第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路

1、第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路121 多級(jí)放大器基本內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn) 1211 常見(jiàn)的耦合方式 直接耦合：DC耦合信號(hào)，低頻響應(yīng)好，但要各級(jí)電位配合，存在零點(diǎn)漂移問(wèn)題；阻容耦合：各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立，容易調(diào)試，低頻響應(yīng)差； 變壓器耦合：各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立，阻抗匹配，低頻響應(yīng)差； 第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路1212 多級(jí)放大電路的計(jì)算 （1）電壓放大倍數(shù)unuuuuAAAAA.321（2）輸入電阻：第一級(jí)的輸入電阻Ri1;（3）輸出電阻：為輸出級(jí)的輸出電阻Ron; 計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意各級(jí)間的相互影響，后一級(jí)的輸入電阻為前級(jí)的負(fù)載，前級(jí)的輸出電阻為后級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻。第12章 線性集成運(yùn)算

2、放大器和運(yùn)算電路1213 多級(jí)放大器的頻率響應(yīng) 放大器級(jí)數(shù)增加后，放大倍數(shù)增加了，但通頻帶變窄了。有n級(jí)的下限頻率為fL1,fL2,fLn;上限頻率為fH1,fH2,fHn;則總的上、下限頻率為2/122221)( 1 . 1LnLLLffff2/122221)(9 . 0HnHHHffff第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路122 集成運(yùn)算放大器基本內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn) 1221 集成電路的主要特點(diǎn) 相鄰元件特性一致性好，用有源器件代替無(wú)源元件，二極管由三極管代替，但只能制作小電容；1222 集成運(yùn)算放大器的典型結(jié)構(gòu) 運(yùn)放是一種高增益，DC耦合，多級(jí)放大電路。有四部分組成：輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)、

3、偏置電路組成。第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)偏置電路輸入輸出輸入級(jí)：輸入電阻高，失調(diào)和零漂小通常為差分放大電路； 中間級(jí):電壓放大倍數(shù)大共射放大電路； 輸出級(jí):輸出電阻小，負(fù)載能力強(qiáng)互補(bǔ)推挽乙類放大電路；偏置電路:為各級(jí)提供穩(wěn)定的偏置電流電流源電路； 第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路1223 差分放大電路 典型電路 CRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路1電路類型： CRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci 雙入/雙出，雙入/單出，

4、單入/雙出，單入/單出四種。有射極長(zhǎng)尾（射極電阻）和恒流源電路兩種）。第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路2電路主要特點(diǎn)CRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci（1）電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)對(duì)稱； （2）抑制零點(diǎn)漂移，雙端輸出時(shí)零漂為零，單端輸出時(shí)射極電阻RE的共模負(fù)反饋?zhàn)饔?，具有抑制零漂作用?（3）抑制共模信號(hào)，雙端輸出時(shí)無(wú)共模放大能力； 第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路（4）放大差模信號(hào)，兩個(gè)大小相等，極性相反的信號(hào)，兩個(gè)輸出端也有大小相等，方向相反的輸出信號(hào)，雙端輸出時(shí)，總輸出為兩邊輸出之和（2倍關(guān)系）；3靜態(tài)分析 CRCRBRBRBR01u

5、02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci以對(duì)稱性思路分析有EBBEEEBRRUVI)1 (2EBEEEBCRUVII2第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路)2(ECCEECCCERRIVVU4動(dòng)態(tài)分析CRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci（1）小信號(hào)差模特性 差模信號(hào)輸入時(shí)，發(fā)射極成為“交流虛地”，負(fù)載電阻中心點(diǎn)電位為零，雙端輸出時(shí)，負(fù)載電阻折半處理，單端輸出時(shí)不折半。第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路(a)差模電壓放大數(shù)CRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci雙端輸出 be

6、BLCudrRRRA)2/(單端輸出 beBLCudrRRRA)/(21(b)輸入電阻 )(2beBidrRR(c)輸出電阻：CORR2單端輸出時(shí) CORR雙端輸出時(shí)第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路（2）小信號(hào)共模特性此時(shí)RE為兩倍計(jì)算 (a)共模電壓放大數(shù)：雙端輸出時(shí) 0ucACRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci單端輸出時(shí) EbeBCucRrRRA)1 (2(b)共模輸入電阻 EbeBicRrRR)1 (2第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路（3）共模抑制比KCMRKCMR=|Aud/Auc| 該數(shù)值越大越好 （4）任意輸入信號(hào)分解，

7、令兩個(gè)輸入信號(hào)ui1,ui2; 差模信號(hào)為： 21iiiduuuCRCRBRBRBR01u02u0uCCVEEV1 iu2iu1T2TEi1Ci2Ci共模信號(hào)為： 2/ )(21iiicuuu總輸出電壓為： icucidudouAuAu第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路（5）差分放大電路的電壓傳輸特性1224 電流源電路1電流源電路的特點(diǎn) 視為一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)，交流等效電阻很大，直流等效電阻很小2電流源作有源負(fù)載和偏置電路第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路1225 復(fù)合管電路 二個(gè)以上管子以一定的形式連接，等效成一只管子的作用,復(fù)合后的電流放大系數(shù): 21等效管的類型決定于前置管1T2TT

8、1T2TT1T2TT1T2TT第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路1226 集成運(yùn)放的主要參數(shù) 輸入失調(diào)參數(shù)、差模特性參數(shù)、共模特性參數(shù)、大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性、電源特性參數(shù)123 集成運(yùn)算放大器組成的運(yùn)算電路基本內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn) 運(yùn)算電路的分析方法1理想運(yùn)算放大器的特性idCMRudrKA,都趨向無(wú)窮大 A第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路IBIOIOoIUIr,均為零。 2運(yùn)算放大器的工作狀態(tài) 運(yùn)算電路中引入深度負(fù)反饋，運(yùn)放工作在線性區(qū)，信號(hào)過(guò)大時(shí)，輸出受電源限制，將會(huì)出現(xiàn)非線性失真。3虛短和虛斷虛短運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間的電壓差近似等于零。 虛斷流入運(yùn)放輸入端的電流近似等于零。 A第12章 線性集

9、成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路1232 集成運(yùn)算放大器組成的基本運(yùn)算電路 1比例運(yùn)算放大器 （1）反相比例 1RRAfuf（2）同相比例 11RRAfuffR1R2Riuou1ififR1R2Riuou1ifi第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路2加法運(yùn)算 )(2111ififffouRRuRRRiu 3差分輸入比例 113231)1 (iffouRRRRRRRu4積分與微分運(yùn)算dtuRCuio1fR1R2R1 iuou1ifi2iu3RCRiuouiCifR1R3R2iuou2ifi2R1i1 iu第12章 線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路dtduRCuio5對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算RIuUuSiTolnTi

10、UuSoeRIu/124 模擬乘法器及其應(yīng)用1241 模擬乘法器電路符號(hào)和輸入/輸出關(guān)系uxuyKuoyxouKuu1241 模擬乘法器的應(yīng)用1平方運(yùn)算電路乘法器兩個(gè)輸入相等 2ioKuu2除法運(yùn)算1212iiouuKRRu3均方根運(yùn)算dtuRCutio021uiKCR例12-1 已知放大電路如圖12-1所示，設(shè)晶體管T1、T2的射極電流放大系數(shù)分別為1、2，輸入電阻分別為rbe1、rbe2。試求：（1）Ri、Ro的表示式。 （2） iouuuA/gouseuA/的表示式。 解：（1） )1 (/1111211RrRRRbebbi（2） 1112111)1 (/RrRRAbeiCu2222/b

11、eLCurRRA其中 222212/bebbirRRR故 21/uuiouAAuuAuigigousARRReuA/2CORR例12-2 差分放大電路及其參數(shù)如圖12-7所示 。 設(shè) T1、 T2的 特 性 一 致 ， = 5 0 ，UBE=0.7V，差模輸入信號(hào)uid=50mV,共模干擾信號(hào)uic=1V。設(shè)RW的滑動(dòng)端在電位器的中間。試求：（1）T1和T2的靜態(tài)工作點(diǎn)IC、UC之值；（2）輸出信號(hào)電壓uo及共模抵制比KCMR之值；（3）若將負(fù)載電阻接在集電極C1對(duì)地之間，重新計(jì)算UC，再求uo及KCMR之值；（4）差模輸入電阻Rid、共模輸入電阻Ric和輸出電阻Ro之值。 解：（1）因電路兩

12、邊完全對(duì)稱，從直流等效電路可得： )1 (2)1 (2ERBBBEEERRIUVW因 ERBRRW)1 (2)1 (2CRCRBRBRER0uVVCC12VVEE121idu2idu1T2TLRK1 . 5100K1K1K1 . 5K1 . 5WR100icuicu 則有 EEBEBEEEIRIRUV2)1 (2)(2 . 12mARUVIIEBEEEEC)(61 . 52 . 112VRIVUCCCCC（2）根據(jù)題意 )( 1 . 12 . 1265130026)1 (kIrrEQbbbe5405. 0511 . 1150/1 . 550)1 (/22WLRbeBRCidodudrRRuuA

13、CRCRBRBRER0uVVCC12VVEE121idu2idu1T2TLRK1 . 5100K1K1K1 . 5K1 . 5WR100icuicu0icocucuuA)(7 . 21005. 054VuAuAuicucidudoucudCMRAAK3）由于電路采用直接耦合方式，當(dāng)負(fù)載電阻接在集電極C1對(duì)地之間時(shí) )(611 . 52 . 11211001 . 5VRIVULCRRCCCCC27)05. 0511 . 11 (2100/1 . 550)1 ( 2/2WRbeBLCidodudrRRRuuACRCRBRBRER0uVVCC12VVEE121idu2idu1T2TLRK1 . 5100K1K1K1 . 5K1 . 5WR100icuicu5 . 01 . 52100/1 . 52/ELCicocucRRRuuA)(85. 115 . 005. 027VuAuAuicucidudo54ucudCMRAAK（4）差模輸入電阻： )( 3 . 9)1 ( 22krRRWRbeBid 共模輸入電阻 ）kRRrRREERbeBicW(520)1 (2)1 (2)1 (2單端輸出電阻： )( 1 . 5kRRCo雙端輸出電阻： )(2 .102kRRCo例12-5 電路如圖12-19所示，所用的各種器件均具有理想的特性，如果輸入電壓ui0，試推導(dǎo)出uo與ui的函數(shù)