差动放大电路演示文稿

差动放大电路演示文稿现在是1页\一共有65页\编辑于星期日

主要内容§1概述§2差动放大电路的基本形式§3射极耦合差动放大电路§4具有恒流源差动放大电路2现在是2页\一共有65页\编辑于星期日集成运算放大电路概述

集成电路：是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它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。集成运算放大电路：最初用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分等）上，故被称为集成运算放大电路，简称集成运放。现在是3页\一共有65页\编辑于星期日集成运放的电路结构特点一、因为硅片上不能制作大电容，所以集成运放均采用直接耦合方式。二、因为相邻元件具有良好的对称性，而且受环境温度和干扰等影响后的变化也相同，所以集成运放中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）。三、因为制作不同形式的集成电路，只是所用掩模不同，增加元器件并不增加制造工序，所以集成运放允许采用复杂的电路形式，以达到提高各方面性能的目的。四、因为硅片上不宜制作高阻值电阻，所以在集成运放中常用有源元件（晶体管或场效应管）取代电阻。五、集成晶体管和场效应管因制作工艺不同，性能上有较大差异，所以在集成运放中常采用复合形式，以得到各方面性能俱佳的效果。现在是4页\一共有65页\编辑于星期日输入级：输入电阻高、静态电流小、共模抑制比高，常采用差动放大电路。中间级：采用有源负载的共发射极电路，增益大。偏置电路：为各级设置合适的静态工作点，镜像电流源，微电流源。输出级：线性范围宽、输出电阻小（即带负载能力强）、非线性失真小等。常用互补共集放大电路构成。输入级偏置电路中间级输出级+uouid集成运放的组成及其各部分的作用现在是5页\一共有65页\编辑于星期日在实践中，通常采用多级放大电路对信号进行放大多级放大电路各级间的连接方式（耦合方式）有三种：阻容耦合，直接耦合，变压器耦合6现在是6页\一共有65页\编辑于星期日阻容耦合阻容耦合的优点：由于前后级是通过电容相连的，所以各级的静态工作点是相互独立的，不互相影响，这给放大电路的分析、设计和调试带来了很大的方便。阻容耦合的缺点：不适用传送缓慢变化的信号。更不能传送直流信号；另外，大容量的电容在集成电路中难以制造，所以，阻容耦合在线性集成电路中无法采用。7现在是7页\一共有65页\编辑于星期日直接耦合为了避免电容对缓慢信号带来的不良影响，去掉耦合电容，将前级输出直接连到下一级，我们称之为直接耦合。直接耦合的缺点：适用传送缓慢变化的信号。直接耦合的缺点：前后级Q点相互影响。零点漂移。8现在是8页\一共有65页\编辑于星期日变压器耦合通过变压器，把初级的交流信号传送到次级。而直流电压和电流通不过变压器。变压器耦合主要用于功率放大电路。优点：实现交流的传送而直流不能通过。而且可变换电压和实现阻抗匹配。缺点：体积大、重量大、频率特性差。9现在是9页\一共有65页\编辑于星期日uiRC1R1T1直接耦合电路的特殊问题增加R2

、RE2

:用于设置合适的Q点。问题

1:前后级Q点相互影响。2.差动放大电路的基本形式+UCCuoRC2T2R2RE210现在是10页\一共有65页\编辑于星期日问题

2:零点漂移。前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得当

ui

等于零时，uo不等于零。uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2uot0有时会将信号淹没11现在是11页\一共有65页\编辑于星期日一、结构特点：结构对称。2.基本差动放大电路12现在是12页\一共有65页\编辑于星期日vi1vi2线性放大电路vo共模信号输入电压：差模信号：是指在两个输入端加幅度相等，极性相反的信号。共模信号：是指在两个输入端加幅度相等，极性相同的信号。共模信号与差模信号差模信号输入电压：现在是13页\一共有65页\编辑于星期日二、抑制零漂的原理uo=UC1-UC2

=0uo=(UC1+uC1

)-(UC2+uC2)=0当ui1

=

ui2=0

时：当温度变化时：14现在是14页\一共有65页\编辑于星期日三、差模电压放大倍数Aud差模输入信号：

ui1=-ui2=1/2*Uid

（大小相等，极性相反）(很大，>1)因ui1=-ui2，

uo1=-uo2

uo=uo1-uo2=2uo1

差模电压放大倍数：差模输入电压：Uid＝Ui1－Ui215现在是15页\一共有65页\编辑于星期日四、共模电压放大倍数AuC共模输入信号：

ui1=ui2=uiC

（大小相等，极性相同）理想情况：ui1=ui2

uC1=uC2

uo=0共模电压放大倍数：（很小，<1)但因两侧不完全对称，uo

016现在是16页\一共有65页\编辑于星期日五.任意输入的信号:ui1,

ui2，都可分解成差模分量和共模分量。注意：ui1

=uiC

+

uid

；ui2=uiC-

uid例:ui1=20mV,ui2=10mV则：uid=5mV,uic=15mV差模分量:共模分量:17现在是17页\一共有65页\编辑于星期日3.射极耦合差动放大电路基本差动放大电路靠电路的对称性，在电路的两管集电极c1、c2间输出，将温度的影响抵消，这种输出我们称为双端输出。而实际电路中每一个管子并没有任何措施消除零漂，所以，基本差动电路存在如下问题。①由于电路难于绝对对称，所以输出仍然存在零漂。②由于每一个管子没有采取消除零漂的措施，所以当温度变化范围十分大时，有可能差动放大管进入截止或饱和，使放大电路失去放大能力。③在实际工作中，常常需要对地输出，即从c1或c2对地输出(单端输出)，而这时的零漂与单管放大电路一样，仍然十分严重。对此，我们提出射极耦合差动放大电路。18现在是18页\一共有65页\编辑于星期日一、结构由于电路不可能绝对对称。为了使左右平衡，可设置调零电位器:3射极耦合差动放大电路特点：加入射极电阻RE；加入负电源-UEE

，采用正负双电源供电。19现在是19页\一共有65页\编辑于星期日双电源的作用：（1）使信号变化幅度加大。（2）IB1、IB2由负电源-UEE提供。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEUCE=UCC+UEE

-IC(RC+2RE

)20现在是20页\一共有65页\编辑于星期日射极电阻RE的作用射极电阻RE的作用：T°CIC1

IC2

IE

=IC1+IC2UE

=IERE+（-UEE）UBE1

、UBE2

IB1、IB2

IC1

IC2

uo+UCCRCT1RCT2-UEERE（1）直流负反馈，稳定静态工作点现在是21页\一共有65页\编辑于星期日射极电阻RE的作用：（2）RE对共模信号有抑制作用（原理同上，即由于RE的负反馈作用，使IE基本不变）（3）RE对差模信号相当于短路ui1uo+UCC（+15V）RCT1RCui2T2-UEE（-15V）REIEui1=-ui2，设ui1,ui2ib1,ib2ie1,ie2ie1=-ie2IE不变

结论：IE具有恒流特性用恒流源代替RE

，可使电路进一步改善现在是22页\一共有65页\编辑于星期日2.静态分析直流通路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEIBIC1IC2IBIEIC1=IC2=IC=IB

UCE=UCC+UEE

-IC(RC+2RE

)23现在是23页\一共有65页\编辑于星期日三、动态分析(1)差模(differentialmode)电压放大倍数24现在是24页\一共有65页\编辑于星期日25现在是25页\一共有65页\编辑于星期日三、共模抑制比(CMR)的定义例:Aud=-200

Auc=0.1KCMR=20lg(-200)/0.1=66dBCMRR—CommonModeRejectionRatioKCMR=KCMR

(dB)=(分贝)26现在是26页\一共有65页\编辑于星期日27现在是27页\一共有65页\编辑于星期日28现在是28页\一共有65页\编辑于星期日恒流源差动放大电路29现在是29页\一共有65页\编辑于星期日

恒流源T:放大区uCEIB3iCUCE3IC3QUCE3恒流源差动放大电路30现在是30页\一共有65页\编辑于星期日恒流源差动放大电路现在是31页\一共有65页\编辑于星期日静态分析32现在是32页\一共有65页\编辑于星期日33现在是33页\一共有65页\编辑于星期日34现在是34页\一共有65页\编辑于星期日1.恒流源相当于阻值很大的电阻。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。恒流源的作用35现在是35页\一共有65页\编辑于星期日补充：电压增益36现在是36页\一共有65页\编辑于星期日37现在是37页\一共有65页\编辑于星期日38现在是38页\一共有65页\编辑于星期日现在是39页\一共有65页\编辑于星期日40现在是40页\一共有65页\编辑于星期日41现在是41页\一共有65页\编辑于星期日42现在是42页\一共有65页\编辑于星期日上面两图为：单端输入，双端输出右图为：单端输入，单端输出43现在是43页\一共有65页\编辑于星期日四种差动放大电路比较输入电阻输入：单端或双端；双端输出输入：单端或双端；单端输出单端输入现在是44页\一共有65页\编辑于星期日45现在是45页\一共有65页\编辑于星期日46现在是46页\一共有65页\编辑于星期日47现在是47页\一共有65页\编辑于星期日四种差分放大电路比较输入电阻双端输出单端输出单端输入现在是48页\一共有65页\编辑于星期日R2T3R1R3-UEE+UCCui2ERC1T1RC1T2ui1T4T1T2RC2RC2RE2单端输出,至下一级双端输出双端输入如单端输出,此RC2可去消3.2.5差放电路的几种接法接法类型：单端输入，双端输入。单端输出，双端输出。现在是49页\一共有65页\编辑于星期日补充：电流源50现在是50页\一共有65页\编辑于星期日51现在是51页\一共有65页\编辑于星期日52现在是52页\一共有65页\编辑于星期日53现在是53页\一共有65页\编辑于星期日

集成电路运算放大器中的电流源一、电流源电路的特点：这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒流特性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等3、电流源电路一般都加有电流负反馈，4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。电流源概述现在是54页\一共有65页\编辑于星期日

电流源概述

2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、增大动态范围。二、电流源电路的用途：1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏置电流，以获得极其稳定的Q点。

3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性增长的电压输出。4、电流源还可单独制成稳流电源使用。现在是55页\一共有65页\编辑于星期日

集成电路电流源

一、镜象电流源三极管T1、T2匹配，则,BE2BE1BE21VVV====bbb

镜象电流源其中：基准电流是稳定的，故输出电流也是稳定的。现在是56页\一共有65页\编辑于星期日作为有源负载的应用57现在是57页\一共有65页\编辑于星期日58现在是58页\一共有65页\编辑于星期日二、微电流源

微电流源电路,接入Re