电工技术电子技术-清华-23

1、第11章 基本放大电路11.2 差动放大器第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海南风光第23讲第11章基本放大电路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11.2.1直接耦合电路+ECR1建立静态工作点RCC2CR12TuoRLui对于直流信号和低频信号，阻容耦合已不适用，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。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

2、大频率较高的交流信号。直接耦合放大器的级联+UCCRRRC1C21R2T1T2uouRiE2问题:1. 前后级Q点相互影响。（须增加RE2）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）11.2.2基本型差动放大器1.结构:对称性结构+UCC uo= uC1 - uC2RCuRCRuuRo1C1C21RBRBbbT1T2ui1ui2+UCCuC2uC1 uRRRRCoC11RRbbT1T2BBui1ui22.优点：抑制温漂原理如下:当ui1 = 0 时uo= uC1 - uC2= 0ui2当温度变化时： D uC1 = D

3、uC2uo= (uC1 + DuC1) - (uC2 + D uC2 ) = 0， uC1 = uC2对称性3.共模电压放大倍数AC+UCCuC2uC1 uRuo= uC1 - uC2RRRCoC11RRbbT1T2BBui1ui2 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 0uo ui1共模电压放大倍数A=（很小，1)差模电压放大倍数A=d设ui1 ,ui2 , 使uC1 ,uC2 。设uC1 =uC1 -D uC1 , uC2 =uC

4、2 +D uC2 。因ui1 = -ui2， D uC1 =D uC2 uo= uC1 - uC2=- D uC1- D uC2 =- 2D uC15.共模抑制比(CMRR)的定义CMRR Common Mode Rejection Ratio例:Ad=-200 Ac=0.1CMRR=20 log | (-200)/0.1| =66 dbAdCMRR=20 logACdb(分贝)11.2.3 双电源长尾式差放+UCC(+15V)1.结构: uo= uC1 - uC2RCuRCRuuRo1C1C21RBRBbbT1T2ui1ui2RE-UEE （-15V）特点：加入射极电阻RE加入负电源- UE

5、E ，采用正负双电源供电2.双电源长尾式差放中双电源和射极电阻RE的作用+UCC（+15V）uRCRCoT1T2uui1i2RE-UEE （-15V）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：（1）直流负反馈，稳定静态工作点+UCCRRuCCoT1T2RE-UEEIC1 IC2 =IU =IR+（-UI+IT C）EE1E2EEEEEIC1 IC2 、UI、IUBE1BE2B1B2 射极电阻RE的作用：+UCC（+15V）RCuR

6、CoT2T1uui1i2IREE-UEE （-15V）（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 |Die1 | = - |Die2 | IE不变用恒流源代替RE ，可使电路进一步改善结论：IE具有恒流特性+UCC（+15V）放大倍数RCuoRCuo= uC1 - uC2T2T1uui1i2RE-UEE （-15V）ui1 = ui2(1)共模信号输入uo ui1=共模电压放大倍数AC(2)差模信号输入ui1 =- ui2bRCrbeuo ui

7、1 -ui2= 差模电压放大倍数A=d+UCC（+15V）放大倍数RCuoRCuo= uC1 - uC2T2T1 u+uudi1CRE-UEE （-15V）(3) 如果ui1 ui2u- ui1i2ud差模分量:共模分量: ui1 = uC +ui2 = uC -=2ui1 + ui2分解uud ud=C2叠加结论: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uuC -udi2+UCC（+15V）放大倍数RCuoRCuo= uC1 - uC2T2T1 u+uudi1CRE-UEE （-15V）只考虑共模输入时: uoC= ACuC只考虑差模输入时: uod= Ad(2ud)总输出: u

8、o= uoC + uod = ACuC + Ad(2ud) Ad(2ud)ui1 - ui2= Ad(22)= Ad (ui1 - ui2)uui1 + ui2 C=2u=ui1 - ui2d2uuC -udi2放大倍数+UCC（+15V）RCuoRCuo= uC1 - uC2T2T1ui1ui2RE-UEE （-15V） 总输出: uo= Ad (ui1 - ui2) 双端输入 单端输入:当 ui2=0时, uo= Ad ui1同相输入端u_+反相输入端u-恒流源式差放电路11.2.4电路结构:RC+UCCuoRCT2T1R1ui1ui2EIC3T3电路特点：RR2IC3具有恒流特性3-UE

9、E抑制温漂的原理+UCCuoRCRCT1R2T2U=Eui1B3R1ui2R +R12IC3（UCC-UEE）T3+（-U）EE认为稳定R3IE3R2-UEEIC1 IC2 U =II+I=I=IR -UT CC1C2C3E3E3E33EE=UU-UIBE3B3E3C3结论：IC3保持恒流，对共模信号抑制，对差模信号相当于短路加入温度补偿三极管T4（BC短接，相当于二极管）+UCCuoRCRCT2T1I(U+U- U)/BR1E4CCEEBE42ui1ui(R1+R2)恒定E2IC3T3iBT4 T C结论:T4R3IE4R2IE4I稳定IE3E3恒定-UEEuBEUBE4 UB3 IE3 U

10、BE4减小T CUBE4 T CIE3 恒流源的作用 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。11.2.5 差放电路的几种接法+UCCRC2RC2RC1RC1单端输TTT2T出至下一1R1ui1ui2E双端输出T3级RT4E2双端输入R3R2-UEE,接法类型：单端输入，双端输入。单端输出，双端输出。12如单端输出,此RC2可去消第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

11、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。为减小IB, 提高输入电阻,T1、T2采用复合三极管ICIC1+UCCbuoRCRCIbIBC21b2IE2TT1IB22R1IC=IC1+ IC2uuiIEi12= b1 IB + b2(1+ b1 ) IB= b1 + b2(1+ b1 ) IBT3T4R3R2-UEEb= IC / IB= b1 + b2(1+ b1 ) b1 b2E集成运放内部结构（举例）+UCC极 性RRRRC2判C3E3C1 断T7-T6T5T10T

12、2T1R1RE4T8RL+RE5T9T3RE2T4T11RR3RC42-UEE第3级：单管放大器第2级：差动放大器第1级：差动放大器第4级：互补对称射极跟随器集成运算放大器符号反相输入端 u同相输入端 u+输出端 uouuou+美国符号：国内符号：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ri1MW, 有的可达100MW以上;(4) 输出电阻小ro =几W-几十W5.1 集成运算放大器的分析方法理想化理想运放：Ao =CMRR= ri= ro = 0集成运算放大器的分析方法ib-uu+uoib+输出电压变化范围:最大+UCC -UE