項目三 音調調節(jié)集成放大器 的制作與調試

1、1項目三項目三 音調調節(jié)集成放大器的音調調節(jié)集成放大器的 設計與制作設計與制作2項目三：音調調節(jié)電路的原理項目三：音調調節(jié)電路的原理課前導讀課前導讀3課前導讀課前導讀應用：比例放大應用：比例放大4一、集成電路簡介：一、集成電路簡介： 集成電路是集成電路是60年代初期發(fā)展起來的。年代初期發(fā)展起來的。 采用半導體制造工藝，在一小塊硅單晶片上制作具有特采用半導體制造工藝，在一小塊硅單晶片上制作具有特定功能的電子線路。定功能的電子線路。 集成電路分為：模擬集成電路與數(shù)字集成電路。集成電路分為：模擬集成電路與數(shù)字集成電路。 根據(jù)用途和具體功能不同，可分為集成運算放大器、集根據(jù)用途和具體功能不同，可分為集

2、成運算放大器、集成功率放大器、集成帶寬放大器、集成電壓比較器、集成乘成功率放大器、集成帶寬放大器、集成電壓比較器、集成乘法器、集成穩(wěn)壓器、集成法器、集成穩(wěn)壓器、集成A/D和和D/A轉換器等。其中通用性最轉換器等。其中通用性最強、應用最為廣泛的就是強、應用最為廣泛的就是集成運算放大器集成運算放大器。課前導讀課前導讀 集成運算放大器集成運算放大器外接不同反饋網(wǎng)絡和輸入網(wǎng)絡就可構成外接不同反饋網(wǎng)絡和輸入網(wǎng)絡就可構成具有各種功能的模擬電子電路。例如：放大、加法運算、具有各種功能的模擬電子電路。例如：放大、加法運算、減法運算、微分運算、積分運算等各種模擬運算電路。減法運算、微分運算、積分運算等各種模擬運

3、算電路。5集成運放例子：集成運放例子：LM324課前導讀課前導讀LM324LM324系列由系列由四個四個獨立的，獨立的，高增益高增益，內部，內部頻率補償頻率補償運算放大器運算放大器 組成，并具組成，并具有有短路保護輸出短路保護輸出，差動差動輸入級消除零漂輸入級消除零漂等功能。等功能。6 u u+ uoAouu+ uo國際符號國際符號國內符號國內符號課前導讀課前導讀7中間級中間級輸入級輸入級偏置電路偏置電路輸出級輸出級ui +ui uo集成運放是一個集成運放是一個高增益高增益直接耦合直接耦合放大電路。放大電路。采用具有兩個輸入端采用具有兩個輸入端子的差動放大電路子的差動放大電路提供增益，通常是共

4、提供增益，通常是共射組態(tài)的放大電路射組態(tài)的放大電路二、集成運放組成二、集成運放組成多數(shù)由恒流多數(shù)由恒流源電路組成源電路組成由較強帶負載能力的由較強帶負載能力的互補推挽電路組成互補推挽電路組成課前導讀課前導讀Task 61 1、直接耦合、直接耦合直接耦合兩級放大電路直接耦合兩級放大電路直接耦合電路的特點：直接耦合電路的特點：（1）低頻率特性好，可以放大直流、交流及緩慢變化的信號。（2）電路中無大的耦合電容，便 于集成化。（3）各級放大電路的靜態(tài)工作點 互相影響，不利于電路的設 計、調試和維修。用途：直流放大器；集成電路。用途：直流放大器；集成電路。 回顧耦合方式回顧耦合方式92 2、阻容耦合兩級

5、放大電路、阻容耦合兩級放大電路特點：特點：（1 1）各級放大電路的）各級放大電路的靜態(tài)工作點相對獨立靜態(tài)工作點相對獨立，互不影響，利于放大器的設計、，互不影響，利于放大器的設計、調試和維修。調試和維修。（2 2）阻容耦合方式電路的）阻容耦合方式電路的低頻特性差低頻特性差，不適合放大直流及緩慢變化的信號。，不適合放大直流及緩慢變化的信號。用途：交流電壓放大器用途：交流電壓放大器 回顧耦合方式回顧耦合方式10三、集成運放特點三、集成運放特點集成運放在內部結構上充分利用集成工藝的特點。集成運放在內部結構上充分利用集成工藝的特點。1、集成工藝難以制作電感和較大容量的電容（一般只能、集成工藝難以制作電感

6、和較大容量的電容（一般只能制作制作200pF以下的電容）。集成運放均采用以下的電容）。集成運放均采用直接耦合直接耦合方式。方式。2、集成電路中的電阻多是半導體的體電阻，阻值越大，、集成電路中的電阻多是半導體的體電阻，阻值越大，所占硅片面積越大。故大電阻往往利用所占硅片面積越大。故大電阻往往利用有源負載（恒流源）有源負載（恒流源）實現(xiàn)。實現(xiàn)。3、集成工藝較易制作良好匹配性的同種元、器件，在集、集成工藝較易制作良好匹配性的同種元、器件，在集成運放中廣泛采用成運放中廣泛采用對稱性電路對稱性電路結構。結構。課前導讀課前導讀11集成運放內部結構課前導讀課前導讀12 輸入級對整個運算放大器的性能指標影響比

7、輸入級對整個運算放大器的性能指標影響比較大，通常采用較大，通常采用差動放大器差動放大器，以減小，以減小零點漂移零點漂移； 中間放大級主要完成中間放大級主要完成電壓放大任務電壓放大任務，要求有，要求有高的電壓增益高的電壓增益，一般采用帶有源負載的，一般采用帶有源負載的共射極電壓共射極電壓放大器放大器。 輸出級為輸出級為功率放大電路功率放大電路。課前導讀課前導讀13項目三項目三 音調調節(jié)集成放大器的制作音調調節(jié)集成放大器的制作3.1 差動放大電路差動放大電路3.2 集成運算放大器的基本特性集成運算放大器的基本特性3.3 集成運算放大器的應用集成運算放大器的應用143.1 差動放大電路差動放大電路

8、3.1.1 差動放大電路差動放大電路 3.1.3 恒流源式差動放大電路恒流源式差動放大電路 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式151、理解零點漂移（簡稱零漂）產生的原因理解零點漂移（簡稱零漂）產生的原因差動放大電路差動放大電路專業(yè)能力：專業(yè)能力：2、熟練掌握差模信號、共模信號、差模增益、共模增益熟練掌握差模信號、共模信號、差模增益、共模增益 和共模抑制比的基本概念和共模抑制比的基本概念3、掌握差動放大電路、恒流源電路的構成特點和分析方法掌握差動放大電路、恒流源電路的構成特點和分析方法161.集成運放中采用直接耦合放大電路 集成運算放大器內部在硅芯片上制作三極管

9、容易，但制作電感和電容不容易，所以集成運算放大器內部盡量使用三極管和電阻，盡量不用電感和電容，實在非得用也是在集成運算放大器構成電路時外接。這就是要采用直接耦合放大電路的原因。 3.1.1 差動放大電路差動放大電路17缺點：缺點：直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象零漂零漂：輸入短路時，輸出仍有緩慢變化的電壓產生。：輸入短路時，輸出仍有緩慢變化的電壓產生。 原因原因：由于溫度變化、電壓的波動和器件的老化等原因引起，：由于溫度變化、電壓的波動和器件的老化等原因引起，造成放大電路的造成放大電路的靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點發(fā)生變化，這個變化被放大電路發(fā)生變化，這個變化被放大電路逐逐

10、級加以放大級加以放大并傳送到輸出端，使輸出信號偏離原來的起始點而并傳送到輸出端，使輸出信號偏離原來的起始點而上下飄動，其中上下飄動，其中溫度是主要原因溫度是主要原因，故也稱，故也稱溫漂溫漂。 3.1.1 差動放大電路差動放大電路1.集成運放中采用直接耦合放大電路優(yōu)點：優(yōu)點：低頻特性好低頻特性好18例例 100,=AV1若第一級漂移若第一級漂移100 uV， 若第二級也漂移若第二級也漂移100 uV，則輸出漂移則輸出漂移 1V+10 mV。假設假設減少第一級的漂移是關鍵減少第一級的漂移是關鍵。 1= 100,=V3V2AA漂移漂移 100 uV漂移漂移 10 mV+100 uV漂移漂移 1 V+

11、 10 mV漂移漂移 1 V+ 10 mV 3.1.1 差動放大電路差動放大電路19 引入直流負反饋。引入直流負反饋。 用非線性元件進行溫度補償。用非線性元件進行溫度補償。 在輸入端采用差分式放大電路。式放大電路。抑制零漂的措施： 3.1.1 差動放大電路差動放大電路 上圖所示電路同時使用引入上圖所示電路同時使用引入直流負反饋直流負反饋和和非線性元件溫非線性元件溫度補償度補償兩種方法來穩(wěn)定兩種方法來穩(wěn)定Q Q點。點。 非線性元件非線性元件D D溫度補償過程如下：溫度升高時溫度補償過程如下：溫度升高時二極管壓降二極管壓降U UD D減小減小。20結構特點：結構特點：1、電路結構對稱、電路結構對稱

12、2、有兩個輸入端、有兩個輸入端3、有兩個輸出端、有兩個輸出端單端輸入單端輸入雙端輸入雙端輸入單端輸出單端輸出雙端輸出雙端輸出4、采用正負電源供電、采用正負電源供電 VCCVEE2. 基本差動放大電路結構 3.1.1 差動放大電路差動放大電路21差動放大電路是構成的演化：差動放大電路是構成的演化：有零點漂移現(xiàn)象有零點漂移現(xiàn)象利用對稱克服零點漂移現(xiàn)象利用對稱克服零點漂移現(xiàn)象2. 基本差動放大電路結構 3.1.1 差動放大電路差動放大電路22差動放大電路是構成的演化：差動放大電路是構成的演化：2. 基本差動放大電路結構 3.1.1 差動放大電路差動放大電路引入負直流電壓源引入負直流電壓源V VEEE

13、E來擴大動態(tài)范圍來擴大動態(tài)范圍23(1) 、利用電路對稱性抑、利用電路對稱性抑制溫漂（制溫漂（ui1=ui2=0）TICQ1 =ICQ2UCQ1 = UCQ2Uo =UCQ1 UCQ2 =03. 差動抑制零點漂移的原理 3.1.1 差動放大電路差動放大電路24溫度溫度TICQIE = 2ICQVEQVBEIBQICQ當當vi1 = vi2 = 0 抑制溫度漂移，抑制溫度漂移，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。穩(wěn)定靜態(tài)工作點。自動穩(wěn)定自動穩(wěn)定RE 具有強負反饋作用具有強負反饋作用1CQI2CQI1CQI2CQIEIVEQ(2)、利用、利用RE負反饋作用抑制溫負反饋作用抑制溫漂漂3. 差動抑制零點漂移的原理 3.1

14、.1 差動放大電路差動放大電路Task 6差動放大電路差動放大電路具有以下特點：具有以下特點：（1 1）這個電路的結構具有對稱性這個電路的結構具有對稱性。它由兩個完全對稱的共。它由兩個完全對稱的共射電路組成，射電路組成，VT1、VT2的參數(shù)相同，對稱位置上的電阻阻值的參數(shù)相同，對稱位置上的電阻阻值也相同。也相同。 （2 2）電路采用正負雙電源供電。電路采用正負雙電源供電。一是為了擴大動態(tài)范圍；一是為了擴大動態(tài)范圍；二是為了輸入信號對地（參考點）幅度為負時，需要用二是為了輸入信號對地（參考點）幅度為負時，需要用雙電雙電源源放大器放大器，才能保證發(fā)射結正偏。，才能保證發(fā)射結正偏。 （3 3）零點漂

15、移被抑制。零點漂移被抑制。由于電路的對稱性，溫度的變化對由于電路的對稱性，溫度的變化對左右兩個晶體管放大電路的影響是一致的，相當于給兩個放大左右兩個晶體管放大電路的影響是一致的，相當于給兩個放大電路同時加入了電路同時加入了大小和極性完全相同的輸入信號大小和極性完全相同的輸入信號。在電路完全。在電路完全對稱的情況下，兩管的集電極電位始終相同，使差動放大電路對稱的情況下，兩管的集電極電位始終相同，使差動放大電路的輸出為零，不會像直接耦合放大電路那樣出現(xiàn)漂移電壓，從的輸出為零，不會像直接耦合放大電路那樣出現(xiàn)漂移電壓，從而抑制了放大電路中的零點漂移現(xiàn)象。而抑制了放大電路中的零點漂移現(xiàn)象。 3.1.1

16、差動放大電路差動放大電路264.差模信號與共模信號的概念1）差模輸入方式：）差模輸入方式：在差分放大電路的兩個輸入端分別輸在差分放大電路的兩個輸入端分別輸入大小相等、極性相反的信號，即入大小相等、極性相反的信號，即ui1=-ui2。 3.1.1 差動放大電路差動放大電路所輸入的信號稱為所輸入的信號稱為差模差模信號信號，用表示，用表示uid表示：表示：27差模輸入等效差模輸入等效 3.1.1 差動放大電路差動放大電路+VCCvodRCT1RBRCT2RBREVEEui2ui1i2i1iduuu4.差模信號與共模信號的概念i2i1id2/uuu或或284.差模信號與共模信號的概念2）共模輸入方式：

17、）共模輸入方式：在差分放大電路的兩個輸入端分別輸入在差分放大電路的兩個輸入端分別輸入大小相等、極性相同的信號，即大小相等、極性相同的信號，即ui1=ui2。 3.1.1 差動放大電路差動放大電路所輸入的信號稱所輸入的信號稱為為共模信號共模信號，用，用uic表示：表示：29共模輸入等效共模輸入等效 3.1.1 差動放大電路差動放大電路4.差模信號與共模信號的概念+VCCvocRCT1RBRCT2RBREEVEEvic voc2 voc1ic1 ic2ieeveei2i1icuuu）（i2i1ic21uuu 即：即：303）一般信號）一般信號idic1i21uuu idic2i21uuu i2i1

18、iduuu ）（i2i1ic21uuu 電路的輸入信號一般是差模和共模信號共存的。電路的輸入信號一般是差模和共模信號共存的?？煞纸鉃椴钅７至啃盘柵c共模分量信號：可分解為差模分量信號與共模分量信號： 3.1.1 差動放大電路差動放大電路4.差模信號與共模信號的概念312V1021033icucidudo uAuAu例題：例題：ui1=10 mV, ui2=8 mV ，Aud103，Auc0，求，求uo=?mV2i2i1iduuu mV921i2i1ic ）（uuu 3.1.1 差動放大電路差動放大電路32icucidudocodouAuAuuu 根據(jù)線性電路疊加定理，可得一般輸入信號根據(jù)線性電路

19、疊加定理，可得一般輸入信號時差放輸出電壓的表達式時差放輸出電壓的表達式 3.1.1 差動放大電路差動放大電路idoduduuA差模增益差模增益icocucuuA 共模增益共模增益4.差模信號與共模信號的概念33 可見，可見，理想的差動放大電路理想的差動放大電路僅對僅對差模信號具有放大能力差模信號具有放大能力，對共模信號不予放大。，對共模信號不予放大。)(21iiudouuAu在理想情況下（電路完全對稱的情況下），在理想情況下（電路完全對稱的情況下）， 但是實際情況是電路不可能絕對對稱，實際的輸出信但是實際情況是電路不可能絕對對稱，實際的輸出信號號vo不僅取決于差模信號，而且還與共模信號有關。不

20、僅取決于差模信號，而且還與共模信號有關。icucidudouAuAu0 3.1.1 差動放大電路差動放大電路4.差模信號與共模信號的概念icucidudouAuAu差模差模電壓增益電壓增益共模共模電壓增益電壓增益34共模信號應用：共模信號應用：差模信號應用：差模信號應用： 差動放大電路是要差動放大電路是要放大差模信號放大差模信號，因此稱為，因此稱為差動放大差動放大電路。電路。 差動放大電路的差動放大電路的零點漂移零點漂移可以看成是一對共模信號?？梢钥闯墒且粚材Ｐ盘枴?另外，電源電壓的波動以及由電源引起的另外，電源電壓的波動以及由電源引起的50Hz50Hz工頻干擾工頻干擾都可以看成是共模輸入信

21、號。都可以看成是共模輸入信號。 共模信號被共模信號被理想的理想的差動放大電路差動放大電路完全抑制掉完全抑制掉。 3.1.1 差動放大電路差動放大電路Task 6 為了更好地描述差動放大電路為了更好地描述差動放大電路放大差模、抑制共模的放大差模、抑制共模的特性特性，要看差動放大電路對這兩種信號放大倍數(shù)的比值。，要看差動放大電路對這兩種信號放大倍數(shù)的比值。這個這個比值越大比值越大，則放大電路，則放大電路抑制溫漂的能力就越強抑制溫漂的能力就越強，這個，這個比值被稱之為比值被稱之為共模抑制比共模抑制比，定義為：定義為：udCMRucAKA5. 共模抑制比共模抑制比 3.1.1 差動放大電路差動放大電路

22、36習題習題1使用差動放大電路的目的是為了提高（ ）。 A.輸入電阻 B.電壓放大倍數(shù) C.抑制零點漂移能力 D.電流放大倍數(shù) 2差動放大器抑制零點漂移的效果取決于（ ）。 A.兩個晶體管的靜態(tài)工作點 B.兩個晶體管的對稱程度 C.各個晶體管的零點漂移 D.兩個晶體管的放大倍數(shù) 3差模輸入信號是兩個輸入信號的（ ），共模輸入信號是兩個輸入信號的（ ）。 A .和 B. 差 C.比值 D. 平均值 4電路的差模放大倍數(shù)越大表示（ ），共模抑制比越大表示（ ）。 A.有用信號的放大倍數(shù)越大 B.共模信號的放大倍數(shù)越大 C.抑制共模信號和溫漂的能力越強 5差動放大電路的作用是（ ）。 A.放大差模

23、B.放大共模 C.抑制共模 D.抑制共模，又放大差模 37習題習題6差動放大電路中當UI1=300mV，UI2=-200mV，分解為共模輸入信號UIC=（ ）mV，差模輸入信號UID=（ ）mV。 A.500 B.100 C.250 D.50 7在相同條件下，阻容耦合放大電路的零點漂移（ ）。 A.比直接耦合電路大 B.比直接耦合電路小 C.與直接耦合電路相同 8. 判斷：差動放大電路的零點漂移在輸入端相當于一對差模信號。（ ）9. 判斷：所謂直接耦合放大電路，就是指差動放大電路。（ ）10.判斷：基本差動放大電路是用互相抵消的原理來抑制零點漂移的。（ ）11差動放大電路由雙端輸出改為單端輸出

24、，共模抑制比KCMRR減小的原因是（ ）。 A. AUD不變，AUC增大 B. AUD減小，AUC不變 C. AUD減小，AUC增大 D. AUD增大，AUC減小12差動放大電路由雙端輸入變?yōu)閱味溯斎?，差模電壓增益是?）。 A.增加一倍 B.為雙端輸入的1/2 C.不變 D.不定 38 差動放大器有兩個對地的輸入端和兩個對地的輸出差動放大器有兩個對地的輸入端和兩個對地的輸出端，所以信號的輸入、輸出共有四種輸入輸出方式端，所以信號的輸入、輸出共有四種輸入輸出方式: 1. 雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出）雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出） 2. 雙端輸入、單端輸出（雙入單出）雙端輸入、單端輸出（雙入單

25、出） 3. 單端輸入、雙端輸出（單入雙出）單端輸入、雙端輸出（單入雙出） 4. 單端輸入、單端輸出（單入單出）單端輸入、單端輸出（單入單出） 主要討論的問題有：主要討論的問題有： 差模電壓放大倍數(shù)、共模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)、共模電壓放大倍數(shù) 差模輸入電阻、輸出電阻差模輸入電阻、輸出電阻 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式39觀察集成運放中差動放大電路采用什么輸入輸出方式？401 1、 雙端輸入、雙端輸出雙端輸入、雙端輸出 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式(1)(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)Aud 雙端輸入差放

26、電路如圖所示。負載電阻接在兩集電極之雙端輸入差放電路如圖所示。負載電阻接在兩集電極之間。差模信號間。差模信號uid 接在兩輸入端之間，也可看成接在兩輸入端之間，也可看成uid /2各接各接在兩輸入端與地之間。在兩輸入端與地之間。 idu41 一個理想的差動放大電路采用雙端輸入、雙端輸出的工作方式時，其差模電壓放大倍數(shù)為：beLc1112121d)2/(22rRRAuuuuuuuuAuioiiooidou1 1、 雙端輸入、雙端輸出雙端輸入、雙端輸出 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式(1)(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)Aud0ocucicuAu共模抑制

27、比為：CMRK(2)(2)共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)ATask 61 1、 雙端輸入、雙端輸出雙端輸入、雙端輸出 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式(3)(3)差模輸入、輸出電阻差模輸入、輸出電阻ATask 6差模輸入電阻差模輸入電阻rid差模輸出電阻差模輸出電阻rodRid = 2rbe Rod =2RC Task 6 單端輸入可以看成是雙端輸入的一種特例：兩個輸入單端輸入可以看成是雙端輸入的一種特例：兩個輸入信號中的一個為零。例如：信號中的一個為零。例如：ui1 1 = = ui，ui2 2 = 0 = 0，可以有：可以有：121111,2222ii

28、iiiiuuuuuu 相當于其中的相當于其中的差模部分差模部分為為：12iu共模共模部分部分為為：12iu 所以單端輸入和雙端輸入并沒有本質的區(qū)別，所以單端輸入和雙端輸入并沒有本質的區(qū)別，可以可以直接利用雙端輸入時的公式進行計算。直接利用雙端輸入時的公式進行計算。2 2、 單單端輸入、雙端輸出端輸入、雙端輸出 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式(1)(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)Aud44（1 1）單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)）單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)AudAud及輸入輸出電阻及輸入輸出電阻 單端輸出是指差動放大電路中單端輸出是指差動放大電路中的一

29、個管子的集電極對地向外輸出，的一個管子的集電極對地向外輸出，而另一個管子的輸出電壓未被利用，而另一個管子的輸出電壓未被利用，所以單端輸出時的電壓放大倍數(shù)是所以單端輸出時的電壓放大倍數(shù)是雙端輸出時的一半。雙端輸出時的一半。單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)為單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)為：12LudbeRAr 單單端輸出的差動放大電路3 3、 單單端輸出端輸出 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式單端輸出時差模輸入、輸出電阻：rod=RC rid=2rbe 45（1 1）單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)）單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)AudAud及輸入輸出電阻及輸入輸出電阻單

30、端輸出的差動放大電路3 3、 單單端輸出端輸出 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式單端輸出時單端輸出時差模差模輸入、輸出電阻輸入、輸出電阻rod=RC rid=2rbe 交流等效電路46（2 2）單端輸出時的）單端輸出時的共模電壓共模電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)AucAuc單單=-2(1)LucbeERArR單3 3、 單單端輸出端輸出 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式47（2 2）單端輸出時的）單端輸出時的共模電壓共模電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)AucAuc單單=-2(1)LucbeERArR單（3 3）單端輸出時的共模抑制比）單端輸出時

31、的共模抑制比K KCMRCMR2(1)2udbeEECMRucbebeArRRKArr3 3、 單單端輸出端輸出 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式故提高共模抑制比要增加電阻故提高共模抑制比要增加電阻RETask 6差動放大電路的四種工作狀態(tài)及特點比較差動放大電路的四種工作狀態(tài)及特點比較 工作狀態(tài) 性能特點雙端輸入雙端輸出雙端輸入單端輸出單端輸入雙端輸出單端輸入單端輸出差模電壓放大倍數(shù)Aud差模輸入電阻rid2rbe2rbe2rbe2rbe差模輸出電阻rod2RcRc2RcRc共模抑制比KCMR很高較高很高較高/ /2-LCbeRRr/ /2-LCbeRRrE

32、CMRbeRKrECMRbeRKr 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式/12CLbeRRr（）/ /12CLbeRRr（）49 (1)(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)與單端輸入還是雙端輸入無關，與單端輸入還是雙端輸入無關，只與輸出方式有關只與輸出方式有關： 差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結：差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結：雙端輸出時：雙端輸出時：beLcd)2/(rRRAv 單端輸出時：單端輸出時：beLcd/21rRRAv (2)(2)共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù) 與單端輸入還是雙端輸入無關，與單端輸入還是雙端輸入無關，只與輸出方式有關只與輸出方式有關： 雙

33、端輸出時：雙端輸出時： 單端輸出時：單端輸出時：0vcAeL2RR 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式=-2(1)LucbeERArR單50 (3)(3)差模輸入電阻差模輸入電阻 既然與輸入無關，無論何種輸入方式差模輸入電阻既然與輸入無關，無論何種輸入方式差模輸入電阻Rid都是基本放大電路的兩倍。都是基本放大電路的兩倍。單端輸出時，單端輸出時，雙端輸出時，雙端輸出時， coRR co2RR berR2id (4)(4)輸出電阻輸出電阻 差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結：差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結： 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式

34、51(5)(5)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一個是差分放大器的一個重要指標重要指標。beeCMRrRKcdCMRvvAAK 雙端輸出時雙端輸出時KCMR可認為等于無窮大，可認為等于無窮大， 單端單端輸出時的共模抑制比：輸出時的共模抑制比： 差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結：差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結： 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式故提高共模抑制比要增加電阻故提高共模抑制比要增加電阻Re。52為了使左右平衡，可設置調零電位器為了使左右平衡，可設置調零電位器 。 uoui1+VCCRCT1RBRCT2RBui2REVEE具有調零

35、作用的差動放大電路：具有調零作用的差動放大電路： 3.1.2 差動放大電路的輸入、輸出方式差動放大電路的輸入、輸出方式RPRP53 已知已知E Ec c=12V=12V，E Ee e=12V=12V， =60=60，r rbbbb=100=100 R Rc c=R=Rb b=R=Reeee=10K=10K ，R RW W=100=100 ，U Ui1i1=5mV, U=5mV, Ui2i2=3mV=3mV求：求：1.1.靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 2.2.輸入差模電壓輸入差模電壓U Uidid和共模電壓和共模電壓U Uicic, ,雙端輸出差模雙端輸出差模 U Uodod和共模電壓和共模電壓 U U

36、oc oc 解：解： 求靜態(tài)值求靜態(tài)值Q0E2R)I(1/2R)I(1URIeeeBQWBQBEbBQA4.9)2R/2(R)(1UEIeeWBEeBQ例題例題1)2R/2(R)(1ReeWb54解：解： 求靜態(tài)值求靜態(tài)值QEQBQCQIAm565.0IIVAKIRECQCC35.6m565.01012UCQ例題例題1 已知已知E Ec c=12V=12V，E Ee e=12V=12V， =60=60，r rbbbb=100=100 R Rc c=R=Rb b=R=Reeee=10K=10K ，R RW W=100=100 ，U Ui1i1=5mV, U=5mV, Ui2i2=3mV=3mV求

37、：求：1.1.靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 2.2.輸入差模電壓輸入差模電壓U Uidid和共模電壓和共模電壓U Uicic, ,雙端輸出差模輸出雙端輸出差模輸出U Uodod和共模輸出和共模輸出U Uoc oc 55求求Uid、Uic Uid=Ui1-Ui2Uic= Uic1=Uic2=(Ui1+Ui2)/2=（53）/2=4mV=5-3=2mV求求AUd Uod /2R)(1rRRAWbebcUd= -31idUdodUAU= -31 2= -62mV 求求AUc Uoc 雙端輸出：雙端輸出：AUc=0Uoc=0例題例題156練習題：差動放大器電路如圖1所示，試回答：1）靜態(tài)時，兩個三極管的集電極

38、電流關系如何？2）加入差模信號時，兩個三極管的集電極電流關系又如何？（交直流分別討論）3）加入共模信號時，兩個三極管的集電極電流關系又如何？（交直流分別討論）4）靜態(tài)時，溫度增加，兩個三極管的集電極電流如何變化？輸出電壓vo為多少？57總結重點難點總結重點難點重點： (1)差分放大電路的組成、工作原理。 (2)差模信號、共模信號、差模增益、共模抑制比的基本概念。 (3)差分放大電路的靜態(tài)、動態(tài)分析、計算。 難點： 在差模和共模時對兩個電阻（RW和RE）的處理581差動放大電路中，當差模放大倍數(shù)差動放大電路中，當差模放大倍數(shù) 一定時，電路一定時，電路的共模放大倍數(shù)的共模放大倍數(shù) 越大，說明越大，

39、說明( )udAucAA電路中溫度漂移越大電路中溫度漂移越大B電路對有用信號的放大能力越強電路對有用信號的放大能力越強C電路對有用信號的放大能力越弱電路對有用信號的放大能力越弱D電路對溫度漂移抑制能力越差電路對溫度漂移抑制能力越差2差動放大電路由雙端輸入變?yōu)閱味溯斎?，差模電差動放大電路由雙端輸入變?yōu)閱味溯斎?，差模電壓增益是壓增益? )。 A增加增加1倍倍 B為雙端輸入時的為雙端輸入時的1/2 C不變不變 D不確定不確定習題習題CD593有公共發(fā)射極電阻有公共發(fā)射極電阻 的差動放大電路中，電阻的差動放大電路中，電阻 的主要作用是的主要作用是( )。eReRA提高差模輸入電阻提高差模輸入電阻 B

40、提高差模電壓增益提高差模電壓增益C提高共模抑制比提高共模抑制比 D提高共模電壓增益提高共模電壓增益4差動放大電路抑制零點漂移的效果取決于差動放大電路抑制零點漂移的效果取決于( )。 A兩個三極管的放大倍數(shù)兩個三極管的放大倍數(shù) B兩個三極管放大電路的對稱程度兩個三極管放大電路的對稱程度 C每個三極管的穿透電流大小每個三極管的穿透電流大小 D外界溫度的變化外界溫度的變化習題習題CB60習題習題61CCU習題習題62習題習題63 3.1.3 恒流源式差動放大電路恒流源式差動放大電路Task 6 理想的差動放大電路由于其電路的對稱性，在雙端輸出時可以把溫漂抑制掉。但在實際電路中，要做到電路完全對稱是不

41、可能的，因此，基本差動放大電路存在著以下一些問題：（1 1）由于電路的）由于電路的不對稱性不對稱性，電路的輸出端仍然會有溫漂信號，電路的輸出端仍然會有溫漂信號輸出。輸出。（2 2）在實際電路中，常常）在實際電路中，常常需要單端輸出信號需要單端輸出信號，而這時電路的，而這時電路的溫漂現(xiàn)象仍然比較嚴重，只不過是比單管基本放大電路增加溫漂現(xiàn)象仍然比較嚴重，只不過是比單管基本放大電路增加了一些抑制溫漂的能力而已，遠達不到實際應用的要求。了一些抑制溫漂的能力而已，遠達不到實際應用的要求。 為了解決上述問題，需要在基本差動放大電路的基礎上加以改進，采用恒流源式差動放大電路，即提高共模抑制比。 3.1.3

42、恒流源式差動放大電路恒流源式差動放大電路65 為了提高共模抑制比應加大Re 。但Re加大后，為保證工作點不變，必須提高負電源，這是很不經濟的。同時集成電路難以制造大電阻，為此可用恒流源來代替Re 。 恒流源動態(tài)電阻大，可提高共模抑制比。恒流源可提供一個穩(wěn)定的偏流，同時恒流源的管壓降只有幾伏，可不必提高負電源。 3.1.3 恒流源式差動放大電路恒流源式差動放大電路Task 6 圖中恒流源由VT3構成，為使集電極電流穩(wěn)定，采用了Rb1和Rb2及RE構成的分壓式偏置電路。 特點：當溫度變化時，VT3的發(fā)射極電位和發(fā)射極電流也基本保持穩(wěn)定。 因：兩個放大管的集電極電流ic1、ic2之和近似等于ic3，

43、所以：ic1和ic2將不會因溫度的變化而同時增大或減小，恒流源VT3起到了抑制共模信號變化的作用。恒流源式差動放大電路恒流源式差動放大電路 3.1.3 恒流源式差動放大電路恒流源式差動放大電路為什么叫做恒流源式差動放大電路？67恒流源電路的簡化畫法及電路調零措施 3.1.3 恒流源式差動放大電路恒流源式差動放大電路68例例 圖示電路，設三極管的圖示電路，設三極管的 100100。(1)(1)求靜態(tài)工作點；求靜態(tài)工作點；(2)(2)求差模放大倍數(shù)；求差模放大倍數(shù)；(3)(3)當當v vi i為一直流電壓為一直流電壓16mV16mV時，計算時，計算VTVTl l，VTVT2 2集電極集電極對地的直

44、流電對地的直流電壓壓。VVVVBEzRE6 . 47 . 03 . 53mARVIEREE17 . 46 . 43VRIVVVCCCCCC45. 91 . 55 . 012121mAIIIECC5 . 015 . 05 . 0321解解 (1)R(1)RE E上的電壓上的電壓vovi69(2) VVE7 . 0VVVVVECCECE2 .10)7 . 0(45. 9121kIrrCbbbe5 . 55 . 026)1001 (30026)1 (vovi例例 圖示電路，設三極管的圖示電路，設三極管的 100100。(1)(1)求靜態(tài)工作點；求靜態(tài)工作點；(2)(2)求差模放大倍數(shù)；求差模放大倍數(shù)

45、；(3)(3)當當v vi i為一直流電壓為一直流電壓16mV16mV時，計算時，計算VTVTl l，VTVT2 2集電極集電極對地的直流電對地的直流電壓壓。差模放大倍數(shù)：差模放大倍數(shù)：7 .9255005100100beCudrRA70vovi (3)vi為為16mV直流電壓，經放大后為直流電壓，經放大后為mVvAvido14721692 V47. 1 VT1集電極電壓集電極電壓 VvVVocc71.847.121.4592111 VT2 集電極電壓集電極電壓VvVVOCC2 .1054.12145.92122 例例 圖示電路，設三極管的圖示電路，設三極管的 100100。(1)(1)求靜態(tài)

46、工作點；求靜態(tài)工作點；(2)(2)求差模放大倍數(shù)；求差模放大倍數(shù)；(3)(3)當當v vi i為一直流電壓為一直流電壓16mV16mV時，計算時，計算VTVTl l，VTVT2 2集電極集電極對地的直流電對地的直流電壓壓。71 基本恒流源電路由于用了三個電阻，不利于集成基本恒流源電路由于用了三個電阻，不利于集成化，所以常采用化，所以常采用鏡像電流源鏡像電流源。 3.1.3 恒流源式差動放大電路恒流源式差動放大電路IC2T2T1RIRIC1+VCC2IBR72鏡像電流源鏡像電流源UBE1 = UBE2 = UBE 1 = 2 = IB1 = IB2 = IBIC1 = IC2 = IR 2IB

47、C2R2II /21RC2 IIRUVIBECCR RVCC 3.1.3 恒流源式差動放大電路恒流源式差動放大電路IC2T2T1RIRIC1+VCC2IBR733.2 集成運算放大器的基本特性集成運算放大器的基本特性 3.2.1 集成運算放大器的結構集成運算放大器的結構 3.2.2 集成運算放大器的參數(shù)集成運算放大器的參數(shù)741.1.輸入級輸入級 高性能的差分放大電路，對共模信號有很強的抑制力，且一般采用雙端輸入雙端輸出的形式。 4.4.偏置電路偏置電路 提供穩(wěn)定的幾乎不隨溫度而變化的偏置電流，以穩(wěn)定工作點。 3.3.輸出級輸出級 由PNP和NPN兩種極性的三極管或復合管組成，以獲得正負兩個極

48、性的輸出電壓或電流。具體電路參閱功率放大器。2.2.電壓放大級電壓放大級 提供高的電壓增益，可由一級或多級放大電路組成。 3.2.1 集成運算放大器的結構集成運算放大器的結構75讀圖讀圖簡單的集成電路運算放大器簡單的集成電路運算放大器inout直接耦合直接耦合 多級放大電路多級放大電路差動輸入級雙差動輸入級雙入單出入單出中間放大級復中間放大級復合管共射合管共射輸出級輸出級 2級共集級共集鏡像電流源鏡像電流源輸入級偏置輸入級偏置分壓偏置放大器分壓偏置放大器組成的電流源為組成的電流源為T5提供偏置提供偏置+ +- - + + +- - - -反相端反相端同相端同相端76T T1 1、T T2 2構

49、成復合管（達林頓管構成復合管（達林頓管) )復合管復合管-達林頓管達林頓管77 A、復合管的管型與第一只管子復合管的管型與第一只管子V1相同。相同。 因為因為V1 的的基極電流決定了復合管的基極電流方向?；鶚O電流決定了復合管的基極電流方向。IB 流入復流入復合管為合管為NPN，反之為，反之為PNP。 B、復合管的復合管的12 。 bc1V2V1bi1Ci2b1eii 2ci2eibce2C1CCiii 1bbii 2eeii e1 2 復合管等效的特點復合管等效的特點復合管復合管-達林頓管達林頓管78 C、如果、如果V1的發(fā)射極接的發(fā)射極接V2， 則則V2相當于相當于V1的射極電的射極電阻，復

50、合管的輸入電阻：阻，復合管的輸入電阻：rbe=rbe1+（1+1）rbe2 如果如果V1的集電極接的集電極接V2， 此時的此時的V2相當于相當于V1的集的集電極電阻，電極電阻， 復合管的輸入電阻：復合管的輸入電阻： rbe=rbe1bc1V2V1bi1Ci2b1eii 2ci2eie1 2 bc1V2V1bi1ei2b1cii 2ci2eie1 2 復合管復合管-達林頓管達林頓管復合管等效的特點復合管等效的特點79幾種典型復合管復合形式幾種典型復合管復合形式 （a）、 (d)等效為NPN管; （b）、 (c)等效為PNP管 復合管復合管-達林頓管達林頓管80 運算放大器的符號中有運算放大器的符

51、號中有三個引線端，兩個輸入端，一個輸出三個引線端，兩個輸入端，一個輸出端。端。集成運放的符號和傳輸特性集成運放的符號和傳輸特性 u u+ uo 另一個稱為另一個稱為反相輸入端，反相輸入端，即該端輸入信號變化的極性與輸出即該端輸入信號變化的極性與輸出端相反，用符號端相反，用符號“N N”表示。表示。uPuN+u+u uo 一個稱為一個稱為同相輸入端同相輸入端，即該端輸入信號變化的極性與輸出端，即該端輸入信號變化的極性與輸出端相同，用符號相同，用符號P表示；表示； 3.2.1 集成運算放大器的結構集成運算放大器的結構Task 61.1.開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud ou didu

52、Au2.2.共模抑制比共模抑制比KCMR理想集成運放為無窮大理想集成運放為無窮大理想集成運算放大器的理想集成運算放大器的KCMR為無窮大為無窮大3.3.差模輸入電阻差模輸入電阻Rid理想集成運放的理想集成運放的rid為無窮大為無窮大4.輸出電阻輸出電阻Rod理想集成運放的理想集成運放的rod為零。為零。 3.2.2 集成運算放大器的性能指標集成運算放大器的性能指標82簡單的集成電路運算放大器簡單的集成電路運算放大器Task 65.輸入失調電壓輸入失調電壓UIO 對于集成運放電路，要求輸入為零時，輸出也為零，但對于集成運放電路，要求輸入為零時，輸出也為零，但由于實際電路的不對稱往往輸出不為零，由

53、于實際電路的不對稱往往輸出不為零，為了使輸出電壓為為了使輸出電壓為零而在輸入端加的補償電壓零而在輸入端加的補償電壓U UIOIO ，其大小反映了電路不對稱程，其大小反映了電路不對稱程度和調零的難易度和調零的難易，其值，其值要求愈小愈好，一般小于要求愈小愈好，一般小于10mV10mV。6. -3dB帶寬帶寬 fH dBdB為相對單位。為相對單位。實驗發(fā)現(xiàn)，隨著輸入信號的頻率上升，實驗發(fā)現(xiàn)，隨著輸入信號的頻率上升，放大電路的電壓放大倍數(shù)將下降，當放大電路的電壓放大倍數(shù)將下降，當A Aodod下降到最大放大倍數(shù)下降到最大放大倍數(shù)的的0.7070.707倍時所對應的信號頻率稱為截止頻率，用分貝為單倍時

54、所對應的信號頻率稱為截止頻率，用分貝為單位表示時正好是位表示時正好是3dB3dB，對應此點的頻率，對應此點的頻率f fH H稱為上限截止頻率，稱為上限截止頻率，又常稱為又常稱為-3dB-3dB帶寬。帶寬。 3.2.2 集成運算放大器的性能指標集成運算放大器的性能指標84集成運算放大器的輸入輸出特性曲線集成運算放大器的輸入輸出特性曲線 3.2.2 集成運算放大器的性能指標集成運算放大器的性能指標0ui(mV)uo(V)-0.10.1-1010線性區(qū)線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)850ui(mV)uo(V)-0.10.1-1010線性區(qū)線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)3.3 3.3

55、集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用Task 6u 理想的運算放大器的指標理想的運算放大器的指標 理想運算放大器就是將集成運算放大器的各項理想運算放大器就是將集成運算放大器的各項指標理想化，即：指標理想化，即：（1 1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)）開環(huán)電壓放大倍數(shù)A Aodod= =；（2 2）輸入電阻）輸入電阻R Ridid= =；（3 3）共模抑制比）共模抑制比K KCMRCMR= =；（4 4）輸出電阻）輸出電阻R Rodod=0=0；（5 5）-3dB-3dB帶寬帶寬f fH H = =。 集成運算放大器集成運算放大器的的開環(huán)增益非常高，輸入電阻很大，輸開環(huán)增益非常高，輸入電阻很大，

56、輸出電阻很小出電阻很小，這些參數(shù)接近理想化的程度。，這些參數(shù)接近理想化的程度。 因此，在分析含有集成運算放大器的電路時，為了簡化因此，在分析含有集成運算放大器的電路時，為了簡化分析，可以將實際的運算放大器分析，可以將實際的運算放大器視為理想運算放大器視為理想運算放大器。 3.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用 前言：前言：87 結論結論：運放工作在線性區(qū)的條運放工作在線性區(qū)的條件是在電路中件是在電路中加入負反饋加入負反饋。運放的傳輸特性：運放的傳輸特性：運放的傳輸特性運放的傳輸特性uo=f(ui)0ui(mV)uo(V)+-ui1ui2uo A A+U-U在圖示運放電路中，有

57、在圖示運放電路中，有 uo=Aod(ui2-ui1)=Aodui 設運放設運放Aod=105，運放最大輸出電壓，運放最大輸出電壓 UOM=10V，則其傳輸特性如圖所示則其傳輸特性如圖所示-0.10.1-1010線性區(qū)線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū) 結論結論：運放在開環(huán)狀態(tài)下線性運放在開環(huán)狀態(tài)下線性區(qū)很窄。區(qū)很窄。如何使運放如何使運放工作在線性工作在線性區(qū)呢區(qū)呢？ 降低電壓降低電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)如何降低如何降低電壓放大電壓放大倍數(shù)呢倍數(shù)呢？ 引入負反饋引入負反饋 3.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用88運放線性應用的特點運放線性應用的特點運放工作在線性狀態(tài)下的運放工

58、作在線性狀態(tài)下的兩個特點兩個特點RF引入負引入負反饋反饋設設U+與與U-為運放同相與反相端的電位為運放同相與反相端的電位 ，有，有 uo=Aod(U+-U-)即即： U+-U-=uo/Aod因為對于理想運放有因為對于理想運放有Aod=，所以所以U+=U-虛短虛短+-ui1ui2uoA Aododu uididridro-uid+-U-U+uo A ARFI-I+I-I+ 設設I+與與I-為運放同相與反相端的輸入為運放同相與反相端的輸入電流電流 ，因為對于理想運放有因為對于理想運放有r ridid=，所所以以I+=I-=0虛斷虛斷 3.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用891

59、1 運放線性應用的條件與特點運放線性應用的條件與特點運放的傳輸特性運放的傳輸特性線性應用的條件線性應用的條件2 2 基本運算電路基本運算電路反相比例運算電路反相比例運算電路同相比例運算電路同相比例運算電路二、加減運算電路二、加減運算電路反相加法運算電路反相加法運算電路同相加法運算電路同相加法運算電路減法運算電路減法運算電路一、比例運算電路一、比例運算電路 3.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用三、積分與微分運算電路三、積分與微分運算電路積分運算電路積分運算電路微分運算電路微分運算電路90同相同相比例運算比例運算實現(xiàn)將輸入信號按比實現(xiàn)將輸入信號按比例放大的電路，稱為例放大的電路

60、，稱為比例運算比例運算電路電路反相反相比例運算比例運算-實現(xiàn)運算實現(xiàn)運算uo=-kui-實現(xiàn)運算實現(xiàn)運算uo=+kui（1）、）、反相比例運算電反相比例運算電路路(Inverting Amplifier)+- R1Rfui+-R2-u0+u電路結電路結構特點構特點Rf引入深度負反饋引入深度負反饋該反饋為該反饋為何種組態(tài)？何種組態(tài)？輸入信號加入反相端輸入信號加入反相端平衡電阻平衡電阻R2=R1/Rf1.1.比例運算電路比例運算電路 3.3 集成運算放大器的線性應用集成運算放大器的線性應用91u參數(shù)計算參數(shù)計算因為因為I-=0，所以，所以 i1=if即即，foiRuURUu1又因為又因為U-=U+