第四章差动放大电路与集成运算放大器

1、,第四章 差动放大电路与集成运算放大器,4.1 差动放大电路 4.2 集成运算放大器基础 4.3 集成运算放大器的应用,理解差动放大器的工作原理和几种接法；了解集成运放电路的组成及特点；了解集成运放的主要参数和性能指标；理解理想运放的概念，掌握理想运放的虚短与虚断的特点；掌握运算放大器的典型应用。, 本章重点：,4.1 直接耦合放大中的特殊问题,直接耦合，就是放大器前级输出端与后级输入端以及放大器与信号源或负载直接连接起来，或者经电阻等能通过直流的元件连接起来。 由于直接耦合放大器可用来放大直流信号，所以也称为直流放大器。,问题：1、级间直流相互影响 2、零点漂移,对于级间直流量的相互影响问题

2、， 一般采用降低前级输出电压、抬高后级发射极电位、采用NPN与PNP组合电路等方法加以解决。,为了减小零点漂移， 常用的主要措施有：采用高稳定度的稳压电源； 采用高质量的电阻、晶体管，其中晶体管选硅管（硅管的ICBO比锗管的小）； 采用温度补偿电路；采用差动式放大电路，等等。 在上述这些措施中，采用差动放大电路是目前应用最广泛的能有效抑制零漂的方法。下面将对这种方法作重点介绍。 ,4.1.2 基本差动放大电路,用三端器件组成的差分式放大电路,2. 有关概念,根据,有,共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分,两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；差模

3、信号大小相等，相位相反。,1. 电路组成及工作原理,1. 电路组成及工作原理,静态,动态,仅输入差模信号，,大小相等，相位相反。,大小相等，,信号被放大。,相位相反。,1. 电路组成及工作原理,2. 抑制零点漂移原理,温度变化和电源电压波动，都将使集电极电流产生变化。且变化趋势是相同的，,其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。,这一过程类似于分压式射极偏置电路的温度稳定过程。所以，即使电路处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零漂能力。,2. 抑制零点漂移原理,差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用,3. 主要指标计算,（1）差模情况,接入负载时, 双入、双出,3. 主要指标计算,（1）差模情况

4、, 双入、单出,接入负载时,3. 主要指标计算,（1）差模情况, 单端输入,等效于双端输入,指标计算与双端输入相同。,3. 主要指标计算,（2）共模情况, 双端输出,共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。,所以,共模增益, 单端输出,抑制零漂能力增强,3. 主要指标计算,（2）共模情况,（3）共模抑制比,双端输出，理想情况,单端输出,抑制零漂能力,越强,单端输出时的总输出电压,（4）频率响应,高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。,结论,(1) 双端输出时，Ad 与单管 Au 基本相同；单端输出时，Ad 约为双端输出时的一半。 双端输出时，Ro = 2Rc；单端输出时， Ro =

5、Rc 。 (2) 双端输出时，理想情况下，KCMR ；单端输出时，共模抑制比不如双端输出高。 (3) 单端输出时，可以选择从不同的三极管输出，而使输出电压与输入电压反相或同相。 (4) 单端输出时，由于引入很强的共模负反馈，两个管子仍基本工作在差分状态。 (5) 单端输出时， Rid 2(R + rbe)。,差分放大电路四种接法的性能比较,Ad,Rid,Ro,差分放大电路四种接法的性能比较,特 性,1. Ad 与单管放大电路基本相同。 2.在理想情况下，KCMR。 3.适用于差分输入、双端输出，输入信号及负载的两端均不接地的情况。,1. Ad 约为双端输出时的一半。 2. 由于引入共模负反馈，

6、仍有较高的KCMR。 3.适用于将双端输入转换为单端输出。,1. Ad 与单管放大电路基本相同。 2.在理想情况下，KCMR。 3.适用于将单端输入转换为双端输出。,1. Ad 约为双端输出时的一半。 2.比单管放大电路具有较强的抑制零漂的能力。 3.适用于输入、输出均要求接地的情况。 4.选择不同管子输出，可使输出电压与输入电压反相或同相。,例4.1在图4.1.5电路中，Rb=5 k，Rc=10 k，Re=10 k，UCC=UEE=12 V，两管电流放大倍数均为=50。试计算：(1) 静态工作点；(2) 差模电压放大倍数；(3) 输入、输出电阻。,解(1) 计算静态工作点。Ui1=Ui2=0

7、。发射极电流为IEQ，则Re上流过电流为2IEQ。基极回路可列出如下关系： (4.1.7),代入数据得,(2) 计算差模电压放大倍数。图4.1.6为图4.1.5所示电路的差模输入交流通路。由于差模信号在Re上没有压降，故将其视为交流短路。所以，其差模电压放大倍数的计算与未引入Re 时基本差动放大器差模电压放大倍数的计算相同，也由式(4.1.2)计算。,图4.1.6图4.1.5所示电路的交流通路,在未接电阻RL 时，式中所以,若接有负载电阻RL(如图4.1.6中虚线所示)，则有式中,(3差模输入电阻为由(4.1.4)式，输出电阻为,带恒流源的差动放大器,失调与调零,例4.1.2图4.1.10(a)为带恒流源及调零电位器的差动放大器，二极管VD的作用是温度补偿，它使恒流源IC3基本不受温度变化的影响。设UCC=UEE=12 V，Rc=100 k，RP=200 ，R1=6.8 k，R2=2.2 k，R3=33 k， Rb=10 k，UBE3=UVD=0.7 V，各管 的值均为72，求静态时的UC1， 差模电压放大倍数及输入、 输出电阻。,解(1) 静态分析。由R1与R2的分压关系有又,所以于是,