-集成運(yùn)算放大電路

1、第3章 多級放大電路第三章 集成運(yùn)算放大電路3.1 3.1 多級放大電路多級放大電路3.23.2集成運(yùn)算放大電路簡介集成運(yùn)算放大電路簡介3.3 3.3 差分放大電路差分放大電路3.4 3.4 電流源電路電流源電路3.5 3.5 集成運(yùn)放電路分析集成運(yùn)放電路分析3.5 3.5 集成運(yùn)放的使用注意事項(xiàng)集成運(yùn)放的使用注意事項(xiàng)3.5 3.5 集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)和種類集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)和種類3.1 多級放大電路一、多級放大電路的耦合方式一、多級放大電路的耦合方式二、多級放大電路的動(dòng)態(tài)分析二、多級放大電路的動(dòng)態(tài)分析三、多級放大電路的頻率響應(yīng)三、多級放大電路的頻率響應(yīng)一、直接耦合既是第一級的集電極電

2、阻，既是第一級的集電極電阻，又是第二級的基極電阻又是第二級的基極電阻優(yōu)點(diǎn)：能夠放大變化緩慢的優(yōu)點(diǎn)：能夠放大變化緩慢的信號，便于集成化。信號，便于集成化。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：Q點(diǎn)相互影響，點(diǎn)相互影響，存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。第二級第二級第一級第一級直接直接連接連接輸入為零，輸出輸入為零，輸出產(chǎn)生變化的現(xiàn)象產(chǎn)生變化的現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移稱為零點(diǎn)漂移3.1.1多級放大電路的耦合方式失真分析：由失真分析：由NPN型管組成的兩級直接耦合的共射型管組成的兩級直接耦合的共射放大電路放大電路共射放共射放大電路大電路共射放共射放大電路大電路iuou飽和失真？截止失真？飽和失真？截止失真？ 首先確定在哪一級出現(xiàn)

3、了失真，再判斷是什么失真。首先確定在哪一級出現(xiàn)了失真，再判斷是什么失真。 比較比較Uom1和和Uim2，則可判斷在輸入信號逐漸增大時(shí)，則可判斷在輸入信號逐漸增大時(shí)哪一級首先出現(xiàn)失真。哪一級首先出現(xiàn)失真。 在前級均未出現(xiàn)失真的情況下，多級放大電路的最在前級均未出現(xiàn)失真的情況下，多級放大電路的最大不失真電壓等于輸出級的最大不失真電壓。大不失真電壓等于輸出級的最大不失真電壓。二、阻容耦合 Q點(diǎn)相互獨(dú)立點(diǎn)相互獨(dú)立。不能放大變化緩慢的信號，低頻。不能放大變化緩慢的信號，低頻特性差，不能集成化。特性差，不能集成化。共射電路共射電路共集電路共集電路有零點(diǎn)漂移嗎？有零點(diǎn)漂移嗎？ 利用電容連接信號利用電容連接信

4、號源與放大電路、放大源與放大電路、放大電路的前后級、放大電路的前后級、放大電路與負(fù)載，為阻容電路與負(fù)載，為阻容耦合。耦合。 可能是實(shí)際的負(fù)載，也可能是實(shí)際的負(fù)載，也可能是下級放大電路可能是下級放大電路三、變壓器耦合L2L2c21RIRIPPl， 理想變壓器情理想變壓器情況下，負(fù)載上獲況下，負(fù)載上獲得的功率等于原得的功率等于原邊消耗的功率。邊消耗的功率。，實(shí)現(xiàn)了阻抗變換。L221L2c2L)(RNNRIIRl從變壓器原從變壓器原邊看到的等邊看到的等效電阻效電阻抑制零點(diǎn)漂移、低頻特性差、不易集成化抑制零點(diǎn)漂移、低頻特性差、不易集成化四：光電耦合：光電耦合是以光信號為媒介光電耦合是以光信號為媒介來實(shí)

5、現(xiàn)電信號的耦合和傳遞的來實(shí)現(xiàn)電信號的耦合和傳遞的 在c-e之間電壓一定的情況下， 的變化量與 的變化量之比稱為傳輸比CTR，即： CTR的數(shù)值非常小，只有0.10.5。光電耦合放大電路 光電耦合器內(nèi)部組成 CiDiCEDCUiiCTR3.1.2 3.1.2 多級放大電路的動(dòng)態(tài)分析多級放大電路的動(dòng)態(tài)分析二、分析舉例二、分析舉例一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析1. 1.電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) njujnuAUUUUUUUUA1ioi2o2io1io2. 2. 輸入電阻輸入電阻i1iRR 3. 3. 輸出電阻輸出電阻nRRoo 對電壓放大電路的要求：對電壓放大電路的

6、要求：Ri大，大， Ro小，小，Au的數(shù)值的數(shù)值大，最大不失真輸出電壓大。大，最大不失真輸出電壓大。注意共集放大注意共集放大電路的影響電路的影響)(1 (L622be5i2RRrRR21L62be2L6221bei231)( ) 1 ()( ) 1 ()( uuuuuAAARRrRRArRRAbe121irRRR1be2536orRRRR二、分析舉例二、分析舉例例3.2.1 如圖所示電路，試估算電路的Q點(diǎn)和電壓放大倍數(shù)。解：（1）求解Q點(diǎn)： 第一級為共射放大電路。 CCbbbBQVRRRU21211111)1 (eBEQBQBQRUUI11BQCQII111211)(cCQCCcBQCQCCC

7、QRIVRIIVU1111)1 (eBQCQCEQRIUU 第二級為共射放大電路，與第一級之間采用直接耦合方式，每二級的Q點(diǎn)受第一級Q點(diǎn)的影響。21222BEQCQBEQBQEQUUUUU222eEQCCEQRUVI122EQBQII2222EQcCQCEQURIU（2）求解電壓放大倍數(shù)： 求解電壓放大倍數(shù)時(shí)，常用輸入電阻法，即將后一級的輸入電阻作為前一級的負(fù)載考慮。即：121.1)/(beicurRRA12.2becurRA.2.1.uuuAAA 3.1.3 3.1.3 多級放大電路的頻率響應(yīng)多級放大電路的頻率響應(yīng) 多級基本放大電路級聯(lián)后，總電壓增益提高了，但多級基本放大電路級聯(lián)后，總電壓增

8、益提高了，但通頻帶變窄了。通頻帶變窄了。(a)0.707Aum1Aum1Aum10fLfHffL1fH1fAum0.707Aum0.49Aumu2u1AAuA0um2um1umAAAfH1fL1(b)1BW7 . 0BW3.2 3.2 集成運(yùn)算放大電路簡介集成運(yùn)算放大電路簡介 集成電路是以半導(dǎo)體單晶硅為芯片，采用專門的制造工藝，把晶體管、場效應(yīng)管、二極管、電阻和電容等元件及它們之間的連線所組成的完整電路制作在一起，使之具有特定的功能。 它的外形一般有圓殼式、單列直插式、雙列直插式和扁平式 （a）圓殼式（b）單列直插式（c）雙列直插式（d）扁平式3.2.13.2.1集成運(yùn)放的電路特點(diǎn)集成運(yùn)放的電

9、路特點(diǎn)集成電路特點(diǎn)：集成電路特點(diǎn)： 采用直接耦合方式。 大量采用各種差分放大電路（作輸入級）和恒流源電路（作偏置電路或有源負(fù)載）。 常用有源元件（晶體管或場效應(yīng)管）取代阻值。 集成晶體管和場效應(yīng)管使用時(shí)常采用復(fù)合形式。 二極管可用雙極型三極管的發(fā)射結(jié)代替；幾十PF以下的小電容可用PN結(jié)的結(jié)電容構(gòu)成，大電容外接。 集成運(yùn)放除了具有集成電路的一般特點(diǎn)外，它還具有如下特點(diǎn)： 電壓放大倍數(shù)高，一般為103-105倍。 輸入電阻大，一般為幾十千歐到幾兆歐。 輸出電阻小，一般為幾百歐以下。 通用型和靈活性強(qiáng)、成本低、用途廣、互換性好。 是線性集成電路中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣、最為龐大的一族成員。3.2.23.

10、2.2集成運(yùn)放的組成集成運(yùn)放的組成 集成運(yùn)放電路由四部分組成，包括輸入級、中間級、輸出級和偏置電路。 前置級，多采用差分放大電路。要求前置級，多采用差分放大電路。要求Ri大，大，Ad大，大， Ac小，輸入端耐壓高。小，輸入端耐壓高。主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。的放大能力。功率級，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。要求功率級，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。要求Ro小，最小，最大不失真輸出電壓盡可能大。大不失真輸出電壓盡可能大。為各為各級放大電路設(shè)置級放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源點(diǎn)。采用電流源電路。電路。3.3 3.3 差分放大電路

11、差分放大電路一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因二、基本差分放大電路的組成及分析二、基本差分放大電路的組成及分析三、基本差分放大電路的四種接法三、基本差分放大電路的四種接法四、改進(jìn)型的差分放大電路四、改進(jìn)型的差分放大電路3.3.1 3.3.1 直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：uI0，uO0的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動(dòng)，元器件老化。其中晶溫度變化，直流電源波動(dòng)，元器件老化。其中晶體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。抑制方法：抑

12、制方法：引入直流負(fù)反饋，溫度補(bǔ)償。引入直流負(fù)反饋，溫度補(bǔ)償。 典型電路：典型電路：差分放大電路差分放大電路（1 1）電路結(jié)構(gòu)完全對稱，溫漂抑制能力強(qiáng)）電路結(jié)構(gòu)完全對稱，溫漂抑制能力強(qiáng) （2 2）差模小信號范圍大，）差模小信號范圍大，u uidid28mv28mv（3 3）雙電源供電，）雙電源供電，可使靜態(tài)時(shí)可使靜態(tài)時(shí)U UB B，實(shí)現(xiàn)零輸入。，實(shí)現(xiàn)零輸入。 從而避免有靜態(tài)電流流過信號源。從而避免有靜態(tài)電流流過信號源。1 1、差動(dòng)放大電路特點(diǎn)：、差動(dòng)放大電路特點(diǎn)：3.3.2 3.3.2 基本差分放大電路基本差分放大電路2 2、差放結(jié)構(gòu)、差放結(jié)構(gòu) 差分放大電路是由兩個(gè)互為發(fā)射極耦合的共射極放大電差

13、分放大電路是由兩個(gè)互為發(fā)射極耦合的共射極放大電路組成，路組成，T1T1，T2T2電路參數(shù)完全（嚴(yán)格）對稱電路參數(shù)完全（嚴(yán)格）對稱。在理想對稱的情況在理想對稱的情況下：下：1. 克服零點(diǎn)漂移；克服零點(diǎn)漂移；2. 零輸入零輸出；零輸入零輸出；3. 抑制共模信號；抑制共模信號；4. 放大差模信號。放大差模信號。3 3、輸入信號的分類、輸入信號的分類1 1）共模信號）共模信號 ：是指在兩個(gè)輸入端加幅度相等，極性相同的信號是指在兩個(gè)輸入端加幅度相等，極性相同的信號21iiuu 用用uic 表示表示 差分放大電路對共模信號具有很強(qiáng)的抑制作用，用共模放大倍數(shù)AC描述。在參數(shù)完全對稱的情況下，共模輸出為零。

14、式中uIC為共模輸入電壓，u0C是uIC作用下的輸出電壓。IcOccuuA2 2）差模信號）差模信號：是指在兩個(gè)輸入端加幅度相等，極性相反的信號是指在兩個(gè)輸入端加幅度相等，極性相反的信號21iiuu用用uid 表示表示 差分放大電路對差模信號的放大能力，引入差模放大倍數(shù)描述輸入差模信號時(shí)，差分放大電路的放大倍數(shù)，記作Ad，定義為 式中的 是 作用下的輸出電壓。 Ad=idoduuoduidu3 3）任意輸入信號）任意輸入信號：任意輸入信號幅度、極性都是任意的信號任意輸入信號幅度、極性都是任意的信號它可以分解為一對差模信號和一對共模信號的組合：它可以分解為一對差模信號和一對共模信號的組合：2:,

15、222:,2221212122121211iiiiiiiiiiiiiiuuuuuuuuuuuuuu量定義原始信號的差模分量定義原始信號的共模分 差分放大電路差分放大電路輸入信號可以認(rèn)為是一對差模信號輸入信號可以認(rèn)為是一對差模信號和一對共模信號組合。和一對共模信號組合。 212121221121212,22iiidididiiidiiidiiicicicuuuuuuuuuu：uuuuu：u差模共模例：例：mv5-15mv5151510102021cd21mvumvumvumvumvumvuiiiiii，則：，已知：4. 4. 共模信號共模信號抑制抑制0 )()(C2CQ2C1CQ1C2C1Ouu

16、uuuuu0 cIcOccAuuA，參參數(shù)數(shù)理理想想對對稱稱時(shí)時(shí)共共模模放放大大倍倍數(shù)數(shù)C21CC21CB21Buuiiii共模信號：共模信號：IcI2I1uuuRe的共模負(fù)反饋?zhàn)饔茫簻囟茸兓鸬淖兓刃楣材Ｐ盘柕墓材Ｘ?fù)反饋?zhàn)饔茫簻囟茸兓鸬淖兓刃楣材Ｐ盘柸缛?T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。5. 5. 差模信號差模信號放大放大C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiiiiE1= iE2，Re中電流不變，即中電流不變，即Re 對差模信號無反饋?zhàn)饔?。對差模信號無反饋?zhàn)饔?/p>

17、。2/IdI2I1uuu差模信號：差模信號：2Idu2Idu6. 6. 動(dòng)態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR 共模抑制比共模抑制比KCMR：綜合考察差分放大電路放大差模信：綜合考察差分放大電路放大差模信號的能力和抑制共模信號的能力。號的能力和抑制共模信號的能力。下，下，在參數(shù)理想對稱的情況在參數(shù)理想對稱的情況CMRcdCMRKAAK 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號源需要有在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號源需要有“ 接地接地”點(diǎn)，以避免點(diǎn)，以避免干擾；或負(fù)載需要有干擾；或負(fù)載需要有“ 接地接地”點(diǎn)，以安全工作。點(diǎn)，以安全工作。3.3.3 差分放大電路的四種接法 根據(jù)信號源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有

18、四種根據(jù)信號源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有四種接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。入雙端輸出、單端輸入單端輸出。1. 雙端輸入雙端輸出eBEQEEEQ2RUVI1EQBQII02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIII1）. 靜態(tài)：eEQBEQBQEE2RIURIVb晶體管輸入回路方程：晶體管輸入回路方程：通常，通常，Rb較小，且較小，且IBQ很小，故很小，故BEQcCQCCCEQURIVU選合適的選合適的VEE和和Re就就可得合適的可

19、得合適的Q )(2bebBIdrRiu2）差模信號作用時(shí)的動(dòng)態(tài)分析bebLcd)2( rRRRA差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)IdOdduuA)2(2LcCOdRRiu 2 )(2cobebiRRrRR， 在理想情況下，雙端輸入雙端輸出差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)等于構(gòu)成電路的單管共射放大電路的電壓放大倍數(shù)。 .1.1.1.12.1.2.1.22ioioiiooiodUUUUUUUUUUAcCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1 )(RIVURRIVRRRU 由于輸入回路沒有變由于輸入回路沒有變化，所以化，所以IEQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時(shí)一樣。但與雙端輸出時(shí)一樣。但是是UCEQ1 UCEQ2

20、。2. 雙端輸入單端輸出：Q點(diǎn)分析點(diǎn)分析雙端輸入單端輸出：差模信號作用下的分析差模信號作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAcobebi)(2RRrRR， 在理想情況下，雙端輸入、雙端輸出差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)等于構(gòu)成電路的單管共射放大電路的電壓放大倍數(shù)的一半。負(fù)載RL為差放單邊所有。 .1.1.1.12.1.1.212ioioiioiodUUUUUUUUUA 雙端輸入單端輸出：共模信號作用下的分析共模信號作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAebebLcc)1 (2)( RrRRRAbebebebCMR)1 (2rRRrRK3. 3. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出共模

21、輸入電壓共模輸入電壓差模輸入電壓差模輸入電壓輸入差模信號的同時(shí)總是伴隨輸入差模信號的同時(shí)總是伴隨著共模信號輸入：著共模信號輸入：2/IIcIIduuuu，OQIcIdO2UuAuAu輸出輸出:差模輸出差模輸出共模輸出共模輸出靜態(tài)時(shí)的值靜態(tài)時(shí)的值4 4、單端輸入、單端輸出電路、單端輸入、單端輸出電路 對于單端輸出電路，常將不輸出信號一邊的 省掉。 cR靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析同上5. 5. 四種接法的比較四種接法的比較：電路：電路參數(shù)參數(shù)理想對稱條件下理想對稱條件下輸入方式：輸入方式： Ri均為均為2(Rb+rbe)；雙端輸入時(shí)無共模信號輸入，；雙端輸入時(shí)無共模信號輸入，單端輸入時(shí)有共模信號輸入。單端輸入

22、時(shí)有共模信號輸入。輸出方式：輸出方式：Q點(diǎn)、點(diǎn)、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均與之有關(guān)。均與之有關(guān)。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA雙端輸出：cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1 (2 )1 (2)( )(2)(RRrRRrRKRrRRRArRRRA單端輸出：例：已知；，V6VV12V1101EECCLckRkRkRb;7 . 02100VUkrBEQbe，晶體管的T1和T2的發(fā)射極靜態(tài)電流均為0.5mA電壓可忽略不計(jì)約為多少？設(shè)共模輸出試問輸入電壓，出，用直流表測得）若將電路改為單端輸（，）（，）（I.3321uVuRRAURooiuCEQ

23、e例?05. 001. 043211210101 . 0300501 . 021.1.oIICMRcdCMRcdEECCecbpbbpuVuVuKAATKAAVUUkRkRkRRrkR時(shí)，）當(dāng)（，出時(shí)的管集電極和“地”點(diǎn)?。┬盘枏模ǎ鰰r(shí)的）信號從兩管集電極輸（）靜態(tài)工作點(diǎn)（。試求：，劃在中心，已知3.3.4 3.3.4 改進(jìn)型的差分放大電路改進(jìn)型的差分放大電路 Re 越大，每一邊的漂移越小，共模負(fù)反饋越越大，每一邊的漂移越小，共模負(fù)反饋越強(qiáng)，單端輸出時(shí)的強(qiáng)，單端輸出時(shí)的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放越大，差分放大電路的性能越好。大電路的性能越好。 但為使靜態(tài)電流不變，但為使靜態(tài)電流不變

24、，Re 越大，越大，VEE越大，以越大，以至于至于Re太大就太大就不合理了。不合理了。 需在低電源條件下，需在低電源條件下，設(shè)置合適的設(shè)置合適的IEQ，并得到，并得到得到趨于無窮大的得到趨于無窮大的Re。解決方法：采用電流源取代解決方法：采用電流源取代Re！ 為了既能采用較低的電源電壓，又能有很大的等效電阻，能夠有效地抑制每一邊電路的溫漂，提高共模抑制比，可采用恒流源電路來取代 。 為了解決實(shí)際電路中電路參數(shù)對稱問題，常用一阻值很小的電位器加在兩只管子發(fā)射極之間 。eR2)1 (WbebcdRrRRAWbebi)1 ()(2RrRR例3.3.1 如圖所示電路，參數(shù)理想對稱，兩只晶體管的晶 體管

25、的 ， ， 滑動(dòng)在 中點(diǎn)時(shí)，求： （1）T1管和T2管的發(fā)射極和基極靜態(tài)電流； （2）Ad和Ri 。100,100bbrVUBEQ7 . 0wR解：（1）靜態(tài)時(shí)，輸入uI=0，所以 0BQUBEQBEQBQEQUUUUEEeEQwEQEQVRIRIU22.mARRUVIewBEQEEEQ517. 05100221007 . 0622AIIEQBQ12. 51001517. 01(2) 雙端輸入，雙端輸出的差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)與單管時(shí)的放大倍數(shù)相同，輸入電阻是單管時(shí)的2倍，因此只要求出單管時(shí)的放大倍數(shù)和輸入電阻即可，單管時(shí)的交流通路如圖所示。 KIUrrEQTbbbe18. 5517.

26、 026)1001 (100)1 (單管時(shí)的電壓放大倍數(shù)為981005. 01011018. 510101002)1 (333wbecuRrRA單管時(shí)輸入電阻為23.1005. 010118. 52)1 (wbeiRrR98udAAKRRii46.2025.1022因此3.43.4 電流源電路一、基本電流源電路一、基本電流源電路二、多路電流源電路二、多路電流源電路三、改進(jìn)型電流源電路三、改進(jìn)型電流源電路四、有源負(fù)載放大電路四、有源負(fù)載放大電路一、鏡像電流源T0 和和 T1 特性完全相同。特性完全相同。使使IC1和和IC0呈鏡像關(guān)系，故稱此電呈鏡像關(guān)系，故稱此電路為鏡像電流源電路。路為鏡像電流源

27、電路。B0B1BE0BE1IIUU，CC0B0CR22IIIIIRC 2II ，則若在電流源電路中充分利用集成運(yùn)放中晶體管性能的一致性。在電流源電路中充分利用集成運(yùn)放中晶體管性能的一致性?；鶞?zhǔn)電流基準(zhǔn)電流RUVI)(BECCRRC2IICC0C1III3.4.1 基本電流源電路 鏡像電流源電路簡單，應(yīng)用廣泛，鏡像電流源具有一定的溫度補(bǔ)償作用。但是，在電源電壓VCC一定的情況下，若要求IC1較大，則根據(jù)式 勢必增大IR，R的功耗也就增大，這是集成電路中應(yīng)當(dāng)避免的；若要求IC1很小，則IR勢必也小，R的數(shù)值必然很大，這在集成電路中是很難做到的。 RUVIIBECCRC1二、比例電流源 比例電流源電

28、路在T0和T1的發(fā)射極分別引入電阻Re1和Re2，從而改變了鏡像電流源中 的比例關(guān)系，從而克服鏡像電流源的上述缺點(diǎn)。 CCUR0T1TRIC0IC1Ie0Re1RREeCeeCIRRIRRI100101RCII1三、微電流源 為了采用阻值較小的電阻，獲得較小的輸出電流IC1 ，可以將比例電流源中 的阻值減小到零，便得到如圖所示的微電流源電路 CCVR0T1TRIC0IC1IeRB2IeBEBEECRUUII10110eR1時(shí)RUVIIIBE0CCR C0 E0設(shè)計(jì)過程很簡單，首先確定設(shè)計(jì)過程很簡單，首先確定IE0和和IE1，然后選定，然后選定R和和Re。3.4.2 多路電流源 根據(jù)所需靜態(tài)電流

29、，來根據(jù)所需靜態(tài)電流，來選取發(fā)射極電阻的數(shù)值。選取發(fā)射極電阻的數(shù)值。 根據(jù)所需靜態(tài)電流，來根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定集電結(jié)面積。確定集電結(jié)面積。 根據(jù)所需靜態(tài)電流，根據(jù)所需靜態(tài)電流，來確定溝道尺寸。來確定溝道尺寸。 多路電流源電路利用一個(gè)基準(zhǔn)電流獲得多個(gè)不同的輸出電多路電流源電路利用一個(gè)基準(zhǔn)電流獲得多個(gè)不同的輸出電流，為集成運(yùn)放各級提供合適的靜態(tài)電流。流，為集成運(yùn)放各級提供合適的靜態(tài)電流。由于各管的b-e間電壓 數(shù)值大致相等，因此當(dāng) 確定后，各級只要選擇合適的電阻，就可以得到所需的電流。RI111000eEBEeEBERIURIU333222eEBEeEBERIURIU為基準(zhǔn)電流。由圖可得 BE

30、U33221100eEeEeEeERIRIRIRI0EI3.4.33.4.3改進(jìn)型電流源電路改進(jìn)型電流源電路CCVR0T1TRIC0IC1I2Te2RB2IB1IB0I 在鏡像電流源T0管的集電極與基極之間加一個(gè)射極輸出的晶體管T2,利用T2管放的電流放大作用，減小了基極電流 對基準(zhǔn)電流 的分流。提高 互成鏡像的程度。10BBII和RIRCII和1帶恒流源的差動(dòng)放大電路帶恒流源的差動(dòng)放大電路 根據(jù)共模抑制比公式：根據(jù)共模抑制比公式：bebeCMRrRRK 加大加大Re，可以提高共模抑，可以提高共模抑制比。為不增大負(fù)電源制比。為不增大負(fù)電源,為此為此可用恒流源可用恒流源T3來代替來代替Re 。等

31、效很大的交流電阻等效很大的交流電阻rce，直流電阻并不大。直流電阻并不大。恒流源使共模放大倍數(shù)減小恒流源使共模放大倍數(shù)減小 ， ，而，而不影響差模放大倍數(shù)不影響差模放大倍數(shù) ，從而提高，從而提高了共模抑制比。了共模抑制比。+-+_oVi2uuRi1+LuEERR+1TTRCCbRRVc2cb31RR2T3beCrREECRR2+VCCRRb1Teb2RLRRocI帶恒流源的差動(dòng)放大電路的計(jì)算：帶恒流源的差動(dòng)放大電路的計(jì)算： 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)：+_-RRT+RbTCC1REEub2VRccV+i2uui1oRL3R1R2T3Ic3AB)(EE212EEABVRRRVU3ABC3V7 . 0R

32、UI2C3C2C1III 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)： 恒流源等效電阻恒流源等效電阻：orrRRRrRrR)1 ()/1 (ce321be33ce等效UCEQ1,2 = VCC ICQ1,2RC -IbRb-0.7+VCCRRb1Teb2RLRRocI 已知已知: : = 80, = 80, r rbbbb = 200 = 200 , , U UBEQ BEQ = 0.7 V, = 0.7 V, 試求試求: :( (4) )輸出電阻輸出電阻RooRCToIVR0eCbSbebRIIRrI由由KVL：bSSRRR/令CeSbeebIRRrRI0cebCeCbTrIIRIIVeSbeeceCToRRrRrIVR1C

33、ooRRR/輸出電阻輸出電阻 提高提高了，即提高了電了，即提高了電路的恒流特性。路的恒流特性。)/()/()(21beeeTb21beeTcebTTRRrRRiiRRrRiriiu)1 (1ceeSbeeceTTorRRrRrIVR 可見有可見有Re,三極管電流源的內(nèi)阻比三極管的輸出電阻三極管電流源的內(nèi)阻比三極管的輸出電阻rce還要大。還要大。 可解出：可解出： (1)(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)AudAud 雙端輸出時(shí)：雙端輸出時(shí)：beLcdu)2/(rRRRAb 單端輸出時(shí)：單端輸出時(shí)： beLcud2/rRRRAb (2)(2)共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)AucAuc 雙端

34、輸出時(shí)：雙端輸出時(shí)： 單端輸出時(shí)：單端輸出時(shí)：0uc AoLCuc2/RRRA二、動(dòng)態(tài)分析二、動(dòng)態(tài)分析2,12,1261200EQbeImVrui1V1+VCCV2RCRCuodui2uo1uo2V1V2RCRCuodui2uC1uC2注意注意 (3)(3)差模輸入電阻差模輸入電阻( (相當(dāng)于兩部分串聯(lián)，相當(dāng)于兩部分串聯(lián)，2 2倍關(guān)系倍關(guān)系) ) 單端輸出時(shí)，單端輸出時(shí)， 雙端輸出時(shí)，雙端輸出時(shí)， coRR co2RR beid2rRRb (4)(4)輸出電阻輸出電阻（4）共模共模輸入電阻輸入電阻（相當(dāng)于兩部分并聯(lián)（相當(dāng)于兩部分并聯(lián)1/2）2)1 (21obebicrrRR（5 5）共模抑制比

35、（）共模抑制比（Common Mode Common Mode RejectionRejection）（2）單端輸出時(shí)共模抑制比AAKvcvdCMR（1）雙端輸出時(shí)KCMR為無窮大)1(2/2311ceEEobeoEECbeCvcvdCMRrRrrrRRrRAAK）（例例2：80V.VBE20mARRVVIIEECCRCQ2 . 47 . 524234mA.IIICQCQCQ122421VVRIVVVECCQCCCEQCEQ3 . 53 . 31 . 22 . 012)2, 1121(krce50 一、估算一、估算Q點(diǎn)：點(diǎn)：二、動(dòng)態(tài)分析：二、動(dòng)態(tài)分析：kbeIrEQ3 . 11 . 22680

36、30026130012, 1 等效的發(fā)射極耦合電阻等效的發(fā)射極耦合電阻REE比例式電流源的輸出電阻比例式電流源的輸出電阻krRRceoEE405050811444調(diào)零調(diào)零R480250813155338021./.RrRAWbeLvd 1.雙出雙出（雙入或單入）：（雙入或單入）：差模特性：差模特性： 把把直流電源、直流電源、Vic 都都短路短路；RL 兩臂各分一半兩臂各分一半；兩臂的差模信號電流大兩臂的差模信號電流大小相等、方向相反，同小相等、方向相反，同時(shí)流過時(shí)流過T4 時(shí)抵消，使時(shí)抵消，使T4 無差模電流、也無差模無差模電流、也無差模電壓電壓，T4、 R1 可視作短可視作短路路（或開路），

37、（或開路），這里作短路處理；對于RW：兩臂各分半。k.RrRWbeid656025081312212k.RRco662畫差模信號通路：畫差模信號通路： 畫共模信號通路：把畫共模信號通路：把直流電源、直流電源、Vid 都都短路短路；RL 兩端共模信號電位相等，兩端共模信號電位相等，故其中無共模電流流過，故可視作開故其中無共模電流流過，故可視作開路；路；由于兩臂的共模信號電流同時(shí)流由于兩臂的共模信號電流同時(shí)流過過T4 、R1，因此，把它等效到每管發(fā)，因此，把它等效到每管發(fā)射極時(shí)，需用射極時(shí)，需用2REE表示。表示。RW影響略。影響略。共模特性：共模特性：已算得已算得rbe,電流源的輸出電流源的輸出

38、電阻（等效的電阻（等效的REE）為）為4050k 。1.雙出雙出（雙入或單入）：（雙入或單入）：共模信號通路共模信號通路AAKVVAvcvdCMRicocvc, 0MRRrRWEEbeic3282/40502812/)2/2(1 2. 單出單出-（雙入或單入）：（雙入或單入）： （1）差模特性：）差模特性： 差模信號通路53002508131113380212121./.RrRAWbeLvdkRrRWbeid65. 6)025. 0813 . 1 (2)21(2k.RRco332/)2/2(1RRrRWEEbeic 2. 單出單出-（雙入或單入）：（雙入或單入）： （2）共模特性）共模特性00

39、03. 04050211/3 . 32RRvvAEELicocvc1050003. 05 .30AAKvcvdCMRdBog10020105k.RRco331 1、有源負(fù)載共射放大電路、有源負(fù)載共射放大電路 T1為放大管，T2與T3構(gòu)成鏡像電流源，T2是T1的有源負(fù)載，假設(shè)T2與T3管特性完全相同，則RUVIEBCCR3空載時(shí)T1管的靜態(tài)集電極電流 RCQII2132基準(zhǔn)電流 3.4.4 有源負(fù)載放大電路 若負(fù)載電阻很大，上圖交流等效電路如右下圖所示 。1211/bebLceceurRRrrA21/ceceLrrR 時(shí)11beblurRRA說明有源負(fù)載使 大大提高。uA2.有源負(fù)載差分放大電路

40、電路的輸入、輸出方式？電路的輸入、輸出方式？如何設(shè)置靜態(tài)電流？如何設(shè)置靜態(tài)電流？靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)iO約為多少？約為多少？動(dòng)態(tài)時(shí)動(dòng)態(tài)時(shí)iO約為約為多少？多少？ C1C3C4C2C1，iiiiiC1C2C4O2 iiii 使單端輸出電路使單端輸出電路的差模放大倍數(shù)近的差模放大倍數(shù)近似等于雙端輸出時(shí)似等于雙端輸出時(shí)的差模放大倍數(shù)。的差模放大倍數(shù)。0 C2C4Oiii靜態(tài)：靜態(tài)：C2C4C3C4C1C3C2C1IIIIIIII，動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)：3.53.5 集成運(yùn)放的電路分析二、原理電路分析二、原理電路分析一、分析方法一、分析方法3.5.1 分析方法了解要分析的電路的應(yīng)用場合、用途和技術(shù)了解要分析的電路的應(yīng)用

41、場合、用途和技術(shù)指標(biāo)。指標(biāo)。將整個(gè)電路圖分為各自具有一定功能的基本將整個(gè)電路圖分為各自具有一定功能的基本電路。電路。定性分析每一部分電路的基本功能和性能。定性分析每一部分電路的基本功能和性能。電路相互連接關(guān)系以及連接后電路實(shí)現(xiàn)的功電路相互連接關(guān)系以及連接后電路實(shí)現(xiàn)的功能和性能。能和性能。必要時(shí)可估算或利用計(jì)算機(jī)計(jì)算電路的主要必要時(shí)可估算或利用計(jì)算機(jī)計(jì)算電路的主要參數(shù)。參數(shù)。已知電路圖，分析其原理和功能、性能。已知電路圖，分析其原理和功能、性能。F007通用型集成運(yùn)放通用型集成運(yùn)放 對于集成運(yùn)放電路，應(yīng)首先找出偏置電路，然后根據(jù)信對于集成運(yùn)放電路，應(yīng)首先找出偏置電路，然后根據(jù)信號流通順序，將其分

42、為輸入級、中間級和輸出級電路。號流通順序，將其分為輸入級、中間級和輸出級電路。3.5.2 原理電路分析 若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流，則若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個(gè)電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。這個(gè)電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。找出偏置電路雙端輸入、單端雙端輸入、單端輸出差分放大電輸出差分放大電路路以復(fù)合管為放大管、以復(fù)合管為放大管、恒流源作負(fù)載的共恒流源作負(fù)載的共射放大電路射放大電路用用UBE倍增電路消倍增電路消除交越失真的除交越失真的準(zhǔn)準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級互補(bǔ)輸出級三級放大電路三級放大電路簡化電路分解電路輸入級的分析 T3、T4為橫向?yàn)闄M向PNP型管，輸型管

43、，輸入端耐壓高。共集形式，輸入入端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，允許的共模輸入電壓電阻大，允許的共模輸入電壓幅值大。共基形式頻帶寬。幅值大。共基形式頻帶寬。共集共集-共基形式共基形式Q點(diǎn)的穩(wěn)定：點(diǎn)的穩(wěn)定：T（）IC1 IC2 IC8 IC9與與IC8為鏡像關(guān)系為鏡像關(guān)系IC9，因，因IC10不變不變 IB3 IB4 IC3 IC4 IC1 IC2 T1和和T2從基極輸入、射極輸出從基極輸入、射極輸出T3和和T4從射極輸入、集電極輸出從射極輸入、集電極輸出輸入級的分析T7的作用：的作用：抑制共模信號抑制共模信號 T5、T6分別是分別是T3、T4的有源負(fù)的有源負(fù)載，而載，而T4又是又是T6的有源負(fù)

44、載，增的有源負(fù)載，增大電壓放大倍數(shù)。大電壓放大倍數(shù)。作用？作用？+_放大差模信號放大差模信號+_特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸入電阻大、差模放大倍數(shù)大、輸入電阻大、差模放大倍數(shù)大、共模放大倍數(shù)小、輸入端耐壓高，共模放大倍數(shù)小、輸入端耐壓高，并完成電平轉(zhuǎn)換（即對并完成電平轉(zhuǎn)換（即對“地地”輸輸出）。出）。中間級的分析 中間級是主放大器，它中間級是主放大器，它所采取的一切措施都是為所采取的一切措施都是為了增大放大倍數(shù)。了增大放大倍數(shù)。 F007的中間級是以復(fù)合的中間級是以復(fù)合管為放大管、采用有源負(fù)管為放大管、采用有源負(fù)載的共射放大電路。由于載的共射放大電路。由于等效的集電極電阻趨于無等效的集電極電阻趨于無窮大，故

45、動(dòng)態(tài)電流幾乎全窮大，故動(dòng)態(tài)電流幾乎全部流入輸出級。部流入輸出級。中間級中間級輸出級輸出級輸出級的分析 D1和和D2起過流保護(hù)作用，未起過流保護(hù)作用，未過流時(shí)，兩只二極管均截止。過流時(shí)，兩只二極管均截止。79O14BE1DRURiUU iO增大到一定程度，增大到一定程度，D1導(dǎo)導(dǎo)通，為通，為T14基極分流，從而保基極分流，從而保護(hù)護(hù)了了T14。準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級，準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級，UBE倍增電路消除交越失真。倍增電路消除交越失真。中間級中間級輸出級輸出級電流采樣電阻電流采樣電阻特點(diǎn)：特點(diǎn)：輸出電阻小輸出電阻小最大不失真輸出電壓高最大不失真輸出電壓高判斷同相輸入端和反相輸入端判斷同相輸入端和反相輸入端 輸入

46、電阻大、差模增益大、輸出電阻小、共模抑制輸入電阻大、差模增益大、輸出電阻小、共模抑制能力強(qiáng)、允許的共模輸入電壓高、輸入端耐壓高等。能力強(qiáng)、允許的共模輸入電壓高、輸入端耐壓高等。3.6 集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)和種類3.6.1 集成運(yùn)放的主要技術(shù)指標(biāo)（1）開環(huán)差模增益 ：集成運(yùn)放無外加反饋時(shí)的差模放大倍數(shù)稱為開環(huán)差模增益，記作 。通用型集成運(yùn)放的通常在105左右。（2）共模抑制比KCMR：共模抑制比等于差模放大倍數(shù)之比的絕對值，即KCMR= 。（3）差模輸入電阻rid：rid是集成運(yùn)放在輸入差模信號時(shí)的輸入電阻。rid愈大，從信號源索取的電流愈小。 odAodAAocAod（4）輸入失調(diào)電壓UIO

47、及其溫漂dUIO/dT： UIO是使輸出電壓為零時(shí)在輸入端所加的補(bǔ)償電壓 。UIO愈小，表明電路參數(shù)對稱性愈好。 dUIO/dT是UIO溫度系數(shù)，是衡量運(yùn)放溫漂的重要參數(shù)，其值愈小，表明運(yùn)放的溫漂愈小。（5）輸入失調(diào)電流IIO 及其溫漂dIIO/dT： IIO反映輸入級差放管輸入電流的不對稱程度。dIIO/dT與dUIO/dT的含義相類似，只不過研究的對象為IIO，顯然IIO 和dIIO/dT愈小，運(yùn)放的質(zhì)量愈好。（6）最大共模輸入電壓UIcmax：UIcmax為輸入級能正常工作的情況下允許輸入的最大共模信號。當(dāng)共模輸入電壓高于此值時(shí)，集成運(yùn)放便不能對差模信號進(jìn)行放大；因此，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要特別

48、注意輸入信號中共模信號部分的大小。（7）最大差模輸入電壓UIdmax：當(dāng)集成運(yùn)放所加差模信號大到一定程度時(shí)，輸入級至少有一個(gè)PN結(jié)承受反向電壓，UIdmax是不至于使PN結(jié)反向擊穿所允許的最大差模輸入電壓。當(dāng)輸入電壓大于此值時(shí)，輸入級將損壞。（8）-3dB帶寬fH：fH是使Aod下降3dB（即下降到約0.707倍）時(shí)的信號頻率。（9）單位增益帶寬fC：fC是差模電壓放大倍數(shù)下降到零分貝，即Aod=1，失去電壓放大能力時(shí)的信號頻率，與晶體管的特征頻率fT相類似。 （10）轉(zhuǎn)換速率SR：SR= duO/dtmax，表示集成運(yùn)放對符號變化的適應(yīng)能力，是衡量運(yùn)放在大幅值信號作用時(shí)工作的參數(shù)，常用每微秒輸出電壓變化多少伏來表示。 3.6.2 集成運(yùn)放的種類一、按供電方式分類一、按供電方式分類 雙電源供電型雙電源供電型：又可分為正、雙運(yùn)放和四運(yùn)放，目前四運(yùn)放日益增多。 單電源供電型單電源供電型二、按制造工藝分類二、按制造工藝分類 雙極型雙極型：一般輸入偏置電流及器件功耗較大，但由于采用多用多種改進(jìn)技術(shù)，所以種類多、功能強(qiáng)； CMOS型型：輸入阻抗高、功耗小，可在低電源電壓下工作，初期產(chǎn)品精度低、增益小、速度慢，但目前已有低失調(diào)電壓、低噪聲、高速度、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力產(chǎn)品； BiFET型型：采用雙極型管與單極型管混合搭配的生產(chǎn)工藝