集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程 第三篇第二章(11)

1、第二章 集成運(yùn)算放大器,集成電子技術(shù)基礎(chǔ)教程,第三篇 模擬電路和系統(tǒng),運(yùn)放輸入級(jí)差分放大電路,差分放大電路,兩個(gè)輸入端兩個(gè)輸出端,單端輸入單端輸出單端輸入雙端輸出 雙端輸入單端輸出雙端輸入雙端輸出,最典型的差分放大電路,分析前準(zhǔn)備工作 求rbe （靜態(tài)分析）,已知=50，rbb=300，Rw在中間位置。分析各種輸入輸出方式下的Avd、Ri和Ro 。,單端輸入單端輸出,輸入：,輸出：,若從 輸出則：,單端輸入雙端輸出,輸入：,輸出：,若輸出為：,雙端輸入單端輸出,輸入：,輸出：,若從 輸出則：,雙端輸入雙端輸出,輸入：,輸出：,若輸出為：,基極接入Rb,雙端輸入雙端輸出,輸入：,輸出：,若輸出為

2、：,運(yùn)放中間級(jí)主要任務(wù)是提高電壓增益 常用共射極放大電路,Rc代之以恒流源,運(yùn)放中間級(jí)電壓放大電路,采用縱向三極管或達(dá)林頓復(fù)合管，提高,中間級(jí)電壓放大倍數(shù),為了提高電壓放大倍數(shù),在輸入級(jí)與中間級(jí)之間，增加一級(jí) CC電路(射極跟隨器)進(jìn)行阻抗變換,恒流源+射極跟隨器,恒流源+復(fù)合管,集成運(yùn)放對(duì)輸出級(jí)的要求,靜態(tài)(vi = 0)時(shí)，T、T管均截止，vO0,運(yùn)放輸出級(jí)互補(bǔ)對(duì)稱輸出電路, 輸出電阻小, 最大不失真輸出電壓盡可能大, 輸入電阻大,運(yùn)放輸出級(jí)的基本電路,乙類放大：導(dǎo)通角為=,甲類放大：導(dǎo)通角為=2,甲乙類放大：導(dǎo)通角介于和2之間,正半周(vi 0)時(shí)，T管導(dǎo)通，T管截止，+VCCT1RLG

3、ND,負(fù)半周(vi 0)時(shí)，T1管截止，T2管導(dǎo)通， GNDRLT2-VCC,最大輸出電壓幅值,最大輸出電壓為VCCVCES。當(dāng)電源電壓為15V時(shí)，最大不失真輸出電壓幅度一般為(1214)V,輸入電阻較高,交越失真,在輸入信號(hào)小于三極管的開啟電壓時(shí)，T與T管均截止，產(chǎn)生交越失真。,靜態(tài)時(shí)T1、T2處于微導(dǎo)通狀態(tài)，VOQ0。當(dāng)輸入正弦波時(shí)，由于二極管的動(dòng)態(tài)電阻很小，所以vb1vb2vi。,利用二極管提供靜態(tài)偏置,甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱輸出電路,利用恒壓電路提供靜態(tài)偏置,選擇合適的R1、R2阻值，使VCE3 1.4V,3.2.3 集成運(yùn)放的特性和主要性能指標(biāo),集成運(yùn)放線性放大區(qū)所對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)范圍很小,例

4、如設(shè) Aod=105， 、 為10V， 則Vim10/105 10-4V 0.1mV,集成運(yùn)放的電壓傳輸特性和三項(xiàng)基本參數(shù),實(shí)際運(yùn)放的傳輸特性曲線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，稱為輸出失調(diào)。為了彌補(bǔ)輸出失調(diào)電壓，通常在運(yùn)放輸入級(jí)電路中設(shè)置了調(diào)零端。,在理想條件下，集成運(yùn)放的電壓傳輸特性曲線通過坐標(biāo)原點(diǎn)。運(yùn)放的電壓既可以用增量(或交流量)表示，也可以用瞬時(shí)量表示。,如 CF741的Rid1M，高阻型運(yùn)放的Rid 可達(dá)104 M以上。,Aod一般為104106 (即80120dB)。在手冊(cè)中Aod常以V/mV作單位， 如100V/mV即為105。,開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod,差模輸入電阻Rid,集成運(yùn)放的Ro通

5、常為100至1k之間。,由3項(xiàng)基本參數(shù)，可畫出運(yùn)放的低頻模型,輸出電阻Ro,集成運(yùn)放在vId=0時(shí)的輸出電壓稱作輸出失調(diào)電壓，記作VOO。,為了使輸出電壓回到零，需在輸入端加上反向補(bǔ)償電壓，該補(bǔ)償電壓稱為輸入失調(diào)電壓。,集成運(yùn)放的失調(diào)參數(shù),輸入失調(diào)電壓VIO,輸入失調(diào)電壓的溫度系數(shù)，反映輸入失調(diào)電壓隨溫度而變化的程度。,反映集成運(yùn)放輸入端輸入電流的不平衡程度。,輸入失調(diào)電壓漂移dVIO/dT,輸入失調(diào)電流 IIO,反映輸入失調(diào)電流 IIO 隨溫度而變化的程度。,分析輸出失調(diào)模型,輸入失調(diào)電流溫漂dIIO/dT,(1) 應(yīng)選擇R1R2。R、R2 稱為輸入平衡電阻,(2) R和R2越小，則IIO對(duì)

6、VOO的影響也越少。因此，在實(shí)際使用時(shí)，要求運(yùn)放兩個(gè)輸入端的外接平衡電阻相等且較小。,(3) 即使運(yùn)放輸入端短路，輸出電壓也已進(jìn)入飽和狀態(tài)(假定Aod =104，VIO為1.5mV，則VOO已達(dá)15V)。因此，集成運(yùn)放在用作線性放大時(shí)必須接成閉環(huán)方式。,集成運(yùn)放的共模抑制比一般在60dB以上，性能較好的運(yùn)放在100dB以上。,當(dāng)共模輸入電壓超出VIcmax時(shí)，將影響運(yùn)放電路中相關(guān)晶體管的工作狀態(tài)。運(yùn)放失去正常的差模放大能力。,集成運(yùn)放的共模參數(shù),共模抑制比KCMR,最大共模輸入電壓VIcmax,BWf Hf Lf H,通用型運(yùn)放的帶寬fH僅為幾赫茲至幾十赫茲,指運(yùn)放差模開環(huán)電壓增益Aod下降至

7、0 dB 時(shí)的頻率,共模輸入電阻Ric,集成運(yùn)放的時(shí)域和頻域參數(shù),-3dB帶寬 f H,單位增益帶寬 f c,是衡量運(yùn)放在大幅度信號(hào)作用下工作速度的參數(shù),表示當(dāng)運(yùn)放輸出較大幅度電壓時(shí)，為保證輸出波形不產(chǎn)生因SR為有限值而引起的波形失真，運(yùn)放所能工作的最高頻率。,轉(zhuǎn)換速率SR（也稱壓擺率）,全功率帶寬 f p,3.2.4 集成運(yùn)放應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問題,運(yùn)放類型：, 通用型：其性能指標(biāo)適合于一般性使用，產(chǎn)品量大面廣；, 功率型：允許的供電電壓較高可輸出電流較大；, 低功耗型：靜態(tài)功耗在1mw左右，可用于便攜設(shè)備；, 高精度型：失調(diào)電壓溫漂在1V以下；, 高速型：轉(zhuǎn)換速率在10V/s左右；, 高阻型：輸入電阻在1012左右；, 寬帶型：單位增益帶寬在10MHz左右；, 高壓型：允許供電電壓在30V以上；, 跨導(dǎo)型：輸入量為電壓，輸出為電流；, 差動(dòng)電流型：輸入為差分電流，