-集成运算放大电路

1、第3章 多级放大电路第三章 集成运算放大电路3.1 3.1 多级放大电路多级放大电路3.23.2集成运算放大电路简介集成运算放大电路简介3.3 3.3 差分放大电路差分放大电路3.4 3.4 电流源电路电流源电路3.5 3.5 集成运放电路分析集成运放电路分析3.5 3.5 集成运放的使用注意事项集成运放的使用注意事项3.5 3.5 集成运放的主要技术指标和种类集成运放的主要技术指标和种类3.1 多级放大电路一、多级放大电路的耦合方式一、多级放大电路的耦合方式二、多级放大电路的动态分析二、多级放大电路的动态分析三、多级放大电路的频率响应三、多级放大电路的频率响应一、直接耦合既是第一级的集电极电

2、阻，既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻又是第二级的基极电阻优点：能够放大变化缓慢的优点：能够放大变化缓慢的信号，便于集成化。信号，便于集成化。 缺点：缺点：Q点相互影响，点相互影响，存在零点漂移现象。存在零点漂移现象。第二级第二级第一级第一级直接直接连接连接输入为零，输出输入为零，输出产生变化的现象产生变化的现象称为零点漂移称为零点漂移3.1.1多级放大电路的耦合方式失真分析：由失真分析：由NPN型管组成的两级直接耦合的共射型管组成的两级直接耦合的共射放大电路放大电路共射放共射放大电路大电路共射放共射放大电路大电路iuou饱和失真？截止失真？饱和失真？截止失真？ 首先确定在哪一级出现

3、了失真，再判断是什么失真。首先确定在哪一级出现了失真，再判断是什么失真。 比较比较Uom1和和Uim2，则可判断在输入信号逐渐增大时，则可判断在输入信号逐渐增大时哪一级首先出现失真。哪一级首先出现失真。 在前级均未出现失真的情况下，多级放大电路的最在前级均未出现失真的情况下，多级放大电路的最大不失真电压等于输出级的最大不失真电压。大不失真电压等于输出级的最大不失真电压。二、阻容耦合 Q点相互独立点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。特性差，不能集成化。共射电路共射电路共集电路共集电路有零点漂移吗？有零点漂移吗？ 利用电容连接信号利用电容连接信

4、号源与放大电路、放大源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路的前后级、放大电路与负载，为阻容电路与负载，为阻容耦合。耦合。 可能是实际的负载，也可能是实际的负载，也可能是下级放大电路可能是下级放大电路三、变压器耦合L2L2c21RIRIPPl， 理想变压器情理想变压器情况下，负载上获况下，负载上获得的功率等于原得的功率等于原边消耗的功率。边消耗的功率。，实现了阻抗变换。L221L2c2L)(RNNRIIRl从变压器原从变压器原边看到的等边看到的等效电阻效电阻抑制零点漂移、低频特性差、不易集成化抑制零点漂移、低频特性差、不易集成化四：光电耦合：光电耦合是以光信号为媒介光电耦合是以光信号为媒介来实

5、现电信号的耦合和传递的来实现电信号的耦合和传递的 在c-e之间电压一定的情况下， 的变化量与 的变化量之比称为传输比CTR，即： CTR的数值非常小，只有0.10.5。光电耦合放大电路 光电耦合器内部组成 CiDiCEDCUiiCTR3.1.2 3.1.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析二、分析举例二、分析举例一、动态参数分析一、动态参数分析一、动态参数分析一、动态参数分析1. 1.电压放大倍数电压放大倍数 njujnuAUUUUUUUUA1ioi2o2io1io2. 2. 输入电阻输入电阻i1iRR 3. 3. 输出电阻输出电阻nRRoo 对电压放大电路的要求：对电压放大电路的

6、要求：Ri大，大， Ro小，小，Au的数值的数值大，最大不失真输出电压大。大，最大不失真输出电压大。注意共集放大注意共集放大电路的影响电路的影响)(1 (L622be5i2RRrRR21L62be2L6221bei231)( ) 1 ()( ) 1 ()( uuuuuAAARRrRRArRRAbe121irRRR1be2536orRRRR二、分析举例二、分析举例例3.2.1 如图所示电路，试估算电路的Q点和电压放大倍数。解：（1）求解Q点： 第一级为共射放大电路。 CCbbbBQVRRRU21211111)1 (eBEQBQBQRUUI11BQCQII111211)(cCQCCcBQCQCCC

7、QRIVRIIVU1111)1 (eBQCQCEQRIUU 第二级为共射放大电路，与第一级之间采用直接耦合方式，每二级的Q点受第一级Q点的影响。21222BEQCQBEQBQEQUUUUU222eEQCCEQRUVI122EQBQII2222EQcCQCEQURIU（2）求解电压放大倍数： 求解电压放大倍数时，常用输入电阻法，即将后一级的输入电阻作为前一级的负载考虑。即：121.1)/(beicurRRA12.2becurRA.2.1.uuuAAA 3.1.3 3.1.3 多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应 多级基本放大电路级联后，总电压增益提高了，但多级基本放大电路级联后，总电压增

8、益提高了，但通频带变窄了。通频带变窄了。(a)0.707Aum1Aum1Aum10fLfHffL1fH1fAum0.707Aum0.49Aumu2u1AAuA0um2um1umAAAfH1fL1(b)1BW7 . 0BW3.2 3.2 集成运算放大电路简介集成运算放大电路简介 集成电路是以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。 它的外形一般有圆壳式、单列直插式、双列直插式和扁平式 （a）圆壳式（b）单列直插式（c）双列直插式（d）扁平式3.2.13.2.1集成运放的电路特点集成运放的电

9、路特点集成电路特点：集成电路特点： 采用直接耦合方式。 大量采用各种差分放大电路（作输入级）和恒流源电路（作偏置电路或有源负载）。 常用有源元件（晶体管或场效应管）取代阻值。 集成晶体管和场效应管使用时常采用复合形式。 二极管可用双极型三极管的发射结代替；几十PF以下的小电容可用PN结的结电容构成，大电容外接。 集成运放除了具有集成电路的一般特点外，它还具有如下特点： 电压放大倍数高，一般为103-105倍。 输入电阻大，一般为几十千欧到几兆欧。 输出电阻小，一般为几百欧以下。 通用型和灵活性强、成本低、用途广、互换性好。 是线性集成电路中发展最早、应用最广、最为庞大的一族成员。3.2.23.

10、2.2集成运放的组成集成运放的组成 集成运放电路由四部分组成，包括输入级、中间级、输出级和偏置电路。 前置级，多采用差分放大电路。要求前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，大，Ad大，大， Ac小，输入端耐压高。小，输入端耐压高。主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。的放大能力。功率级，多采用准互补输出级。要求功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最小，最大不失真输出电压尽可能大。大不失真输出电压尽可能大。为各为各级放大电路设置级放大电路设置合适的静态工作合适的静态工作点。采用电流源点。采用电流源电路。电路。3.3 3.3 差分放大电路

11、差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因二、基本差分放大电路的组成及分析二、基本差分放大电路的组成及分析三、基本差分放大电路的四种接法三、基本差分放大电路的四种接法四、改进型的差分放大电路四、改进型的差分放大电路3.3.1 3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象零点漂移现象零点漂移现象：uI0，uO0的现象。的现象。产生原因：产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。抑制方法：抑

12、制方法：引入直流负反馈，温度补偿。引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：典型电路：差分放大电路差分放大电路（1 1）电路结构完全对称，温漂抑制能力强）电路结构完全对称，温漂抑制能力强 （2 2）差模小信号范围大，）差模小信号范围大，u uidid28mv28mv（3 3）双电源供电，）双电源供电，可使静态时可使静态时U UB B，实现零输入。，实现零输入。 从而避免有静态电流流过信号源。从而避免有静态电流流过信号源。1 1、差动放大电路特点：、差动放大电路特点：3.3.2 3.3.2 基本差分放大电路基本差分放大电路2 2、差放结构、差放结构 差分放大电路是由两个互为发射极耦合的共射极放大电差

13、分放大电路是由两个互为发射极耦合的共射极放大电路组成，路组成，T1T1，T2T2电路参数完全（严格）对称电路参数完全（严格）对称。在理想对称的情况在理想对称的情况下：下：1. 克服零点漂移；克服零点漂移；2. 零输入零输出；零输入零输出；3. 抑制共模信号；抑制共模信号；4. 放大差模信号。放大差模信号。3 3、输入信号的分类、输入信号的分类1 1）共模信号）共模信号 ：是指在两个输入端加幅度相等，极性相同的信号是指在两个输入端加幅度相等，极性相同的信号21iiuu 用用uic 表示表示 差分放大电路对共模信号具有很强的抑制作用，用共模放大倍数AC描述。在参数完全对称的情况下，共模输出为零。

14、式中uIC为共模输入电压，u0C是uIC作用下的输出电压。IcOccuuA2 2）差模信号）差模信号：是指在两个输入端加幅度相等，极性相反的信号是指在两个输入端加幅度相等，极性相反的信号21iiuu用用uid 表示表示 差分放大电路对差模信号的放大能力，引入差模放大倍数描述输入差模信号时，差分放大电路的放大倍数，记作Ad，定义为 式中的 是 作用下的输出电压。 Ad=idoduuoduidu3 3）任意输入信号）任意输入信号：任意输入信号幅度、极性都是任意的信号任意输入信号幅度、极性都是任意的信号它可以分解为一对差模信号和一对共模信号的组合：它可以分解为一对差模信号和一对共模信号的组合：2:,

15、222:,2221212122121211iiiiiiiiiiiiiiuuuuuuuuuuuuuu量定义原始信号的差模分量定义原始信号的共模分 差分放大电路差分放大电路输入信号可以认为是一对差模信号输入信号可以认为是一对差模信号和一对共模信号组合。和一对共模信号组合。 212121221121212,22iiidididiiidiiidiiicicicuuuuuuuuuu：uuuuu：u差模共模例：例：mv5-15mv5151510102021cd21mvumvumvumvumvumvuiiiiii，则：，已知：4. 4. 共模信号共模信号抑制抑制0 )()(C2CQ2C1CQ1C2C1Ouu

16、uuuuu0 cIcOccAuuA，参参数数理理想想对对称称时时共共模模放放大大倍倍数数C21CC21CB21Buuiiii共模信号：共模信号：IcI2I1uuuRe的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号如如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。5. 5. 差模信号差模信号放大放大C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiiiiE1= iE2，Re中电流不变，即中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。对差模信号无反馈作用

17、。2/IdI2I1uuu差模信号：差模信号：2Idu2Idu6. 6. 动态参数动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR 共模抑制比共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信：综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。号的能力和抑制共模信号的能力。下，下，在参数理想对称的情况在参数理想对称的情况CMRcdCMRKAAK 在实际应用时，信号源需要有在实际应用时，信号源需要有“ 接地接地”点，以避免点，以避免干扰；或负载需要有干扰；或负载需要有“ 接地接地”点，以安全工作。点，以安全工作。3.3.3 差分放大电路的四种接法 根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有

18、四种根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。入双端输出、单端输入单端输出。1. 双端输入双端输出eBEQEEEQ2RUVI1EQBQII02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIII1）. 静态：eEQBEQBQEE2RIURIVb晶体管输入回路方程：晶体管输入回路方程：通常，通常，Rb较小，且较小，且IBQ很小，故很小，故BEQcCQCCCEQURIVU选合适的选合适的VEE和和Re就就可得合适的可

19、得合适的Q )(2bebBIdrRiu2）差模信号作用时的动态分析bebLcd)2( rRRRA差模放大倍数差模放大倍数IdOdduuA)2(2LcCOdRRiu 2 )(2cobebiRRrRR， 在理想情况下，双端输入双端输出差分放大电路的差模电压放大倍数等于构成电路的单管共射放大电路的电压放大倍数。 .1.1.1.12.1.2.1.22ioioiiooiodUUUUUUUUUUAcCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1 )(RIVURRIVRRRU 由于输入回路没有变由于输入回路没有变化，所以化，所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一样。但与双端输出时一样。但是是UCEQ1 UCEQ2

20、。2. 双端输入单端输出：Q点分析点分析双端输入单端输出：差模信号作用下的分析差模信号作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAcobebi)(2RRrRR， 在理想情况下，双端输入、双端输出差分放大电路的差模电压放大倍数等于构成电路的单管共射放大电路的电压放大倍数的一半。负载RL为差放单边所有。 .1.1.1.12.1.1.212ioioiioiodUUUUUUUUUA 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析共模信号作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAebebLcc)1 (2)( RrRRRAbebebebCMR)1 (2rRRrRK3. 3. 单端输入双端输出单端输入双端输出共模

21、输入电压共模输入电压差模输入电压差模输入电压输入差模信号的同时总是伴随输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：着共模信号输入：2/IIcIIduuuu，OQIcIdO2UuAuAu输出输出:差模输出差模输出共模输出共模输出静态时的值静态时的值4 4、单端输入、单端输出电路、单端输入、单端输出电路 对于单端输出电路，常将不输出信号一边的 省掉。 cR静态与动态分析同上5. 5. 四种接法的比较四种接法的比较：电路：电路参数参数理想对称条件下理想对称条件下输入方式：输入方式： Ri均为均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。单端输入

22、时有共模信号输入。输出方式：输出方式：Q点、点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。均与之有关。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA双端输出：cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1 (2 )1 (2)( )(2)(RRrRRrRKRrRRRArRRRA单端输出：例：已知；，V6VV12V1101EECCLckRkRkRb;7 . 02100VUkrBEQbe，晶体管的T1和T2的发射极静态电流均为0.5mA电压可忽略不计约为多少？设共模输出试问输入电压，出，用直流表测得）若将电路改为单端输（，）（，）（I.3321uVuRRAURooiuCEQ

23、e例?05. 001. 043211210101 . 0300501 . 021.1.oIICMRcdCMRcdEECCecbpbbpuVuVuKAATKAAVUUkRkRkRRrkR时，）当（，出时的管集电极和“地”点取）信号从（，出时的）信号从两管集电极输（）静态工作点（。试求：，划在中心，已知3.3.4 3.3.4 改进型的差分放大电路改进型的差分放大电路 Re 越大，每一边的漂移越小，共模负反馈越越大，每一边的漂移越小，共模负反馈越强，单端输出时的强，单端输出时的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放越大，差分放大电路的性能越好。大电路的性能越好。 但为使静态电流不变，但为使静态电流不变

24、，Re 越大，越大，VEE越大，以越大，以至于至于Re太大就太大就不合理了。不合理了。 需在低电源条件下，需在低电源条件下，设置合适的设置合适的IEQ，并得到，并得到得到趋于无穷大的得到趋于无穷大的Re。解决方法：采用电流源取代解决方法：采用电流源取代Re！ 为了既能采用较低的电源电压，又能有很大的等效电阻，能够有效地抑制每一边电路的温漂，提高共模抑制比，可采用恒流源电路来取代 。 为了解决实际电路中电路参数对称问题，常用一阻值很小的电位器加在两只管子发射极之间 。eR2)1 (WbebcdRrRRAWbebi)1 ()(2RrRR例3.3.1 如图所示电路，参数理想对称，两只晶体管的晶 体管

25、的 ， ， 滑动在 中点时，求： （1）T1管和T2管的发射极和基极静态电流； （2）Ad和Ri 。100,100bbrVUBEQ7 . 0wR解：（1）静态时，输入uI=0，所以 0BQUBEQBEQBQEQUUUUEEeEQwEQEQVRIRIU22.mARRUVIewBEQEEEQ517. 05100221007 . 0622AIIEQBQ12. 51001517. 01(2) 双端输入，双端输出的差分放大电路的差模电压放大倍数与单管时的放大倍数相同，输入电阻是单管时的2倍，因此只要求出单管时的放大倍数和输入电阻即可，单管时的交流通路如图所示。 KIUrrEQTbbbe18. 5517.

26、 026)1001 (100)1 (单管时的电压放大倍数为981005. 01011018. 510101002)1 (333wbecuRrRA单管时输入电阻为23.1005. 010118. 52)1 (wbeiRrR98udAAKRRii46.2025.1022因此3.43.4 电流源电路一、基本电流源电路一、基本电流源电路二、多路电流源电路二、多路电流源电路三、改进型电流源电路三、改进型电流源电路四、有源负载放大电路四、有源负载放大电路一、镜像电流源T0 和和 T1 特性完全相同。特性完全相同。使使IC1和和IC0呈镜像关系，故称此电呈镜像关系，故称此电路为镜像电流源电路。路为镜像电流源

27、电路。B0B1BE0BE1IIUU，CC0B0CR22IIIIIRC 2II ，则若在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。在电流源电路中充分利用集成运放中晶体管性能的一致性。基准电流基准电流RUVI)(BECCRRC2IICC0C1III3.4.1 基本电流源电路 镜像电流源电路简单，应用广泛，镜像电流源具有一定的温度补偿作用。但是，在电源电压VCC一定的情况下，若要求IC1较大，则根据式 势必增大IR，R的功耗也就增大，这是集成电路中应当避免的；若要求IC1很小，则IR势必也小，R的数值必然很大，这在集成电路中是很难做到的。 RUVIIBECCRC1二、比例电流源 比例电流源电

28、路在T0和T1的发射极分别引入电阻Re1和Re2，从而改变了镜像电流源中 的比例关系，从而克服镜像电流源的上述缺点。 CCUR0T1TRIC0IC1Ie0Re1RREeCeeCIRRIRRI100101RCII1三、微电流源 为了采用阻值较小的电阻，获得较小的输出电流IC1 ，可以将比例电流源中 的阻值减小到零，便得到如图所示的微电流源电路 CCVR0T1TRIC0IC1IeRB2IeBEBEECRUUII10110eR1时RUVIIIBE0CCR C0 E0设计过程很简单，首先确定设计过程很简单，首先确定IE0和和IE1，然后选定，然后选定R和和Re。3.4.2 多路电流源 根据所需静态电流

29、，来根据所需静态电流，来选取发射极电阻的数值。选取发射极电阻的数值。 根据所需静态电流，来根据所需静态电流，来确定集电结面积。确定集电结面积。 根据所需静态电流，根据所需静态电流，来确定沟道尺寸。来确定沟道尺寸。 多路电流源电路利用一个基准电流获得多个不同的输出电多路电流源电路利用一个基准电流获得多个不同的输出电流，为集成运放各级提供合适的静态电流。流，为集成运放各级提供合适的静态电流。由于各管的b-e间电压 数值大致相等，因此当 确定后，各级只要选择合适的电阻，就可以得到所需的电流。RI111000eEBEeEBERIURIU333222eEBEeEBERIURIU为基准电流。由图可得 BE

30、U33221100eEeEeEeERIRIRIRI0EI3.4.33.4.3改进型电流源电路改进型电流源电路CCVR0T1TRIC0IC1I2Te2RB2IB1IB0I 在镜像电流源T0管的集电极与基极之间加一个射极输出的晶体管T2,利用T2管放的电流放大作用，减小了基极电流 对基准电流 的分流。提高 互成镜像的程度。10BBII和RIRCII和1带恒流源的差动放大电路带恒流源的差动放大电路 根据共模抑制比公式：根据共模抑制比公式：bebeCMRrRRK 加大加大Re，可以提高共模抑，可以提高共模抑制比。为不增大负电源制比。为不增大负电源,为此为此可用恒流源可用恒流源T3来代替来代替Re 。等

31、效很大的交流电阻等效很大的交流电阻rce，直流电阻并不大。直流电阻并不大。恒流源使共模放大倍数减小恒流源使共模放大倍数减小 ， ，而，而不影响差模放大倍数不影响差模放大倍数 ，从而提高，从而提高了共模抑制比。了共模抑制比。+-+_oVi2uuRi1+LuEERR+1TTRCCbRRVc2cb31RR2T3beCrREECRR2+VCCRRb1Teb2RLRRocI带恒流源的差动放大电路的计算：带恒流源的差动放大电路的计算： 静态工作点静态工作点：+_-RRT+RbTCC1REEub2VRccV+i2uui1oRL3R1R2T3Ic3AB)(EE212EEABVRRRVU3ABC3V7 . 0R

32、UI2C3C2C1III 动态动态： 恒流源等效电阻恒流源等效电阻：orrRRRrRrR)1 ()/1 (ce321be33ce等效UCEQ1,2 = VCC ICQ1,2RC -IbRb-0.7+VCCRRb1Teb2RLRRocI 已知已知: : = 80, = 80, r rbbbb = 200 = 200 , , U UBEQ BEQ = 0.7 V, = 0.7 V, 试求试求: :( (4) )输出电阻输出电阻RooRCToIVR0eCbSbebRIIRrI由由KVL：bSSRRR/令CeSbeebIRRrRI0cebCeCbTrIIRIIVeSbeeceCToRRrRrIVR1C

33、ooRRR/输出电阻输出电阻 提高提高了，即提高了电了，即提高了电路的恒流特性。路的恒流特性。)/()/()(21beeeTb21beeTcebTTRRrRRiiRRrRiriiu)1 (1ceeSbeeceTTorRRrRrIVR 可见有可见有Re,三极管电流源的内阻比三极管的输出电阻三极管电流源的内阻比三极管的输出电阻rce还要大。还要大。 可解出：可解出： (1)(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数AudAud 双端输出时：双端输出时：beLcdu)2/(rRRRAb 单端输出时：单端输出时： beLcud2/rRRRAb (2)(2)共模电压放大倍数共模电压放大倍数AucAuc 双端

34、输出时：双端输出时： 单端输出时：单端输出时：0uc AoLCuc2/RRRA二、动态分析二、动态分析2,12,1261200EQbeImVrui1V1+VCCV2RCRCuodui2uo1uo2V1V2RCRCuodui2uC1uC2注意注意 (3)(3)差模输入电阻差模输入电阻( (相当于两部分串联，相当于两部分串联，2 2倍关系倍关系) ) 单端输出时，单端输出时， 双端输出时，双端输出时， coRR co2RR beid2rRRb (4)(4)输出电阻输出电阻（4）共模共模输入电阻输入电阻（相当于两部分并联（相当于两部分并联1/2）2)1 (21obebicrrRR（5 5）共模抑制比

35、（）共模抑制比（Common Mode Common Mode RejectionRejection）（2）单端输出时共模抑制比AAKvcvdCMR（1）双端输出时KCMR为无穷大)1(2/2311ceEEobeoEECbeCvcvdCMRrRrrrRRrRAAK）（例例2：80V.VBE20mARRVVIIEECCRCQ2 . 47 . 524234mA.IIICQCQCQ122421VVRIVVVECCQCCCEQCEQ3 . 53 . 31 . 22 . 012)2, 1121(krce50 一、估算一、估算Q点：点：二、动态分析：二、动态分析：kbeIrEQ3 . 11 . 22680

36、30026130012, 1 等效的发射极耦合电阻等效的发射极耦合电阻REE比例式电流源的输出电阻比例式电流源的输出电阻krRRceoEE405050811444调零调零R480250813155338021./.RrRAWbeLvd 1.双出双出（双入或单入）：（双入或单入）：差模特性：差模特性： 把把直流电源、直流电源、Vic 都都短路短路；RL 两臂各分一半两臂各分一半；两臂的差模信号电流大两臂的差模信号电流大小相等、方向相反，同小相等、方向相反，同时流过时流过T4 时抵消，使时抵消，使T4 无差模电流、也无差模无差模电流、也无差模电压电压，T4、 R1 可视作短可视作短路路（或开路），

37、（或开路），这里作短路处理；对于RW：两臂各分半。k.RrRWbeid656025081312212k.RRco662画差模信号通路：画差模信号通路： 画共模信号通路：把画共模信号通路：把直流电源、直流电源、Vid 都都短路短路；RL 两端共模信号电位相等，两端共模信号电位相等，故其中无共模电流流过，故可视作开故其中无共模电流流过，故可视作开路；路；由于两臂的共模信号电流同时流由于两臂的共模信号电流同时流过过T4 、R1，因此，把它等效到每管发，因此，把它等效到每管发射极时，需用射极时，需用2REE表示。表示。RW影响略。影响略。共模特性：共模特性：已算得已算得rbe,电流源的输出电流源的输出

38、电阻（等效的电阻（等效的REE）为）为4050k 。1.双出双出（双入或单入）：（双入或单入）：共模信号通路共模信号通路AAKVVAvcvdCMRicocvc, 0MRRrRWEEbeic3282/40502812/)2/2(1 2. 单出单出-（双入或单入）：（双入或单入）： （1）差模特性：）差模特性： 差模信号通路53002508131113380212121./.RrRAWbeLvdkRrRWbeid65. 6)025. 0813 . 1 (2)21(2k.RRco332/)2/2(1RRrRWEEbeic 2. 单出单出-（双入或单入）：（双入或单入）： （2）共模特性）共模特性00

39、03. 04050211/3 . 32RRvvAEELicocvc1050003. 05 .30AAKvcvdCMRdBog10020105k.RRco331 1、有源负载共射放大电路、有源负载共射放大电路 T1为放大管，T2与T3构成镜像电流源，T2是T1的有源负载，假设T2与T3管特性完全相同，则RUVIEBCCR3空载时T1管的静态集电极电流 RCQII2132基准电流 3.4.4 有源负载放大电路 若负载电阻很大，上图交流等效电路如右下图所示 。1211/bebLceceurRRrrA21/ceceLrrR 时11beblurRRA说明有源负载使 大大提高。uA2.有源负载差分放大电路

40、电路的输入、输出方式？电路的输入、输出方式？如何设置静态电流？如何设置静态电流？静态时静态时iO约为多少？约为多少？动态时动态时iO约为约为多少？多少？ C1C3C4C2C1，iiiiiC1C2C4O2 iiii 使单端输出电路使单端输出电路的差模放大倍数近的差模放大倍数近似等于双端输出时似等于双端输出时的差模放大倍数。的差模放大倍数。0 C2C4Oiii静态：静态：C2C4C3C4C1C3C2C1IIIIIIII，动态：动态：3.53.5 集成运放的电路分析二、原理电路分析二、原理电路分析一、分析方法一、分析方法3.5.1 分析方法了解要分析的电路的应用场合、用途和技术了解要分析的电路的应用

41、场合、用途和技术指标。指标。将整个电路图分为各自具有一定功能的基本将整个电路图分为各自具有一定功能的基本电路。电路。定性分析每一部分电路的基本功能和性能。定性分析每一部分电路的基本功能和性能。电路相互连接关系以及连接后电路实现的功电路相互连接关系以及连接后电路实现的功能和性能。能和性能。必要时可估算或利用计算机计算电路的主要必要时可估算或利用计算机计算电路的主要参数。参数。已知电路图，分析其原理和功能、性能。已知电路图，分析其原理和功能、性能。F007通用型集成运放通用型集成运放 对于集成运放电路，应首先找出偏置电路，然后根据信对于集成运放电路，应首先找出偏置电路，然后根据信号流通顺序，将其分

42、为输入级、中间级和输出级电路。号流通顺序，将其分为输入级、中间级和输出级电路。3.5.2 原理电路分析 若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则若在集成运放电路中能够估算出某一支路的电流，则这个电流往往是偏置电路中的基准电流。这个电流往往是偏置电路中的基准电流。找出偏置电路双端输入、单端双端输入、单端输出差分放大电输出差分放大电路路以复合管为放大管、以复合管为放大管、恒流源作负载的共恒流源作负载的共射放大电路射放大电路用用UBE倍增电路消倍增电路消除交越失真的除交越失真的准准互补输出级互补输出级三级放大电路三级放大电路简化电路分解电路输入级的分析 T3、T4为横向为横向PNP型管，输型管

43、，输入端耐压高。共集形式，输入入端耐压高。共集形式，输入电阻大，允许的共模输入电压电阻大，允许的共模输入电压幅值大。共基形式频带宽。幅值大。共基形式频带宽。共集共集-共基形式共基形式Q点的稳定：点的稳定：T（）IC1 IC2 IC8 IC9与与IC8为镜像关系为镜像关系IC9，因，因IC10不变不变 IB3 IB4 IC3 IC4 IC1 IC2 T1和和T2从基极输入、射极输出从基极输入、射极输出T3和和T4从射极输入、集电极输出从射极输入、集电极输出输入级的分析T7的作用：的作用：抑制共模信号抑制共模信号 T5、T6分别是分别是T3、T4的有源负的有源负载，而载，而T4又是又是T6的有源负

44、载，增的有源负载，增大电压放大倍数。大电压放大倍数。作用？作用？+_放大差模信号放大差模信号+_特点：特点：输入电阻大、差模放大倍数大、输入电阻大、差模放大倍数大、共模放大倍数小、输入端耐压高，共模放大倍数小、输入端耐压高，并完成电平转换（即对并完成电平转换（即对“地地”输输出）。出）。中间级的分析 中间级是主放大器，它中间级是主放大器，它所采取的一切措施都是为所采取的一切措施都是为了增大放大倍数。了增大放大倍数。 F007的中间级是以复合的中间级是以复合管为放大管、采用有源负管为放大管、采用有源负载的共射放大电路。由于载的共射放大电路。由于等效的集电极电阻趋于无等效的集电极电阻趋于无穷大，故

45、动态电流几乎全穷大，故动态电流几乎全部流入输出级。部流入输出级。中间级中间级输出级输出级输出级的分析 D1和和D2起过流保护作用，未起过流保护作用，未过流时，两只二极管均截止。过流时，两只二极管均截止。79O14BE1DRURiUU iO增大到一定程度，增大到一定程度，D1导导通，为通，为T14基极分流，从而保基极分流，从而保护护了了T14。准互补输出级，准互补输出级，UBE倍增电路消除交越失真。倍增电路消除交越失真。中间级中间级输出级输出级电流采样电阻电流采样电阻特点：特点：输出电阻小输出电阻小最大不失真输出电压高最大不失真输出电压高判断同相输入端和反相输入端判断同相输入端和反相输入端 输入

46、电阻大、差模增益大、输出电阻小、共模抑制输入电阻大、差模增益大、输出电阻小、共模抑制能力强、允许的共模输入电压高、输入端耐压高等。能力强、允许的共模输入电压高、输入端耐压高等。3.6 集成运放的主要技术指标和种类3.6.1 集成运放的主要技术指标（1）开环差模增益 ：集成运放无外加反馈时的差模放大倍数称为开环差模增益，记作 。通用型集成运放的通常在105左右。（2）共模抑制比KCMR：共模抑制比等于差模放大倍数之比的绝对值，即KCMR= 。（3）差模输入电阻rid：rid是集成运放在输入差模信号时的输入电阻。rid愈大，从信号源索取的电流愈小。 odAodAAocAod（4）输入失调电压UIO

47、及其温漂dUIO/dT： UIO是使输出电压为零时在输入端所加的补偿电压 。UIO愈小，表明电路参数对称性愈好。 dUIO/dT是UIO温度系数，是衡量运放温漂的重要参数，其值愈小，表明运放的温漂愈小。（5）输入失调电流IIO 及其温漂dIIO/dT： IIO反映输入级差放管输入电流的不对称程度。dIIO/dT与dUIO/dT的含义相类似，只不过研究的对象为IIO，显然IIO 和dIIO/dT愈小，运放的质量愈好。（6）最大共模输入电压UIcmax：UIcmax为输入级能正常工作的情况下允许输入的最大共模信号。当共模输入电压高于此值时，集成运放便不能对差模信号进行放大；因此，实际应用时，要特别

48、注意输入信号中共模信号部分的大小。（7）最大差模输入电压UIdmax：当集成运放所加差模信号大到一定程度时，输入级至少有一个PN结承受反向电压，UIdmax是不至于使PN结反向击穿所允许的最大差模输入电压。当输入电压大于此值时，输入级将损坏。（8）-3dB带宽fH：fH是使Aod下降3dB（即下降到约0.707倍）时的信号频率。（9）单位增益带宽fC：fC是差模电压放大倍数下降到零分贝，即Aod=1，失去电压放大能力时的信号频率，与晶体管的特征频率fT相类似。 （10）转换速率SR：SR= duO/dtmax，表示集成运放对符号变化的适应能力，是衡量运放在大幅值信号作用时工作的参数，常用每微秒输出电压变化多少伏来表示。 3.6.2 集成运放的种类一、按供电方式分类一、按供电方式分类 双电源供电型双电源供电型：又可分为正、双运放和四运放，目前四运放日益增多。 单电源供电型单电源供电型二、按制造工艺分类二、按制造工艺分类 双极型双极型：一般输入偏置电流及器件功耗较大，但由于采用多用多种改进技术，所以种类多、功能强； CMOS型型：输入阻抗高、功耗小，可在低电源电压下工作，初期产品精度低、增益小、速度慢，但目前已有低失调电压、低噪声、高速度、强驱动能力产品； BiFET型型：采用双极型管与单极型管混合搭配的生产工艺