电工技术电子技术-清华-23.ppt

1、2020/8/11,电工电子技术,海南风光,第23讲,11.2 差动放大器,第11章 基本放大电路,12.1 概述 12.2 集成运放的开环和闭环,第12章集成运算放大器,2020/8/11,电工电子技术,11.2 差动放大电路,11.2.1直接耦合放大电路 11.2.2 基本型差动放大器 11.2.3 双电源长尾式差动放大器 11.2.4 恒流源式差动放大器 11.2.5 差动电路的几种接法,第11章 基本放大电路,2020/8/11,电工电子技术,11.2.1直接耦合电路,因为电容的隔直作用以及低频时容抗加大，所以阻容耦合只适用于放大频率较高的交流信号。,对于直流信号和低频信号，阻容耦合已

2、不适用，必须采用直接耦合方式。,能够放大直流信号（包括慢变信号和低频信号）的放大器称为直流放大器。,建立静态工作点,2020/8/11,电工电子技术,2.零点漂移:前一级的温漂将作为后一级的输入信号，被一级级放大，导致后级饱和或截止。（须增加两级之间的直流负反馈）,直接耦合放大器的级联,2020/8/11,电工电子技术,11.2.2基本型差动放大器,uo= uC1 - uC2,uC1,uC2,2020/8/11,电工电子技术,2.优点：抑制温漂 原理如下:,uo= uC1 - uC2 = 0,uo= (uC1 + uC1 ) - (uC2 + uC2 ) = 0,当ui1 = ui2 = 0

3、时，,当温度变化时：,对称性,uC1 = uC2, uC1 = uC2,2020/8/11,电工电子技术,3.共模电压放大倍数AC,当ui1 = ui2（大小相等，极性相同），共模输入信号,设ui1 ， ui2 ，使uC1 ， uC2 。因ui1 = ui2， uC1 = uC2 uo= 0 (理想化)。但因两侧不完全对称， uo 0,（很小，1),2020/8/11,电工电子技术,4.差模电压放大倍数Ad,当ui1 =- ui2（大小相等，极性相反），差模输入信号,(很大，1),2020/8/11,电工电子技术,5.共模抑制比(CMRR)的定义,例: Ad=-200 Ac=0.1 CMRR=

4、20 log (-200)/0.1 =66 db,CMRR Common Mode Rejection Ratio,2020/8/11,电工电子技术,1.结构:,11.2.3 双电源长尾式差放,特点： 加入射极电阻RE 加入负电源- UEE ，采用正负双电源供电,2020/8/11,电工电子技术,2.双电源长尾式差放中双电源和射极电阻RE的作用,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，可以取消R1和RB四个电阻，且使基极的直流静态电位=0,2020/8/11,电工电子技术,双电源长尾式差放中双电源和射极电阻RE的作用,射极电阻RE的作用：,T C,

5、（1）直流负反馈，稳定静态工作点,2020/8/11,电工电子技术,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对差模信号相当于开路,ui1 =- ui2 ，设ui1 ,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 ie1 = - ie2 IE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,2020/8/11,电工电子技术,放大倍数,(1)共模信号输入 ui1 = ui2,(2)差模信号输入ui1 =- ui2,uo= uC1 - uC2,2020/8/11,电工电子技术,放大倍数,(3) 如果u

6、i1 ui2,uC + ud,uC - ud,结论:当两输入端有任意输入时,相当于共模输入和差模输入共存,2020/8/11,电工电子技术,放大倍数,uC + ud,uC - ud,只考虑共模输入时: uoC= ACuC,只考虑差模输入时: uod= Ad(2ud),2020/8/11,电工电子技术,总输出: uo= Ad (ui1 - ui2),反相输入端 u-,同相输入端 u_+,放大倍数,单端输入: 当 ui2=0时,双端输入,uo= Ad ui1,2020/8/11,电工电子技术,11.2.4 恒流源式差放电路,电路结构:,电路特点： IC3具有恒流特性,2020/8/11,电工电子技

7、术,抑制温漂的原理,结论：IC3保持恒流，对共模信号抑制，对差模信号相当于短路,2020/8/11,电工电子技术,加入温度补偿三极管T4（BC短接，相当于二极管）,IE4(UCC+UEE- UBE4)/ (R1+R2) 恒定,结论:T4稳定IE3,2020/8/11,电工电子技术,恒流源相当于阻值很大的电阻。,恒流源不影响差模放大倍数。,恒流源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大的电阻，所以共模抑制比无穷大。,恒流源的作用,2020/8/11,电工电子技术,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,11.2.5 差放电路的几种接法

8、,接法类型：单端输入，双端输入。单端输出，双端输出。,2020/8/11,电工电子技术,第12章 集成运算放大器,12.1 概述 12.2 集成运放的开环和闭环,2020/8/11,电工电子技术,12.1 集成运算放大器概述,结构,（1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二级 一般采用差动放大器。 （2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减小输入电流，增加输入电阻。 （3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行功率放大，提高带负载的能力。,2020/8/11,电工电子技术,IC=IC1+ IC2 = 1 IB + 2(1+ 1 ) IB = 1 + 2(1+ 1 ) IB,为减小IB, 提

9、高输入电阻,T1、T2采用复合三极管,= IC / IB = 1 + 2(1+ 1 ) 1 2,2020/8/11,电工电子技术,集成运放内部结构（举例）,第1级：差动放大器,第2级：差动放大器,第3级：单管放大器,第4级：互补对称射极跟随器,极性判断,2020/8/11,电工电子技术,集成运算放大器符号,反相输入端 u,同相输入端 u+,输出端 uo,美国符号：,国内符号：,2020/8/11,电工电子技术,集成运算放大器的技术指标,(1) 开环差模电压放大倍数(开环增益)大 Ao(Ad)=uo/(u+-u-)=105-107倍; (2) 共模抑制比高 CMRR=100db以上; (3) 输入电阻大 ri1M, 有的可达100M以上; (4) 输出电阻小 ro =几-几十,2020/8/11,电工电子技术,理想运放：,5.1 集成运算放大器的分析方法 理想化,Ao = CMRR= ri = ro = 0,2020/8/11,电工电子技术,uo =Ao (u+ u) Ao u+ u0 u+ u,u+ =u ib-= ib+ =0,ri ib- 0 ib+ 0,集成运算放大器的分析方法,输出电压变化