模電第五章新

1、1第四章第四章 集成運算放大集成運算放大器電路器電路 2集成電路集成電路：60年代發(fā)展起來的一種新型器件，把眾多年代發(fā)展起來的一種新型器件，把眾多晶體管、電阻、電容及連線制作在一塊半導(dǎo)體芯片晶體管、電阻、電容及連線制作在一塊半導(dǎo)體芯片（如：硅片）上，做成具有特定功能的獨立電子線路。（如：硅片）上，做成具有特定功能的獨立電子線路。外型一般用金屬圓殼或雙列直插結(jié)構(gòu)。外型一般用金屬圓殼或雙列直插結(jié)構(gòu)。集成電路具有性能好，可靠性高，體積小，集成電路具有性能好，可靠性高，體積小， 耗電少，耗電少，成本低等優(yōu)點。成本低等優(yōu)點。集成運放：集成運放：是一是一 種種模擬集成電路模擬集成電路，早期實現(xiàn)各種數(shù)，早期

2、實現(xiàn)各種數(shù)學(xué)運算，主要用于模擬計算機；現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于各學(xué)運算，主要用于模擬計算機；現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于各種電子系統(tǒng)中。種電子系統(tǒng)中。341 集成運算放大器的特點集成運算放大器的特點1.級間只能采用直接耦合方式級間只能采用直接耦合方式(集成工藝不能集成工藝不能制作大電容和電感制作大電容和電感)；2.盡可能盡可能采用有源器件代替無源器件采用有源器件代替無源器件(避免使避免使用大電容、大電阻用大電容、大電阻)；3.利用對稱結(jié)構(gòu)改善電路性能利用對稱結(jié)構(gòu)改善電路性能 (采用對稱結(jié)構(gòu)采用對稱結(jié)構(gòu)的差動放大器，抑制工作點漂移，解決零漂現(xiàn)象的差動放大器，抑制工作點漂移，解決零漂現(xiàn)象 )。4輸入級中間級輸出級電流源電

3、路UiUo 圖圖41 集成運算放大器組成框圖集成運算放大器組成框圖 差動放差動放大器大器負載為有源負載為有源負載的共射負載的共射放大器放大器射隨器或互射隨器或互補射隨器補射隨器提供各級偏流和有源負載提供各級偏流和有源負載542 電流源電路電流源電路1、為各級電路提供穩(wěn)定的直流偏置電流、為各級電路提供穩(wěn)定的直流偏置電流2、可用為有源負載代替集電極電阻、可用為有源負載代替集電極電阻RC。 電流源的作用：電流源的作用： 6 一、單管電流源電路一、單管電流源電路 IC0IBUCER1R2ICR3UEEICRo (a)晶體管的恒流特性晶體管的恒流特性(b)電流源電路電流源電路(c)等效電流源等效電流源表

4、示法表示法圖圖42單管電流源電路單管電流源電路 BbeceoRRrRrR331 7UCCRrIrIC1V1V2IC2圖圖43 鏡像電流源鏡像電流源 rCCrBECCrRURUUI 1111222 CrBrCCIIIIII rrCIII 2112 )1(1 二、鏡像電流源二、鏡像電流源IB1IB22IB18UCCRrIrV1IC4V4V2IC2V3IC3V5圖圖44 多路鏡像電流源多路鏡像電流源rCCCIIII4)1()1(5151432 IB5IE5IC19IrRrIC1IC2UCCIC3RrIrIC2IC3V3V2V1UCC圖圖45多集電極晶體管鏡像電流源多集電極晶體管鏡像電流源(a)三集電

5、極橫向三集電極橫向PNP管電路管電路(b)等價電路等價電路集成電路中多路鏡像電流源的實現(xiàn)集成電路中多路鏡像電流源的實現(xiàn)10 三、比例電流源三、比例電流源RrIrIC2V2V1R2UCCUBE1UBE2R1IE2IE1IB1IB2 圖圖46比例電流源比例電流源222111RIURIUEBEEBE 111lnSETBEIIUU 122121lnlnEETEETBEBEIIUIIUUU 21SSII 222lnSETBEIIUU 11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：倍時： mVUIIUUUTEETBEBE6010lnln2121 rCIRRI212 若若1，則，則

6、IE1Ir, IE2IC2111RRURRUUIrCCrBECCr 僅為此時兩管僅為此時兩管UBE電壓電壓(0.7V)的的10%。因此，。因此，UBE1UBE2。2211RIRIEE 222111RIURIUEBEEBE 12四、微電流電流源四、微電流電流源RrIrIC2V2V1UCCR2圖圖47微電流電流源微電流電流源2122122ln)(1EETBEBEEIIRUUURI 當(dāng)當(dāng)11時，時，IE1Ir,IE2IC2222lnCrCTIIIUR 已知已知Ir=1mA,要求要求IC2=10A時時 k12101000ln1010102663222lnCrTCIIRUI 13 五、負反饋型電流源五、

7、負反饋型電流源RrIrIC2V2V1UCCIE3IC3IC1IB3V3圖圖48 威爾遜電流源威爾遜電流源 22112333332133131231,2 CCCEECCCCCBCrrBECCrBEBECCrIIIIIIIIIIIIIRUURUUUI 14 若三管特性相同，則若三管特性相同，則1=2=3=,rCII)2221(23 利用交流等效電路利用交流等效電路可求出威爾遜電流可求出威爾遜電流源的動態(tài)內(nèi)阻源的動態(tài)內(nèi)阻Ro為：為：ceorR2221123 CCCEIIII 221333)111(1CCII )(111(133 CrCIII 較大的動態(tài)內(nèi)阻；較大的動態(tài)內(nèi)阻； 輸出電流受輸出電流受的影

8、響也大大減小的影響也大大減小優(yōu)優(yōu) 點點15六、有源負載放大器六、有源負載放大器 UCCV3V2uoV1uiRr圖圖410有源負載放大器有源負載放大器(a)共射電路共射電路(b)具有倒相功能的共射電路具有倒相功能的共射電路UCCV3V2IC1V1iIC3IC2uoIu1643 差動放大電路差動放大電路 431 零點漂移現(xiàn)象零點漂移現(xiàn)象對直接耦合放大電路，在輸入信號為零（靜對直接耦合放大電路，在輸入信號為零（靜態(tài)）時，由于溫度變化，電源波動等因素的影響，態(tài)）時，由于溫度變化，電源波動等因素的影響，會使工作點電壓會使工作點電壓(即集電極電位即集電極電位)偏離設(shè)定值而緩偏離設(shè)定值而緩慢地上下飄動。慢地

9、上下飄動。17 圖圖411 放大器的零點漂移放大器的零點漂移 等效輸入等效輸入漂移電壓漂移電壓輸出漂移電壓輸出漂移電壓等效輸入漂移電壓限制等效輸入漂移電壓限制了放大器所能放大的最了放大器所能放大的最小信號。小信號。零點漂移衡量指標(biāo)：零點漂移衡量指標(biāo)：等效輸入漂移電壓等效輸入漂移電壓Uip uCAUUCCRCUCRBUip=+_18 432差動放大器的工作原理及性能分析差動放大器的工作原理及性能分析+UCCRCRBUBBREuouiRC+UCCuouiUBBREE19RC+UCCuouiUBBREERC1RC2RB1RB2UBBUBBui1ui2RE1RE2+UCC(C)20RB2RB1RC1R

10、C2-UEEui1ui2REuoV2V1+UCCRC1RC2RB1RB2UBBUBBui1ui2RE1RE2+UCCuoV2V121UCCRCUC2RLRCUC1Ui1Ui2REUEEV1V2Uo 圖圖412 基本差動放大器基本差動放大器令令Ui1=Ui2=0時時VUUBEE7 . 0 則流過則流過RE的電流的電流I為為EEEEEEERURUUI7 . 0)( IIIIIQEQEQCQC212121 故有故有靜態(tài)分析靜態(tài)分析22UCCRCUC2RLRCUC1Ui1Ui2REUEEV1V2UoCQCCCQCQCRIUUU121 CQCCCQCEQCERIUUU1217 . 0 結(jié)論：結(jié)論：靜態(tài)時

11、，差動靜態(tài)時，差動放大器兩輸出端之間放大器兩輸出端之間的直流電壓為零。的直流電壓為零。23UCCRCUC2RLRCUC1Ui1Ui2REUEEV1V2Uo 一、差模放大特性一、差模放大特性Uid1Uid2Uid=Uid1-Uid2RE上只有靜態(tài)電壓，而不產(chǎn)生差模信號電壓。上只有靜態(tài)電壓，而不產(chǎn)生差模信號電壓。雙端輸出時，負載雙端輸出時，負載RL的中點電位為的中點電位為0。 24圖圖413基本差動放大器的差模等效通路基本差動放大器的差模等效通路Uod1Uod2RL2RL2V2V1Uid1Uid2Uid=Uid1-Uid2RCRCUod25 1. 差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)212121212

12、222idididididodododododUUUUUUUUUU 所以所以 beLidodidodidodudrRUUUUUUA 2211在雙端輸出時在雙端輸出時式中：式中： LCLRRR21 結(jié)論：結(jié)論：雙端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)等于單雙端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)等于單邊共射放大器的電壓放大倍數(shù)。邊共射放大器的電壓放大倍數(shù)。 idodudUUA 26UCCRCUC2RLRCUC1Ui1Ui2REUEEV1V2Uo單端輸出時單端輸出時:信號只從一端輸出。信號只從一端輸出。27beLudidodidodudrRAUUUUA111(21212 單）單）或或beLudidodidodudrRAU

13、UUUA222(21212 單）單）RCUC2RLRCUC1Ui1Ui2REV1V2UodUid=Uid1-Uid2式中：式中： LCLRRR 28RCUC2RLRCUC1Ui1Ui2REV1V2UodUid=Uid1-Uid2結(jié)論：結(jié)論：單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)為單邊共射單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)為單邊共射電路電壓放大倍數(shù)的一半，且兩輸出端信號的相位電路電壓放大倍數(shù)的一半，且兩輸出端信號的相位相反。相反。 292. 差模輸入電阻差模輸入電阻Uod1Uod2RL2RL2V2V1RCRCUodUid1Uid2IidbeidididididrIUIUR22130Uod1Uod2RL2RL2V

14、2V1RCRCUodUid1Uid2Iid 3. 差模輸出電阻差模輸出電阻雙端輸出時為雙端輸出時為CodRR單）(單端輸出時為單端輸出時為CodRR231二、共模抑制特性二、共模抑制特性UCCRCUC2RLRCUC1Ui2REUEEV1V2UoUic1Uic2Ui1UiC32雙端輸出時，負載雙端輸出時，負載RL上的電流為零，相當(dāng)上的電流為零，相當(dāng)于于RL開路。開路。 對共模信號而言，每個管子的射極相當(dāng)對共模信號而言，每個管子的射極相當(dāng)于各接有于各接有2RE的電阻的電阻 共模等效通路共模等效通路33RCUoc2RCUoc1UicV1V2Uoc2RE圖圖414 基本差動放大器的共模等效通路基本差動

15、放大器的共模等效通路 R2E341.共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)Auc021icococicocucUUUUUA 單端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)單端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)EbeCicocicocucicocucicocucRrRUUUUAUUAUUA2)1 (21(2(1(單）單）單）或通常滿足通常滿足(1+)2RErbe，所以上式可簡化為，所以上式可簡化為ECucRRA2(單）雙端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)雙端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)35結(jié)論：結(jié)論：由于射極電阻由于射極電阻2RE的存在，使單端輸出時的的存在，使單端輸出時的共模電壓放大總倍數(shù)大為減小。即差動放大器對共共模電壓放大總倍數(shù)大為減

16、小。即差動放大器對共模信號不是放大而是抑制，且模信號不是放大而是抑制，且RE抑制作用越強。抑制作用越強。差動電路能夠克服零點漂移現(xiàn)象的根本原因：差動電路能夠克服零點漂移現(xiàn)象的根本原因：共模信號一般指由于外界影響（共模信號一般指由于外界影響（，T，UCC），引起工作點的漂移，折算到輸入端就是一），引起工作點的漂移，折算到輸入端就是一種共模信號，雙端輸出時，只要對稱性好，則種共模信號，雙端輸出時，只要對稱性好，則UOC=0，可以完全抑制外界的干擾。單端輸出時，可以完全抑制外界的干擾。單端輸出時，由于由于RE的調(diào)節(jié)作用使輸出大為減少。的調(diào)節(jié)作用使輸出大為減少。 36 2. 共模輸入電阻共模輸入電阻E

17、beicicicicicR)(rIUIUR212121 3.共模輸出電阻共模輸出電阻 雙端輸出時為雙端輸出時為 0雙ocR 單端輸出時為單端輸出時為 CocRR單）(RCUoc2RCUoc1UicV1V2Uoc2RER2E37三、共模抑制比三、共模抑制比KCMRucudCMRAAK)(lg20dBAAKucudCMRCbeELucudCMRRrRRAAK)()()(單單單差模：需要放大的有用信號，盡可能的放大。差模：需要放大的有用信號，盡可能的放大。共模：無用的干擾信號，需要抑制。共模：無用的干擾信號，需要抑制。為了衡量差動放大電路對差模信號的放大和對共為了衡量差動放大電路對差模信號的放大和對

18、共模信號的抑制能力，通用共模抑制比來衡量。模信號的抑制能力，通用共模抑制比來衡量。 38KCMR實質(zhì)上是反映實際差動電路的對稱性。實質(zhì)上是反映實際差動電路的對稱性。理想情況下：在雙端輸出理想對稱的情況下，理想情況下：在雙端輸出理想對稱的情況下，Auc=0， KCMR。為了定量分析，通常用單端輸出的為了定量分析，通常用單端輸出的KCMR。 39四、對任意輸入信號的放大特性四、對任意輸入信號的放大特性UCCRCUC2RLRCUC1Ui1Ui2REUEEV1V2Uo40222121211212112222icidiiiiiicidiiiiiUUUUUUUUUUUUUU 2221212121iiidi

19、diciiicicUUUUUUUUU 差模信號：差模信號：共模信號：共模信號：2121iiidididUUUUU 差模輸入電壓：差模輸入電壓：41UCCRCUC2RLRCUC1REUEEV1V2Uo221iiUU 221iiUU 221iiUU 221iiUU 42)(21iiudidudoUUAUAU 雙端輸出時：雙端輸出時：icucidudoicucidudoUAUAUUAUAU)(2)(12121單單單單單端輸出時：單端輸出時： )(2121)(2121212211iiudidudoiiudidudoUUAUAUUUAUAU 時：時：當(dāng)當(dāng)單單)(ucudAA43在實際應(yīng)用中，當(dāng)在實際應(yīng)用

20、中，當(dāng)只有一路只有一路信號源接到差動信號源接到差動放大器的兩個輸入端時：放大器的兩個輸入端時：如兩端都不接地，這種接法稱為如兩端都不接地，這種接法稱為雙端輸入雙端輸入；如信號源一端接地，這種接法稱為如信號源一端接地，這種接法稱為單端輸入單端輸入。44 433 具有電流源的差動放大電路具有電流源的差動放大電路EETEEQTbeUURIUr2)1()1( TEECTLEECbeELCMRUURURURrRRK22( 單）單）基本差動放大器，存在兩個缺點：基本差動放大器，存在兩個缺點：一是共模抑制比做不高一是共模抑制比做不高若若UEE=15V，則室溫下，則室溫下，KCMR(單單)的上限約為的上限約為

21、300，而，而與與RE的取值無關(guān)。的取值無關(guān)。UCCRCUC2RLRCUC1Ui1Ui2REUEEV1V2Uo45二是不允許輸入端有較大的共模電壓變化。二是不允許輸入端有較大的共模電壓變化。公共射極電位變化公共射極電位變化差放管的靜態(tài)工作電流變化差放管的靜態(tài)工作電流變化改變改變beLidodidodidodudrRUUUUUUA 2211r rbebe改變改變UCCRCUC2RLRCUC1Ui1Ui2REUEEV1V2Uo46RCRCUi1V1V2UoUi2 UEEIUCCRCUC2RCUC1Ui1V1V2Uoc UEEV3UB3R1R2R3Ui2UCC圖圖415具有電流源的差動放大器電路具有

22、電流源的差動放大器電路(a)用單管電流源代替用單管電流源代替RE的差動電路的差動電路(b)電路的簡化表示電路的簡化表示恒流源恒流源47CQCBECCQCEQCECQCQCBERECEERRIUUUUIIIRUUIIURRRU1213213332122122 靜態(tài)工作點的估算：靜態(tài)工作點的估算：RCUC2RCUC1Ui1V1V2Uoc UEEV3UB3R1R2R3Ui2UCC48一、共模抑制比可做的非常高；一、共模抑制比可做的非常高；二、允許輸入端有較大的共模電壓變化。二、允許輸入端有較大的共模電壓變化。Auc0、 Auc（單）（單）0幾乎不變幾乎不變beLidodidodidodudrRUUU

23、UUUA 2211KCMR、 KCMR（單）（單）高高電流源的輸出電阻非常大電流源的輸出電阻非常大rbe幾乎不變幾乎不變49上述章節(jié)討論的電壓增益往往是小信號情上述章節(jié)討論的電壓增益往往是小信號情況下的分析，在大信號情況下，差動電路的工作況下的分析，在大信號情況下，差動電路的工作情況又如何？情況又如何？ 434 差動放大器的傳輸特性差動放大器的傳輸特性傳輸特性定義傳輸特性定義：差動放大器輸出電流或輸：差動放大器輸出電流或輸出電壓與差模輸入電壓之間的函數(shù)關(guān)系。出電壓與差模輸入電壓之間的函數(shù)關(guān)系。50圖圖416簡化的差動放大器簡化的差動放大器RCRCuidV1V2uo UEEIUCCiC2iC1

24、idCCUfii 21或或 idoUfu 51TBETBETBETBEUuSUuSEUuSUuSEeIeIieIeIi/2/12211)1()1( 21EEiiI )1()1(121121TBEBEUuuCEEEeiiiiI 圖圖416簡化的差動放大器簡化的差動放大器RCRCuidV1V2uo UEEIUCCiC2iC152IeeeeIiTidTidTidTidUuUuUuUuC22211 IeeeeeeTidTidTidTidTidTidUuUuUuUuUuUu)(2)()(222222 TidTidTidTidUuUuUuUueeeeII222222 )2(22TidUuthII 電流傳輸

25、特性電流傳輸特性53)2(222TidCUuthIIi CCCCCCCoRiiRiRiu)(2121 )2(21TidCCUuthIii )2()(21TidCCCCoUuthIRRiiu 電壓傳輸特性電壓傳輸特性54iC1,iC2IiC1iC2iC1iC26 UT/4 UT2 UT02UT4UT6UTuidQI2(a)電流傳輸特性曲線電流傳輸特性曲線)2(221TidCUuthIIi )2(222TidCUuthIIi RCRCuidV1V2uo UEEIUCCiC2iC155(b)電壓傳輸特性曲線電壓傳輸特性曲線 uoIRC6UT/4UT2UT02UT4UT6UTuid IRCRCRCui

26、dV1V2uo UEEIUCCiC2iC1)2(TidCoUuthIRu 1、兩管集電極電流之和恒等于、兩管集電極電流之和恒等于I2、傳輸特性具有非線性特性、傳輸特性具有非線性特性56一、兩管集電極電流之和恒等于一、兩管集電極電流之和恒等于I二、傳輸特性具有非線性特性二、傳輸特性具有非線性特性當(dāng)當(dāng)uid=0時，差動電路處于靜態(tài)，這時時，差動電路處于靜態(tài)，這時iC1=iC2=ICQ=I/21.在靜態(tài)工作點附近，當(dāng)在靜態(tài)工作點附近，當(dāng)|uid|UT，即室溫下，即室溫下， uid在在26mV以內(nèi)時，以內(nèi)時，傳輸特性近似為一段直線傳輸特性近似為一段直線。2.當(dāng)當(dāng)| uid |4 UT,即即uid超過超

27、過100mV時，傳輸特性明時，傳輸特性明顯彎曲，而后趨于水平。顯彎曲，而后趨于水平。57(RB)(RB)V1V2RRUEEI(a)串接串接R(RB)的線性區(qū)擴展電路的線性區(qū)擴展電路 圖圖418擴展差動電路的線性區(qū)范圍擴展差動電路的線性區(qū)范圍58iC1,iC2II/2R ( RB )0uid 圖圖418擴展差動電路的線性區(qū)范圍擴展差動電路的線性區(qū)范圍(b)線性區(qū)擴展后的電流傳輸特性曲線線性區(qū)擴展后的電流傳輸特性曲線 59 TidCoUuIthRu2三、差動放大器可以實現(xiàn)模擬乘法器三、差動放大器可以實現(xiàn)模擬乘法器RCRCuidV1V2uo UEEIUCCiC2iC1若差模輸入電壓若差模輸入電壓ui

28、d2UT50mV， TidCoUuIRu2 則：則：如果電流源如果電流源I由某一輸入電壓由某一輸入電壓uy控制控制 60 TidCoUuIthRu2三、差動放大器可以實現(xiàn)模擬乘法器三、差動放大器可以實現(xiàn)模擬乘法器若差模輸入電壓若差模輸入電壓uid2UT50mV， TidCoUuIRu2 則：則：uxuyRrI-ryrBEyRuRuuI yxrTCouuRURu2 61 435差動放大器的失調(diào)及溫漂差動放大器的失調(diào)及溫漂一、差動放大器的失調(diào)一、差動放大器的失調(diào)當(dāng)輸入信號為零時，由于兩晶體管參數(shù)和當(dāng)輸入信號為零時，由于兩晶體管參數(shù)和電阻值不可能做到完全對稱，因而使得輸出不為電阻值不可能做到完全對稱

29、，因而使得輸出不為零。這種現(xiàn)象，稱為差動放大器的失調(diào)。零。這種現(xiàn)象，稱為差動放大器的失調(diào)。 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓UIO 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流 IIO。補償方法：人為的在輸入端加補償電壓或補償方法：人為的在輸入端加補償電壓或電流，電流，62RCRCRCUiV1V2Uo UEEIUCCIB2IIO2IIO2UIOIB1圖圖419差動電路的失調(diào)電壓和失調(diào)電流差動電路的失調(diào)電壓和失調(diào)電流 補償電壓補償電壓補償電流補償電流RSRS21IOBBIII 22IOBBIII 63（1）失調(diào)電壓）失調(diào)電壓UIO主要由主要由RC和發(fā)射結(jié)的失配引和發(fā)射結(jié)的失配引起，并與溫度成正比。起，并與溫度成正比。 （2

30、）電阻的失配約為）電阻的失配約為1%，發(fā)射結(jié)反向飽和電，發(fā)射結(jié)反向飽和電流的失配約為流的失配約為5%，即，即 ，影響失調(diào)電壓的因素影響失調(diào)電壓的因素室溫下，按典型值計算得的室溫下，按典型值計算得的UIO約等于約等于1.5mVUIO的典型值的典型值01. 0 CCRR05. 0 SSII)(SSCCTIOIIRRUU 64影響失調(diào)電流的因素影響失調(diào)電流的因素 CCBIORRII 電阻的失配約為電阻的失配約為1%，失配約為失配約為10% 失調(diào)電流失調(diào)電流IIO主要由主要由的失配大小決定，約為的失配大小決定，約為0.1IB 65RCRCV1V2Uo UEEIUCCRWRSRSRCV1V2Uo UEE

31、IUCCRWRSRSRC圖圖420差動放大器的調(diào)零電路差動放大器的調(diào)零電路 (a)射極調(diào)零射極調(diào)零(b)集電極調(diào)零集電極調(diào)零 WbeCidodudRrRUUA211 WbeiRrR2112 66 二、失調(diào)的溫度漂移二、失調(diào)的溫度漂移調(diào)零電路可在某一特定溫度下，使輸出為調(diào)零電路可在某一特定溫度下，使輸出為0。但失調(diào)會隨著溫度的改變而發(fā)生變化，所以。但失調(diào)會隨著溫度的改變而發(fā)生變化，所以仍存在零點的仍存在零點的溫度漂移現(xiàn)象溫度漂移現(xiàn)象。調(diào)零電路可以克服失調(diào)，但不能克服溫漂。調(diào)零電路可以克服失調(diào)，但不能克服溫漂。67IOBIOIdTddTdIdTdI 11 TUIIRRdTdUIIRRdTdUTSS

32、CCTSSCCIO)()( TUIO IOCI UIO的溫漂與該溫度下的的溫漂與該溫度下的UIO的大小成正比。的大小成正比。 IIO的溫漂主要取決于的溫漂主要取決于的溫度系數(shù)和的溫度系數(shù)和IIO本身。本身。 6844 集成運算放大器的輸出級電路集成運算放大器的輸出級電路UCCUoV1V2RLUCCUi 圖圖421 互補對稱型射極互補對稱型射極 69交越失真iC10uBE0io,uoiC2ui0 t t圖圖422 交越失真產(chǎn)生的原因及波形交越失真產(chǎn)生的原因及波形硅管導(dǎo)通電壓，約為硅管導(dǎo)通電壓，約為0.5V,在在0.5-0.5V之間，兩管的輸出之間，兩管的輸出電流近似為零。電流近似為零。70RCV

33、D1VD2V1V2V3UCCUiRL UEERCV1V2V3UCCUiAI1I2R1R2BRL UEEV4圖圖423克服交越失真的互補電路克服交越失真的互補電路(a)二極管偏置方式二極管偏置方式(b)模擬電壓源偏置方式模擬電壓源偏置方式)1(214RRUUBEAB 71+UCCUEEuu+集成運放的電路符號集成運放的電路符號輸入級輸入級中間級中間級 輸出級輸出級同相同相輸入端輸入端輸出端輸出端反相反相輸入端輸入端AuudUCCUEEuouoUCCUEE0Auud U U(a)(b)“+”“+”表示同相輸入表示同相輸入端端“-”“-”表示反相輸入表示反相輸入端端7245 集成運放電路舉例集成運放

34、電路舉例451集成運算放大器集成運算放大器F00773V8V92V1V23V3V4V7IC3IC4IC5V5V6IC61R11kR350kR21k5R43.2kV10V12V13V114.5kC30pR539kR7R67.5kV16V17V15VD1VD2V19V18R850R925V147(15 V)64(15 V)I0圖圖424 F007電路原理圖電路原理圖 7475 452專用型集成運算放大器簡介專用型集成運算放大器簡介一、高輸入電阻型集成運放一、高輸入電阻型集成運放二、高精度集成運放二、高精度集成運放三、高速寬帶型集成運放三、高速寬帶型集成運放四、高壓型集成運放四、高壓型集成運放五、低

35、功耗型集成運放五、低功耗型集成運放7646 MOS集成運算放大器集成運算放大器SDGSGDPNNPPPP 阱N 型 襯 底 圖425CMOS結(jié)構(gòu)示意圖 77461MOS集成運放中的基本單元電路集成運放中的基本單元電路一、一、MOS有源負載放大器有源負載放大器 78V2UDDV1UoUiV2UDDV1UoUiEGUDDV1UoUiV2 圖圖426三種三種MOS有源負載放大器有源負載放大器(a)E/E型型NMOS電路電路 (b)E/D型型NMOS電路電路 (c)CMOS電路電路79gm1Uirds1rds21gm21gmB2UoUigm1Uirds1rds21gmB2UoUiUigm1rds1rd

36、s2UoUi圖圖427三種三種MOS放大器的交流等效電路放大器的交流等效電路(a)E/E型型(b)E/D型型(c)CMOS8021222122122211)/()/(11)1 (11LWLWAgggggAggrrgUUAummmBmmumBmdsdsmiouE/E型型NMOS電路電路8111212112)11(1)(LWCuIArrgUUAoxnDQudsdsmiou22121221111mmmBmmBdsdsmiougggggrrgUUAE/D型型NMOS電路電路CMOS電路電路82 二、二、MOS管鏡像電流源管鏡像電流源 1211221211/DSDSDDUULWLWIIUDDIrIV1V

37、2圖圖428 MOS管鏡像電流源管鏡像電流源 rDoILWLWII11222/83三、三、MOS管差動放大器管差動放大器 )1(442mdsdsmidoudgrrgUUAUDDV4UoV3V1V2UidUGG USSV0圖圖429 CMOS差動放大器差動放大器 84 四、四、MOS管輸出級電路管輸出級電路 1. 源極輸出器源極輸出器)1 (11111111112111111121111mdsdsmBmomBmmudsdsmBmmiougrrggrgggArrgggUUA85V1UDDV2UoUGGUiUgs1gm1rds1rds2UoUi1gmB1Ugs1G1S1D2D1G2S2 圖圖430N

38、MOS源極輸出器源極輸出器(a)電路電路(b)交流等效電路交流等效電路86V040/20V180/20V2158/20V330/20V430/20IV2Ui+IV0IrRV550/12V650/12V7198/12IV1 UDD( 7.5V )Uo USS( 7.5V )C圖圖432 5G14573運放電路原理圖運放電路原理圖 462CMOS集成運算放大器集成運算放大器5G14573 8747 集成運算放大器的主要性能指標(biāo)集成運算放大器的主要性能指標(biāo)一、輸入失調(diào)電壓一、輸入失調(diào)電壓UIO和輸入失調(diào)電流和輸入失調(diào)電流IIO 二、失調(diào)的溫漂二、失調(diào)的溫漂 三、輸入偏置電流三、輸入偏置電流IIB22

39、1BBIBIII四、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)四、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud 五、共模抑制比五、共模抑制比KCMR 88六、差模輸入電阻六、差模輸入電阻Rid 七、共模輸入電阻七、共模輸入電阻Ric八、輸出電阻八、輸出電阻Ro九、輸入電壓范圍九、輸入電壓范圍十、帶寬十、帶寬 十一、轉(zhuǎn)換速率十一、轉(zhuǎn)換速率(壓擺率壓擺率)SR十二、靜態(tài)功耗十二、靜態(tài)功耗Pc 十三、電源電壓抑制比十三、電源電壓抑制比PSRR 89作作 業(yè)業(yè)4-1 (1)4-24-44-54-74-64-124-1490R1R2ICR3UEERBR3rbeIbrceUoIbIooceboBbebUrIIRrI )()( obeBbIRrRRI33 )1()1()(33333RRrRrRRrRrRrRIURBbeceBbeceBbeooo 圖圖42單管電流源電路單管電流源電路91RrIrIC2V2V1UCCIE3IC3IC1IB3V3圖圖48 威爾遜電流源威爾遜電流源 92bebceoborIrIIu13)(13)2(bboIIIrbbbebbebRIIrIrI)(3131(1)(