第六章第1讲1零漂、2差放

1、第六章 集成运算放大器 第六章第六章 集成运算放大器集成运算放大器 6.1 零点漂移零点漂移 6.2 差动放大电路差动放大电路6.3 电流源电路电流源电路6.4 集成运算放大器介绍集成运算放大器介绍 6.5 集成运放的性能指标集成运放的性能指标 第六章 集成运算放大器 集成电路的外形集成电路的外形( (a) )双列直插式双列直插式( (b) )圆壳式圆壳式( (c) )扁平式扁平式第六章 集成运算放大器 一、集成电路分类一、集成电路分类高速、低功耗、高精度、高输入电阻高速、低功耗、高精度、高输入电阻模拟模拟数字数字 SSI、MSI、LSI、VLSI（每片百万元件）（每片百万元件）运放运放宽带放

2、大器宽带放大器 功放功放乘法器乘法器稳压电源稳压电源按集按集成度成度分类分类按按性能性能分类分类按按信号信号性质性质分类分类第六章 集成运算放大器 二、集成电路特点二、集成电路特点 1. 同一硅片，相同工艺元件参数相对误差小，同一硅片，相同工艺元件参数相对误差小，对称性好，适用于构成差动放大电路。对称性好，适用于构成差动放大电路。2. 阻值范围阻值范围:几十几十到几十到几十k，用恒流源实现高阻。，用恒流源实现高阻。3. 直接耦合方式直接耦合方式( 难制作大电容和电感难制作大电容和电感) 。4. NPN、PNP管的管的 值差别较大，值差别较大，PNP 的的 10 。5. 因为直接耦合，新问题因为

3、直接耦合，新问题零漂零漂 。一、集成电路分类一、集成电路分类第六章 集成运算放大器 图图6-1 集成运放框图集成运放框图运放名称的来历、作用运放名称的来历、作用输输入入级级中中间间级级输输出出级级偏置电路偏置电路UoUi 运放电路的耦合方式运放电路的耦合方式 运放电路的组成、各级需要解决的问题运放电路的组成、各级需要解决的问题三、运放简介三、运放简介第六章 集成运算放大器 UotO图图6 2 零点漂移零点漂移 6.1 零点漂移零点漂移解决办法？解决办法？第一级：第一级：差动放大差动放大第六章 集成运算放大器 解决温漂的思路解决温漂的思路差动放大电路差动放大电路第六章 集成运算放大器 预备知识预

4、备知识：“共模信号、差模信号共模信号、差模信号”任意两个信号均可分解为共模信号与差模信号之和任意两个信号均可分解为共模信号与差模信号之和例例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例例2: ui1 =10 mV, ui2 = 0 可分解成可分解成: : ui1 = 5mV + 5 mV ui2 = 5 mV 5 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 8 mV + 2 mV共模信号共模信号uic 放大器只放大器只 放大两个放大两个 输入信号输入信号 的差值信的差值信 号号差动差动 放大电路。放大电路。uic= (ui1ui2) / 2uid1=-

5、uid2 =(ui1 - ui2) / 26.2 差动放大电路差动放大电路 差模信号差模信号uid1、uid2第六章 集成运算放大器 6.2 差动放大电路差动放大电路 6.2.1 基本形式基本形式 一、电路一、电路+UCCRc2V1V2Rb2Rc1Rb1+RS1RS2Ui1Ui2+RLUo管子管子配对配对,电路电路对称对称二、抑制温漂二、抑制温漂Uo= 0(Ui1 =Ui2 =0) T IC1IC2UC1 UC2 三、三、Q 点的计算点的计算Ui1 =Ui2 =0，UEQ =0 UBQ =0.7V，? CQI BQI? CEQUCCQCCCEQRIUU RsRbII,7 . 07 . 0SbC

6、CRRU 第六章 集成运算放大器 6.2.1 基本形式基本形式 1. 共模电压放大倍数共模电压放大倍数Auc iciiUUU 210 icocucUUA+UCCRc2V1V2Rb2Rc1Rb1+RS1RS2Ui1Ui2+RLUo+UCCRc2V1V2Rb2Rc1Rb1+RS1RS2Ui共模信号共模信号+RLUo抑制共模信号，抑制共模信号，抑制温漂。抑制温漂。四、动态分析四、动态分析 6.2 差动放大电路差动放大电路 第六章 集成运算放大器 2. 差模电压放大倍数差模电压放大倍数Aud 21iiidUUU idiiUUU2121 差模信号差模信号idoudUUA ? LRid21U+id21U+

7、UCCRc2V1V2Rb2Rc1Rb1+RS1RS2Uid+RLUo差差差模差模12121udidoAUU besLrRR 放大差模信号放大差模信号“差动差动”，无差不动，有差才动。无差不动，有差才动。Uo 0，Aud 0对差模信号有放大作用。对差模信号有放大作用。 LCLRRR21/ 3. 存在问题：存在问题：单端仍有温漂单端仍有温漂 难绝对对称难绝对对称解决？解决？第六章 集成运算放大器 6.2.2 长尾式差放长尾式差放 +UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+UoReUEE直流负反馈具有直流负反馈具有稳定稳定Q点的作用点的作用一、电路一、电路二、抑制温漂作用二、抑制温

8、漂作用三、三、Q 点的计算点的计算Ui1 =Ui2 =0， UB1Q = UB2Q = 0 ?1 QEI ReI? CEQUEQCQCEQUUU ,)(eEEEQRUU UEQ =0.7V Re2121IIIQEQE )7 . 0( CCQCCRIU第六章 集成运算放大器 6.2.2 长尾式差放长尾式差放 +UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+UoReUEERc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+Uo2Re2ReiciiUUU 211. 共模输入共模输入四、动态分析四、动态分析第六章 集成运算放大器 6.2.2 长尾式差放长尾式差放 Rc2V1V2RS2Rc1

9、RS1+RLUi1Ui2+Uo2Re2ReRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+Uo2Re2ReAuc=?如果单端输出如果单端输出Auc单单=?iciiUUU 211. 共模输入共模输入四、动态分析四、动态分析-RLUoebesLCRrRRR2)1()/( Auc单单=第六章 集成运算放大器 2. 差模输入差模输入图图 6-76.2.2 长尾式差放长尾式差放 +UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+UoReUEEidiiUUU2121 Rc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+Uo交流交流等效图等效图1. 共模输入共模输入四、动态分析四、动态分析id

10、oudUUA besLrRR LCLRRR21/ 结果与前相同结果与前相同Re对差模信号无负反馈作用对差模信号无负反馈作用第六章 集成运算放大器 6.2.3 差动放大器的主要指标差动放大器的主要指标idodudUUA 2. Auc icocucUUA 3. 共模抑制比共模抑制比CMRR )(lg20 dBAACMRAACMRRucuducud 或或4. 差模输入电阻差模输入电阻 5. 差模输出电阻差模输出电阻 四个条件四个条件odododIUr 6. 共模输入电阻共模输入电阻ric icicicIUr idididIUr 1. Aud 第六章 集成运算放大器 【例【例1】设图】设图 6-5 长

11、尾差放对称长尾差放对称, 求其求其Aud, Auc, CMRR , rid, ric和和rod。 +UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+UoReUEERc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+Uo解解:由图由图 6 - 7(b)所示差模交流通路得所示差模交流通路得11iouidodudUUAUUA 单单besLbesbLbrRRrRIRI )(11besLcrRRR )21/( ucudicocucAACMRRUUA , 0)(2besidididrRIUr ebesicRrRr2)1()( coccodRrRr2 ,2 图图 6 - 5第六章 集成运算放大器

12、要求：要求： 1. 了解差放电路抑制温漂的原理了解差放电路抑制温漂的原理 2. 了解了解Re的作用（为什么越大越好）的作用（为什么越大越好） 3. 会分析计算长尾电路的会分析计算长尾电路的Q点、点、Aud、ri、ro等等作业作业 P151 3, 5, 10第六章 集成运算放大器 复习：复习： 1. 差放电路抑制温漂的原理差放电路抑制温漂的原理 2. Re的作用是什么（为什么越大越好）的作用是什么（为什么越大越好） 3. 长尾电路长尾电路Q点、点、Aud、ri、ro的计算方法的计算方法+UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+UoReUEE第六章 集成运算放大器 【例【例2】

13、在图在图 6-5 电路中电路中, 已知差模增益为已知差模增益为48dB, CMR为为67dB, Ui1 =5V, Ui2=5.01V,求输出电压求输出电压Uo。 11. 02239251 CMRRAAuduc+UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+UoReUEE图图 6 - 5解解:分解分解icucidudoUAUAU 005. 511. 0)01. 0(251 因为因为20lg|Aud|=48dB, 故故Aud251,因为因为CMR=67dB, Ui1 = 5.0050.005V Ui2 = 5.0050.005V 所以所以Uic= 5.005V,Uid=0.01V 11

14、. 0 ucAV96. 1 改教材改教材P133错误错误故故CMRR2239, 所以所以 差模差模 Uid1=Uid2=0.005V 第六章 集成运算放大器 6.2.4 具有调零电路的差动放大器具有调零电路的差动放大器 集电极调零集电极调零+UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+UoReUEE+UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+UoReUEE发射极调零发射极调零图图 6 - 9问题问题:差放电路怎样提高差放电路怎样提高KCMR？增大增大Re第六章 集成运算放大器 6.2.5 恒流源差放恒流源差放 一、一、V3 的作用的作用二、二、Q点的计算点的计算三

15、、三、Au、ri、ro的计算的计算,IUR +UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+UoV3R1R3UEER2直流电阻直流电阻交流电阻交流电阻 IUr,2321EEEIII ,7 . 01VUE ? CEUUB1Q 0,)(333RUUIEEEE ?3 BU, 7 . 033 BEUU方法同前，只是用恒流源的等效方法同前，只是用恒流源的等效 r（高阻）代替（高阻）代替Re计算。计算。要解决何问题要解决何问题？直流直流ReRe小小, ,交流交流rere大大第六章 集成运算放大器 6.2.7 差动放大电路四种接法差动放大电路四种接法 RcUoV1V2RcRs UCCIRL UE

16、EUiRcUoV1V2RcRs UCCIRLRs UEEUiRcUoV1RcRs UCCIRLRs UEERsRcUoV1V2RcRs UCCIRL UEERs(a) 双端输入、双端输出(b) 双端输入、单端输出(c) 单端输入、双端输出(d ) 单端输入、单端输出Ui1Ui2Ui1Ui2V2双入、双出双入、双出双入、单出双入、单出 单入、双出单入、双出单入、单出单入、单出第六章 集成运算放大器 6.2.7 差动放大电路四种接法差动放大电路四种接法 1. 双入、双出双入、双出 ,besLioudrRRUUA ),(2besidrRr 0 ucA CMRRcodRr2 2/LcLRRR +UCC

17、Rc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUi1Ui2+UoUEEI第六章 集成运算放大器 2. 双入、单出双入、单出 ,21besLudrRRA 单单)(2besidrRr codRr ebesLucRrRRA2)1( 单单)(22)1(besebesucudrRRrRAACMRR beserRR 1. 双入、双出双入、双出 LcLRRR/ 6.2.7 差动放大电路四种接法差动放大电路四种接法 +UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+-RLUi1Ui2+UoUEEI第六章 集成运算放大器 3. 单入、双出单入、双出结论结论： Auc、Aud、CMRR、ri、ro与双入、双出相同与双入、双出相同

18、2. 双入、单出双入、单出 1. 双入、双出双入、双出 6.2.7 差动放大电路四种接法差动放大电路四种接法 +UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+RLUiUoUEEI+UCCRc2V1V2RS2Rc1+RLUoUEEIRS1+Ui /2Ui /2+Ui /2Ui /2+第六章 集成运算放大器 结论结论： Auc、Aud、KCMR、ri、ro与双入、单出相同与双入、单出相同4. 单入、单出单入、单出3. 单入、双出单入、双出2. 双入、单出双入、单出 1. 双入、双出双入、双出 6.2.7 差动放大电路四种接法差动放大电路四种接法 +UCCRc2V1V2RS2Rc1RS1+-RLUiUoU

19、EEI第六章 集成运算放大器 差动放大电路四种接法的性能比较差动放大电路四种接法的性能比较 接法接法性能性能双入双出双入双出双入单出双入单出单入双出单入双出单入单出单入单出AdbeLC)2/(rRRRS beLc)2/(rRRRS beLc)/(21rRRRS beLc)/(21rRRRS CMRR很高很高很高很高较高较高较高较高roc2Rc2RcRcR单端输出要注意相位！单端输出要注意相位！rid)(2berRS )(2berRS )(2berRS )(2berRS 第六章 集成运算放大器 【例【例3】如图】如图,各管各管UBE =0.6V (1) 求求Q点点 (2) 求求Aud (3) 求求RL=100k时的时的Aud图图613R2UoR1R3V1V2c1c2 UCC UEERWRc1Rc2Rs1Rs2Ui1Ui2V312V-12V100