第六章集成運(yùn)算放大電路

1、第六章第六章集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路 6.1集成放大電路的特點(diǎn)集成放大電路的特點(diǎn) 6.2集成運(yùn)放的基本組成部分集成運(yùn)放的基本組成部分 6.3集成運(yùn)放的典型電路集成運(yùn)放的典型電路 6.4集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo) 6.5理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器 6.6各類集成運(yùn)放的性能特點(diǎn)各類集成運(yùn)放的性能特點(diǎn) 6.7集成運(yùn)放使用中的幾個(gè)具體問題集成運(yùn)放使用中的幾個(gè)具體問題 本章重點(diǎn)和考點(diǎn)：本章重點(diǎn)和考點(diǎn)： 1、集成電路的組成及特點(diǎn)。、集成電路的組成及特點(diǎn)。 2、集成運(yùn)放電路的理想性能指標(biāo)、集成運(yùn)放電路的理想性能指標(biāo) 3、偏置電路、偏置電路-電流源電路的作用電流源電路的作用 4、差

2、分放大電路的組態(tài)、分析與定性計(jì)算、差分放大電路的組態(tài)、分析與定性計(jì)算 6.1集成放大電路的特點(diǎn)集成放大電路的特點(diǎn) 集成電路簡稱集成電路簡稱 IC ( (Integrated Circuit) ) 集成電路按集成電路按 其功能分其功能分 數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路 模擬集成電路模擬集成電路 模擬集成模擬集成 電路類型電路類型 集成運(yùn)算放大器；集成運(yùn)算放大器；集成功率放大器；集成功率放大器； 集成高頻放大器集成高頻放大器；集成中頻放大器；集成中頻放大器； 集成比較器集成比較器；集成乘法器；集成乘法器；集成穩(wěn)壓集成穩(wěn)壓 器器；集成數(shù)；集成數(shù)/模和模模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器等。數(shù)轉(zhuǎn)換器等。 集成電路的外形集成電

3、路的外形 圖圖 6.1.1集成電路的外形集成電路的外形 ( (a) )雙列直插式雙列直插式( (b) )圓殼式圓殼式 ( (c) )扁平式扁平式 集成運(yùn)算放大電路特點(diǎn)：集成運(yùn)算放大電路特點(diǎn)： 1. 對(duì)稱性好，適用于構(gòu)成差分放大電路。對(duì)稱性好，適用于構(gòu)成差分放大電路。 2. 集成電路中電阻，其阻值范圍一般在幾十歐到幾十集成電路中電阻，其阻值范圍一般在幾十歐到幾十 千歐之間，如需高阻值電阻時(shí)，要在電路上另想辦法。千歐之間，如需高阻值電阻時(shí)，要在電路上另想辦法。 3. 在芯片上制作三極管比較方便，常常用三極管代在芯片上制作三極管比較方便，常常用三極管代 替替電阻電阻( (特別是大電阻特別是大電阻)

4、)。 4. 在芯片上制作比較大的電容和電感非常困難，電在芯片上制作比較大的電容和電感非常困難，電 路通常采用直接耦合電路方式。路通常采用直接耦合電路方式。 5. 集成電路中的集成電路中的 NPN 、 PNP管的管的 值差別較大，值差別較大， 通常通常 PNP 的的 10 。 6.2集成運(yùn)放的基本組成部分集成運(yùn)放的基本組成部分 實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有高放大倍數(shù)的多級(jí)直接耦合放大 電路。電路。 圖圖 4.2.1集成運(yùn)算的基本組成集成運(yùn)算的基本組成 輸入級(jí)輸入級(jí)中間級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí) 偏置電路偏置電路 6.2.1偏置電路偏置電路 向各放大級(jí)提供合適的偏置電流，

5、確定各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。向各放大級(jí)提供合適的偏置電流，確定各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。 1. 鏡像電流源鏡像電流源 由圖可知，由圖可知，T1和和T2的的b-e間電壓相間電壓相 等，可得等，可得 而電流放大系數(shù)而電流放大系數(shù) 因此因此 IC1和和IC2呈鏡像關(guān)系，因此得名呈鏡像關(guān)系，因此得名 IC2為該電路的輸出電流為該電路的輸出電流 BBB III 21 21 BCCC IIII 21 1. 鏡像電流源鏡像電流源 基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流IREF 將上式變換將上式變換 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，輸出電流時(shí)，輸出電流 C CBC EEBECC REF I III R VVV I 22 RC II 2 2 R VVV II EEBECC

6、 REFC 2 1. 鏡像電流源鏡像電流源 溫度補(bǔ)償作用溫度補(bǔ)償作用(以溫度升高為例以溫度升高為例) 當(dāng)溫度升高時(shí)當(dāng)溫度升高時(shí) 2C I 2C I 1C I REF I REF V( R) REF I B V B I 鏡像電流源的局限性鏡像電流源的局限性 (1)若需要若需要 較大較大, 勢必增大勢必增大,R的功耗也將增大的功耗也將增大 (1)若需要若需要 較小較小, 勢必也小勢必也小,R的數(shù)值必然很大的數(shù)值必然很大 2C I REF I 2C I REF I 2. 帶緩沖級(jí)的鏡像電流源帶緩沖級(jí)的鏡像電流源 緩沖原理：緩沖原理： 利用利用T3管電流放大作用，減小了基極電流管電流放大作用，減小了基

7、極電流IB1 和和IB2對(duì)基準(zhǔn)電流對(duì)基準(zhǔn)電流IREF的分流。的分流。 具體分析如下具體分析如下 電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)： 在鏡像電流源在鏡像電流源T1管的集電極與基極管的集電極與基極 間加一個(gè)射極輸出的晶體管間加一個(gè)射極輸出的晶體管T3 T1、 、T2和 和 T3特性完全相同，因此特性完全相同，因此 1 3 312 E REFBREFCC I IIIII 整理后可得整理后可得 REF REF C I I I )1 ( 2 1 2 )1 ( 2 1 2 22 C REF B REF I I I I 即使即使 很小很小, 與與 也能保持很好的鏡像關(guān)系也能保持很好的鏡像關(guān)系 2C I REF I 3.

8、比例電流源比例電流源 從右圖可知從右圖可知 根據(jù)根據(jù)BJT發(fā)射結(jié)電壓與發(fā)射極電流的近發(fā)射結(jié)電壓與發(fā)射極電流的近 似關(guān)系可得似關(guān)系可得 由于由于T1和和T2的特性完全相同，所以的特性完全相同，所以 代入上式，整理可得代入上式，整理可得 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， ， ，所以，所以 在一定取值范圍內(nèi)，若上式中對(duì)數(shù)項(xiàng)可在一定取值范圍內(nèi)，若上式中對(duì)數(shù)項(xiàng)可 忽略，則忽略，則 222111eEBEeEBE RIVRIV S E TBE I I VVln 2 1 21 ln E E TBEBE I I VVV 2 1 1122 ln E E TeEeE I I VRIRI 2 REC III 1122EC II 222

9、 1 2 ln C R e T R e e C I I R V I R R I R e e C I R R I 2 1 2 IC2與與IR呈比例關(guān)系，通呈比例關(guān)系，通 過改變過改變Re1和和Re2的阻值來改的阻值來改 變其比例大小變其比例大小 4. 微電流源微電流源 e2 BE2BE1 R VV E2C2 II e2 BE R V 電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)： 在鏡像電流源的在鏡像電流源的T2管的射極電管的射極電 路接入電阻路接入電阻Re2 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，可得時(shí)，可得1 由于由于 的數(shù)值小，故用的數(shù)值小，故用 阻值不大的阻值不大的Re2即可獲得微小即可獲得微小 的工作電流的工作電流IC2， ，所以被稱為

10、所以被稱為 微電流源微電流源 BE V 根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)可得根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)可得 2 2 ln C R e T C I I R V I 5. 威爾遜電流源威爾遜電流源（高輸出阻抗電流源）（高輸出阻抗電流源） 圖中圖中T1、T2和和T3管特性完全相同，管特性完全相同， 因而因而 根據(jù)各管電流，根據(jù)各管電流，A點(diǎn)電流方程為點(diǎn)電流方程為 將上式變換將上式變換 在在B點(diǎn)點(diǎn) 整理可得整理可得 321 CCC III 21 C CBCE I IIII 2 2 23 333 2 11 22 CCEC IIII 3 2 2 3 331 2 22 2 1 C C CBCREF I I IIII RRC II

11、I ) 22 2 1 ( 2 3 可見，在可見，在 很小時(shí)，很小時(shí)， RC II 3 6. 多路電流源多路電流源 333222111eEBEeEBEeEBEeEBE RIVRIVRIVRIV 電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)： 在鏡像電流源基礎(chǔ)上得到的多路電流源，根據(jù)電路可得：在鏡像電流源基礎(chǔ)上得到的多路電流源，根據(jù)電路可得： 由于各管的由于各管的be間電壓間電壓VBE大致相等，大致相等， 因此可得近似關(guān)系因此可得近似關(guān)系 332211eEeEeEeE RIRIRIRI 當(dāng)當(dāng)IE確定后，各級(jí)只要確定后，各級(jí)只要 選擇合適的射極電阻，就選擇合適的射極電阻，就 可以得到多個(gè)所需的電流可以得到多個(gè)所需的電流 7.

12、 FET電流源電流源 （1）電流源類型）電流源類型 包括鏡像電流源、微電流源、多路電流源等包括鏡像電流源、微電流源、多路電流源等 （2）分析方法）分析方法 與與BJT電流源分析方法基本相同電流源分析方法基本相同 （3）電流源特點(diǎn)）電流源特點(diǎn) 相比相比BJT電流源，具有精度高、輸入電阻高、低噪聲等電流源，具有精度高、輸入電阻高、低噪聲等 特點(diǎn)特點(diǎn) 例題：例題：圖示電路是型號(hào)為圖示電路是型號(hào)為F007F007的通用型集成運(yùn)放的電流源部的通用型集成運(yùn)放的電流源部 分。其中分。其中T1T1與與T2T2為為NPNNPN管；管； T3T3與與T4T4為為PNPPNP管，它們的管，它們的 均為均為5 5，b

13、-eb-e間電壓值約為間電壓值約為0.7V0.7V。試求。試求T1T1與與T4T4的集電極電流的集電極電流 解：解：圖中圖中R上的電流為基準(zhǔn)電流，上的電流為基準(zhǔn)電流， 可得可得 T1與與T2構(gòu)成微電流源，可得構(gòu)成微電流源，可得 利用累試法求出利用累試法求出 T3與與T4構(gòu)成鏡像電流源，由公式構(gòu)成鏡像電流源，由公式 mAmA R UUV I BEEBCC R 73. 0 39 7 . 07 . 0302 23 A II I R U I CC RT C ) 73. 0 ln 3 26 (ln 111 1 AIC28 1 mAmAIII RCC 52. 0)73. 0 25 5 ( 2 34 6.2

14、.2差分放大輸入級(jí)差分放大輸入級(jí) 輸入級(jí)大都采用差分放大電路的形式。輸入級(jí)大都采用差分放大電路的形式。 電路形式電路形式 基本形式基本形式 長尾式長尾式 恒流源式恒流源式 一、基本形式差分放大電路一、基本形式差分放大電路 1. 電路組成電路組成 +VCC Rc2 + VT1 VT2 Rb2 Rc1 Rb1 + + uId Id 2 1 u Id 2 1 u + uo R1 R2 假設(shè)電路完全對(duì)稱假設(shè)電路完全對(duì)稱 當(dāng)當(dāng) uId = 0時(shí)時(shí) UCQ1 = UCQ2 UO = 0 圖圖 4.2.6差分放大電路的基本形式差分放大電路的基本形式 抑制零漂抑制零漂 2. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) VT1

15、和和 VT2 基極輸入電壓大小相等，極性相反，基極輸入電壓大小相等，極性相反， 稱為差模輸入電壓稱為差模輸入電壓( (uId) )。 在差模信號(hào)作用下：在差模信號(hào)作用下： Id1u1C 2 1 uAu IdC uAu u12 2 1 Id12CC1o uAuuu u 差模電壓放大倍數(shù)為差模電壓放大倍數(shù)為 1 Id o d u A u u A 3. 共模抑制比共模抑制比 差分放大電路差分放大電路 輸入電壓輸入電壓 差模輸入電壓差模輸入電壓 uId 共模輸入電壓共模輸入電壓 uIc ( (uIc大小相等，極性相同大小相等，極性相同) ) +VCC Rc VT1 VT2 Rb Rc Rb + uIc

16、 + uo RR 共模電壓放大倍數(shù)：共模電壓放大倍數(shù)： Ic o c u u A Ac 愈小愈好，而愈小愈好，而 Ad 愈大愈好愈大愈好 圖圖 4.2.7共模輸入電壓共模輸入電壓 共模抑制比共模抑制比 KCMR c d CMR lg20 A A K ( (1) ) KCMR 描述差分放大電路對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制能力。描述差分放大電路對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制能力。 KCMR愈大，抑制零漂能力愈強(qiáng)；愈大，抑制零漂能力愈強(qiáng)； ( (2) ) 理想情況下，電路參數(shù)完全對(duì)稱，理想情況下，電路參數(shù)完全對(duì)稱，Ac = 0， KCMR = 。 ( (3) ) 基本形式差放電路每個(gè)三極管的集電極對(duì)地電壓，基本形式差放電路每

17、個(gè)三極管的集電極對(duì)地電壓， 其零漂與單管放大電路相同，絲毫沒有改善。其零漂與單管放大電路相同，絲毫沒有改善。 二、長尾式差分放大電路二、長尾式差分放大電路 可減小每個(gè)管子輸出端的溫漂。可減小每個(gè)管子輸出端的溫漂。 1. 電路組成電路組成 +VCC Rc + VT1VT2 Rc + + uId Id 2 1 u Id 2 1 u + uo R R VEE Re Re 稱為稱為“長尾電阻長尾電阻”。 且引入且引入共模負(fù)反饋共模負(fù)反饋。 Re 愈大，共愈大，共 模負(fù)反饋愈強(qiáng)。模負(fù)反饋愈強(qiáng)。 Ac 愈小。每個(gè)管愈小。每個(gè)管 子的零漂愈小。子的零漂愈小。 對(duì)差模信號(hào)對(duì)差模信號(hào) 無負(fù)反饋。無負(fù)反饋。 圖圖

18、 4.2.8長尾式差分放大電路長尾式差分放大電路 2. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 +VCC Rc + VT1VT2 Rc + + uId Id 2 1 u Id 2 1 u + uo R R VEE Re 當(dāng)當(dāng) uId = 0 時(shí)，由于電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故：時(shí)，由于電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故： IBQ1 = IBQ2 = IBQ，ICQ1 = ICQ2 = ICQ ，UBEQ1 = UBEQ2 = UBEQ，UCQ1 =UCQ2 = UCQ， 1= 2= IBQR + UBEQ + 2IEQRe = VEE 則則 e BEQEE BQ )1(2RR UV I ICQ IBQ )( BQBQ 對(duì)地對(duì)地RIU cCQC

19、CCQ RIVU ( (對(duì)地對(duì)地) ) 圖圖 4.2.8長尾式差分放大電路長尾式差分放大電路 3. 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 Rc VT1VT2 Rc + uo RR uI1 uI2 2 L R 2 L R be 1I 1B rR u i 1B1C ii 1I be L C L c1C1C 2 / 2 /u rR R R R Riu 則則 2I be L C L c2C2C 2 / 2 /u rR R R R Riu 同理同理 圖圖 4.2.8長尾式差分長尾式差分 放大電路的交流通路放大電路的交流通路 圖圖4.2.10接有調(diào)零電位器的長尾差分電路接有調(diào)零電位器的長尾差分電路 Rc VT1VT2 Rc

20、+ uo RR uI1 uI2 L R RW VEE +VCC Re 輸出電壓為輸出電壓為 )( 2 / 2I1I be L C C21CO uu rR R R uuu 差模電壓放大倍數(shù)為差模電壓放大倍數(shù)為 be L C 2I1I O d ) 2 /( rR R R uu u A 差模輸入電阻為差模輸入電阻為 差模輸出電阻為差模輸出電阻為 )(2 beid rRR co 2RR 復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)： 1.IC的組成：的組成：輸入級(jí)、輸出級(jí)、中間級(jí)和偏置電路輸入級(jí)、輸出級(jí)、中間級(jí)和偏置電路 2.偏置電路的作用和組成偏置電路的作用和組成 為各級(jí)放大電路提供合適的靜態(tài)電流為各級(jí)放大電路提供合適的靜態(tài)電流 作

21、為有源負(fù)載，提高電路的放大倍數(shù)作為有源負(fù)載，提高電路的放大倍數(shù) +VCC R IREF + VT1VT2 IC2 IB1IB2 2IB IC1 UBE1 UBE2 鏡像電流源鏡像電流源 +VCC R IREF + VT1VT2 IC2 IB1IB2 2IB IC1 UBE1 UBE2 比例電流源比例電流源 +VCC R IREF VT1VT2 IC2 2IB IC1 Re 微電流源微電流源 3.差分輸入級(jí)的作用和組成差分輸入級(jí)的作用和組成 作用：抑制零漂作用：抑制零漂 組成：組成： +VCC Rc2 + VT1 VT2 Rb2 Rc1 Rb1 + + uId Id 2 1 u Id 2 1 u

22、 +uo R1 R2 +VCC Rc + VT1VT2 Rc + + uId Id 2 1 u Id 2 1 u + uo R R VEE Re 動(dòng)態(tài)參數(shù)分析：動(dòng)態(tài)參數(shù)分析： 三、恒流源式差分放大電路三、恒流源式差分放大電路 用三極管代替用三極管代替“長尾式長尾式”電路的長尾電阻，即構(gòu)成電路的長尾電阻，即構(gòu)成 恒流源式差分放大電路恒流源式差分放大電路 Rc VT1VT2 Rc + u o R R uI1 uI2 +VCC Re Rb2 Rb1 VEE VT3 1. 電路組成電路組成 VT3：恒流管：恒流管 作用：作用： 能使能使 iC1、iC2 基本上不隨溫度的基本上不隨溫度的 變化而變化，從

23、而變化而變化，從而 抑制共模信號(hào)的變抑制共模信號(hào)的變 化。化。 圖圖 4.2.13恒流源式差分放大電路恒流源式差分放大電路 2. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 當(dāng)忽略當(dāng)忽略 VT3 的基極電流時(shí)，的基極電流時(shí)， Rb1 上的電壓為上的電壓為 Rc VT1VT2 Rc + uo R R uI1 uI2 +VCC Re Rb2 Rb1 VEE VT3 )( EECC 2b1b 1b 1b VV RR R U R 于是得到于是得到 CQ3CQ2CQ1 2 1 III C1CQCCCQ2CQ1 RIVUU 1 1CQ BQ2BQ1 I II RIUU 1BQBQ2BQ1 e 3BEQ EQ3CQ3 1b R UU

24、 II R 圖圖 4.2.13恒流源式差分放大電路恒流源式差分放大電路 3. 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 由于恒流三極管相當(dāng)于一個(gè)阻值很大的長尾電阻，由于恒流三極管相當(dāng)于一個(gè)阻值很大的長尾電阻， 它的作用也是引入一個(gè)共模負(fù)反饋，對(duì)差模電壓放大倍它的作用也是引入一個(gè)共模負(fù)反饋，對(duì)差模電壓放大倍 數(shù)沒有影響，所以與長尾式交流通路相同。數(shù)沒有影響，所以與長尾式交流通路相同。 差模電壓放大倍數(shù)為差模電壓放大倍數(shù)為 be L C 2I1I O d ) 2 /( rR R R uu u A 差模輸入電阻為差模輸入電阻為 差模輸出電阻為差模輸出電阻為 )(2 beid rRR co 2RR Rc VT1VT2 Rc

25、+ uo RR uI1 uI2 2 L R 2 L R 四、差分放大電路的輸入、輸出接法四、差分放大電路的輸入、輸出接法 有四種不同的接法有四種不同的接法 差分輸入、雙端輸出；差分輸入、雙端輸出； 差分輸入、單端輸出；差分輸入、單端輸出； 單端輸入、雙端輸出；單端輸入、雙端輸出； 單端輸入、單端輸出。單端輸入、單端輸出。 1. 差分輸入、雙端輸出差分輸入、雙端輸出 Rc VT1 VT2 Rc + u o R R uI uI2 +VCC VEE I R + be L C d ) 2 /( rR R R A )(2 beid rRR co 2RR 圖圖 4.2.16( (a) )差分輸入、雙端輸出

26、差分輸入、雙端輸出 2. 差分輸入、單端輸出差分輸入、單端輸出 Rc VT1VT2 Rc + uo R R uI uI2 +VCC VEE I R + uouo uO 約為雙端輸出的一半，即約為雙端輸出的一半，即 be LC d )/( 2 1 rR RR A )(2 beid rRR co RR 若由若由 VT2 集電極輸集電極輸 出，出， uO 為為“正正”。 圖圖 4.2.16( (b) )差分輸入、單端輸出差分輸入、單端輸出 3. 單端輸入、雙端輸出單端輸入、雙端輸出 Rc VT1 VT2 Rc + u o R R uI +VCC VEE I + 單端輸入單端輸入 則則 當(dāng)共模負(fù)反饋?zhàn)?/p>

27、當(dāng)共模負(fù)反饋?zhàn)?夠強(qiáng)時(shí)，夠強(qiáng)時(shí)， IE 2 1 uu IEI1BE 2 1 uuuu IE2BE 2 1 0uuu 三極管仍然基本工作在差分狀態(tài)，所以三極管仍然基本工作在差分狀態(tài)，所以 ； be L C d ) 2 /( rR R R A ；)(2 beid rRR co 2RR 圖圖 4.2.16( (c) )單端輸入、雙端輸出單端輸入、雙端輸出 4. 單端輸入、單端輸出單端輸入、單端輸出 Rc VT1 VT2 Rc + uo R R uI +VCC VEE I + ； be LC d )/( 2 1 rR RR A ；)(2 beid rRR co RR 若改從若改從 VT2 集電集電 極

28、輸出，則極輸出，則 ； be LC d )/( 2 1 rR RR A 這種接法比一般的單管放大電這種接法比一般的單管放大電 路具有較強(qiáng)的抑制零漂的能力。路具有較強(qiáng)的抑制零漂的能力。 圖圖 4.2.16( (d) )單端輸入、單端輸出單端輸入、單端輸出 結(jié)論結(jié)論 ( (1) ) 雙端輸出時(shí)，雙端輸出時(shí)，Ad 與單管與單管 Au 基本相同；單端輸出基本相同；單端輸出 時(shí)，時(shí)，Ad 約為雙端輸出時(shí)的一半。約為雙端輸出時(shí)的一半。 雙端輸出時(shí)，雙端輸出時(shí)，Ro = 2Rc；單端輸出時(shí)，；單端輸出時(shí)， Ro = Rc 。 ( (2) ) 雙端輸出時(shí)，理想情況下，雙端輸出時(shí)，理想情況下，KCMR ；單端；

29、單端 輸出時(shí)，共模抑制比不如雙端輸出高。輸出時(shí)，共模抑制比不如雙端輸出高。 ( (3) ) 單端輸出時(shí)，可以選擇從不同的三極管輸出，單端輸出時(shí)，可以選擇從不同的三極管輸出， 而使輸出電壓與輸入電壓反相或同相。而使輸出電壓與輸入電壓反相或同相。 ( (4) ) 單端輸出時(shí)，由于引入很強(qiáng)的共模負(fù)反饋，兩單端輸出時(shí)，由于引入很強(qiáng)的共模負(fù)反饋，兩 個(gè)管子仍基本工作在差分狀態(tài)。個(gè)管子仍基本工作在差分狀態(tài)。 ( (5) ) 單端輸出時(shí)，單端輸出時(shí)， Rid 2(R + rbe)。 差分放大電路四種接法的性能比較差分放大電路四種接法的性能比較 接法接法 性能性能 差分輸入差分輸入 雙端輸出雙端輸出 差分輸入

30、差分輸入 單端輸出單端輸出 單端輸入單端輸入 雙端輸出雙端輸出 單端輸入單端輸入 單端輸出單端輸出 Ad be L C ) 2 /( rR R R be L c rR R R ) 2 /( be Lc rR RR )/( 2 1 be Lc rR RR )/( 2 1 KCMR 很高很高很高很高較高較高較高較高 Rid)(2 be rR )(2 be rR )(2 be rR )(2 be rR Ro c 2R c 2R c R c R 差分放大電路四種接法的性能比較差分放大電路四種接法的性能比較 接法接法 性能性能 差分輸入差分輸入 雙端輸出雙端輸出 差分輸入差分輸入 單端輸出單端輸出 單端

31、輸入單端輸入 雙端輸出雙端輸出 單端輸入單端輸入 單端輸出單端輸出 特特 性性 1. Ad 與單與單 管放大電路管放大電路 基本相同。基本相同。 2.在理想情在理想情 況下，況下， KCMR。 3.適用于差適用于差 分輸入、雙分輸入、雙 端輸出，輸端輸出，輸 入信號(hào)及負(fù)入信號(hào)及負(fù) 載的兩端均載的兩端均 不接地的情不接地的情 況。況。 1. Ad 約為約為 雙端輸出時(shí)雙端輸出時(shí) 的一半。的一半。 2. 由于引由于引 入共模負(fù)反入共模負(fù)反 饋，仍有較饋，仍有較 高的高的KCMR。 3.適用于將適用于將 雙端輸入轉(zhuǎn)雙端輸入轉(zhuǎn) 換為單端輸換為單端輸 出。出。 1. Ad 與單與單 管放大電路管放大電路

32、 基本相同?；鞠嗤?。 2.在理想情在理想情 況下，況下， KCMR。 3.適用于將適用于將 單端輸入轉(zhuǎn)單端輸入轉(zhuǎn) 換為雙端輸換為雙端輸 出。出。 1. Ad 約為雙端約為雙端 輸出時(shí)的一半。輸出時(shí)的一半。 2.比單管放大比單管放大 電路具有較強(qiáng)的電路具有較強(qiáng)的 抑制零漂的能力。抑制零漂的能力。 3.適用于輸入、適用于輸入、 輸出均要求接地輸出均要求接地 的情況。的情況。 4.選擇不同管選擇不同管 子輸出，可使輸子輸出，可使輸 出電壓與輸入電出電壓與輸入電 壓反相或同相。壓反相或同相。 4.2.3中間級(jí)中間級(jí) 任務(wù)：任務(wù)：提供足夠大的電壓放大倍數(shù)。提供足夠大的電壓放大倍數(shù)。 要求：要求：本身具

33、有較高的電壓增益；具有較高的本身具有較高的電壓增益；具有較高的 一、有源負(fù)載一、有源負(fù)載 圖圖 4.2.17有源負(fù)載單管共射放大電路有源負(fù)載單管共射放大電路 VT1：放大三極管；：放大三極管； VT2：有源負(fù)載；有源負(fù)載； VT3、VT2 鏡像電流源。鏡像電流源。 +VCC VT1 VT2VT3 RI + + uI uO 輸入電阻；能向輸出級(jí)提供較大的推動(dòng)電流。輸入電阻；能向輸出級(jí)提供較大的推動(dòng)電流。 基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)電流 R UV I 3BECC 有源負(fù)載共射放大電路有源負(fù)載共射放大電路 1.電路圖電路圖2.靜態(tài)分析（求參考電流，略）靜態(tài)分析（求參考電流，略） 3.動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 U A be

34、1b Lce2ce11 )/( rR Rrr T R Rb1 b1 R Rb2 b2 rce2 beb L1 rR R U A 有源負(fù)載的差分放大電路有源負(fù)載的差分放大電路 放大電路采用放大電路采用 差分輸入、單端輸出差分輸入、單端輸出； 工作電流由恒流源工作電流由恒流源 I 決定；決定； 輸出電流輸出電流 io = ic4 ic2 = 2 ic4 +VCC VT1 VT4VT3 + uI io VT2 I VEE ic3 ic1 ic4 ic2 圖圖 4.2.18有源負(fù)載的差分放大電路有源負(fù)載的差分放大電路 利用鏡像電流源利用鏡像電流源 可以使可以使單端輸出單端輸出差分放大電路的差差分放大電

35、路的差 模放大倍數(shù)提高到接近模放大倍數(shù)提高到接近雙端輸出雙端輸出的情況。的情況。 二、復(fù)合管二、復(fù)合管 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 可以獲得很高的電流放大系數(shù)可以獲得很高的電流放大系數(shù) ； 提高中間級(jí)的輸入電阻；提高中間級(jí)的輸入電阻； 提高了集成運(yùn)放總的電壓放大倍數(shù)。提高了集成運(yùn)放總的電壓放大倍數(shù)。 復(fù)合管的構(gòu)成：復(fù)合管的構(gòu)成： + uBE iB iB1 iC2 iC iE iE1 = iB2 VT1 b VT2 e c iC1 由兩個(gè)或兩個(gè)以上三極管組成。由兩個(gè)或兩個(gè)以上三極管組成。 復(fù)合管共射電流放大系數(shù)復(fù)合管共射電流放大系數(shù) 值值 B C i i 因因?yàn)闉?由圖可見由圖可見 2B21B12C1CC iii

36、ii 1B11E 2 B )1(iii 1BB ii 圖圖 4. 2.19 1B2121 1B21B1C )( )1 ( i iii + uBE iB iB1 iC2 iC iE iE1 = iB2 VT1 b VT2 e c iC1 則則 212121 B C i i 所所以以 三極管輸入電阻三極管輸入電阻 rbe 2be11be B BE be )1( rr i u r 其中其中 )1( 2be11be1B 2be2B1be1BBE rri ririu 所以所以 顯然，顯然， 、rbe 均比一個(gè)管子均比一個(gè)管子 1、rbe1 提高了很多倍。提高了很多倍。 圖圖 4. 2.19 構(gòu)成復(fù)合管時(shí)

37、注意構(gòu)成復(fù)合管時(shí)注意 1. 前后兩個(gè)三極管連接關(guān)系上，應(yīng)保證前級(jí)輸出電前后兩個(gè)三極管連接關(guān)系上，應(yīng)保證前級(jí)輸出電 流與后級(jí)輸入電流實(shí)際方向一致。流與后級(jí)輸入電流實(shí)際方向一致。 2. 外加電壓的極性應(yīng)保證前后兩個(gè)管子均為發(fā)射結(jié)外加電壓的極性應(yīng)保證前后兩個(gè)管子均為發(fā)射結(jié) 正偏，集電結(jié)反偏，使管子工作在放大區(qū)。正偏，集電結(jié)反偏，使管子工作在放大區(qū)。 復(fù)合管的接法復(fù)合管的接法 VT1b VT2 e c VT2 VT1b e c ( (a) ) NPN 型型 ( (b) ) PNP 型型 圖圖 4. 2. 20復(fù)合管的接法復(fù)合管的接法 ( (c) ) NPN 型型 c VT1b VT2 e ( (d)

38、) PNP 型型 VT2 VT1 b e c 圖圖 4. 2. 20復(fù)合管的接法復(fù)合管的接法 結(jié)結(jié) 論論 1. 兩個(gè)同類型的三極管組成復(fù)合管，其類型與原來相同。兩個(gè)同類型的三極管組成復(fù)合管，其類型與原來相同。 復(fù)合管的復(fù)合管的 1 2，復(fù)合管的，復(fù)合管的 rbe = rbe1。 2. 兩個(gè)不同類型的三極管組成復(fù)合管，其類型與前級(jí)三兩個(gè)不同類型的三極管組成復(fù)合管，其類型與前級(jí)三 極管相同。復(fù)合管的極管相同。復(fù)合管的 1 2，復(fù)合管的，復(fù)合管的 rbe = rbe1 。 3. 在集成運(yùn)放中，復(fù)合管不僅用于中間級(jí)，也常用于輸在集成運(yùn)放中，復(fù)合管不僅用于中間級(jí)，也常用于輸 入級(jí)和輸出級(jí)。入級(jí)和輸出級(jí)。

39、 4.2.4輸出級(jí)輸出級(jí) 一、互補(bǔ)對(duì)稱電路一、互補(bǔ)對(duì)稱電路 工作原理：工作原理： 當(dāng)輸入正弦電壓當(dāng)輸入正弦電壓 uI 時(shí)時(shí) uI 0，VT1 導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT2 截止截止 iC1：+VCC VT1 RL 地地 uI u 時(shí)，時(shí)，uO = + UOPP 當(dāng)當(dāng) u+ u 時(shí) 時(shí), uO = UOPP 1. uO 的值只有兩種可能的值只有兩種可能 在非線性區(qū)內(nèi)，在非線性區(qū)內(nèi)，( (u+ u ) )可能很大，即可能很大，即 u+ u 。 “虛地虛地”不存在不存在 2. 理想運(yùn)放的輸入電流等于零理想運(yùn)放的輸入電流等于零 0 ii “虛斷虛斷” 實(shí)際運(yùn)放實(shí)際運(yùn)放 Aod ，當(dāng)，當(dāng) u+ 與與 u 差值比較

40、小時(shí)，仍有差值比較小時(shí)，仍有 Aod (u+ u )UOPP，運(yùn)放工作在線性區(qū)。，運(yùn)放工作在線性區(qū)。 例如：例如：F007 的的 Uopp = 14 V，Aod 2 105 ，線性，線性 區(qū)內(nèi)輸入電壓范圍區(qū)內(nèi)輸入電壓范圍 V70 102 V 14 5 od OPP A U uu uO u+ u O 實(shí)際特性實(shí)際特性 非線性區(qū)非線性區(qū) 非線性區(qū)非線性區(qū) 線性區(qū)線性區(qū) 但線性區(qū)范圍很小。但線性區(qū)范圍很小。 圖圖 4.5.2集成運(yùn)放的傳輸特性集成運(yùn)放的傳輸特性 4.6各類集成運(yùn)放的性能特點(diǎn)各類集成運(yùn)放的性能特點(diǎn) 一、高精度型一、高精度型 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)： 漂移和噪聲很低，開環(huán)增益和共模抑漂移和噪

41、聲很低，開環(huán)增益和共模抑 制比很高，誤差小。制比很高，誤差小。 二、低功耗型二、低功耗型 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：靜態(tài)功耗一般比通用型低靜態(tài)功耗一般比通用型低 1 2 個(gè)數(shù)量個(gè)數(shù)量 級(jí)級(jí)( (不超過毫瓦級(jí)不超過毫瓦級(jí)) )，要求電壓很低，要求電壓很低， 有較高的開環(huán)差模增益和共模抑制比。有較高的開環(huán)差模增益和共模抑制比。 三、高阻型三、高阻型 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)： 通常利用場效應(yīng)管組成差分輸入級(jí)，輸通常利用場效應(yīng)管組成差分輸入級(jí)，輸 入電阻高達(dá)入電阻高達(dá) 1012 。 高阻型運(yùn)放可用在測量放大器、采樣高阻型運(yùn)放可用在測量放大器、采樣-保持電路、帶保持電路、帶 通濾波器、模擬調(diào)節(jié)器以及某些信號(hào)源內(nèi)阻很高的電路中。通濾波器、模擬調(diào)節(jié)器以及某些信號(hào)源內(nèi)阻很高的電路中。 四、高速型四、高速型 大信號(hào)工作狀態(tài)下具有優(yōu)良的頻率特性，大信號(hào)工作狀態(tài)下具有優(yōu)良的頻率特性， 轉(zhuǎn)換速率可達(dá)每微秒幾十至幾百伏，甚至轉(zhuǎn)換速率可達(dá)每微秒幾十至幾百伏，甚至 高達(dá)高達(dá) 1 000 V/ s，單位增益帶寬可達(dá)，單位