3.1.1-运放电路基础知识(4课时)

工程三

集成运算放大电路的制作与调试本工程主要内容一、集成运放根底知识二、反响根底知识三、集成运放线性应用电路的分析与调试四、集成运算放大电路的制作与调试本次课主要内容一、单管放大器、多级放大器与集成电路二、抑制零点漂移--差分放大电路分析一、单管放大器、多级放大器与集成电路1、单管放大电路〔器〕〔1〕三极管放大电路〔2〕场效应管放大电路2、多级放大器〔1〕什么是多级放大器？〔2〕多级放大器的级间耦合方式3、集成电路〔1〕什么是集成电路〔3〕集成电路的特点〔2〕集成电路的分类与应用提问：单级放大器的放大倍数一般为几十倍，要求放大倍数很大时怎么办？〔3〕性能参数的估算二、差分放大电路的分析〔1〕前后级级静态工作点相互影响，相互牵制；〔2〕存在零点漂移现象。1．直接耦合放大电路的两个特殊问题(1)什么是零漂现象？(2)产生零漂的原因主要是由温度变化引起的。当温度变化使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时，这种变化量会被后面的电路逐级放大，最终在输出端产生较大的电压漂移。因而零点漂移也叫温漂。输入Ｕi=0时，输出Uo≠0。直接耦合放大电路的特殊问题——零点漂移例如：假设输出有1V的漂移电压，那么等效输入有100µV的漂移电压。第一级零漂最显著(3)减小零漂的措施①.⑥.采用差分放大电路等效100µV漂移1V假设Au愈大，漂移愈严重。分析说明：…则2．差分放大电路的组成

电路平衡电阻器共模负反响电阻器共射放大电路双电源供电两个相同的电路左右对称3．差分放大电路的静态分析静态时，ui1=ui2=0静态时，差分放大器具有零输入，零输出的特点。IC1=IC2IE1=IE2由于电路参数相同，因此静态工作点也相同，即4.差分放大电路的动态分析共模信号：一对大小相等、极性相同的信号。〔1〕共模信号和差模信号差模信号：一对大小相等、极性相反的信号。〔2〕假设输入共模信号，大小相等，相位相同。大小相等，双端输出时，相位相同，4．差分放大电路的动态分析即电路对共模信号没有放大作用〔3〕假设输入差模信号，大小相等，相位相反。大小相等，信号被放大。相位相反，4．差分放大电路的动态分析即电路能放大差模信号〔4〕任意信号的分解差模输入信号:共模输入信号:4．差分放大电路的动态分析本次课小结三极管放大电路共射根本放大电路分压式工作点稳定电路1.共射放大电路2.共集放大电路3.共基放大电路场效应管放大电路ID

+++¡ª¡ªgRdRsRgC1C2uouiVDDCds共源极自偏压电路1.共源放大电路2.共漏放大电路3.共栅放大电路什么是多级放大器？在实际的电子设备中，为了获得足够大的放大倍数或者考虑到输入电阻和输出电阻等特殊要求，放大电路常常需要由许多个根本放大电路组成。将信号源的信号有效、可靠并尽可能大的引入电路放大。要求电路具有较大的输入电阻和良好的频率特性。将信号电压不失真地放大到一定的幅值。大信号不失真输出，输出电阻小，带负载能力强。多级放大器的耦合方式〔1〕阻容耦合〔2〕变压器耦合在分立单元电路中应用广〔3〕直接耦合〔4〕光电耦合在分立单元电路中应用广适于集成化常用于控制电路什么是集成电路？含义：集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的方法将元器件组合成具有某种功能的完整电子电路。

集成电路〔IC〕的分类与应用集成电路的分类与命名表按集成度分类:小、中、大、超大、特大规模集成电路按导电类型分类:双极型〔TTL〕、单极型〔MOS管〕、混合型按功能分类:模拟集成电路：运放、功放、稳压器等数字集成电路：逻辑门、555、存储器等专用集成电路：单片机、DSP等集成电路的特点1.在集成电路内部，由于制作大容量的耦合电容比较困难，大都采用直接耦合方式；2.工艺上制造二极管、三极管简单，本钱低，但制造大电阻〔＞300Ω〕、大电容〔＞400pF〕困难。尽可能采用低阻值电阻或以三极管代替电阻，尽量防止内接电容；阻容耦合

各级放大器静态工作点独立。优点：

输出温度漂移比较小。缺点：

不适合放大直流或缓慢变化的信号。

不便于作成集成电路。变压器耦合特点：

各级静态工作点独立；可实现阻抗匹配。

各级放大器静态工作点相互影响。

易产生零点漂移。缺点：优点：

可放大直流和缓慢变化的信号。

电路中无电容，便于集成化。直接耦合++—21+uoVVVRie2CCuc1RRb-EEVRc2Rs光电耦合特点：各级静态工作点独立；抗干扰能力强。(a)(b)性能参数的估算电压放大倍数〔以两级为例〕：输入电阻：Ri=Ri1〔最前级〕输出电阻：Ro=Ron〔最后级〕练习：请分析以下多级放大电路各级的组态、级间耦合方式及性能共射－共基组合电路共集－共射组合电路应用于高频电路特点：1、输入阻抗高2、组合电路的源电压增益近似为后级共射电路的电压增益工程三

集成运算放大电路的制作与调试本工程主要内容一、集成运放根底知识二、反响根底知识三、集成运放线性应用电路的分析与调试四、集成运算放大电路的制作与调试本次课主要内容一、集成运放根底知识回忆上次课主要内容1.集成电路中，各级放大电路间大都采用哪种耦合方式？2.直接耦合方式存在什么问题？3.什么是零点漂移？如何抑制零点漂移？4.差分放大电路的构成特点？作用？静态时，零输入，零输出。动态时，能抑制共模信号，放大差模信号。〔1〕假设输入共模信号，大小相等，相位相同。大小相等，双端输出时，相位相同，一、差分放大电路的动态分析电路对共模信号没有放大作用〔2〕假设输入差模信号，大小相等，相位相反。大小相等，信号被放大。相位相反，一、差分放大电路的动态分析即电路能放大差模信号〔3〕任意信号的分解与放大一、差分放大电路的动态分析共模分量差模分量双端输出时：共模分量被完全抑制，差模分量被放大。差模输入信号共模输入信号〔4〕同相输入端与反相输入端一、差分放大电路的动态分析1〕输出电压uo差模输出电压共模输出电压差模输入电压共模输入电压差模电压放大倍数共模电压放大倍数有用信号往往作为电路的差模信号输入，而干扰信号那么作为共模信号输入。因此，对于差放，希望其差模放大倍数大，而共模放大倍数小。〔4〕差分放大器的性能指标一、差分放大电路的动态分析

共模抑制比定义为差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值，即：或共模抑制比越大，差分放大电路抑制共模信号的能力越强。2〕共模抑制比一、差分放大电路的动态分析二、差分放大电路的输入输出方式双入单出双入双出单入双出单入单出差放电路特性总结双出：单出：1.差放电路的电压放大倍数与输入方式无直接关系。2.差放电路的电压放大倍数与输出方式有关：带恒流源的差分放大电路由分压式工作点稳定电路构成的恒流源恒流源的作用：1.恒流源相当于交流阻值很大，静态阻值不大的电阻。2.恒流源不影响差模放大倍数。3.恒流源影响共模放大倍数，使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻，所以共模抑制比是无穷。三、集成运放根底知识1.什么是集成运算放大器？2.集成运放的内部电路框图3.集成运放的图形符号4.理想运放的特性1.什么是集成运算放大器？集成运算放大器，简称集成运放或运放，是采用直接耦合方式的多级放大器。其特点是：高增益、高输入电阻、低输出电阻。2.集成运放的内部电路框图中间级输出级偏置电路uo输入级ui1.输入级：要求温漂小，KCMR高，Ri高，一般用恒流源差分电路。2.中间级：多级电压放大电路，几万～几十万倍。3.输出级：共集电路，R0小。4.偏置电路：由恒流源电路组成，提供适宜的偏置电流。简单的集成运放内部电路原理图通用的集成运放内部电路原理图AB3.集成运放的图形符号及其含义∞

u+

u–uo反相输入端同相输入端输出端信号传输方向理想条件〔Aod→∞)uo

=

Aod(u+

–

u–

)4.理想运放的特性运放的理想化模型是一组理想化的参数，是将实际运放等效为理想运放的条件，使分析和计算大大简化。

3.开环输出电阻Ro→

01.开环电压放大倍数Aod→2.开环差模输入电阻Rid→4.共模抑制比KCMR→5.通频带BW→

特性：“虚短〞和“虚断〞由理想运放的特性，导出两个关于理想运放的重要结论：〔1〕虚短〔2〕虚断XXu-uo–++u+uoi-+u+rid–+u-i+本次课小结集成电路〔IC〕的分类与应用集成电路的分类与命名表按集成度分类:小、中、大、超大、特大规模集成电路按导电类型分类:双极型〔TTL〕、单极型〔MOS管〕、混合型按功能分类:模拟集成电路：运放、功放、稳压器等数字集成电路：逻辑门、555、存储器等专用集成电路：单片机、DSP等集成电路的特点1.在集成电路内部，由于制作大容量的耦合电容比较困难，大都采用直接耦合方式；2.工艺上制造二极