相當(dāng)于左右各帶二分之一的接地負(fù)載右各帶二分之一的接地負(fù)載電壓增益電壓增益 idodvvvAi2i1o2o1vvvv i1o1i1o122vvvv 等于單邊電壓增益等于單邊電壓增益327.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路（1）差模情況）差模情況 雙入、雙出雙入、雙出3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算單邊小信號(hào)等效單邊小信號(hào)等效

18、電路（電路（ = 0）)2|(Ld1mRRg i1o1dvvv A若若 0)2|(Ld1ds1mdRRrgA vDQds11Ir 其中其中DQnTNGSQnm2)(2IKVVKg 以雙倍的元器件換以雙倍的元器件換取抑制零漂的能力取抑制零漂的能力337.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路（1）差模情況）差模情況 雙入、雙出雙入、雙出3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算輸出電阻輸出電阻d2d1oRRR 由兩個(gè)漏極之間看進(jìn)去的等效電阻由兩個(gè)漏極之間看進(jìn)去的等效電阻輸入電阻輸入電阻 由兩個(gè)柵極之間看進(jìn)去由兩個(gè)柵極之間看進(jìn)去的等效電阻。兩個(gè)管子?xùn)旁吹牡刃щ娮?。兩個(gè)管子?xùn)旁礃O之間是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，但由于極之間

19、是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，但由于柵極是絕緣的，所以輸入電柵極是絕緣的，所以輸入電阻趨于無窮。阻趨于無窮。347.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路（1）差模情況）差模情況 雙入、單出雙入、單出3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算 ido1d1vvvAi2i1o1vvv i1o12vv )|(21Ld1mRRg 輸出電阻輸出電阻d1oRR 漏極到地之間看進(jìn)去的漏極到地之間看進(jìn)去的等效電阻等效電阻d1ds1o| RrR 或或注意：?jiǎn)味溯敵鰰r(shí)，負(fù)載的接入將影響被接漏極的直流電位注意：?jiǎn)味溯敵鰰r(shí)，負(fù)載的接入將影響被接漏極的直流電位(vo2輸出時(shí)無負(fù)號(hào)輸出時(shí)無負(fù)號(hào))357.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路

20、輸入等效變換輸入等效變換（1）差模情況）差模情況 單端輸入單端輸入3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算根據(jù)疊加原理，左側(cè)激勵(lì)源根據(jù)疊加原理，左側(cè)激勵(lì)源置零后，等效于雙端輸入置零后，等效于雙端輸入而左側(cè)激勵(lì)源對(duì)兩輸入端來而左側(cè)激勵(lì)源對(duì)兩輸入端來說相當(dāng)于共模信號(hào)說相當(dāng)于共模信號(hào)vic，此處，此處僅考慮差模信號(hào)僅考慮差模信號(hào)，故差模情故差模情況等效于雙端輸入況等效于雙端輸入差模指標(biāo)與雙端輸入時(shí)相同差模指標(biāo)與雙端輸入時(shí)相同367.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（2）共模情況）共模情況交流通路交流通路vi1和和vi2大小相等，相位相同大小相等，相位相同id1和和id2

21、同時(shí)等量增加或等量減同時(shí)等量增加或等量減小小流過源極公共支路的變化電流流過源極公共支路的變化電流是單邊的是單邊的2倍，所以電流源內(nèi)倍，所以電流源內(nèi)阻需要保留，公共源極阻需要保留，公共源極s電位電位將明顯變化，這與差模輸入情將明顯變化，這與差模輸入情況有本質(zhì)的區(qū)別況有本質(zhì)的區(qū)別377.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（2）共模情況）共模情況交流通路交流通路可將源極公共支路等效到各可將源極公共支路等效到各自的源極自的源極 雙端輸出雙端輸出共模信號(hào)的輸入使兩管漏極共模信號(hào)的輸入使兩管漏極電壓有相同的變化電壓有相同的變化理想情況下有理想情況下有0o2o1oc v

22、vv0icocc vvvA共模增益共模增益387.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路icoc1c1vvv A抑制零漂能力增強(qiáng)抑制零漂能力增強(qiáng)icoc2vv )2(1omdmrgRg od2rR or c1vA 單端輸出單端輸出3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（2）共模情況）共模情況共模時(shí)，兩邊單端輸出完全相同共模時(shí)，兩邊單端輸出完全相同其中其中d2d1dRRR ro 是電流源的輸出電阻（內(nèi)阻）是電流源的輸出電阻（內(nèi)阻）若若 0，則還要考慮，則還要考慮rds的影響（與的影響（與Rd并聯(lián)）并聯(lián)）397.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路cdCMRvvAAK dB lg20cdCMRv

23、vAAK 雙端輸出，理想情況雙端輸出，理想情況 CMRK 單端輸出單端輸出 CMRKc1d1vvAAomrg 越越大大， CMRK抑制零漂能力抑制零漂能力 越強(qiáng)越強(qiáng)單端輸出時(shí)的總輸出電壓?jiǎn)味溯敵鰰r(shí)的總輸出電壓3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（3）共模抑制比）共模抑制比icc1idd1o1vvvvvAA (Avd1和和Avc1均有負(fù)號(hào)均有負(fù)號(hào))1(idCMRicidd1vvvvKA 407.2.2 FET差分式放大電路差分式放大電路3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（4）頻率響應(yīng)）頻率響應(yīng) 差模增益的高頻響應(yīng)與共射電路相同，低頻可放大差模增益的高頻響應(yīng)與共射電路相同，低頻可放大直流信號(hào)直流信號(hào)。 由于

24、公共源極上電流源的等效阻抗隨信號(hào)頻率升高由于公共源極上電流源的等效阻抗隨信號(hào)頻率升高而減小，所以共模增益將隨頻率升高而增大，則共模抑而減小，所以共模增益將隨頻率升高而增大，則共模抑制比隨之下降。制比隨之下降。四種工作方式歸納比較見表四種工作方式歸納比較見表7.2.1417.2.3 BJT差分式放大電路差分式放大電路1. 電路組成電路組成427.2.3 BJT差分式放大電路差分式放大電路2. 工作原理工作原理靜態(tài)靜態(tài)OCC2C121=IIII CE2CE1=VV CCV)V7 . 0(c2CCC RIV c2CRIEVIIICB2B1 437.2.3 BJT差分式放大電路差分式放大電路差模情況差

25、模情況 雙入、雙出雙入、雙出beLcd)21|(=rRRA vbeLcd12)|(=rRRA v 雙入、單出雙入、單出 ic1 vo1 c2 Rc Rc c1 T1 T2 - - vi2 - -vid/2 + vi1+ vid/2 RL ic2 b1 b2 e - - + - - + 單端輸入等效于雙端輸入單端輸入等效于雙端輸入bedi2= rR 輸入電阻輸入電阻（與（與MOS管最明顯的差別）管最明顯的差別）2. 工作原理工作原理447.2.3 BJT差分式放大電路差分式放大電路2. 工作原理工作原理共模情況共模情況 雙出雙出oLd12rRA v 單出單出 voc1 voc2 voc c2 R

26、c Rc c1 T1 T2 b1 b2 vi1vic vi2vic 2ro 2ro 0icocc vvvALcL| RRR )2)(1(21=obeicrrR 輸入電阻輸入電阻其它指標(biāo)與其它指標(biāo)與MOS管差分式放大電路類似管差分式放大電路類似457.5 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5.1 CMOS MC14573集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5.2 BJT型型LM741集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器7.5.3 BiJFET型集成運(yùn)算放大器型集成運(yùn)算放大器LF356467.5.1 CMOS MC14573集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器1. 電路結(jié)構(gòu)和工作原理電路結(jié)構(gòu)和工作原理引腳排列頂視圖引腳

27、排列頂視圖477.5.1 CMOS MC14573集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器(1)(1)直流分析直流分析REFGS5SSDDREFSG5SSDDoREF RVVVRVVVII 2TPGS5p5REF)(VVKI 已知已知VTN 和和Kp5 ，可求出，可求出IREF 根據(jù)各管子的寬長(zhǎng)比根據(jù)各管子的寬長(zhǎng)比 ，可求出其它支路電流。，可求出其它支路電流。2. 技術(shù)指標(biāo)分析計(jì)算技術(shù)指標(biāo)分析計(jì)算487.5.1 CMOS MC14573集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器(2)(2)小信號(hào)分析小信號(hào)分析2idgs1vv 2idgs2vv 設(shè)設(shè) gm1 = gm2 = gm )|(ds4ds2mido21rrgA

28、vvv輸入級(jí)電壓增益輸入級(jí)電壓增益 2. 技術(shù)指標(biāo)分析計(jì)算技術(shù)指標(biāo)分析計(jì)算)|)( )|(4o2o2d4d4o2oogs7o2rriirri vv則則)|()|)(2()2( ds4ds2idm4o2oid2mid1mrrgrrggvvv 497.5.1 CMOS MC14573集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器總電壓增益總電壓增益 Av = Av1Av2 Av2= vo/ v gs7 = - gm7(rds7 | rds8) 第二級(jí)電壓增益第二級(jí)電壓增益 將參數(shù)代入計(jì)算得將參數(shù)代入計(jì)算得 Av = 40884.8（ 92.2 dB ）(2)(2)小信號(hào)分析小信號(hào)分析2. 技術(shù)指標(biāo)分析計(jì)算技術(shù)指標(biāo)分

29、析計(jì)算507.5.2 BJT型型LM741集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器原理電路原理電路 517.5.2 BJT型型LM741集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路527.5.3 BiJFET型集成運(yùn)算放大器型集成運(yùn)算放大器LF356簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路JFET差分式差分式放大電路放大電路BJT差分式差分式放大電路放大電路共集電極共集電極放大電路放大電路復(fù)合管復(fù)合管共集電極共集電極放大電路放大電路互補(bǔ)對(duì)稱互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)輸出級(jí)過流保過流保護(hù)電路護(hù)電路外接調(diào)外接調(diào)零電阻零電阻537.5.3 BiJFET型集成運(yùn)算放大器型集成運(yùn)算放大器LF356簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路很高的輸入電阻，很低的輸入偏置電流，高

30、速、寬帶和低噪聲很高的輸入電阻，很低的輸入偏置電流，高速、寬帶和低噪聲 547.6 實(shí)際集成運(yùn)算放大器的主要實(shí)際集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電路的參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電路的影響影響7.6.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)7.6.2 集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問題集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問題557.6.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）1. 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓VIO 輸入電壓為零時(shí)，為了使輸出電壓為零，在輸入端加輸入電壓為零時(shí)，為了使輸出電壓為零，在輸入端加的補(bǔ)償電壓。一般約為的補(bǔ)償電壓。一般約為（110）mV

31、。超低失調(diào)運(yùn)放為。超低失調(diào)運(yùn)放為（120） V。高精度運(yùn)放。高精度運(yùn)放OP-117 VIO=4 V。MOSFET達(dá)達(dá)20mV。2. 輸入偏置電流輸入偏置電流IIB IBN IBP IBN IBP VCC VEE VO 集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端靜態(tài)電集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端靜態(tài)電流的平均值流的平均值 IIB（IBNIBP）/2 BJT為為10nA1 A；MOSFET運(yùn)放運(yùn)放IIB在在pA數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。567.6.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)3. 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO 輸入電壓為零時(shí)流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流輸入電壓為零時(shí)流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流之差，即之差，即I

32、IO|IBPIBN| 。 一般約為一般約為1 nA0.1 A。 4. 溫度漂移溫度漂移（1）輸入失調(diào)電壓溫漂）輸入失調(diào)電壓溫漂 VIO / T（2）輸入失調(diào)電流溫漂）輸入失調(diào)電流溫漂 IIO / T輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）577.6.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)差模特性差模特性1. 開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益Avo和帶寬和帶寬BW 20lgAvo/ /dB 106 dB 100 80 60 40 20 0 10 0 fH7 Hz 20 dB/ /十倍頻程十倍頻程 fT1.4 MHz f/ /Hz fH 10 102 103 10

33、4 105 106 fT 107 741型運(yùn)放型運(yùn)放Avo的頻率響應(yīng)的頻率響應(yīng) 開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益Avo開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW (fH)單位增益帶寬單位增益帶寬 BWG (fT)587.6.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)2. 差模輸入電阻差模輸入電阻rid和輸出電阻和輸出電阻ro BJT輸入級(jí)的運(yùn)放輸入級(jí)的運(yùn)放rid一般在幾百千歐到數(shù)兆歐一般在幾百千歐到數(shù)兆歐MOSFET為輸入級(jí)的運(yùn)放為輸入級(jí)的運(yùn)放rid1012超高輸入電阻運(yùn)放超高輸入電阻運(yùn)放rid1013、IIB0.040pA一般運(yùn)放的一般運(yùn)放的ro200，而超高速，而超高速AD9610的的ro0.05。3.

34、最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓Vidmax差模特性差模特性597.6.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)共模特性共模特性1. 共模抑制比共模抑制比KCMR和共模輸入電阻和共模輸入電阻ric 一般通用型運(yùn)放一般通用型運(yùn)放KCMR為（為（80120）dB，高精度運(yùn)放，高精度運(yùn)放可達(dá)可達(dá)140dB，ric100M。 2. 最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓Vicmax 運(yùn)放作為電壓跟隨器時(shí)，使輸出電壓產(chǎn)生運(yùn)放作為電壓跟隨器時(shí)，使輸出電壓產(chǎn)生1%跟隨誤差跟隨誤差的共模輸入電壓幅值。高質(zhì)量的運(yùn)放可達(dá)的共模輸入電壓幅值。高質(zhì)量的運(yùn)放可達(dá) 13V。607.6.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成

35、運(yùn)放的主要參數(shù)大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性1. 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率SR放大電路在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號(hào)（例如階躍信號(hào)）時(shí)，放大電路在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號(hào)（例如階躍信號(hào)）時(shí)，輸出電壓對(duì)時(shí)間的最大變化速率，即輸出電壓對(duì)時(shí)間的最大變化速率，即 maxoRd)(dttSv Vimax Vimax t R1 R2 vi R3 vO 741 Vomax Vomax t 斜率決定斜率決定 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率 若信號(hào)為若信號(hào)為viVimsin2 ft ，則運(yùn)放的，則運(yùn)放的SR必須滿足必須滿足SR2fmaxVom617.6.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)2. 全功率帶寬全功率帶寬BWP 運(yùn)放

36、輸出最大峰值電壓時(shí)允許的最高頻率，即運(yùn)放輸出最大峰值電壓時(shí)允許的最高頻率，即SR和和BWP是大信號(hào)和高頻信號(hào)工作時(shí)的重要指標(biāo)是大信號(hào)和高頻信號(hào)工作時(shí)的重要指標(biāo)一般通用型運(yùn)放一般通用型運(yùn)放SR在在1V/ s以下，以下，741的的SR=0.5V/ s高速運(yùn)放要求高速運(yùn)放要求SR30V/ s以上。以上。 目前超高速的運(yùn)放如目前超高速的運(yùn)放如AD9610的的SR 3500V/ s。omRmaxP2 VSfBW 大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性627.6.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)電源特性電源特性1. 電源電壓抑制比電源電壓抑制比KSVR 衡量電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響衡量電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響 2. 靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗PV 1. 電源電壓范圍電源電壓范圍3. 最大輸