带有源负载的差分放大电路和集成电路

1、带有源负载的差分放大电路和集成电路6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路（1）差模放大）差模放大 双出双出 单出单出6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路（1）共模抑制）共模抑制 双端输出双端输出共模增益共模增益 单端输出单端输出例例解：解：求求:(1)静态静态ic3解：解：(2)电压增益电压增益解解(3)差分电路的共模增益差分电路的共模增益共模输入电压共模输入电压不计共模输出电压时不计共模输出电压时解：解：(4)(4)当输出接一个当输出接一个12k 负载时的负载时的差模电压增益差模电压增益.4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路带有源负载的射极耦合差分式

2、放大电路静态静态 IE6 IREFIO IE56.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路IC1 IC2 IC3 IC4= IO /2iO IC4IC2 04. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路带有源负载的射极耦合差分式放大电路动态动态 ve = 0iC1 iC26.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路iO iC4iC2 2 iC1iC1 iC3 iC4带有源负载差分放大电路带有源负载差分放大电路的输出电流是基本单端输的输出电流是基本单端输出差放的两倍。出差放的两倍。4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路带有源负载的射极耦合差分式放大电路差模电压增益差模电压增益

3、（负载开路）（负载开路） bece4ce2ido2d2)/(rrrvvAv 则则 单端输出的电压增益接近于双端输出的电压增益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带有源负载的射极耦合差分式放大电路差模输入电阻差模输入电阻输出电阻输出电阻Rid2rbe6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路共模输入电阻共模输入电阻 Ric1/2rbe2(1)ro56.2.3 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路1. CMOS差分式放大电路差分式放大电路6.2.3 源极耦合差分式放大电路源

4、极耦合差分式放大电路1. CMOS差分式放大电路差分式放大电路双端输出差模电压增益双端输出差模电压增益) /(2 )/(o1o3idmo1o3i1mo1rrgrrgvvv 而而: :)/( )/(ds1ds3mo1o3mdrrgrrgA v所以：所以：6.2.3 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路1. CMOS差分式放大电路差分式放大电路单端输出差模电压增益单端输出差模电压增益vo2(id4- -id2)(ro2/ ro4) gm vid（ro2 / ro4） )2(2idmidmvvgg (ro2/ ro4) gm(ro2 / ro4 )与双端输出相同与双端输出相同6.3 差分式放

5、大电路的传输特性差分式放大电路的传输特性根据根据TBE/ESEeVIiv iC1= iE1，iC2= iE2vBE1= vi1= vid/2vBE2= vi2 = -vid/2 又又 vO1VCCiC1Rc1 vO2VCCiC2Rc2可得传输特性曲线可得传输特性曲线 vO1，vO2f（vid）vO1，vO2f（vid）的传输特性曲线）的传输特性曲线6.3 差分式放大电路的传输特性差分式放大电路的传输特性6.4 集成电路运算放大器集成电路运算放大器6.4.1 集成电路运算放大器集成电路运算放大器CMOS MC14573 6.4.2 集成运算放大器集成运算放大器7416.4.1 CMOS MC14

6、573 集成电路运算放大器集成电路运算放大器1. 电路结构和工作原理电路结构和工作原理CMOS MC145736.4.2 BJT LM741A741A741V VEEEE6.5 实际集成运算放大器的主要参实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路的影响数和对应用电路的影响6.5.1 实际集成运放的主要参数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）输入直流误差特性（输入失调特性）1. 输入失调电压输入失调电压VIO 在室温（在室温（25）及标准电源电压下，输入电压为零时，

7、为了）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压VIO。一般约为。一般约为（110）mV。超低失调运放为（。超低失调运放为（120） V。高精度运放高精度运放OP-117 VIO=4 V。MOSFET达达20 mV。2. 输入偏置电流输入偏置电流IIB 输入偏置电流是指集成运放两个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输入端静态电流的平均值 IIB（IBNIBP）/ /2 BJT为为10 nA1 A；MOSFET运放运放IIB在在pA数量级。数量级。6.5.1 实际集成运

8、放的主要参数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）输入直流误差特性（输入失调特性）3. 输入失调电流输入失调电流IIO 输入失调电流输入失调电流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，即极电流之差，即IIO|IBPIBN| 一般约为一般约为1 nA0.1 A。 4. 温度漂移温度漂移（1）输入失调电压温漂）输入失调电压温漂 VIO / T（2）输入失调电流温漂）输入失调电流温漂 IIO / T6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数差模特性差模特性1. 开环差模电压增益开环差模电压增益Avo和

9、带宽和带宽BW 开环差模电压增益开环差模电压增益AvO开环带宽开环带宽BW (fH)单位增益带宽单位增益带宽 BWG (fT)741型运放型运放AvO的频率响应的频率响应 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数差模特性差模特性2. 差模输入电阻差模输入电阻rid和输出电阻和输出电阻ro BJT输入级的运放输入级的运放rid一般在几百千欧到数兆欧一般在几百千欧到数兆欧MOSFET为输入级的运放为输入级的运放rid1012超高输入电阻运放超高输入电阻运放rid1013、IIB0.040pA一般运放的一般运放的ro200，而超高速，而超高速AD9610的的ro0.05。3. 最大差

10、模输入电压最大差模输入电压Vidmax6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数共模特性共模特性1. 共模抑制比共模抑制比KCMR和共模输入电阻和共模输入电阻ric 一般通用型运放一般通用型运放KCMR为（为（80120）dB，高精度运放可达，高精度运放可达140dB，ric100M。 2. 最大共模输入电压最大共模输入电压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%跟随误差的共模跟随误差的共模输入电压幅值，高质量的运放可达输入电压幅值，高质量的运放可达 13V。6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数大信

11、号动态特性大信号动态特性1. 转换速率转换速率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，即压对时间的最大变化速率，即 若信号为若信号为viVimsin2 ft ，则运放的，则运放的SR必须满足必须满足SR2fmaxVom6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数大信号动态特性大信号动态特性2. 全功率带宽全功率带宽BWP 指运放输出最大峰值电压时允许的最高频率，即指运放输出最大峰值电压时允许的最高频率，即 SR和和BWP是大信号和高频信号工作时的重要指标。一般通用型运放是大信

12、号和高频信号工作时的重要指标。一般通用型运放SR在在nV/ s以下，以下，741的的SR=0.5V/ s而高速运放要求而高速运放要求SR30V/ s以上。目前超高以上。目前超高速的运放如速的运放如AD9610的的SR3500V/ s。电源特性电源特性1. 电源电压抑制比电源电压抑制比KSVR 衡量电源电压波动对输出电压的影响衡量电源电压波动对输出电压的影响 2. 静态功耗静态功耗PV 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数1. 1. 集成运放的选用集成运放的选用 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

13、专用型运放，这是因为通用型器件的各项参数要求时，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，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。如此等等。 6.5.2 集成运放应用中的实际问题集成运放应用中的实际问题通用型通用型 高阻型高阻型 高速型高速型 低功耗型低功耗型 高压型高压型 大功率大功率型型 高精度型高精度型2. 失调电压失调电压VIO、失调电流、失调电流IIO和偏置电流和偏置电流IIB带来的误差带来的误差 6.5.2 集成运放应用中的实际问题集成运放应用中的实际问题输入为零时的等效电路输入为零时的等效电路解得误差电压解得误差电压当当 时，可以时，可以消除偏置电流消除偏置电流 引起的