第4章 多級放大電路和集成運(yùn)算放大電路

1、2022-4-122022-4-12第第4 4章章 多級放大電路和集成運(yùn)算放大電路多級放大電路和集成運(yùn)算放大電路5 5學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章1電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室多級放大電路和集成運(yùn)算放大電路多級放大電路和集成運(yùn)算放大電路作業(yè)作業(yè)n思考思考 4-14-1n習(xí)題習(xí)題 4-54-5、4-74-7、4-84-82022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章2電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室重點(diǎn)重點(diǎn) 1. 1. 多級放大電路的多級放大電路的耦合方式耦合方式及其及其特點(diǎn)特點(diǎn)，多級放大電路，多級放大電路的的動態(tài)參數(shù)動態(tài)參數(shù)與組成它的各級電路之間的

2、關(guān)系。與組成它的各級電路之間的關(guān)系。 2. 2. 差動放大電路工作原理、靜態(tài)工作點(diǎn)、差模放大倍差動放大電路工作原理、靜態(tài)工作點(diǎn)、差模放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的分析分析和和估算估算。 3. 3.集成運(yùn)放的集成運(yùn)放的特點(diǎn)特點(diǎn)及及主要參數(shù)主要參數(shù)。 難點(diǎn)難點(diǎn) 1. 1. 組成多級放大電路的各級電路的輸入電阻和輸出電組成多級放大電路的各級電路的輸入電阻和輸出電阻及其對多級放大電路動態(tài)參數(shù)的影響。阻及其對多級放大電路動態(tài)參數(shù)的影響。 2. 2. 單端輸出差分放大電路靜態(tài)、動態(tài)分析。（單端輸出差分放大電路靜態(tài)、動態(tài)分析。（不要求不要求） 重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)和難點(diǎn)2022-4-12模

3、模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章3電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室4.1多級放大電路的耦合方式及分析多級放大電路的耦合方式及分析 多個基本放大電路連接構(gòu)成了多個基本放大電路連接構(gòu)成了“多級放大電多級放大電路路”，每一個基本放大電路叫一，每一個基本放大電路叫一“級級”，級與，級與級之間的連接方式叫級之間的連接方式叫“耦合方式耦合方式”。 常見耦合方式有四種常見耦合方式有四種: : 直接耦合直接耦合 阻容耦合阻容耦合 變壓器耦合變壓器耦合 光電耦合光電耦合2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章4電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式1 1、直

4、接耦合、直接耦合 電路形式電路形式 前一級輸出直接前一級輸出直接接后一級輸入。接后一級輸入。問題問題 U UCE1 CE1 = = U UBE2 BE2 0.7V, 0.7V, 使使VTVT1 1接近飽和區(qū)接近飽和區(qū), , 動態(tài)動態(tài)時(shí)時(shí)易產(chǎn)生飽和失真。易產(chǎn)生飽和失真。2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章5電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室1) 1)加入電阻加入電阻R RE2E2 影響影響A Au2u2設(shè)法提高設(shè)法提高U UB2B2。解決辦法：解決辦法：2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章6電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室2) 2)在在VTVT2 2發(fā)射極加穩(wěn)壓

5、管發(fā)射極加穩(wěn)壓管 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：NPNNPN管多級管多級共射接法集電極電共射接法集電極電位逐級升高，級數(shù)位逐級升高，級數(shù)受到限制問題！受到限制問題！ 電阻電阻R R保證穩(wěn)壓保證穩(wěn)壓管的電流大于最管的電流大于最小穩(wěn)壓穩(wěn)定電流。小穩(wěn)壓穩(wěn)定電流。 直流時(shí)直流時(shí)VSVS有壓有壓降，但動態(tài)時(shí)電阻降，但動態(tài)時(shí)電阻小，對放大能力影小，對放大能力影響小。響小。2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章7電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室 利用利用NPNNPN型管和型管和PNPPNP型管進(jìn)行電平移動。型管進(jìn)行電平移動。 保證保證VTVT2 2工作在放大區(qū)工作在放大區(qū) UC280dB80dB 。3. 3.

6、 差模輸入電阻差模輸入電阻r rid id ,( ,( 2M)2M)集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo)2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章78電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室4. 4. 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓U UIOIO 為使輸出電壓為零，在輸入端所加的補(bǔ)償電壓。為使輸出電壓為零，在輸入端所加的補(bǔ)償電壓。5. 5. 輸入失調(diào)電壓溫漂輸入失調(diào)電壓溫漂dUdUIOIO/ /dTdT 是是U UIOIO的溫度系數(shù)。的溫度系數(shù)。6. 6. 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流I IIOIO 反映差分管輸入電流的不對稱程度。反映差分管輸入電流的不對稱程度。 I IIOIO= I= I

7、B1 B1 - I- IB2 B2 2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章79電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室7. 7. 輸入失調(diào)電流溫漂輸入失調(diào)電流溫漂dIdIIOIO/ /dTdT 是是I IIOIO的溫度系數(shù)。的溫度系數(shù)。8. 8. 輸入偏置電流輸入偏置電流I IB B 輸入差放管基極偏置電流輸入差放管基極偏置電流 的平均值。的平均值。 I IB B= = （I IB1 B1 + I+ IB2 B2 ）/2/22022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章80電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室9. 9. 最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓U UicMicM U UIC

8、IC高于此值時(shí)，運(yùn)放就不能放大差模輸入信號高于此值時(shí)，運(yùn)放就不能放大差模輸入信號 10. 10. 最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓U UidMidM 不使不使PNPN結(jié)反向擊穿所允許的最大結(jié)反向擊穿所允許的最大U Uid id2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章81電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室11. 3dB11. 3dB帶寬帶寬f fH H (BW)(BW) 使使A Aodod下降下降3dB3dB（即下降到約（即下降到約0.707 0.707 A Aodod ）時(shí)的）時(shí)的信號頻率寬度。信號頻率寬度。12. 12. 單位增益帶寬單位增益帶寬f f (BW(BWG G) )

9、。 使使A Aodod下降到下降到0dB0dB（即（即 A Aodod=1=1）時(shí)的信號頻率。）時(shí)的信號頻率。 與晶體管的與晶體管的f fT T類似。類似。2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章82電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室13. 13. 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率S SR R 表明集成運(yùn)放對信號變化速度的適應(yīng)能力，表明集成運(yùn)放對信號變化速度的適應(yīng)能力， 是衡量大幅值信號作用時(shí)工作速度的參數(shù)。是衡量大幅值信號作用時(shí)工作速度的參數(shù)。 S SR R=du=duo o/ /dtdtmaxmax 常用單位：（輸出電壓變化）常用單位：（輸出電壓變化）V / V / S S。2022-4-12

10、模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章83電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室近似分析中，常把運(yùn)放理想化近似分析中，常把運(yùn)放理想化理想運(yùn)放參數(shù)：理想運(yùn)放參數(shù)： A Aodod、 K KCMRCMR、r rid id、 f fH H 均為無窮大；均為無窮大； U UIOIO 、 dUdUIOIO/ /dTdT 、 I IIOIO 、 dIdIIOIO/ /dTdT 、 I IB B均為零。均為零。 在今后實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體應(yīng)在今后實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體應(yīng)用情況，酌情考慮以上參數(shù)。用情況，酌情考慮以上參數(shù)。2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章84電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室

11、集成運(yùn)放的符號集成運(yùn)放的符號同相輸入端同相輸入端反相輸入端反相輸入端電源端電源端電源端電源端uPuNuO2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章85電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室集成運(yùn)放的電壓傳輸特性集成運(yùn)放的電壓傳輸特性uPuNuO2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章86電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1. .是雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。是雙端輸入、單端輸出的差分放大電路。2. 2.差模放大倍數(shù)高。差模放大倍數(shù)高。3. 3.輸入阻抗高，輸出阻抗低。輸入阻抗高，輸出阻抗低。4. 4.共模抑制比高，能較好的抑制溫漂。共模抑制比高，能較好的

12、抑制溫漂。2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章87電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室集成運(yùn)放的發(fā)展概述集成運(yùn)放的發(fā)展概述2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章88電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室按性能指標(biāo)按性能指標(biāo)集成運(yùn)放的種類集成運(yùn)放的種類2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章89電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室1. 1.高阻型高阻型 具有高輸入電阻具有高輸入電阻r rid id的運(yùn)放。的運(yùn)放。2. 2. 高速型高速型 具有轉(zhuǎn)換速率高的運(yùn)放。具有轉(zhuǎn)換速率高的運(yùn)放。3. 3. 高精度型高精度型 具有低失調(diào)、低溫漂、低噪聲、高增益的運(yùn)放。具有低失調(diào)

13、、低溫漂、低噪聲、高增益的運(yùn)放。4. 4. 低功耗型低功耗型 具有靜態(tài)功耗低、工作電源電壓低的運(yùn)放。具有靜態(tài)功耗低、工作電源電壓低的運(yùn)放。5. 5. 高壓型高壓型 可以輸出高電壓的運(yùn)放?？梢暂敵龈唠妷旱倪\(yùn)放。 寬帶型、大功率型寬帶型、大功率型特殊類型運(yùn)放特殊類型運(yùn)放（AD508、OP-27、F5037、 ILC7650）（TLC2252、TLC7600、 PC253、CF253）2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章90電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室專用類型運(yùn)放專用類型運(yùn)放2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章91電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室電壓放大型（壓

14、控電壓源）電壓放大型（壓控電壓源）電流放大型（流控電流源）電流放大型（流控電流源）跨導(dǎo)型（壓控電流源）跨導(dǎo)型（壓控電流源）互阻型（流控電壓源）互阻型（流控電壓源）雙極型、單極型雙極型、單極型2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章92電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室1.1.信號源的性質(zhì)信號源的性質(zhì) 根據(jù)信號源是電壓源還是電流源、內(nèi)阻大小、根據(jù)信號源是電壓源還是電流源、內(nèi)阻大小、輸入信號的幅值及頻率的變化范圍選擇運(yùn)放。輸入信號的幅值及頻率的變化范圍選擇運(yùn)放。2. 2. 負(fù)載的性質(zhì)負(fù)載的性質(zhì) 根據(jù)負(fù)載電阻的大小，確定所需運(yùn)放的輸出電根據(jù)負(fù)載電阻的大小，確定所需運(yùn)放的輸出電壓和輸出電流

15、的幅值選擇運(yùn)放。壓和輸出電流的幅值選擇運(yùn)放。運(yùn)放的選擇運(yùn)放的選擇2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章93電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室3 3. . 精度要求精度要求 根據(jù)精度要求和響應(yīng)時(shí)間及靈敏度要求根據(jù)精度要求和響應(yīng)時(shí)間及靈敏度要求選擇運(yùn)放。選擇運(yùn)放。4. 4. 環(huán)境條件環(huán)境條件 根據(jù)環(huán)境溫度的變化范圍要求、所提供根據(jù)環(huán)境溫度的變化范圍要求、所提供電源的限制、功耗的限制選擇運(yùn)放。電源的限制、功耗的限制選擇運(yùn)放。2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章94電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室 1. 1. 如無特殊需要，盡量選通用型；如無特殊需要，盡量選通用型；2.

16、 2. 不要盲目追求指標(biāo)先進(jìn)；不要盲目追求指標(biāo)先進(jìn)；3. 3. 選擇芯片要考慮工作環(huán)境；選擇芯片要考慮工作環(huán)境；4. 4. 注意系統(tǒng)各單元之間的配合；注意系統(tǒng)各單元之間的配合；5. 5. 注意手冊中性能指標(biāo)的測試條件；注意手冊中性能指標(biāo)的測試條件；6. 6. 在弱信號條件下使用，還要注意噪聲指標(biāo)；在弱信號條件下使用，還要注意噪聲指標(biāo)；7. 7. 避免電路產(chǎn)生自激震蕩；避免電路產(chǎn)生自激震蕩；8. 8. 注意運(yùn)放不同接法時(shí)的特性差異。注意運(yùn)放不同接法時(shí)的特性差異。運(yùn)放的選擇應(yīng)注意的問題運(yùn)放的選擇應(yīng)注意的問題2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章95電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室1

17、. 1.正確辨認(rèn)管腳正確辨認(rèn)管腳( (目前未完全標(biāo)準(zhǔn)化目前未完全標(biāo)準(zhǔn)化) )集成運(yùn)放的使用集成運(yùn)放的使用8 7 6 5 A7411 2 3 4 U-U+-VCC+VCC出出調(diào)零調(diào)零2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章96電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室 對于內(nèi)部無自穩(wěn)零措施的運(yùn)放對于內(nèi)部無自穩(wěn)零措施的運(yùn)放, ,在外部在外部要加調(diào)零電路要加調(diào)零電路; ; 若為單電源供電若為單電源供電, ,有時(shí)還需有時(shí)還需設(shè)置合適的靜態(tài)輸出電壓設(shè)置合適的靜態(tài)輸出電壓, ,以便能放大雙以便能放大雙極性信號。極性信號。2. 2.調(diào)零或調(diào)偏置電壓調(diào)零或調(diào)偏置電壓 2022-4-12模模擬擬電電子子技技

18、術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章97電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室 在電源端加去耦電容。在電源端加去耦電容。 有的需外接頻率補(bǔ)償電容。有的需外接頻率補(bǔ)償電容。3. 3.消除自激振蕩消除自激振蕩2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章98電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室4. 4.保護(hù)措施保護(hù)措施開環(huán)工作防止差模信號過大開環(huán)工作防止差模信號過大2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章99電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室閉閉環(huán)環(huán)工作工作防止共模防止共模信號過大信號過大2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章100電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室限制了輸出電流及輸出電壓幅值限制了輸出電流及輸出電壓幅值2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章101電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室防止電源極性接反防止電源極性接反2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章102電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室電源濾波消除自激振蕩電源濾波消除自激振蕩2022-4-12模模擬擬電電子子技技術(shù)術(shù)基基礎(chǔ)礎(chǔ)第第四四章章103電子學(xué)教研室電子學(xué)教研室重點(diǎn)重點(diǎn) 1. 1. 多級放大電路的多級放大電路的耦合方式耦合方式及其及其特點(diǎn)特點(diǎn)，多級放大電路，多級放大電路的的動態(tài)參數(shù)動態(tài)參數(shù)與組成它的