第六章差分式放大電路

1、6 模擬集成電路模擬集成電路重點重點：差分放大電路的構(gòu)成及分析方法；差分放大電路的構(gòu)成及分析方法；難點難點：理解差模信號和共模信號；：理解差模信號和共模信號； 差放電路抑制共模信號的原理；差放電路抑制共模信號的原理； 差放電路的分析；差放電路的分析； 重點難點重點難點6 模擬集成電路模擬集成電路6.1 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)6.2 差分式放大電路差分式放大電路6.3 差分式放大電路的傳輸特性差分式放大電路的傳輸特性6.4 集成電路運算放大器集成電路運算放大器6.5 實際集成運算放大器的主要參數(shù)實際集成運算放大器的主要參數(shù)6.1 模擬集成電路中的模擬集成電路中的

2、直流偏置技術(shù)直流偏置技術(shù) BJT電流源電路電流源電路1.鏡像電流源鏡像電流源(mirror current sources ) 6.1.1 BJT電流源電路電流源電路+VCCT1T2RIREFIC1iC22IB-VEEvCET1與與T2參數(shù)完全相同參數(shù)完全相同T1對對T2具有溫度補償作用具有溫度補償作用IC2IC1R壓降壓降VBEIC222REF2CB1CREF2CB1C IIIIIIIIRVVRVVVIIIEECCEEBECCREF2CO 1.鏡像電流源鏡像電流源(mirror current sources ) 6.1.1 BJT電流源電路電流源電路+VCCT1T2RIREFIC1iC22

3、IB-VEEvCEIO與與IREF相等，構(gòu)成鏡像關(guān)系，相等，構(gòu)成鏡像關(guān)系，改變改變R值，可以獲得不同的值，可以獲得不同的IO，不受不受T2負(fù)載變動的影響負(fù)載變動的影響 較小時，較小時，IB對對IREF的分流作用影響鏡像對稱的分流作用影響鏡像對稱度。若需減小輸出電流，必要求度。若需減小輸出電流，必要求R的值很大的值很大B21CE2C2oIvir 動態(tài)輸動態(tài)輸出電阻出電阻2.微電流源微電流源(widlar current source)6.1.1 BJT電流源電路電流源電路 利用發(fā)射結(jié)電壓對集電極電流的影響作用。利用發(fā)射結(jié)電壓對集電極電流的影響作用。 T2的射極電阻的射極電阻使其發(fā)射結(jié)電壓減小，從

4、而減小其集電極電流使其發(fā)射結(jié)電壓減小，從而減小其集電極電流IC2 +VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB-VEEe2BEE2C2ORVIII e2be2e2ce2o1RrRrr RVVIEECCREF 2.微電流源微電流源(widlar current source)6.1.1 BJT電流源電路電流源電路+VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB例題：例題：VCC=30V，現(xiàn)要求，現(xiàn)要求IC2 10A。若采用鏡像電流源：若采用鏡像電流源： MRRVVIIBECCREFC9322.2.微電流源微電流源(widlar current source)6.1.1 BJT電流源電路電

5、流源電路+VCCT1T2RRe2IREFIC1IC22IB選選Re2 11.97k，利用公式：，利用公式：2222212121lnECEEBEBECCTBEBERIRIVVIIVVV AIICREF 7 .9981 kIVVRREFBECC3 .29若采用微電流源：若采用微電流源：代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)，多路電流源多路電流源(multiple outputs)又稱比例電流源又稱比例電流源6.1.1 BJT電流源電路電流源電路+VCCT1T1RRe1IREFIC1IC1 IBReT0IC2Re2T2T3Re3IC3REFeieCiIRRI 3.高輸出阻抗電流源高輸出阻抗電流源6.1.1 BJT電流源電

6、路電流源電路+VCCT1T2RIREFIC1IC22IB-VEET3IC3威爾遜電流源電路利用電流負(fù)反饋原威爾遜電流源電路利用電流負(fù)反饋原理來進一步提高鏡像輸出電流的溫度理來進一步提高鏡像輸出電流的溫度穩(wěn)定性和增大動態(tài)輸出電阻穩(wěn)定性和增大動態(tài)輸出電阻RVVVVIEE3BE2BECCREF REF13C2OIAAII A1、A3為為T1、T3得相對結(jié)面積得相對結(jié)面積當(dāng)溫度或負(fù)載變化使當(dāng)溫度或負(fù)載變化使IO(IC2)增大時，增大時，IE2隨之增大，隨之增大，IC3及其鏡像電及其鏡像電流流IC1亦隨之增大，促使亦隨之增大，促使VC1(VB2)減小、減小、IB2減小，減小，IO減小，穩(wěn)定了減小，穩(wěn)定了

7、IO4. 組合電流源組合電流源6.1.1 BJT電流源電路電流源電路+VCCT1T2R1IREFI2I3R3T3-VEET4T5I5I6R2T6電流源電流源電流阱電流阱5. 電流源作有源負(fù)載電流源作有源負(fù)載6.1.1 BJT電流源電路電流源電路IREFT2T3T1RvOvi+VCC可使電路在不提高電源電壓的可使電路在不提高電源電壓的條件下，獲得較高的電壓增益條件下，獲得較高的電壓增益與較大的動態(tài)范圍與較大的動態(tài)范圍有源負(fù)載有源負(fù)載是模擬集成電路的重要特征。采用有源負(fù)載的運放，有是模擬集成電路的重要特征。采用有源負(fù)載的運放，有時中間只需兩級放大，就可以滿足高增益的要求。這樣，放大器時中間只需兩級

8、放大，就可以滿足高增益的要求。這樣，放大器級數(shù)減少，有利于提高多級放大器的穩(wěn)定性級數(shù)減少，有利于提高多級放大器的穩(wěn)定性鏡像電流源作為鏡像電流源作為T1的集電極負(fù)載的集電極負(fù)載6.2 差分式放大電路差分式放大電路 直流信號放大中存在的問題直流信號放大中存在的問題 基本電路基本電路 6.2.0 概述概述 6.2.1 差分式放大電路一般結(jié)構(gòu)差分式放大電路一般結(jié)構(gòu) 6.2.2 射極耦合射極耦合差分式放大電路差分式放大電路 6.2.3 源極耦合差分式放大電路源極耦合差分式放大電路 差分式放大電路中的一般概念差分式放大電路中的一般概念 主要技術(shù)指標(biāo)的計算主要技術(shù)指標(biāo)的計算 帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電

9、路帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路 工作原理工作原理 6.2.0 概述概述(1) 級間耦合不能采用阻容耦合方式級間耦合不能采用阻容耦合方式(2) 出現(xiàn)零點漂移出現(xiàn)零點漂移直流放直流放大器大器直流信號放大中存在的問題直流信號放大中存在的問題tvo零漂現(xiàn)象：零漂現(xiàn)象：輸入輸入vi=0時，輸出有緩時，輸出有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。慢變化的電壓產(chǎn)生。產(chǎn)生零漂的原因：產(chǎn)生零漂的原因：零漂的衡量方法：零漂的衡量方法：由溫度變化引起的。由溫度變化引起的。當(dāng)當(dāng)溫度變化使第一級放大溫度變化使第一級放大器的靜態(tài)工作點發(fā)生微器的靜態(tài)工作點發(fā)生微小變化時，這種變化量小變化時，這種變化量會被后面的電路逐級放會被后面的電路

10、逐級放大，最終在輸出端產(chǎn)生大，最終在輸出端產(chǎn)生較大的電壓漂移。因而較大的電壓漂移。因而零點漂移也叫零點漂移也叫溫漂。溫漂。將輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸將輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端計算。入端計算。+-Re1b1Rc1RT1ovviTV2CCRe2VCC 6.2.0 概述概述 100,=V1A 若輸出有若輸出有1 V的漂的漂移電壓移電壓 。 則等效輸入有則等效輸入有100 uV的漂移電壓。的漂移電壓。假設(shè)假設(shè)第一級是關(guān)鍵第一級是關(guān)鍵100=V2A減小零漂的措施：減小零漂的措施：用非線性元件進行溫度補償。用非線性元件進行溫度補償。采用差動放大電路。采用差動放大電路。等效等效 100 uV

11、漂移漂移 1 V10000=VA+-Re1b1Rc1RT1ovviTV2CCRe2VCC 6.2.0 概述概述 6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)1. 用三端器件組成的差分式放大電路用三端器件組成的差分式放大電路a. 差分放大電路一般有兩個輸入端：差分放大電路一般有兩個輸入端： 雙端輸入雙端輸入從兩輸入端同時加信號從兩輸入端同時加信號 單端輸入單端輸入僅從一個輸入端僅從一個輸入端對地對地加信號加信號 b.差分放大電路可以有兩個輸出端：差分放大電路可以有兩個輸出端： 雙端輸出雙端輸出從從vO1 和和vO2輸出輸出 單端輸出單端輸出從從vO1或或vO2對地輸出對地輸出vi

12、1R1T1R2vi2V+V-vO1vO2IOroT2O1O2I1I2+-+-e差模輸入電差模輸入電流流共模輸共模輸入電流入電流共模輸共模輸入電流入電流差模信號：差模信號：大小相等相位相反的兩個信號：大小相等相位相反的兩個信號：vid共模信號共模信號 ：大小相等相位相同的兩個信號：大小相等相位相同的兩個信號：vic任意兩個信號總可以分解成差模與共模兩個分量：任意兩個信號總可以分解成差模與共模兩個分量：idiciidiciiiidiiicvvvvvvvvvvvv2121)()(21212121 差模電壓增益差模電壓增益共模電壓增益共模電壓增益2. 差模信號和共模信號的概念差模信號和共模信號的概念i

13、cVCidVDovAvAv 6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu) 6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路1.1.基本電路基本電路+_rT+TCC1REEvO2VRccV+i2vvi1oidv2idv2I0Eo2v+vo1射極耦合（射極耦合（Emitter-coupled)方式方式 6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路2.2.工作原理工作原理靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：+_rT+TCC1REEvO2VRccV+i2vvi1oidv2idv2I0Eo2v+vo10CC2C121=IIII CE2CE1=VV CCV)7 . 0(CCCC RIV

14、 CCRIEV CB1B1III 動態(tài)分析：動態(tài)分析：僅輸入差模信號，僅輸入差模信號， i2i1vv 和和大小相等，相位相反。大小相等，相位相反。 c2c1vv和和大小相等，大小相等， 0c2c1o vvv信號被放大。信號被放大。相位相反。相位相反。 溫度變化和電源電壓波動，都將使集電極電溫度變化和電源電壓波動，都將使集電極電流產(chǎn)生變化。且變化趨勢是相同的，流產(chǎn)生變化。且變化趨勢是相同的，差分式放大電路對共模信號有很強抑制作用。差分式放大電路對共模信號有很強抑制作用。其效果相當(dāng)于在兩個輸入端加入了共模信號其效果相當(dāng)于在兩個輸入端加入了共模信號。 6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式

15、放大電路流過恒流源的電流不變，故流過恒流源的電流不變，故BJT的射極電位不變；負(fù)載的射極電位不變；負(fù)載中點電位不變，以上各點對中點電位不變，以上各點對差模信號視為短路。差模信號視為短路。（1）差模電壓放大倍數(shù)）差模電壓放大倍數(shù)+2+Eid2TvTi1id1RRvcc+i22vvvEv+o1ovo2 6.2.2射極耦合差分式電路射極耦合差分式電路3.主要技術(shù)指標(biāo)計算主要技術(shù)指標(biāo)計算beCidOVDrRVVA 有負(fù)載時：有負(fù)載時：2LCLbeLVDRRRrRA 無負(fù)載時：無負(fù)載時：CobeiRRrR22 bIbIRL/2rbeRC1odVrbeRC2odVRL/22idV2idVidVbI oVb

16、I 6.2.2射極耦合差分式電路射極耦合差分式電路+2+Eid2TvTi1id1RRvcc+i22vvvEv+o1ovo2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 雙入、雙出雙入、雙出bIbIRL/2rbeRC1odVrbeRC2odVRL/22idV2idVidVbI oVbI 雙入、單出雙入、單出 ido1VD1=vvAi1o12vvVD21A bec2rR 接入負(fù)載時接入負(fù)載時beLcVD2)/(=rRRA 6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路（）共模電壓放大倍數(shù)（）共模電壓放大倍數(shù)i2v+_rT+TCC1REEvO2VRccV+vi1oicv

17、icvI0Eo2v+vo1LRvvcic1Ricci1T2RRvvT+i2+LOr2Or2+vOC 6.2.2射極耦合差分式電路射極耦合差分式電路021 icococicocVCvvvvvA)1(221obeirrR ocVbIrbeRCicVbI 1ocV2ocV2rorbebI bIRCicV2ro6.2.2射極耦合差分式電路射極耦合差分式電路vvcicb1Ricci1T2RRvvT+i2+LOr2Or2+vOC 雙端輸出雙端輸出 單端輸出單端輸出icoc1VC1vvA 抑制零漂能力增強抑制零漂能力增強icoc2vv obec2)1(rrR oc2rR or VC1AbIrbeRCicVb

18、I 1ocV2ocV2rorbebI bIRCicV2ro 6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路 6.2.2射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路 單端輸入等效雙端輸入單端輸入等效雙端輸入: 因為因為ro從從T2發(fā)射結(jié)電阻，發(fā)射結(jié)電阻，故故 ro可視為開路，于是有可視為開路，于是有becrRAVDvi1 = vi2 = vid /2 計算同雙端輸入雙端輸出：計算同雙端輸入雙端輸出：0 VCAberR2idco2 RR 單端輸入、雙端輸出的方式單端輸入、雙端輸出的方式rT+T1O2idviei1v+-i2v+-RRcc衡量差分式放大電路抑制共模信號的能力。衡量差分式放大

19、電路抑制共模信號的能力。VCVDCMRAAK dBlg20VCVDCMRAAK 差分式放大電路雙端輸出時：差分式放大電路雙端輸出時：KCMR為無窮大；單端輸出時：為無窮大；單端輸出時：beoVCVDCMRrrAAK )11()1(1111111idicCMRidVDidicVDVCidVDicVCidVDovvKvAvvAAvAvAvAv （）共模抑制比（）共模抑制比 6.2.2射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路 高頻響應(yīng)同共射極放大電路，由于采用了直高頻響應(yīng)同共射極放大電路，由于采用了直接耦合，故低頻響應(yīng)很好接耦合，故低頻響應(yīng)很好。 不同輸入輸出方式下的差分放大電路的性能不同輸入輸

20、出方式下的差分放大電路的性能比較，見比較，見p.270表。表。（）頻率響應(yīng)（）頻率響應(yīng) 6.2.1 基本差分式放大電路基本差分式放大電路 6.2.1 基本差分式放大電路基本差分式放大電路(1) (1) 恒流源相當(dāng)于阻值很大的交流電阻，直流電阻并不大恒流源相當(dāng)于阻值很大的交流電阻，直流電阻并不大(2) (2) 恒流源不影響差模放大倍數(shù)恒流源不影響差模放大倍數(shù)(3) (3) 恒流源影響共模放大倍數(shù)，使共模放大倍數(shù)減小，恒流源影響共模放大倍數(shù)，使共模放大倍數(shù)減小，從而增加共模抑制比，理想的恒流源相當(dāng)于阻值為從而增加共模抑制比，理想的恒流源相當(dāng)于阻值為無窮大的電阻，所以共模抑制比是無窮大無窮大的電阻，

21、所以共模抑制比是無窮大恒流源的作用恒流源的作用VDA幾種方式指標(biāo)比較幾種方式指標(biāo)比較VCACMRKbeLc)21/(rRR beLc2)/(rRR beLc)21/(rRR beLc2)/(rRR 0oLc2/rRR 0oLc2/rRR beorr beorr 輸出方式輸出方式雙出雙出單出單出雙出雙出單出單出+_rT+TCC1REEvO2VRccV+i2vvi1oidvIOEo2v+vo1+_rTTCC1REEO2VRccVvoidvIOEo2v+vo1+idRicRoR幾種方式指標(biāo)比較幾種方式指標(biāo)比較輸出方式輸出方式雙出雙出單出單出雙出雙出單出單出be2rbe2r2)1(21oberr 2)

22、1(21oberr c2RcRc2RcR+_rT+TCC1REEvO2VRccV+i2vvi1oidvIOEo2v+vo1+_rTTCC1REEO2VRccVvoidvIOEo2v+vo1+例例1： 50， Rb=20k ，Rc=RL=Re=20k ，rbb=300 ，VBEQ=0.6V求：靜態(tài)時求：靜態(tài)時IB1、IC1、VCE1；雙；雙端輸出時端輸出時A vd、Avc、KCMR、差模輸入輸出電阻差模輸入輸出電阻ans：浮地入、浮地出的工作狀態(tài)。靜態(tài)時，兩只浮地入、浮地出的工作狀態(tài)。靜態(tài)時，兩只BJT的集的集電極電位相等，電極電位相等， RL對靜態(tài)無影響；對靜態(tài)無影響； Re中電流為中電流為2

23、IE，差模信號下，差模信號下， Re相當(dāng)于短路；相當(dāng)于短路； 差模交流負(fù)載為差模交流負(fù)載為RL的的一半一半B1C1B1beCE1C1cebe12 0.60.011mA0.55mA2(1)2624(2)7.5V200 (1)2.66k0.55IIIRRVIRRr vovi+12VRcRbRcRbRe12V CMRcbbeLcd036. 7)2(KARrRRAvv，由由于于對對稱稱， k202k32.45)( 2cobbeiRRRrRvovi+12VRcRbRcRbRe12V 50， Rb=20k ，Rc=RL=Re=20k ，rbb =300 ，VBEQ=0.6V例例2：R1=R6=1k ，R2

24、=2k ，RL=4k ，R4=48k ，R5=32k ， =100，rbb=300 ，VBEQ=0.7V恒流源負(fù)載恒流源負(fù)載Ro3=1M 分析電路的直流工作狀態(tài)；分析電路的直流工作狀態(tài)；雙、單差模增益；單端共模雙、單差模增益；單端共模抑制比；差模輸入輸出電阻抑制比；差模輸入輸出電阻分壓求分壓求VB3恒流源電流恒流源電流IC3差分管集電極電流差分管集電極電流IC1差分管差分管VCE=VC-VE雙、單差模增益求算同前雙、單差模增益求算同前BE2CCCCEo2C1C21VRIVVIII vi+12VR2R1R2R1R612VRLR5R4mAT1T3T2單出共模增益：負(fù)載單出共模增益：負(fù)載對共模相當(dāng)于

25、開路對共模相當(dāng)于開路3o23obe21c2)1 ( 2RRRrRAv 2o1bei2)( 2RRRrR 單端輸出共模抑制比單端輸出共模抑制比)( 2)2(1beL2d1RrRRAv )( 2be1o3CMRrRRK 加大加大Ro3，可以提高共模抑制比。，可以提高共模抑制比。為此用恒流源為此用恒流源T3來代替來代替Revi+12VR2R1R2R1R612VRLR5R4mAT1T3T2例例1： 已知下圖已知下圖 所示差分放大電路的所示差分放大電路的 UCC = UEE = 12 V ，RC = 3 k，RE = 3 k，硅晶體管的，硅晶體管的 = 100 ，求：（，求：（1）靜態(tài)工作）靜態(tài)工作點；

26、（點；（2）Ui = 10 mV，輸出端不接負(fù)載時的，輸出端不接負(fù)載時的UO ；（3） Ui = 10 mV ,輸出端接輸出端接 RL= 6 k 負(fù)載時的負(fù)載時的 UO 。 CECCEECCEE2121231.865231.88 V7.12 VUUUR IR I beCCdObe2626200(200 100) k1.594 k1.86531001881.594rIRAr LCL16/(3/) k1.5 k22RRR （3）接負(fù)載時的差模放大倍數(shù)）接負(fù)載時的差模放大倍數(shù)3OdOi188 10 10V1.88VUAU 當(dāng)當(dāng)Ui = 10 mV 時，時， 【解解】 靜態(tài)時靜態(tài)時EEBEEE60.7

27、mA2230.8833 mAUUIR 例例2 ：下圖：下圖 是利用差分放大電路組成的晶體管電壓表的原理電是利用差分放大電路組成的晶體管電壓表的原理電路。設(shè)電壓表的滿標(biāo)偏轉(zhuǎn)電流為路。設(shè)電壓表的滿標(biāo)偏轉(zhuǎn)電流為100 A ，電壓表支路的總電阻，電壓表支路的總電阻為為 2 k 。要使電表的指針滿偏，需加多大的輸入電壓？設(shè)晶。要使電表的指針滿偏，需加多大的輸入電壓？設(shè)晶體管為硅管。體管為硅管。beC2620026(20050) 0.88331700 1.7 krILCL16.61/k0.8684 k26.61RRR 總負(fù)載電阻總負(fù)載電阻54.257.18684.050beLd rRA 差模電壓放大倍數(shù)差

28、模電壓放大倍數(shù)要使電壓表滿偏時的輸出電壓要使電壓表滿偏時的輸出電壓mV82.7V00782.0V24.252 .0V2 .010100102dOi63O AUUU則輸入電壓則輸入電壓EEBEEEEBCBCECCEECCEE100.7mA0.456 mA22 100.456mA0.0093 mA114949 0.0093 mA0.4557 mA2UUIRIIIIUUUR IR I 10 10 4 0.4557 2 10 0.465 V8.88 V 例例3： 求下圖求下圖 所示電路中所示電路中 的靜態(tài)工作點和放大電路的的靜態(tài)工作點和放大電路的差模電壓放大倍數(shù)。設(shè)晶體管為硅管。差模電壓放大倍數(shù)。設(shè)晶

29、體管為硅管。 (3)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) Cbe26200Ir 26(20049) 0.4557 2 996 2.996 k 7 .32996. 24492121beCd rRA 6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路4.4.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式帶有源負(fù)載的射極耦合差分式eRRe6Re5T6-VEE(-6V)T5IREFIC5=IOIE6IE5vid/2VCC(6V)iOT1T2iC1vO2iC3iC2iC4-vid/2T3T42N39062N390451 100 4.7k IC6vid/2ioT1T2ic1=gmvid/2vo2ic3ic4-vid/2T3

30、T4ic2=-gmvid/2e4e2c2 6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路4.4.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式帶有源負(fù)載的射極耦合差分式vid/2ioT1T2ic1=gmvid/2vo2ic3ic4-vid/2T3T4ic2=-gmvid/2e4e2c2rce4ic4=gmvid/2rce2vo2e4e2c2ic2=-gmvid/2ic4ic2+- 6.3 差分式放大電路的傳輸特性差分式放大電路的傳輸特性 傳輸特性描述電路的輸出量隨輸入量變化的函數(shù)關(guān)系。傳輸特性描述電路的輸出量隨輸入量變化的函數(shù)關(guān)系。由此了解差放電路在大信號輸入和小信號輸入時的輸出量的由此了解差放電路在大

31、信號輸入和小信號輸入時的輸出量的變化。變化。定性分析：定性分析：2VT-2VT4VT6VT-4VT-6VTvidiC/I00.10.30.50.70.9線性線性過渡過渡限幅限幅定量分析請參定量分析請參閱有關(guān)參考書閱有關(guān)參考書6.4 集成電路運算放大器集成電路運算放大器 6.4.1 CMOS MC14573運算放大器運算放大器 6.4.2 BJTLM741集成運算放大器集成運算放大器集成運放的特點：集成運放的特點：電壓增益高電壓增益高輸入電阻大輸入電阻大輸出電阻小輸出電阻小 6.4 集成電路運算放大器集成電路運算放大器 6.4 集成電路運算放大器集成電路運算放大器 6.4.2 BJTLM741集

32、成運算放大器集成運算放大器分析：分析：1. 偏置電路：偏置電路： T12、R5和和T11構(gòu)成了主偏置電路，產(chǎn)生基準(zhǔn)電流構(gòu)成了主偏置電路，產(chǎn)生基準(zhǔn)電流：51BE112BEEECCREF)(RVVVVI 其他偏置電流都與基準(zhǔn)電流有關(guān)。其他偏置電流都與基準(zhǔn)電流有關(guān)。 T10、T11和和R4組成微電流源，通過組成微電流源，通過T8和和T9組成的鏡象組成的鏡象電流源為差動輸入級提供偏置電流。電流源為差動輸入級提供偏置電流。 T12和和T13管構(gòu)成多支路電流源。管構(gòu)成多支路電流源。T13管是多集電極三極管是多集電極三極管，其集電極電流和的大小比例為管，其集電極電流和的大小比例為3:1。B路作為中間級路作為

33、中間級的有源負(fù)載。的有源負(fù)載。A路為輸出級提供偏置。路為輸出級提供偏置。 6.4.2 BJTLM741集成運算放大器集成運算放大器2. 輸入級輸入級： T1 、T2和和 T3 、T4管組成共集一共基復(fù)合差動輸入電路。管組成共集一共基復(fù)合差動輸入電路。其中其中T1和和T2管作為射極輸出器，輸入電阻高。管作為射極輸出器，輸入電阻高。 T3 和和T4管是橫向管是橫向PNP管，發(fā)射結(jié)反向擊穿電壓高，可管，發(fā)射結(jié)反向擊穿電壓高，可使輸入差模信號達到使輸入差模信號達到30V以上。以上。 T5 、T6 、T7 和和R1 、R2 、R3組成具有基極補償作用組成具有基極補償作用的鏡象電流源，作為差動輸入級的有源

34、負(fù)載，可以提高的鏡象電流源，作為差動輸入級的有源負(fù)載，可以提高輸入級的增益。輸入級的增益。 它們同時還有單端輸出轉(zhuǎn)換為雙端增益的功能。它們同時還有單端輸出轉(zhuǎn)換為雙端增益的功能。 6.4.2 BJTLM741集成運算放大器集成運算放大器3. 中間級中間級： T16和和T17是復(fù)合管組成的共射放大電路，是復(fù)合管組成的共射放大電路，T13B作這一作這一級的集電級有源負(fù)載。級的集電級有源負(fù)載。 T14和和T20管組成互補對稱輸出級，管組成互補對稱輸出級，T18、T19和和 R8為其提供靜態(tài)偏置以克服交越失真。為其提供靜態(tài)偏置以克服交越失真。T15和和 R9保護保護T14管，使其在正向電流過大時不致燒壞

35、。管，使其在正向電流過大時不致燒壞。 T21、T23、T22管和管和 R10保護保護 T20管在負(fù)向電流過大時不致燒壞。管在負(fù)向電流過大時不致燒壞。4. 輸出級輸出級：5. 相位分析相位分析：用用“瞬時極性法瞬時極性法”判定，判定，3號腿為同相端；號腿為同相端；2號腿為反相端。號腿為反相端。 6.4.2 BJTLM741集成運算放大器集成運算放大器6.5 實際集成運算放大器實際集成運算放大器的主要參數(shù)和對應(yīng)用電路的影響的主要參數(shù)和對應(yīng)用電路的影響 6.5.1 實際集成實際集成運放的主要參數(shù)運放的主要參數(shù) 6.5.2 集成運放應(yīng)用中的實際問題集成運放應(yīng)用中的實際問題 6.5.1 實際集成運放的主

36、要參數(shù)實際集成運放的主要參數(shù)1 .輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓VIOmVAVV)(VO0VOIOI101 輸入電壓為零時，將輸出電壓除以電壓增益，即輸入電壓為零時，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調(diào)電壓。是表征運放內(nèi)部電路對稱為折算到輸入端的失調(diào)電壓。是表征運放內(nèi)部電路對稱性的指標(biāo)。性的指標(biāo)。輸入直流誤差特性、差模特性、共模特性、大信號特性、電源特性輸入直流誤差特性、差模特性、共模特性、大信號特性、電源特性VOIBNIBPIBNIBPAnAIIIBPBNIB 110)(21 2.輸入偏置電流輸入偏置電流IIB 輸入電壓為零時，運放兩個輸入端偏置電流的平均值，輸入電壓為零時，運放兩個輸入

37、端偏置電流的平均值，用于衡量差分放大對管輸入電流的大小。用于衡量差分放大對管輸入電流的大小。 6.5.1 實際集成運放的主要參數(shù)實際集成運放的主要參數(shù)3.輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流 IIO ： 在零輸入時，差分輸入級的差分對管基極電流之差，在零輸入時，差分輸入級的差分對管基極電流之差，用于表征差分級輸入電流不對稱的程度。用于表征差分級輸入電流不對稱的程度。 AnAIIIBPBNIO 1 . 01 6.5.1 實際集成運放的主要參數(shù)實際集成運放的主要參數(shù)4. 溫度漂移溫度漂移CVTVIO )2010(CTIIO pA幾個幾個輸入失調(diào)電壓溫漂輸入失調(diào)電壓溫漂 在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓隨溫度

38、的變化在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。量與溫度變化量之比值。輸入失調(diào)電流溫漂輸入失調(diào)電流溫漂在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流隨溫度的變化量與在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。溫度變化量之比值。 6.5.1 實際集成運放的主要參數(shù)實際集成運放的主要參數(shù) 5.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 ： 無反饋時的差模電壓增益。無反饋時的差模電壓增益。一般一般Avo在在100120dB左右，高增益運放可達左右，高增益運放可達140dB以以上。上。 VVVAvofHf/Hz20lgAVO/dB02040608010102103104105106fT100-10-20 dB /十倍頻程十倍頻程106 dB 6.5.1 實際集成運放的主要參數(shù)實際集成運放的主要參數(shù) 6.5.1 實際集成運放的主要參數(shù)實際集成運放的主要參數(shù) 開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW( f H) ： 運放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)在高頻段下降運放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)在高頻段下降3dB所對應(yīng)所對應(yīng)的帶寬的帶寬 f H 。fHf/Hz20lgAVO/dB02040608010102103104105106fT100-10-20 d