第12章 线性集成运算放大器和运算电路

1、第12章 线性集成运算放大器和运算电路121 多级放大器基本内容和知识点 1211 常见的耦合方式 直接耦合：DC耦合信号，低频响应好，但要各级电位配合，存在零点漂移问题；阻容耦合：各级静态工作点独立，容易调试，低频响应差； 变压器耦合：各级静态工作点独立，阻抗匹配，低频响应差； 第12章 线性集成运算放大器和运算电路1212 多级放大电路的计算 （1）电压放大倍数unuuuuAAAAA.321（2）输入电阻：第一级的输入电阻Ri1;（3）输出电阻：为输出级的输出电阻Ron; 计算时，应注意各级间的相互影响，后一级的输入电阻为前级的负载，前级的输出电阻为后级的信号源内阻。第12章 线性集成运算

2、放大器和运算电路1213 多级放大器的频率响应 放大器级数增加后，放大倍数增加了，但通频带变窄了。有n级的下限频率为fL1,fL2,fLn;上限频率为fH1,fH2,fHn;则总的上、下限频率为2/122221)( 1 . 1LnLLLffff2/122221)(9 . 0HnHHHffff第12章 线性集成运算放大器和运算电路122 集成运算放大器基本内容和知识点 1221 集成电路的主要特点 相邻元件特性一致性好，用有源器件代替无源元件，二极管由三极管代替，但只能制作小电容；1222 集成运算放大器的典型结构 运放是一种高增益，DC耦合，多级放大电路。有四部分组成：输入级、中间级、输出级、

3、偏置电路组成。第12章 线性集成运算放大器和运算电路输入级中间级输出级偏置电路输入输出输入级：输入电阻高，失调和零漂小通常为差分放大电路； 中间级:电压放大倍数大共射放大电路； 输出级:输出电阻小，负载能力强互补推挽乙类放大电路；偏置电路:为各级提供稳定的偏置电流电流源电路； 第12章 线性集成运算放大器和运算电路1223 差分放大电路 典型电路 CRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci第12章 线性集成运算放大器和运算电路1电路类型： CRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci 双入/双出，双入/单出，

4、单入/双出，单入/单出四种。有射极长尾（射极电阻）和恒流源电路两种）。第12章 线性集成运算放大器和运算电路2电路主要特点CRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci（1）电路结构和参数对称； （2）抑制零点漂移，双端输出时零漂为零，单端输出时射极电阻RE的共模负反馈作用，具有抑制零漂作用； （3）抑制共模信号，双端输出时无共模放大能力； 第12章 线性集成运算放大器和运算电路（4）放大差模信号，两个大小相等，极性相反的信号，两个输出端也有大小相等，方向相反的输出信号，双端输出时，总输出为两边输出之和（2倍关系）；3静态分析 CRCRBRBRBR01u

5、02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci以对称性思路分析有EBBEEEBRRUVI)1 (2EBEEEBCRUVII2第12章 线性集成运算放大器和运算电路)2(ECCEECCCERRIVVU4动态分析CRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci（1）小信号差模特性 差模信号输入时，发射极成为“交流虚地”，负载电阻中心点电位为零，双端输出时，负载电阻折半处理，单端输出时不折半。第12章 线性集成运算放大器和运算电路(a)差模电压放大数CRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci双端输出 be

6、BLCudrRRRA)2/(单端输出 beBLCudrRRRA)/(21(b)输入电阻 )(2beBidrRR(c)输出电阻：CORR2单端输出时 CORR双端输出时第12章 线性集成运算放大器和运算电路（2）小信号共模特性此时RE为两倍计算 (a)共模电压放大数：双端输出时 0ucACRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci单端输出时 EbeBCucRrRRA)1 (2(b)共模输入电阻 EbeBicRrRR)1 (2第12章 线性集成运算放大器和运算电路（3）共模抑制比KCMRKCMR=|Aud/Auc| 该数值越大越好 （4）任意输入信号分解，

7、令两个输入信号ui1,ui2; 差模信号为： 21iiiduuuCRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci共模信号为： 2/ )(21iiicuuu总输出电压为： icucidudouAuAu第12章 线性集成运算放大器和运算电路（5）差分放大电路的电压传输特性1224 电流源电路1电流源电路的特点 视为一个二端网络，交流等效电阻很大，直流等效电阻很小2电流源作有源负载和偏置电路第12章 线性集成运算放大器和运算电路1225 复合管电路 二个以上管子以一定的形式连接，等效成一只管子的作用,复合后的电流放大系数: 21等效管的类型决定于前置管1T2TT

8、1T2TT1T2TT1T2TT第12章 线性集成运算放大器和运算电路1226 集成运放的主要参数 输入失调参数、差模特性参数、共模特性参数、大信号动态特性、电源特性参数123 集成运算放大器组成的运算电路基本内容和知识点 运算电路的分析方法1理想运算放大器的特性idCMRudrKA,都趋向无穷大 A第12章 线性集成运算放大器和运算电路IBIOIOoIUIr,均为零。 2运算放大器的工作状态 运算电路中引入深度负反馈，运放工作在线性区，信号过大时，输出受电源限制，将会出现非线性失真。3虚短和虚断虚短运放两个输入端之间的电压差近似等于零。 虚断流入运放输入端的电流近似等于零。 A第12章 线性集

9、成运算放大器和运算电路1232 集成运算放大器组成的基本运算电路 1比例运算放大器 （1）反相比例 1RRAfuf（2）同相比例 11RRAfuffR1R2Riuou1ififR1R2Riuou1ifi第12章 线性集成运算放大器和运算电路2加法运算 )(2111ififffouRRuRRRiu 3差分输入比例 113231)1 (iffouRRRRRRRu4积分与微分运算dtuRCuio1fR1R2R1 iuou1ifi2iu3RCRiuouiCifR1R3R2iuou2ifi2R1i1 iu第12章 线性集成运算放大器和运算电路dtduRCuio5对数和反对数运算RIuUuSiTolnTi

10、UuSoeRIu/124 模拟乘法器及其应用1241 模拟乘法器电路符号和输入/输出关系uxuyKuoyxouKuu1241 模拟乘法器的应用1平方运算电路乘法器两个输入相等 2ioKuu2除法运算1212iiouuKRRu3均方根运算dtuRCutio021uiKCR例12-1 已知放大电路如图12-1所示，设晶体管T1、T2的射极电流放大系数分别为1、2，输入电阻分别为rbe1、rbe2。试求：（1）Ri、Ro的表示式。 （2） iouuuA/gouseuA/的表示式。 解：（1） )1 (/1111211RrRRRbebbi（2） 1112111)1 (/RrRRAbeiCu2222/b

11、eLCurRRA其中 222212/bebbirRRR故 21/uuiouAAuuAuigigousARRReuA/2CORR例12-2 差分放大电路及其参数如图12-7所示 。 设 T1、 T2的 特 性 一 致 ， = 5 0 ，UBE=0.7V，差模输入信号uid=50mV,共模干扰信号uic=1V。设RW的滑动端在电位器的中间。试求：（1）T1和T2的静态工作点IC、UC之值；（2）输出信号电压uo及共模抵制比KCMR之值；（3）若将负载电阻接在集电极C1对地之间，重新计算UC，再求uo及KCMR之值；（4）差模输入电阻Rid、共模输入电阻Ric和输出电阻Ro之值。 解：（1）因电路两

12、边完全对称，从直流等效电路可得： )1 (2)1 (2ERBBBEEERRIUVW因 ERBRRW)1 (2)1 (2CRCRBRBRER0uVVCC12VVEE121idu2idu1T2TLRK1 . 5100K1K1K1 . 5K1 . 5WR100icuicu 则有 EEBEBEEEIRIRUV2)1 (2)(2 . 12mARUVIIEBEEEEC)(61 . 52 . 112VRIVUCCCCC（2）根据题意 )( 1 . 12 . 1265130026)1 (kIrrEQbbbe5405. 0511 . 1150/1 . 550)1 (/22WLRbeBRCidodudrRRuuA

13、CRCRBRBRER0uVVCC12VVEE121idu2idu1T2TLRK1 . 5100K1K1K1 . 5K1 . 5WR100icuicu0icocucuuA)(7 . 21005. 054VuAuAuicucidudoucudCMRAAK3）由于电路采用直接耦合方式，当负载电阻接在集电极C1对地之间时 )(611 . 52 . 11211001 . 5VRIVULCRRCCCCC27)05. 0511 . 11 (2100/1 . 550)1 ( 2/2WRbeBLCidodudrRRRuuACRCRBRBRER0uVVCC12VVEE121idu2idu1T2TLRK1 . 5100K1K1K1 . 5K1 . 5WR100icuicu5 . 01 . 52100/1 . 52/ELCicocucRRRuuA)(85. 115 . 005. 027VuAuAuicucidudo54ucudCMRAAK（4）差模输入电阻： )( 3 . 9)1 ( 22krRRWRbeBid 共模输入电阻 ）kRRrRREERbeBicW(520)1 (2)1 (2)1 (2单端输出电阻： )( 1 . 5kRRCo双端输出电阻： )(2 .102kRRCo例12-5 电路如图12-19所示，所用的各种器件均具有理想的特性，如果输入电压ui0，试推导出uo与ui的函数