華中科技版模電課件CH63教學(xué)資料

1、 結(jié)構(gòu)框圖：結(jié)構(gòu)框圖： 原理電路圖：原理電路圖： 反相反相 輸入端輸入端 同相同相 輸入端輸入端 * 6.4.2 BJTLM741集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 1、偏置電路：、偏置電路： （1）主偏置電路：從）主偏置電路：從+VCC T12 R5 T11 VEE 決定基準(zhǔn)電流決定基準(zhǔn)電流IREF 。 （2） T10 、 T11為微電流源，而為微電流源，而 IC10 IREF （3） T8 、 T9為一對(duì)橫向?yàn)橐粚?duì)橫向PNP管，作鏡象電流源，管，作鏡象電流源， IE8 = IE9 IC10為為T1、 T2提供偏置電流。提供偏置電流。 由于電路對(duì)稱由于電路對(duì)稱,靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí) IC1 = IC2 I

2、C3 = IC4 IC5= IC6 IC10 /2 * （4）T12、 T13為雙端輸出的鏡象電流源，為雙端輸出的鏡象電流源， 一路輸出一路輸出IC13B ， ，作為 作為 T17組成的共射放大電路的有源集電組成的共射放大電路的有源集電 極負(fù)載，大大增加了中間級(jí)的電壓增益。極負(fù)載，大大增加了中間級(jí)的電壓增益。 另一路輸出另一路輸出IC13A為輸出級(jí)提供直流偏置，使為輸出級(jí)提供直流偏置，使T14、 T20組成組成 的互補(bǔ)功率放大器工作在甲乙類狀態(tài)，以克服交越失真。的互補(bǔ)功率放大器工作在甲乙類狀態(tài)，以克服交越失真。 * * 簡化電路簡化電路 2、輸入級(jí)：、輸入級(jí)： T1、 T2為對(duì)管為對(duì)管共集電路

3、共集電路，可，可提高輸入電阻提高輸入電阻； T3、 T4組成對(duì)管組成對(duì)管共基電路共基電路，放大差分信號(hào)且有較好的，放大差分信號(hào)且有較好的頻率特性頻率特性。 T5、 T6構(gòu)成構(gòu)成電流源，作有源負(fù)載，提高電壓增益電流源，作有源負(fù)載，提高電壓增益 。 T7和和R2為為T5、T6提供基極偏置電流，提供基極偏置電流， * 單端輸出的電壓增益相當(dāng)于一般差放雙端輸出的增益！單端輸出的電壓增益相當(dāng)于一般差放雙端輸出的增益！ 靜態(tài)時(shí)，差分式輸入級(jí)處于平衡狀態(tài)，靜態(tài)時(shí)，差分式輸入級(jí)處于平衡狀態(tài)， 有有IC1 = IC2 IC3 = IC4 IC5= IC6 ， io1 =IC4 - IC6= 0 。 無輸出。無輸

4、出。 * * 當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)，當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)， iC4 =iC6 ，則，則io1=0 。 理論上完全抑制了共模信號(hào)理論上完全抑制了共模信號(hào) T16組成共集電極電路，輸入電阻高組成共集電極電路，輸入電阻高 ，提高了差分電路的增益。，提高了差分電路的增益。 T17組成共射放大電路。組成共射放大電路。 IC13B 作為作為T17 的的c極有源負(fù)載極有源負(fù)載 電壓增益電壓增益 * 3、中間級(jí)：、中間級(jí)： T14、 T20組成互補(bǔ)對(duì)稱電路。組成互補(bǔ)對(duì)稱電路。 4、輸出級(jí)：、輸出級(jí)： T18、 T19（2D)由由IC13A提供偏置電流，為提供偏置電流，為T14、 T20提供初始偏提供初始偏 置電壓，置

5、電壓， 使功放工作在甲乙類狀態(tài)使功放工作在甲乙類狀態(tài) ，克服交越失真。，克服交越失真。 T24接成射極跟隨器接成射極跟隨器 輸入電阻，輸入電阻， 以減少對(duì)中間級(jí)的負(fù)載影響。緩沖級(jí)的作用。以減少對(duì)中間級(jí)的負(fù)載影響。緩沖級(jí)的作用。 * 過流保護(hù)過流保護(hù): 5、保護(hù)電路：、保護(hù)電路： 當(dāng)正向輸出電流過大時(shí)當(dāng)正向輸出電流過大時(shí)， R9上壓降上壓降 T15導(dǎo)通導(dǎo)通限制了限制了 T14的電流；的電流； * 當(dāng)負(fù)向輸出電流過大時(shí)當(dāng)負(fù)向輸出電流過大時(shí)， R10上的電壓降使上的電壓降使T21導(dǎo)通導(dǎo)通 T23、 T22導(dǎo)通，則導(dǎo)通，則VB16 VB24 VE24 VB20 ，限制了，限制了T20的的 電流。電流。

6、 * 6、調(diào)零電位器、調(diào)零電位器RP ： 為保證為保證vi=0時(shí)，時(shí)， vo=0，可改變兩管的射極電阻，達(dá)到電路平可改變兩管的射極電阻，達(dá)到電路平 衡的目的。衡的目的。 * 3：同相輸入端：同相輸入端 2：反相輸入端：反相輸入端 下圖中下圖中MOS管工作在飽和區(qū)，管工作在飽和區(qū)，rds 很大，可忽略很大，可忽略;跨導(dǎo)是跨導(dǎo)是 gm。BJT的交流電流放大倍數(shù)是的交流電流放大倍數(shù)是, 發(fā)射結(jié)電阻發(fā)射結(jié)電阻rbe已知。已知。 電容器的容值都足夠大。要求：電容器的容值都足夠大。要求： 1. 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓VIO: 6.4 集成電路運(yùn)算放大器的主要參數(shù)集成電路運(yùn)算放大器的主要參數(shù) 理想集成運(yùn)放

7、，當(dāng)理想集成運(yùn)放，當(dāng)v vi=0時(shí)，時(shí)， v vo=0，但由于電路的不對(duì)稱，但由于電路的不對(duì)稱， 通常通常v vi=0時(shí)，時(shí)， v vo0 。 VIO:在在25時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，為使輸出電壓為零，時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，為使輸出電壓為零， 必須在輸入端加的補(bǔ)償電壓值。必須在輸入端加的補(bǔ)償電壓值。 VIO = - ( VO |VI=0 ) /AV 衡量電路對(duì)稱情況重要指標(biāo)。衡量電路對(duì)稱情況重要指標(biāo)。一般為一般為（110）mV。 * 2. 輸入偏置電流輸入偏置電流IIB : 輸入級(jí)差放管的兩個(gè)基極偏置輸入級(jí)差放管的兩個(gè)基極偏置 電流的平均值。電流的平均值。 2 II I BPBN IB + =

8、IIB越小，由信號(hào)源內(nèi)阻變化引起的輸出電壓的變化也越小越小，由信號(hào)源內(nèi)阻變化引起的輸出電壓的變化也越小, 信號(hào)源內(nèi)阻影響越小信號(hào)源內(nèi)阻影響越小 一般為一般為10nA1A 。 兩個(gè)輸入端靜態(tài)基極偏置電流之差兩個(gè)輸入端靜態(tài)基極偏置電流之差 BNBPIOI-II= 亦是反映電路對(duì)稱程度的重要指標(biāo)。亦是反映電路對(duì)稱程度的重要指標(biāo)。 一般為一般為1nA0.1A 3. 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO : * 4. 溫漂指標(biāo)：溫漂指標(biāo)： （1）輸入失調(diào)電壓溫漂）輸入失調(diào)電壓溫漂 VIO / T: 即前面介紹的溫漂概念。即前面介紹的溫漂概念。 （2）輸入失調(diào)電流溫漂）輸入失調(diào)電流溫漂 IIO / T: 一般為

9、一般為（1020）V / 一般為幾一般為幾PA 5. 最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓Vidmax 指運(yùn)放的同相端與反相端間所能承受的最大差模電壓值。指運(yùn)放的同相端與反相端間所能承受的最大差模電壓值。 超過此值，差放對(duì)管的一側(cè)超過此值，差放對(duì)管的一側(cè)BJT將發(fā)生發(fā)射結(jié)反向擊穿。將發(fā)生發(fā)射結(jié)反向擊穿。 平面平面NPN管為管為5 V ；橫向；橫向PNP管可達(dá)管可達(dá)30 V以上。以上。 * 指集成運(yùn)放輸入端所能承受的最大共模電壓，超過此值，指集成運(yùn)放輸入端所能承受的最大共模電壓，超過此值， 集成運(yùn)放不能對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行放大。集成運(yùn)放不能對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行放大。 電源電壓電源電壓15V時(shí)，可達(dá)時(shí)，可達(dá)13V

10、 。 6. 最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓Vicmax 7. 開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益AVO 在無外加負(fù)反饋情況下的差模增益。在無外加負(fù)反饋情況下的差模增益。 此參數(shù)是頻率的函數(shù)，當(dāng)頻率高于某一值后，此參數(shù)是頻率的函數(shù)，當(dāng)頻率高于某一值后，AVO下降。下降。 106dB 20dB/十倍頻程 圖 6.4.2 741型運(yùn)放AVO的頻率效應(yīng) 100 80 60 40 20 0 10 010102103104105106107 fH = 7 HZ fH fT=1.4 MHZ 8. 開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW (fH) 9. 單位增益帶寬單位增益帶寬 BWG (fT) 特征頻率特征頻率 指指AVO下

11、降下降3db（0.707倍）所對(duì)應(yīng)倍）所對(duì)應(yīng) 的頻率，的頻率，741的的fH為為7HZ。 指指AVO下降至下降至1（0db）所對(duì)應(yīng)的頻率。）所對(duì)應(yīng)的頻率。 fT = AVO fH * 10. 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率SR end 指閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為階躍信號(hào)時(shí)，輸出電壓對(duì)時(shí)間的最指閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為階躍信號(hào)時(shí)，輸出電壓對(duì)時(shí)間的最 大變化速率。大變化速率。 maxmax ) )( ( dt tdv S o R= 大信號(hào)工作時(shí)的指標(biāo)。大信號(hào)工作時(shí)的指標(biāo)。 Vimax Vimax t 741 + VO Vi R1 R2 R3 . . 圖 6.4.3 輸出電壓波形受轉(zhuǎn)換速率限制的情況 t Vimax Vima

12、x 斜率決定 轉(zhuǎn)換速率 主偏置電路：主偏置電路： R、D電路，電路，R8、T8組成組成 IREF = VCC+VEE - VBE R8 T7、T8組成組成鏡像電流源鏡像電流源, 對(duì)管對(duì)管T1、T2組成差分放大電路：組成差分放大電路： 雙入、單出雙入、單出，vi1為整個(gè)放大電路的為整個(gè)放大電路的反相反相輸入端，輸入端， vi2為為同相同相輸入端。輸入端。 T3、T4組成復(fù)合管共射放大電路組成復(fù)合管共射放大電路電壓放大級(jí)電壓放大級(jí) IC7 提供給提供給T1、T2靜態(tài)靜態(tài)偏置電流偏置電流 同時(shí)作為同時(shí)作為T1、T2對(duì)管的對(duì)管的有源射極有源射極 負(fù)載負(fù)載，使單端輸出的共模增益，使單端輸出的共模增益 非常小。非常小。 * T5、T6組成兩級(jí)電壓跟隨器組成兩級(jí)電壓跟隨器, 輸出電阻低，提高整個(gè)電路的輸出電阻低，提高整個(gè)電路的 帶負(fù)載能力。帶負(fù)載能力。 R7、D、T9組成三極管電流組成三極管電流 源，作源，作T5的有源射極負(fù)載，的有源射極負(fù)載， 提高提高電壓跟隨器電壓跟隨器的的 Ri ,大大大大 提高中間級(jí)的電壓增益提高中間級(jí)的電壓增益 還起到電平移動(dòng)的作用，還起到電平移動(dòng)的作用， 使使vid = vi1 - vi2=0 時(shí)，時(shí)， v0 = 0 * 集成