第17讲 带有源负载的差分放大电路和集成电路.ppt

模拟电子技术,AnalogElectronicTechnology,6.2.2射极耦合差分式放大电路,（1）差模放大,双出,单出,6.2.2射极耦合差分式放大电路,（1）共模抑制,双端输出,共模增益,单端输出,例,解：,求:,(1)静态,解：(2)电压增益,解(3),差分电路的共模增益,共模输入电压,不计共模输出电压时,解：(4),(4)当输出接一个12k负载时的差模电压增益.,4.带有源负载的射极耦合差分式放大电路,静态,IE6IREF,IOIE5,6.2.2射极耦合差分式放大电路,IC1IC2IC3IC4=IO/2,iOIC4IC20,4.带有源负载的射极耦合差分式放大电路,动态,ve=0,iC1iC2,6.2.2射极耦合差分式放大电路,iOiC4iC22iC1,iC1iC3iC4,带有源负载差分放大电路的输出电流是基本单端输出差放的两倍。,4.带有源负载的射极耦合差分式放大电路,差模电压增益（负载开路）,则,单端输出的电压增益接近于双端输出的电压增益,6.2.2射极耦合差分式放大电路,4.带有源负载的射极耦合差分式放大电路,差模输入电阻,输出电阻,Rid2rbe,6.2.2射极耦合差分式放大电路,共模输入电阻Ric1/2rbe2(1)ro5,6.2.3源极耦合差分式放大电路,1.CMOS差分式放大电路,6.2.3源极耦合差分式放大电路,1.CMOS差分式放大电路,双端输出差模电压增益,而:,所以：,6.2.3源极耦合差分式放大电路,1.CMOS差分式放大电路,单端输出差模电压增益,vo2(id4-id2)(ro2/ro4),gmvid（ro2/ro4）,(ro2/ro4),gm(ro2/ro4),与双端输出相同,6.3差分式放大电路的传输特性,根据,iC1=iE1，iC2=iE2vBE1=vi1=vid/2vBE2=vi2=-vid/2,又vO1VCCiC1Rc1vO2VCCiC2Rc2,可得传输特性曲线vO1，vO2f（vid）,vO1，vO2f（vid）的传输特性曲线,6.3差分式放大电路的传输特性,6.4集成电路运算放大器,6.4.1集成电路运算放大器CMOSMC14573,6.4.2集成运算放大器741,6.4.1CMOSMC14573集成电路运算放大器,1.电路结构和工作原理,CMOSMC14573,6.4.2BJTLM741,集成电路的使用,6.5实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路的影响,6.5.1实际集成运放的主要参数,6.5.2集成运放应用中的实际问题,6.5.1实际集成运放的主要参数,输入直流误差特性（输入失调特性）,1.输入失调电压VIO,在室温（25）及标准电源电压下，输入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫做失调电压VIO。一般约为（110）mV。超低失调运放为（120）V。高精度运放OP-117VIO=4V。MOSFET达20mV。,2.输入偏置电流IIB,输入偏置电流是指集成运放两个输入端静态电流的平均值,IIB（IBNIBP）/2,BJT为10nA1A；MOSFET运放IIB在pA数量级。,6.5.1实际集成运放的主要参数,输入直流误差特性（输入失调特性）,3.输入失调电流IIO,输入失调电流IIO是指当输入电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差，即IIO|IBPIBN|一般约为1nA0.1A。,4.温度漂移,（1）输入失调电压温漂VIO/T,（2）输入失调电流温漂IIO/T,6.5.1实际集成运放的主要参数,差模特性,1.开环差模电压增益Avo和带宽BW,开环差模电压增益AvO,开环带宽BW(fH),单位增益带宽BWG(fT),741型运放AvO的频率响应,6.5.1实际集成运放的主要参数,差模特性,2.差模输入电阻rid和输出电阻ro,BJT输入级的运放rid一般在几百千欧到数兆欧MOSFET为输入级的运放rid1012超高输入电阻运放rid1013、IIB0.040pA一般运放的ro200，而超高速AD9610的ro0.05。,3.最大差模输入电压Vidmax,6.5.1实际集成运放的主要参数,共模特性,1.共模抑制比KCMR和共模输入电阻ric,一般通用型运放KCMR为（80120）dB，高精度运放可达140dB，ric100M。,2.最大共模输入电压Vicmax,一般指运放在作电压跟随器时，使输出电压产生1%跟随误差的共模输入电压幅值，高质量的运放可达13V。,6.5.1实际集成运放的主要参数,大信号动态特性,1.转换速率SR,放大电路在闭环状态下，输入为大信号（例如阶跃信号）时，输出电压对时间的最大变化速率，即,若信号为viVimsin2ft，则运放的SR必须满足SR2fmaxVom,6.5.1实际集成运放的主要参数,大信号动态特性,2.全功率带宽BWP,指运放输出最大峰值电压时允许的最高频率，即,SR和BWP是大信号和高频信号工作时的重要指标。一般通用型运放SR在nV/s以下，741的SR=0.5V/s而高速运放要求SR30V/s以上。目前超高速的运放如AD9610的SR3500V/s。,电源特性,1.电源电压抑制比KSVR,衡量电源电压波动对输出电压的影响,2.静态功耗PV,6.5.1实际集成运放的主要参数,1.集成运放的选用,根据技术要求应首选通用型运放，当通用型运放难以满足要求时，才考虑专用型运放，这是因为通用型器件的各项参数比较均衡，做到技术性与经济性的统一。至于专用型运放，虽然某项技术参数很突出，但其他参数则难以兼顾，例如低噪声运放的带宽往往设计得较窄，而高速型与高精度常常有矛盾，如此等等。,6.5.2集成运放应用中的实际问题,通用型高阻型高速型低功耗型高压型大功率型高精度型,2.失调电压VIO、失调电流IIO和偏置电流IIB带来的误差,6.5.2集成运放应用中的实际问题,输入为零时的等效电路,解得误差电压,当时，可以消除偏置电流引起的误差，此时,当电路为积分运算时，,即换成电容C，则,时间越长，误差越大，且易使输出进入饱和状态。,引起的误差仍存在,3.调零补偿,6.5.2集成运放应用中的实际问题,（a）调零电路（b）反相端加入补偿电路,6模拟集成电路,6.6变跨导式模拟