模電全套課件13

1、6.4.2 BJTLM741集成運算放大器1.偏置電路至輸入級至輸入級至中間級至中間級+VCCT8- -VEET9T12T13T10T11R4R5IC8I3,4IC9IC10IREFIC13BIC13A至輸出級至輸出級n編置電路由編置電路由T8T13、R3、R5組成，是一種組合電流源。組成，是一種組合電流源。n由由+VCCT12R5T11-VEE構(gòu)成主偏置電路。構(gòu)成主偏置電路。51112RVVVVIEEBEBECCREF - - - lT8、T9為一對橫向為一對橫向PNP管，組成鏡像電流源，供給輸入管，組成鏡像電流源，供給輸入級級T1、T2的工作電流。的工作電流。lT10、T11、R3組成微電

2、流源，供給輸入級組成微電流源，供給輸入級T3、T4的偏置電的偏置電流。流。lT12、T13為一對橫向為一對橫向PNP管，組成雙端輸出鏡像電流源，管，組成雙端輸出鏡像電流源，分別供給中間級和輸出級的偏置電流。分別供給中間級和輸出級的偏置電流。n輸入級的編置電路本身構(gòu)成反饋環(huán)，可減少零點漂移。輸入級的編置電路本身構(gòu)成反饋環(huán)，可減少零點漂移。(IC3+IC4)T(IC3+IC4)IC8IC9I34LM741的簡化電路2.輸入級+VCC- -VEET6R1I3,4IC10IC9R2R3RWT4T2T7T5T3T1T8T93 2輸入級由輸入級由T1T7、R1R3組成。組成。T1T6組成差分式放大電組成差

3、分式放大電路，信號由路，信號由T1、T2基極雙端輸入，基極雙端輸入，T6集電極單端輸出。集電極單端輸出。T1、T3和和T2、T4組成組成“共集共集-共基共基”復(fù)合差分電路，縱向復(fù)合差分電路，縱向NPN管管T1、T2組成共集電極電路，可提高輸入電阻，橫向組成共集電極電路，可提高輸入電阻，橫向PNP管管T3、T4組成共基極電路，其組成共基極電路，其AV大。大。T5、T6、T7組成恒流源作組成恒流源作T3、T4的有源負載，可提高輸入的有源負載，可提高輸入級的級的AV、改善頻率特性、提高共模抑制比。、改善頻率特性、提高共模抑制比。靜態(tài)時，差分輸入級處于平衡狀態(tài)，靜態(tài)時，差分輸入級處于平衡狀態(tài)，IC3=

4、IC5=IC4=IC6，輸，輸出電流出電流io1=0。輸入差模信號時，則輸入差模信號時，則iC6=iC5=iC3=IC3+ic3，iC4=IC4-ic4，io1=iC4-iC6=(IC4-ic4)-(IC3+ic3)=-ic4-ic3=-2ic。輸入共模信號時，輸入共模信號時，ic3、ic4相等，相等，io1=0。3.中間電壓放大級 中間級由中間級由T16、T17、組成，組成，T16為共集電極電為共集電極電路，路，T17為共射極放大電為共射極放大電路，輸入電阻和路，輸入電阻和電流放大電流放大倍數(shù)很大，倍數(shù)很大，集電極負載為集電極負載為T13B 所組成的恒流源負載，所組成的恒流源負載，交流電阻很

5、大，可提高中交流電阻很大，可提高中間級電壓增益。間級電壓增益。+VCC- -VEET16IC13BR6T17R74.輸出級 輸出級由輸出級由T14、T20組成互補對稱電路；組成互補對稱電路；T18、T19給給T14、T20提提供起始偏壓，使電路供起始偏壓，使電路工作于甲乙類放大狀工作于甲乙類放大狀態(tài)，避免交越失真；態(tài)，避免交越失真；T24接成共集電極電路接成共集電極電路以減少對中間電壓放以減少對中間電壓放大級的負載影響。大級的負載影響。+VCC- -VEET20R8IC13A6R9R10T19T24T18T145.輔助環(huán)節(jié)nT15、T21、T22、T23和和R9、R10組成過流保護電路。組成過

6、流保護電路。o當正向輸出電流過大時，當正向輸出電流過大時，IR9VR9T15導(dǎo)通導(dǎo)通VCE15IR9。o當負向輸出電流過大時，當負向輸出電流過大時，IR10VR10T21T23導(dǎo)通導(dǎo)通VB16VC17VB20IR10。nT5、T6發(fā)射極兩端接一電位器，調(diào)中間滑動頭可發(fā)射極兩端接一電位器，調(diào)中間滑動頭可改變改變T5、T6發(fā)射極電阻，使靜態(tài)時輸出為零。發(fā)射極電阻，使靜態(tài)時輸出為零。nT16、T17的集電極與基極之間接一補償電容，可消的集電極與基極之間接一補償電容，可消除自激振蕩。除自激振蕩。n放大電路輸出電壓放大電路輸出電壓vo與輸入電壓與輸入電壓vi1同相，與同相，與vi2反反相。相。6.5 實

7、際集成運算放大器的主要參數(shù)和對應(yīng)用電路的影響6.5.1 實際集成運放的主要參數(shù) 實際集成運放的主要參數(shù)一般可分為：輸入失調(diào)特性、實際集成運放的主要參數(shù)一般可分為：輸入失調(diào)特性、差模特性、共模特性、大信號特性和電源特性等。差模特性、共模特性、大信號特性和電源特性等。1.輸入失調(diào)特性l輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓VIOl輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO IIO=IB1-IB2l輸入偏置電流輸入偏置電流IIB IIB=（IB1+IB2）/2l溫度漂移（輸入失調(diào)電壓溫漂、輸入失調(diào)電流溫漂）溫度漂移（輸入失調(diào)電壓溫漂、輸入失調(diào)電流溫漂）l輸入失調(diào)電壓溫漂輸入失調(diào)電壓溫漂Vio/Tl輸入失調(diào)電流溫漂輸入失調(diào)電流

8、溫漂Iio/T2.差模特性l開環(huán)差模電壓增益開環(huán)差模電壓增益AV0l開環(huán)帶寬開環(huán)帶寬BW(fH)l單位增益帶寬單位增益帶寬BWG(fT)l差模輸入電阻差模輸入電阻ridl輸出電阻輸出電阻rol最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓Vidmax3.共模特性l共模抑制比共模抑制比KCMRl共模輸入電阻共模輸入電阻ricl最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓Vicmax4.大信號動態(tài)特性l轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率SRl全功率帶寬全功率帶寬BWP5.電源特性l電源電壓抑制比電源電壓抑制比KSVRl靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗PV6.5.2 集成運放應(yīng)用中的實際問題集成運放的選用集成運放的選用 根據(jù)技術(shù)要求應(yīng)首選通用型運放，當通用型

9、運放根據(jù)技術(shù)要求應(yīng)首選通用型運放，當通用型運放難以滿足要求時，才考慮專用型運放，這是因為通難以滿足要求時，才考慮專用型運放，這是因為通用型器件的各項參數(shù)比較均衡，做到技術(shù)性與經(jīng)濟用型器件的各項參數(shù)比較均衡，做到技術(shù)性與經(jīng)濟性的統(tǒng)一。至于專用型運放，雖然某項技術(shù)參數(shù)很性的統(tǒng)一。至于專用型運放，雖然某項技術(shù)參數(shù)很突出，但其他參數(shù)則難以兼顧，例如低噪聲運放的突出，但其他參數(shù)則難以兼顧，例如低噪聲運放的帶寬往往設(shè)計得較窄，而高速型與高精度常常有矛帶寬往往設(shè)計得較窄，而高速型與高精度常常有矛盾，如此等等。盾，如此等等。 失調(diào)電壓失調(diào)電壓VIO、失調(diào)電流、失調(diào)電流IIO和偏置電流和偏置電流IIB帶來的誤差

10、帶來的誤差 2IOIBP)2( RIIV- - - NPVV IOfIOIBVRRIIRRRVV- - - - 1f11ON2解得誤差電壓解得誤差電壓 - - )/(21)/()/1(2f1IO2f1IBIO1fORRRIRRRIVRRV當當 時，時，f12/ RRR )(/1(2IOIO1fORIVRRV 當電路為積分運算時，即當電路為積分運算時，即Rf換成電容換成電容C，則，則 tRtIttVCRRtItVtvd)(d)( 1)()()(2IOIO12IOIOO時間越長，誤差越大，且易使輸出進入飽和狀態(tài)。時間越長，誤差越大，且易使輸出進入飽和狀態(tài)。調(diào)零補償調(diào)零補償（a a）調(diào)零電路）調(diào)零電

11、路（b b）反相端加入補償電路）反相端加入補償電路6.6 變跨導(dǎo)式模擬乘法器輸出電壓正比于兩個輸入電壓之積輸出電壓正比于兩個輸入電壓之積vo = kvxvy比例系數(shù)比例系數(shù) K 為正值為正值同相乘法器；同相乘法器；比例系數(shù)比例系數(shù) K 為負值為負值反相乘法器。反相乘法器。變跨導(dǎo)式模擬乘法器：變跨導(dǎo)式模擬乘法器：是以恒流源式差動放大電路是以恒流源式差動放大電路為基礎(chǔ)，采用變跨導(dǎo)的原理而形成。為基礎(chǔ)，采用變跨導(dǎo)的原理而形成。vxvyvOk6.6.1 變跨導(dǎo)乘法器的工作原理xcmxbecOvRgvrRv- - - - TyTEETE1em2RVv2ViVir1g yxyxTcOvKvvv2RVRv-

12、 - - - 故故Tc2RVRK 其中其中RcT1T2Rc+ vovy+VCCVEEiEE+vxT3T4iE2iE1R 電路由電路由v vy y控制跨導(dǎo)控制跨導(dǎo)g gm m變化，且變化，且v vy y應(yīng)為正值，因此該電路稱應(yīng)為正值，因此該電路稱為變跨導(dǎo)二象限乘法器。為變跨導(dǎo)二象限乘法器。 yx2TEECTyTxEECTxCC6C5cC4C2C3C1ovv4VIR2Vvth2VvthIRVvthRiiRiiiiv - - - - - TXTBE2BE1VvVvvC2C1eeii - -C5C2C1iii C5VvC2C5VvVvC1i1e1ii1eeiTXTXTX TxC5C5VvVvC2C12

13、Vvthii1e1eiiTxTx - - - -TyEEC6C5TxC6C3C42Vvthiii2Vvthiii - - - -T1T2Rc+vo+VCCvxiC2iC1T3T4iC4iC3T5T6vyiC6iC5Rc+IEE-VEE變跨導(dǎo)四象限乘法器變跨導(dǎo)四象限乘法器乘方運算電路乘方運算電路除法運算電路除法運算電路6.6.2 乘法模擬器的應(yīng)用開平方運算電路開平方運算電路1. 1. 運算電路運算電路2. 2. 壓控放大器壓控放大器3. 3. 調(diào)制與解調(diào)調(diào)制與解調(diào)4. 4. 倍頻倍頻5. 5. 功率測量功率測量1. 運算電路 乘方運算電路平方運算電路平方運算電路vivOkn次方運算電路次方運算電

14、路vivO1kvO2kvOk2iokvv 3i2o2vkv 2io1kvv ni1-nonvkv 除法運算電路oxvkvv yx12ovvkRRv - - vyvOk+vxR2R1Rpv21xRvRv- - 開平方運算電路ivv- - i2ovvkv- - RvRvi- - vOk+viRRRpvRLDkvvio- - 開平方運算電路ivv- - i2ovvkv- - RvRvi- - vOk+viRRRpvRLDkvvio- - 2. 壓控放大器（VCA）iCovkVv VCvivOk3. 調(diào)制與解調(diào) 振幅調(diào)制器tcosVvcCo 載波信號：載波信號：vcvsvO1k帶通帶通濾波器濾波器vOtcosVvsSs 調(diào)制信號：調(diào)制信號：tVcosttcoscosVkVvccsCSo1 tcostc