模擬電子技術(shù)模擬集成電路

1、(6-1)6.1 模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)6.3 差分式放大電路的傳輸特性差分式放大電路的傳輸特性6.4 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器6.5 實(shí)際集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電路實(shí)際集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電路 的影響的影響6.2 差分式放大電路差分式放大電路6.6 變跨導(dǎo)式模擬乘法器變跨導(dǎo)式模擬乘法器6.7 放大器中的噪聲和干擾放大器中的噪聲和干擾(6-2)6.1 模擬集成電路中的模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)直流偏置技術(shù)6.1.1 BJT電流源電路電流源電路6.1.2 FET電流源電流源1. 鏡像電流源鏡像電流源2. 微電流源微電流源3.

2、高輸出阻抗電流源高輸出阻抗電流源4. 組合電流源組合電流源1. MOSFET鏡像電流源鏡像電流源2. MOSFET多路電流源多路電流源3. JFET電流源電流源(6-3)6.1.1 BJT電流源電路電流源電路1. 鏡像電流源鏡像電流源BE1BE2=VVE1E2= IIC1C2= IIT T1 1、T T2 2的參數(shù)全同的參數(shù)全同 即即12，ICEO1ICEO2 當(dāng)當(dāng)BJT的的較大時(shí)，基極電流較大時(shí)，基極電流IB可以忽略可以忽略 IoIC2IREF RVVRVVVEECCEEBECC)( 代表符號(hào)代表符號(hào)(6-4)6.1.1 BJT電流源電路電流源電路1. 鏡像電流源鏡像電流源動(dòng)態(tài)電阻動(dòng)態(tài)電阻

3、2B12CE2Co)(Ivir 一般一般ro在幾百千歐以上在幾百千歐以上ce r (6-5)6.1.1 BJT電流源電路電流源電路2. 微電流源微電流源e2BE2BE1RVV E2C2OIII e2BERV 由于由于很小，很小，BEV 所以所以IC2也很小。也很小。rorce2（1 ） e2be2e2RrR （參考射極偏置共射放大電路的輸出電阻（參考射極偏置共射放大電路的輸出電阻 ）oR (6-6)A1和和A3分別是分別是T1和和T3的相對(duì)結(jié)面積的相對(duì)結(jié)面積 動(dòng)態(tài)輸出電阻動(dòng)態(tài)輸出電阻ro遠(yuǎn)比微電流源的動(dòng)態(tài)輸出電阻為高遠(yuǎn)比微電流源的動(dòng)態(tài)輸出電阻為高6.1.1 BJT電流源電路電流源電路3. 高輸

4、出阻抗電流源高輸出阻抗電流源RVVVVIEEBE23BECCREF REF13C2OIAAII (6-7)6.1.1 BJT電流源電路電流源電路4. 組合電流源組合電流源T1、R1 和和T4支路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流支路產(chǎn)生基準(zhǔn)電流IREF1EB4BE1EECCREFRVVVVI T1和和T2、T4和和T5構(gòu)成鏡像電流源構(gòu)成鏡像電流源T1和和T3，T4和和T6構(gòu)成了微電流源構(gòu)成了微電流源(6-8)6.1.2 FET電流源電流源1. MOSFET鏡像電流源鏡像電流源當(dāng)器件具有不同的寬長(zhǎng)比時(shí)當(dāng)器件具有不同的寬長(zhǎng)比時(shí)RVVVIIIGSSSDDREFD2O REF1122O/ILWLWI （ =0=0）ro=

5、rds2 MOSFET基本鏡像電路流基本鏡像電路流 (6-9)6.1.2 FET電流源電流源1. MOSFET鏡像電流源鏡像電流源2T2GS22n2T2GS22n2D2)( )()/(VVKVVKLWI 用用T3代替代替R，T1T3特性相同，特性相同，且工作在放大區(qū)，當(dāng)且工作在放大區(qū)，當(dāng) =0時(shí)時(shí)，輸出，輸出電流為電流為 常用的鏡像電流源常用的鏡像電流源 (6-10)6.1.2 FET電流源電流源2. MOSFET多路電流源多路電流源REF1122D2/ILWLWI REF1133D3/ILWLWI REF1144D4/ILWLWI 2T0GS0n0D0REF)( VVKII (6-11)6.

6、1.2 FET電流源電流源3. JFET電流源電流源(a) 電路電路 (b) 輸出特性輸出特性 (6-12)6.2 差分式放大電路差分式放大電路6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路6.2.3 源極耦合差分式放大電路源極耦合差分式放大電路(6-13)6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)1. 用三端器件組成的差分式放大電路用三端器件組成的差分式放大電路(6-14)6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2. 有關(guān)概念有關(guān)概念i2i1id=vvv 差模信號(hào)差模信號(hào))(21=i2

7、i1icvvv 共模信號(hào)共模信號(hào)idod=vvv A差模電壓增益差模電壓增益icoc=vvv A共模電壓增益共模電壓增益icciddooo =vvvvvvvAA 總輸出電壓總輸出電壓其中其中ov 差模信號(hào)產(chǎn)生的輸出差模信號(hào)產(chǎn)生的輸出ov 共模信號(hào)產(chǎn)生的輸出共模信號(hào)產(chǎn)生的輸出共模抑制比共模抑制比反映抑制零漂能力的指標(biāo)反映抑制零漂能力的指標(biāo)cdCMR=vvAAK(6-15)6.2.1 差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2. 有關(guān)概念有關(guān)概念根據(jù)根據(jù)2=idici1vvv 2=idici2vvv i2i1id=vvv )(21=i2i1icvvv 有有 共模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入共模信號(hào)相

8、當(dāng)于兩個(gè)輸入端信號(hào)中相同的部分端信號(hào)中相同的部分 差模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入差模信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)輸入端信號(hào)中不同的部分端信號(hào)中不同的部分 兩輸入端中的共模信號(hào)兩輸入端中的共模信號(hào)大小相等，相位相同；差模信大小相等，相位相同；差模信號(hào)大小相等，相位相反。號(hào)大小相等，相位相反。(6-16)6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理(6-17)6.2.2 射極耦合差分式放大電路射極耦合差分式放大電路1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理靜態(tài)靜態(tài)OCC2C121=IIII CE2CE1=VV CCV)V7 . 0(c2CCC RIV c2CRIEV

9、IIICB2B1 (6-18)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)僅輸入差模信號(hào)，僅輸入差模信號(hào)， i2i1vv和和大小相等，相位相反。大小相等，相位相反。 O2O1vv和和大小相等，大小相等， 0O2O1o vvv信號(hào)被放大。信號(hào)被放大。相位相反。相位相反。1. 電路組成及工作原理電路組成及工作原理(6-19)2. 抑制零點(diǎn)漂移原理抑制零點(diǎn)漂移原理 溫度變化和電源電壓波溫度變化和電源電壓波動(dòng)，都將使集電極電流產(chǎn)動(dòng)，都將使集電極電流產(chǎn)生變化。且變化趨勢(shì)是相生變化。且變化趨勢(shì)是相同的，同的， 其效果相當(dāng)于在兩個(gè)其效果相當(dāng)于在兩個(gè)輸入端加入了共模信號(hào)。輸入端加入了共模信號(hào)。(6-20) iC1 iC2 溫度溫度 iC1 iE

10、1 iC2 iE2 這一過(guò)程類(lèi)似于分壓式射這一過(guò)程類(lèi)似于分壓式射極偏置電路的溫度穩(wěn)定過(guò)程。極偏置電路的溫度穩(wěn)定過(guò)程。所以，即使電路處于單端輸出所以，即使電路處于單端輸出方式時(shí)，仍有較強(qiáng)的抑制零漂方式時(shí)，仍有較強(qiáng)的抑制零漂能力。能力。 vE （vB1、vB2不變）不變） vBE1和和 vBE2 iB1和和 iB1 2. 抑制零點(diǎn)漂移原理抑制零點(diǎn)漂移原理差分式放大電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)抑制作用差分式放大電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)抑制作用(6-21)3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（1）差模情況）差模情況 idod=vvvAi2i1o2o1vvvv 接入負(fù)載時(shí)接入負(fù)載時(shí)i1o122vv becrR beLcd

11、)21|(=rRRA v以雙倍的元器件換以雙倍的元器件換取抑制零漂的能力取抑制零漂的能力 雙入、雙出雙入、雙出(6-22)3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（1）差模情況）差模情況 雙入、單出雙入、單出 ido1d1=vvvAi1o12vvd21vA bec2rR 接入負(fù)載時(shí)接入負(fù)載時(shí)beLcd2)|(=rRRA v(6-23)3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（1）差模情況）差模情況 單端輸入單端輸入eorr 等效于雙端輸入等效于雙端輸入 指標(biāo)計(jì)算與雙指標(biāo)計(jì)算與雙端輸入相同。端輸入相同。(6-24)3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（2）共模情況）共模情況 雙端輸出雙端輸出 共模信號(hào)的輸入使兩管共模信號(hào)

12、的輸入使兩管集電極電壓有相同的變化。集電極電壓有相同的變化。所以所以0oc2oc1oc vvv0icocc vvvA共模增益共模增益(6-25) 單端輸出單端輸出icoc1c1vvv A抑制零漂能力增強(qiáng)抑制零漂能力增強(qiáng)icoc2vv obec2)1(rrR oc2rR or c1vA3. 主要指標(biāo)計(jì)算主要指標(biāo)計(jì)算（2）共模情況）共模情況(6-26)（3）共模抑制比）共模抑制比cdCMRvvAAK dB lg20cdCMRvvAAK 雙端輸出，理想情況雙端輸出，理想情況 CMRK 單端輸出單端輸出 CMRKc1d1vvAAbeorr 越越大大， CMRK抑制零漂能力抑制零漂能力 越強(qiáng)越強(qiáng)單端輸出

13、時(shí)的總輸出電壓?jiǎn)味溯敵鰰r(shí)的總輸出電壓)1(idCMRicidd1o1vvvvvKA （4）頻率響應(yīng)）頻率響應(yīng)高頻響應(yīng)與共射電路相同，低頻可放大直流信號(hào)。高頻響應(yīng)與共射電路相同，低頻可放大直流信號(hào)。(6-27)例例(4)當(dāng)輸出接一個(gè)當(dāng)輸出接一個(gè)12k 負(fù)載負(fù)載時(shí)的差模電壓增益。時(shí)的差模電壓增益。解：解：求求:mA1)V12(0c3C3 RIV9)V12(0e3E3E3C3CE3 RIVVV。時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)，均為硅管，均為硅管，、V008050TTTOi321321 vv?mV5)3(;)2(;)1(Oi2d2e2CE2CE3EC23C vvvvv時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)?shù)闹档闹导凹?、AAARVVIII(1)靜

14、態(tài)靜態(tài)(6-28) k3 . 2mV26)1(200E33be3Ir (2)電壓增益電壓增益mA37. 0c2BE3e3E3C2 RVRII V9V )7 . 0(1037. 012V12E2c2C2CE2 VRIVmA74. 022C2E2E III k3 . 5k )74. 0121074. 07 . 0(V)12(Ee1EEe2IRIVR k78. 3mV26)1(200E22be2Ir (6-29) k3 .245)1(e33be3i2RrR (3)50)(2)|(b1bei2c22d2 RrRRAv9 . 3)1()|(e33beL3c32 RrRRAv1952d2 vvvAAAmV

15、5 . 2)0mV5(21)(21i2i1ic vvv差分電路的共模增益差分電路的共模增益3 . 0)(2)1()|(e2e12b1bei2c22c2 RRRrRRAv2icc2idd22O2O)(vvvvvvvvAAAA 共模輸入電壓共模輸入電壓不計(jì)共模輸出電壓時(shí)不計(jì)共模輸出電壓時(shí)mV975O vmV972mV)9 . 3(5 . 2)3 . 0(550 (6-30)(4)時(shí)時(shí) k12LR95. 1)1()|(e33beL3c32 RrRRAv5 .972d2 vvvAAA(6-31)4. 帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路靜態(tài)靜態(tài) IE6 IREFe6BE

16、6EECCRRVVV E6E5E6IRR IO IE5(6-32)4. 帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路差模電壓增益差模電壓增益（負(fù)載開(kāi)路）（負(fù)載開(kāi)路） 0ce4o2ce2o2c2c4 rvrvii0)2(2ce4o2ce2o2beidbeid rvrvrvrv bece4ce2ido2d2)|(rrrA vvv則則 單端輸出的電壓增益接近于雙端輸出的電壓增益單端輸出的電壓增益接近于雙端輸出的電壓增益 (6-33)4. 帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路差模輸入電阻差模輸入電阻 Rid2rbece4ce2o|rrR 輸出電阻

17、輸出電阻(6-34)4. 帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路共模輸入電阻共模輸入電阻 Ricrbe2(1)ro5(6-35)6.2.3 源極耦合差分式放大電路源極耦合差分式放大電路1. CMOS差分式放大電路差分式放大電路(6-36)6.2.3 源極耦合差分式放大電路源極耦合差分式放大電路1. CMOS差分式放大電路差分式放大電路雙端輸出差模電壓增益雙端輸出差模電壓增益ido1i2i1o2o1d2vvvvvvv A) |(2 )|(o1o3idmo1o3i1mo1rrgrrgvvv 而而: :)|( )|/(ds1ds3mo1o3mdrrgrrgA v所以：所

18、以：(6-37)6.2.3 源極耦合差分式放大電路源極耦合差分式放大電路1. CMOS差分式放大電路差分式放大電路單端輸出差模電壓增益單端輸出差模電壓增益vo2(id4- -id2)(ro2| ro4) gm vid（ro2 | ro4） )2(2idmidmvvgg (ro2| ro4) ido2dvvv A gm(ro2 | ro4 )與雙端輸出相同與雙端輸出相同 gm(rds2 | rds4 )(6-38)6.3 差分式放大電路的傳輸特性差分式放大電路的傳輸特性根據(jù)根據(jù)TBE/ESEeVIiv iC1= iE1，iC2= iE2vBE1= vi1= vid/2vBE2= vi2 = -

19、-vid/2 又又 vO1VCCiC1Rc1 vO2VCCiC2Rc2可得傳輸特性曲線可得傳輸特性曲線 vO1，vO2f（vid）(6-39)vO1，vO2f（vid）的傳輸特性曲線的傳輸特性曲線(6-40)6.4 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器6.4.1 CMOS MC14573集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器6.4.2 BJTLM741集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器(6-41)6.4.1 CMOS MC14573 集成電路運(yùn)算放大器集成電路運(yùn)算放大器1. 電路結(jié)構(gòu)和工作原理電路結(jié)構(gòu)和工作原理(6-42)2. 電路技術(shù)指標(biāo)的分析計(jì)算電路技術(shù)指標(biāo)的分析計(jì)算(1)(1)直流分析直流分析R

20、EFGS5SSDDREFSG5SSDDOREF RVVVRVVVII 2TGS5P5REF)(VVKI 已知已知VT 和和KP5 ，可求出，可求出IREF 根據(jù)各管子的寬長(zhǎng)比根據(jù)各管子的寬長(zhǎng)比 ，可求出其他支路電流。，可求出其他支路電流。(6-43)(2)(2)小信號(hào)分析小信號(hào)分析2idgs1vv 2idgs2vv 設(shè)設(shè) gm1 = gm2 = gm )|)( )|(4o2o2d4d4o2oogs7o2rriirri vv則則)|()|)(2()2( ds4ds2idm4o2oid2mid1mrrgrrggvvv 2. 電路技術(shù)指標(biāo)的分析計(jì)算電路技術(shù)指標(biāo)的分析計(jì)算)|)(4o2o2d1drri

21、i )|(ds4ds2mido21rrgAv vv輸入級(jí)電壓增益輸入級(jí)電壓增益 (6-44)(2)(2)小信號(hào)分析小信號(hào)分析2. 電路技術(shù)指標(biāo)的分析計(jì)算電路技術(shù)指標(biāo)的分析計(jì)算總電壓增益總電壓增益 Av = Av1Av2 Av2= vo/ v gs7 =gm7(rds7 | rds8) 第二級(jí)電壓增益第二級(jí)電壓增益 將參數(shù)代入計(jì)算得將參數(shù)代入計(jì)算得 Av = 40804.8（ 92.2 dB ）(6-45)6.4.2 BJTLM741集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器原理電路原理電路 (6-46)簡(jiǎn)化電路簡(jiǎn)化電路6.4.2 BJTLM741集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器(6-47)6.5 實(shí)際集成運(yùn)算放

22、大器的主要實(shí)際集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電路的影響參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電路的影響6.5.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)6.5.2 集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題(6-48)6.5.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）1. 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓VIO 在室溫（在室溫（25）及標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，輸入電壓為零時(shí)，為）及標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，輸入電壓為零時(shí)，為了使集成運(yùn)放的輸出電壓為零，在輸入端加的補(bǔ)償電壓叫做失了使集成運(yùn)放的輸出電壓為零，在輸入端加的補(bǔ)償電壓叫做失調(diào)電壓調(diào)電壓VIO。一般約為。一

23、般約為（110）mV。超低失調(diào)運(yùn)放為（。超低失調(diào)運(yùn)放為（120） V。高精度運(yùn)放。高精度運(yùn)放OP-117 VIO=4 V。MOSFET達(dá)達(dá)20 mV。2. 輸入偏置電流輸入偏置電流IIB 輸入偏置電流是指集成運(yùn)放輸入偏置電流是指集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端靜態(tài)電流的平均值兩個(gè)輸入端靜態(tài)電流的平均值 IIB（IBNIBP）/ /2 BJT為為10 nA1 A；MOSFET運(yùn)放運(yùn)放IIB在在pA數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。(6-49)6.5.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）3. 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO

24、是指當(dāng)輸入電壓為零時(shí)流入放大器兩輸入是指當(dāng)輸入電壓為零時(shí)流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流之差，即端的靜態(tài)基極電流之差，即IIO|IBPIBN|VI0 一般約為一般約為1 nA0.1 A。 4. 溫度漂移溫度漂移（1）輸入失調(diào)電壓溫漂）輸入失調(diào)電壓溫漂 VIO / T（2）輸入失調(diào)電流溫漂）輸入失調(diào)電流溫漂 IIO / T(6-50)6.5.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)差模特性差模特性1. 開(kāi)環(huán)差模電壓增益開(kāi)環(huán)差模電壓增益Avo和帶寬和帶寬BW 開(kāi)環(huán)差模電壓增益開(kāi)環(huán)差模電壓增益Avo開(kāi)環(huán)帶寬開(kāi)環(huán)帶寬BW (fH)單位增益帶寬單位增益帶寬 BWG (fT)741型運(yùn)放型運(yùn)放Av

25、O的頻率響應(yīng)的頻率響應(yīng) (6-51)6.5.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)差模特性差模特性2. 差模輸入電阻差模輸入電阻rid和輸出電阻和輸出電阻ro BJT輸入級(jí)的運(yùn)放輸入級(jí)的運(yùn)放rid一般在幾百千歐到數(shù)兆歐一般在幾百千歐到數(shù)兆歐MOSFET為輸入級(jí)的運(yùn)放為輸入級(jí)的運(yùn)放rid1012超高輸入電阻運(yùn)放超高輸入電阻運(yùn)放rid1013、IIB0.040pA一般運(yùn)放的一般運(yùn)放的ro200，而超高速，而超高速AD9610的的ro0.05。3. 最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓Vidmax(6-52)6.5.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)共模特性共模特性1. 共模抑制

26、比共模抑制比KCMR和共模輸入電阻和共模輸入電阻ric 一般通用型運(yùn)放一般通用型運(yùn)放KCMR為（為（80120）dB，高精度運(yùn)放，高精度運(yùn)放可達(dá)可達(dá)140dB，ric100M。 2. 最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓Vicmax 一般指運(yùn)放在作電壓跟隨器時(shí)，使輸出電壓產(chǎn)生一般指運(yùn)放在作電壓跟隨器時(shí)，使輸出電壓產(chǎn)生1%跟跟隨誤差的共模輸入電壓幅值，高質(zhì)量的運(yùn)放可達(dá)隨誤差的共模輸入電壓幅值，高質(zhì)量的運(yùn)放可達(dá) 13V。(6-53)6.5.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性1. 轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率SR放大電路在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號(hào)（例如階躍信號(hào)）時(shí)，放大電路

27、在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號(hào)（例如階躍信號(hào)）時(shí)，輸出電壓對(duì)時(shí)間的最大變化速率，即輸出電壓對(duì)時(shí)間的最大變化速率，即 maxoRd)(dttSv 若信號(hào)為若信號(hào)為viVimsin2 ft ，則運(yùn)放的，則運(yùn)放的SR必須滿足必須滿足SR2fmaxVom(6-54)6.5.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性2. 全功率帶寬全功率帶寬BWP 指運(yùn)放輸出最大峰值電壓時(shí)允許的最高頻率，即指運(yùn)放輸出最大峰值電壓時(shí)允許的最高頻率，即 SR和和BWP是大信號(hào)和高頻信號(hào)工作時(shí)的重要指標(biāo)。一般通用是大信號(hào)和高頻信號(hào)工作時(shí)的重要指標(biāo)。一般通用型運(yùn)放型運(yùn)放SR在在nV/ s以下，以下

28、，741的的SR=0.5V/ s，而高速運(yùn)放要求，而高速運(yùn)放要求SR30V/ s以上。目前超高速的運(yùn)放如以上。目前超高速的運(yùn)放如AD9610的的SR3500V/ s。omRmaxP2 VSfBW (6-55)電源特性電源特性1. 電源電壓抑制比電源電壓抑制比KSVR 衡量電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響衡量電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響 2. 靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗PV 6.5.1 實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù)(6-56)1. 1. 集成運(yùn)放的選用集成運(yùn)放的選用 根據(jù)技術(shù)要求應(yīng)首選通用型運(yùn)放，當(dāng)通用型運(yùn)放難以滿根據(jù)技術(shù)要求應(yīng)首選通用型運(yùn)放，當(dāng)通用型運(yùn)放難以滿足要求時(shí)，才考慮專(zhuān)用型運(yùn)放，這是

29、因?yàn)橥ㄓ眯推骷母髯阋髸r(shí)，才考慮專(zhuān)用型運(yùn)放，這是因?yàn)橥ㄓ眯推骷母黜?xiàng)參數(shù)比較均衡，做到技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。至于專(zhuān)用項(xiàng)參數(shù)比較均衡，做到技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。至于專(zhuān)用型運(yùn)放，雖然某項(xiàng)技術(shù)參數(shù)很突出，但其他參數(shù)則難以兼型運(yùn)放，雖然某項(xiàng)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(yùn)放的帶寬往往設(shè)計(jì)得較窄，而高速型與顧，例如低噪聲運(yùn)放的帶寬往往設(shè)計(jì)得較窄，而高速型與高精度常常有矛盾，如此等等。高精度常常有矛盾，如此等等。 6.5.2 集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題(6-57)2. 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(lái)的誤差帶來(lái)的誤差

30、6.5.2 集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題輸入為零時(shí)的等效電路輸入為零時(shí)的等效電路2IOIBP)2( RIIV f11ONRRRVV NPVV )|)(2(f1IOIBRRII IOV (6-58)解得誤差電壓解得誤差電壓 )|(21)|()/1(2f1IO2f1IBIO1fORRRIRRRIVRRV)(/1(2IOIO1fORIVRRV 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，可以時(shí)，可以消除偏置電流消除偏置電流 引起的引起的誤差，此時(shí)誤差，此時(shí)f12| RRR IBI當(dāng)電路為積分運(yùn)算時(shí)，當(dāng)電路為積分運(yùn)算時(shí)，即即 換成電容換成電容C，則，則fR tRtIttVCRRtItVtvd)(d)( 1)()()

31、(2IOIO12IOIOO時(shí)間越長(zhǎng)，誤差越大，且易使輸出進(jìn)入飽和狀態(tài)。時(shí)間越長(zhǎng)，誤差越大，且易使輸出進(jìn)入飽和狀態(tài)。IOIO IV和和引起的誤差仍存在引起的誤差仍存在(6-59)3. 調(diào)零補(bǔ)償調(diào)零補(bǔ)償6.5.2 集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題（a a）調(diào)零電路）調(diào)零電路 （b b）反相端加入補(bǔ)償電路）反相端加入補(bǔ)償電路(6-60)6.6 變跨導(dǎo)式模擬乘法器變跨導(dǎo)式模擬乘法器6.6.1 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理6.6.2 模擬乘法器的應(yīng)用模擬乘法器的應(yīng)用(6-61)6.6.1 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理1. 變跨導(dǎo)二象

32、限乘法器變跨導(dǎo)二象限乘法器與差分式放與差分式放大電路的差大電路的差別：別：（a）原理電路）原理電路 （b）同相（或反相）乘法器代表符號(hào)）同相（或反相）乘法器代表符號(hào)電流源電流源iEE受受輸入電壓輸入電壓vY的控制的控制(6-62)6.6.1 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理1. 變跨導(dǎo)二象限乘法器變跨導(dǎo)二象限乘法器單入雙出方式單入雙出方式becXO1drRA vvv即即XbecO1vvrR 又又EQbbebbbbe)1(IVrrrrT EQ)1(IVT E1)1(iVT 所以所以mXcO1gR vv m1)1(g (6-63)6.6.1 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理變跨

33、導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理1. 變跨導(dǎo)二象限乘法器變跨導(dǎo)二象限乘法器 對(duì)于對(duì)于T3、T4構(gòu)成的鏡像電流構(gòu)成的鏡像電流源，當(dāng)源，當(dāng)vY VBE時(shí)時(shí)RiYEEv 所以所以YXcO12vvvTRVR YXvvK 其中其中TRVRK2c （乘法運(yùn)算）（乘法運(yùn)算）mXcO1gR vv YEEE1m212vTTTRVViVig 而而由由vY 控制跨導(dǎo)控制跨導(dǎo)gm變化變化，所以稱為變跨導(dǎo)乘法器，所以稱為變跨導(dǎo)乘法器(6-64)6.6.1 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理1. 變跨導(dǎo)二象限乘法器變跨導(dǎo)二象限乘法器電路的最后輸電路的最后輸 O112OvvRR YX12vvRRK 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)

34、： 精度差精度差 vY必須大于必須大于0V，只能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)象限的乘法運(yùn)算，只能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)象限的乘法運(yùn)算(6-65)6.6.1 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理2.2.雙平衡四象限乘法器雙平衡四象限乘法器 T1、T2和和T3、T4為兩個(gè)為兩個(gè)并聯(lián)的差分式電路，并聯(lián)的差分式電路， T5、T6為壓控電流源電路。為壓控電流源電路。由于由于)1e (BEESEC TVIiiv所以所以TTVVii/ )(C2C1XBE2BE1eevvv 而而 iC1iC2iC5 ，iC4iC3iC6 TVIBEeESv 1eXC5C2 TViivC5C11eeXXiiTTVV vv(6-66)6.6.

35、1 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理2.2.雙平衡四象限乘法器雙平衡四象限乘法器C5C11eeXXiiTTVV vv1eXC5C2 TViiv1e1eXXC5C2C1 TTVViiivvTVi2thXC5v 同理同理TViii2thXC6C3C4v TVIii2thYEEC6C5v 又又 i1,3iC1iC3，i2,4iC2iC4 (6-67)6.6.1 變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理變跨導(dǎo)式模擬乘法器的工作原理2.2.雙平衡四象限乘法器雙平衡四象限乘法器c2,41,3O1)(Rii v最后可得最后可得TTVVIR2th2thYXEEcvv 當(dāng)當(dāng)vX 2VT、vY 2VT

36、時(shí)時(shí)TTVVIR22YXEEcO1vvv YXYX2EEc4vvvvKVIRT 其中其中2EEc4TVIRK （乘法運(yùn)算）（乘法運(yùn)算）信號(hào)大時(shí)增加非線性補(bǔ)償電路信號(hào)大時(shí)增加非線性補(bǔ)償電路(6-68)1. 運(yùn)算電路運(yùn)算電路6.6.2 放模擬乘法器的應(yīng)用放模擬乘法器的應(yīng)用乘方乘方 (6-69)1. 運(yùn)算電路運(yùn)算電路6.6.2 放模擬乘法器的應(yīng)用放模擬乘法器的應(yīng)用除法除法 只有當(dāng)只有當(dāng)vX2為正極性時(shí)，才能保證運(yùn)算放大器是處于負(fù)反為正極性時(shí)，才能保證運(yùn)算放大器是處于負(fù)反饋工作狀態(tài)，而饋工作狀態(tài)，而vX1則可正可負(fù)，故屬二象限除法器。則可正可負(fù)，故屬二象限除法器。 利用虛短和虛斷概念有利用虛短和虛斷概

37、念有0221X1 RRvvX2o2vvvK X2X112ovvv KRR得得由乘法器的功能有由乘法器的功能有(6-70)1. 運(yùn)算電路運(yùn)算電路6.6.2 放模擬乘法器的應(yīng)用放模擬乘法器的應(yīng)用開(kāi)平方開(kāi)平方 利用虛短和虛斷概念有利用虛短和虛斷概念有02i RRvv2o2vvK Kiovv 得得由乘法器的功能有由乘法器的功能有vi必須為負(fù)值時(shí)，電路才能正常工作。必須為負(fù)值時(shí)，電路才能正常工作。 (6-71)2. 壓控放大器壓控放大器6.6.2 放模擬乘法器的應(yīng)用放模擬乘法器的應(yīng)用 乘法器的一個(gè)輸入端加一直流控制電壓乘法器的一個(gè)輸入端加一直流控制電壓VC，另一輸入端，另一輸入端加一信號(hào)電壓加一信號(hào)電壓

38、vs時(shí)，乘法器就成了增益為時(shí)，乘法器就成了增益為KVc的放大器。當(dāng)?shù)姆糯笃?。?dāng)Vc為可調(diào)電壓時(shí)，就得到可控增益放大器。為可調(diào)電壓時(shí)，就得到可控增益放大器。 調(diào)制和解調(diào)在通信、廣播、電視和遙控等領(lǐng)域中得到調(diào)制和解調(diào)在通信、廣播、電視和遙控等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。利用模擬乘法器的功能很容易實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解廣泛的應(yīng)用。利用模擬乘法器的功能很容易實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)的功能。調(diào)的功能。3. 調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)(6-72)6.7 放大電路中的噪聲與干擾放大電路中的噪聲與干擾6.7.1 放大電路中的噪聲放大電路中的噪聲6.7.2 放大電路中的干擾放大電路中的干擾(6-73)6.7.1 放大電路中的噪聲放大電路中的噪聲1

39、. 噪聲的種類(lèi)及性質(zhì)噪聲的種類(lèi)及性質(zhì)（1）電阻的熱噪聲）電阻的熱噪聲 由電子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生隨時(shí)間而變化的電壓稱為由電子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生隨時(shí)間而變化的電壓稱為熱噪聲電壓。熱噪聲電壓。 一個(gè)阻值為一個(gè)阻值為R（）的電阻未接入電路時(shí)，在頻帶寬度）的電阻未接入電路時(shí)，在頻帶寬度B內(nèi)所產(chǎn)生的熱噪聲電壓均方值為內(nèi)所產(chǎn)生的熱噪聲電壓均方值為 K 玻耳茲曼常數(shù)，玻耳茲曼常數(shù)，T 熱力學(xué)溫度（熱力學(xué)溫度（K），），B 頻頻帶寬度（帶寬度（Hz）。）。BkTRRIV 42n2n2n功率和電壓的形式分別為功率和電壓的形式分別為kTBRVP42nn kTRBV4n (6-74)6.7.1 放大電路中的噪聲放大電

40、路中的噪聲1. 噪聲的種類(lèi)及性質(zhì)噪聲的種類(lèi)及性質(zhì)具有均勻的功率頻譜的噪聲稱為白噪聲具有均勻的功率頻譜的噪聲稱為白噪聲熱噪聲電壓密度熱噪聲電壓密度 熱噪聲電壓本身是一個(gè)非周期變化的時(shí)間函數(shù)，它的頻率熱噪聲電壓本身是一個(gè)非周期變化的時(shí)間函數(shù)，它的頻率范圍是很寬廣的。因而噪聲電壓范圍是很寬廣的。因而噪聲電壓Vn將隨放大電路帶寬的增加將隨放大電路帶寬的增加而增加。所以在設(shè)計(jì)放大電路時(shí)要綜合考慮增益、帶寬等諸而增加。所以在設(shè)計(jì)放大電路時(shí)要綜合考慮增益、帶寬等諸多因素。多因素。 kTBRVP42nn kTRBV4n 熱噪聲的功率頻譜密度熱噪聲的功率頻譜密度kTBP4n kTRBV4n （1）電阻的熱噪聲）

41、電阻的熱噪聲(6-75)6.7.1 放大電路中的噪聲放大電路中的噪聲1. 噪聲的種類(lèi)及性質(zhì)噪聲的種類(lèi)及性質(zhì) 熱噪聲熱噪聲 由于載流子不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)通過(guò)由于載流子不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)通過(guò)BJT內(nèi)三個(gè)區(qū)的體電阻內(nèi)三個(gè)區(qū)的體電阻及相應(yīng)的引線電阻時(shí)而產(chǎn)生。其中及相應(yīng)的引線電阻時(shí)而產(chǎn)生。其中rbb 所產(chǎn)生的噪聲是主要所產(chǎn)生的噪聲是主要的。的。FET主要是溝道電阻的熱噪聲。主要是溝道電阻的熱噪聲。（2）三極管的噪聲）三極管的噪聲(6-76)6.7.1 放大電路中的噪聲放大電路中的噪聲1. 噪聲的種類(lèi)及性質(zhì)噪聲的種類(lèi)及性質(zhì)（2）三極管的噪聲）三極管的噪聲 散粒噪聲散粒噪聲 由于通過(guò)發(fā)射結(jié)注入到基區(qū)的載流子數(shù)目，在

42、各個(gè)瞬時(shí)由于通過(guò)發(fā)射結(jié)注入到基區(qū)的載流子數(shù)目，在各個(gè)瞬時(shí)都不相同，因而引起發(fā)射極電流或集電極電流有一個(gè)無(wú)規(guī)則都不相同，因而引起發(fā)射極電流或集電極電流有一個(gè)無(wú)規(guī)則的波動(dòng)，產(chǎn)生散粒噪聲。散粒噪聲電流為的波動(dòng)，產(chǎn)生散粒噪聲。散粒噪聲電流為 q 每個(gè)載流子所帶電荷量的絕對(duì)值，每個(gè)載流子所帶電荷量的絕對(duì)值，I 通過(guò)通過(guò)PN結(jié)結(jié)電流的平均值，電流的平均值，B 頻帶寬度。頻帶寬度。qIBI2n 散粒噪聲具有白噪聲的性質(zhì)散粒噪聲具有白噪聲的性質(zhì)(6-77)6.7.1 放大電路中的噪聲放大電路中的噪聲1. 噪聲的種類(lèi)及性質(zhì)噪聲的種類(lèi)及性質(zhì)（2）三極管的噪聲）三極管的噪聲 閃礫噪聲閃礫噪聲 這種噪聲與頻率成反比，

43、故又稱為這種噪聲與頻率成反比，故又稱為1/f 噪聲或低頻噪聲。噪聲或低頻噪聲。 JFET的噪聲主要來(lái)源于溝道電阻熱噪聲，的噪聲主要來(lái)源于溝道電阻熱噪聲，MOSFET的的1/f 噪聲較嚴(yán)重，因而低頻時(shí)噪聲較嚴(yán)重，因而低頻時(shí)MOSFET比比JFET的噪聲大。一般而的噪聲大。一般而言，言，F(xiàn)ET的噪聲比的噪聲比BJT小。此外。電阻元件中碳膜電阻的小。此外。電阻元件中碳膜電阻的1/f 噪聲最大，繞線電阻的噪聲最大，繞線電阻的1/f 噪聲最小。噪聲最小。集成運(yùn)放的噪聲，是由組成運(yùn)放內(nèi)部電路的元器件產(chǎn)生的集成運(yùn)放的噪聲，是由組成運(yùn)放內(nèi)部電路的元器件產(chǎn)生的噪聲源以及內(nèi)部電路連接的噪聲源累計(jì)的結(jié)果。一般是通過(guò)噪聲源以及內(nèi)部電路連接的噪聲源累計(jì)的結(jié)果。一般是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)量。(6-78)6.7.1 放大電路中的噪聲放大電路中的噪聲2. 放大電路的噪聲指標(biāo)放大電路的噪聲指標(biāo)噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)定義定義其中其中 AP 為為功率增益功率增益ninoninosisonosonisiF1PAPPPPPPPPPNP 輸輸出出端端信信號(hào)號(hào)噪噪聲聲比比輸輸入入端端信信號(hào)號(hào)噪噪聲聲比比 放大電路不僅把輸