第9章集成放大電路

1、第九章第九章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器9.2 電流源電路電流源電路9.4 功率放大電路功率放大電路9.5 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器9.3 差分放大電路差分放大電路9.1 集成放大電路概述集成放大電路概述6.集成運(yùn)算放大器的組成、工作原理、主要性能參數(shù)，集成運(yùn)算放大器的主要類型和選擇方法；典型的集成運(yùn)算放大器LM741和MC14573。本章的主要內(nèi)容本章的主要內(nèi)容1.集成電路的優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)，集成放大電路的組成框圖；2.鏡像電流源、微電流源、威爾遜電流源和多路電流源的電路組成以及輸出電流和輸出電阻的計(jì)算；3.差分放大電路的組成、差模信號(hào)的放大、共模信號(hào)和溫度漂移的抑制、輸入輸出方式、小信號(hào)分

2、析方法和主要參數(shù)的計(jì)算，差分放大電路的大信號(hào)傳輸特性；4.OCL電路、OTL電路和TL功率放大電路的組成、工作原理，電路的分析方法和主要性能參數(shù)的計(jì)算，功放管的選擇和散熱；5.集成功率放大器的組成、工作原理和主要應(yīng)用，典型的集成功率放大器LM386；9.1 集成放大電路概述9.1.2 集成放大電路的組成框圖集成放大電路的組成框圖9.1.1 單片集成電路中的元件及特點(diǎn)單片集成電路中的元件及特點(diǎn)集成集成電路電路集成制造在一塊微小的半導(dǎo)體基片上、完成特定功能的電子電路稱為單片集成（Integrated Circuit，IC），半導(dǎo)體基片稱為晶圓或襯底或芯片。9.1 集成放大電路概述混合集成電路混合集

3、成電路將單片集成電路和無源元件制作在襯底或印制電路板上的小型化電子電路。單片集成電路分類：?jiǎn)纹呻娐贩诸悾喊粗圃旃に嚪郑喊粗圃旃に嚪郑弘p極型、單極型和雙極單極兼容型集成電路。按功能分按功能分：數(shù)字和模擬集成電路。 模擬集成電路又分為：集成運(yùn)算放大器， 集成功率放大器， 集成比較器， 集成乘法器 集成穩(wěn)壓器。本章僅介紹單片集成的運(yùn)算放大器和集成功率放大器。與分立元件電路比較，集成電路有兩個(gè)主要優(yōu)勢(shì)：與分立元件電路比較，集成電路有兩個(gè)主要優(yōu)勢(shì)：成本和性能。成本和性能。成本極低：成本極低：通過標(biāo)準(zhǔn)工藝，每mm可以制作上百萬個(gè)晶體管。性能：性能：工作速度快、功耗低、功能強(qiáng)和可靠性高。1 1具有良好的

4、對(duì)稱性。具有良好的對(duì)稱性。由于采用相同的標(biāo)準(zhǔn)工藝，所以容易由于采用相同的標(biāo)準(zhǔn)工藝，所以容易在同一塊硅片上制作性能一致的同類有源元件和同類無源元件。在同一塊硅片上制作性能一致的同類有源元件和同類無源元件。并且工作溫度基本相同，元件的溫度特性也一致。并且工作溫度基本相同，元件的溫度特性也一致。9.1.1 9.1.1 單片集成電路中的元件及特點(diǎn)單片集成電路中的元件及特點(diǎn)主要有以下特點(diǎn)主要有以下特點(diǎn)：（與分立元件比較）2 2電阻和電容的數(shù)值有一定限制。電阻和電容的數(shù)值有一定限制。3 3用有源元件代替大電阻。用有源元件代替大電阻。由于雙極型晶體管（由于雙極型晶體管（BJTBJT）和場(chǎng)）和場(chǎng)效應(yīng)管（效應(yīng)管

5、（FETFET）占用芯片面積小、性能好，常用這些有源元件構(gòu)）占用芯片面積小、性能好，常用這些有源元件構(gòu)成電流源電路，取代大電阻。成電流源電路，取代大電阻。為了提高單位面積的元件數(shù)，電阻的阻值限制在數(shù)十歐姆到為了提高單位面積的元件數(shù)，電阻的阻值限制在數(shù)十歐姆到幾個(gè)千歐之間，電容的容量一般小于幾個(gè)千歐之間，電容的容量一般小于100pF100pF。電阻電阻是用半導(dǎo)體材料的是用半導(dǎo)體材料的體電阻體電阻，電阻和電容的數(shù)值越大，占用的芯片面積也越大。電阻和電容的數(shù)值越大，占用的芯片面積也越大。電容電容則是則是PNPN結(jié)的結(jié)的結(jié)電容結(jié)電容或或MOSMOS管的管的柵極電容柵極電容。2.對(duì)于多級(jí)直耦放大電路，最

6、末級(jí)的溫度漂移最嚴(yán)重。因?yàn)榍凹?jí)的溫度漂移直接耦合到下一級(jí)并將其放大，使后級(jí)漂移很大。圖9.1.1 集成放大電路組成框圖9.1.2 9.1.2 集成放大電路的組成框圖集成放大電路的組成框圖集成放大電路通常是直接耦合的放大多級(jí)電路直接耦合的放大多級(jí)電路，如圖9.1.1所示。直耦電路的優(yōu)點(diǎn)：直耦電路的優(yōu)點(diǎn)：1.可以放大輸入信號(hào)的直流分量和低頻信號(hào)；2.電路不包含大電容和大電感，適合集成電路工藝制造。直耦電路的缺點(diǎn)：直耦電路的缺點(diǎn)：1. 靜態(tài)工作點(diǎn)受信號(hào)源內(nèi)阻和負(fù)載的影響，并且隨溫度變化移動(dòng)，稱為溫度漂移漂移。因此，必須使每級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定，特別是輸入級(jí)。使每級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定，特別

7、是輸入級(jí)。9.1.2 9.1.2 集成放大電路的組成框圖集成放大電路的組成框圖例如，電平移動(dòng)電平移動(dòng)電路，調(diào)節(jié)各級(jí)電壓的配合，達(dá)到輸入量為零時(shí)輸出量也近似為零，使信號(hào)源和負(fù)載中沒有由直流電源引起的直流分量；圖9.1.1 集成放大電路組成框圖1.1.輸入級(jí)則采用靜態(tài)工作點(diǎn)很穩(wěn)定的差分放大電路。此外，還要輸入級(jí)則采用靜態(tài)工作點(diǎn)很穩(wěn)定的差分放大電路。此外，還要求輸入級(jí)的輸入電阻大。求輸入級(jí)的輸入電阻大。2.2.中間級(jí)主要作電壓放大，通常是中間級(jí)主要作電壓放大，通常是共射放大電路或共源放大電路。共射放大電路或共源放大電路。3.3.輸出級(jí)要求帶負(fù)載能力強(qiáng)（輸出輸出級(jí)要求帶負(fù)載能力強(qiáng)（輸出電阻?。ｋ娮栊?/p>

8、）。 為了提高電壓增益，常采用復(fù)合為了提高電壓增益，常采用復(fù)合管放大，以及電流源作集電極（或管放大，以及電流源作集電極（或漏極）負(fù)載（稱為漏極）負(fù)載（稱為有源負(fù)載有源負(fù)載）。）。典型電路是射極輸出器或互補(bǔ)對(duì)稱電路。典型電路是射極輸出器或互補(bǔ)對(duì)稱電路。此外，集成電路還包含一些輔助電路此外，集成電路還包含一些輔助電路。短路保護(hù)電路短路保護(hù)電路，防止輸出端對(duì)地短接時(shí)損壞內(nèi)部元件；等等。9.1 電流源電路電流源電路作用：為放大電路提供穩(wěn)定的偏流、有源負(fù)載。9.2.1 BJT電流源1.微電流源2.鏡像電流源3.多路電流源1.MOS管鏡像電流源2.MOS管多路電流源9.2.2 EFT電流源電流源：電流源：

9、提供基本恒定電流的電路稱為電流源電路。 可以用BJT或EFT組成恒流源電路。 IREF稱為基準(zhǔn)電流。當(dāng)電源電壓和電阻確定后，基準(zhǔn)電流確定，T2向上拉負(fù)載提供基本恒定的電流，與負(fù)載無關(guān)，等效為一個(gè)電流源。1.鏡像電流源鏡像電流源（1）電路的構(gòu)成/2211CREFBREFCIIIIIRVVIIIIIEECCREFREFCCO/2112設(shè)T1和T2特性一致（1=2=，ICEO1=ICEO2，VBE1=VBE2）。 (a) 電路 (b) 電路符號(hào)Io（2）工作原理再由電路得由電路得VBE1=VBE2 ，所以IB1=IB2，IC1=IC2 ，即T1和T2的集電極電流相等，互為鏡像。溫度補(bǔ)償作用：溫度補(bǔ)償

10、作用：T(a) 電路 (b) 電路符號(hào)Io 即溫度升高引起電流源電流的增加量被電路的自動(dòng)補(bǔ)償引起的減少量抵消，輸出電流基本不隨溫度變化。021bbii2cettorivr計(jì)算輸出電阻計(jì)算輸出電阻r ro o ic2it+_Rerce2rbe2ib2ib2rbe1ib1ib1vtrce1ro(c) 交流等效電阻計(jì)算電路等效電路如圖(c)所示。圖中左半部分電路無獨(dú)立信號(hào)源，故IICC21、IR1VBIBIICC21、 在鏡像電流的射極增加一個(gè)電在鏡像電流的射極增加一個(gè)電阻就組成微電流源。阻就組成微電流源。 2. 微電流源微電流源（1）電路的構(gòu)成（2）工作原理Re 利用T1和T2的基射電壓差在射極電

11、阻上產(chǎn)生微電流輸出，即eBEBECORVVII212TBETBEVvSVvSEeIeIi/) 1(SETBEIiVvln晶體管的發(fā)射結(jié)電流方程和電壓方程分別為 式中，IS是發(fā)射結(jié)反向飽和電流，基射電壓vBEVT=26mV。eBEBEORVVI21=-OREFeTOIIRVIln設(shè)T1和T2特性一致，則在式中，可先確定IREF和IO，然后計(jì)算Re。 在微電流源電路中，Re引入負(fù)反饋，溫度補(bǔ)償作用比鏡像電流源更好。ReOCeTEEeTIIRVIIRV121lnln=)ln(ln=21SESEeTIIIIRV-+_Rrce2rbe2ib2ib2rbe1ib1ib1itvtrce1roRero1ve交

12、流等效電阻計(jì)算電路rrrRrbebeceo+1+1/=1111212)1 (ceeobeeorRrrRr計(jì)算輸出電阻計(jì)算輸出電阻ro1是除T2外基極回路的等效電阻。等效電路如右圖所示。在圖中，teobeebebtbobeiRrrRiRiiirr+=)+(=)+(1222212-222222)(+)+(=)(+)+(=bceetceecebtebttirRirRriiRiiv-)(+)+(=2122eceeobeeceettoRrRrrRrRivr-eceRr2，所以 由于上式中，第2項(xiàng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，故微電流源的交流等效電阻很大。1/2/21/21/21121)/21 (11)/21 (2REFO

13、IIRVVVIIBEEECCREFO223ceorr 設(shè)T1、T2和T3特性一致，則各支路電流如圖中標(biāo)注所示。因此，由電路，得基準(zhǔn)電流和輸出電流 威爾遜電流源的輸出電阻可按計(jì)算鏡像電流源輸出電阻的方法計(jì)算，表達(dá)式如下3.3.威爾遜（威爾遜（WilsonWilson）電流源）電流源圖9.2.3 威爾遜電流源COII1)/21 (CREFII1)/21 (1 CI1)/21 (CI )21 (CI2 圖9.2.4是多路電流源電路。從T2、T3和T4的集電極輸出多個(gè)基本恒定的電流，其他元件則是電流源的偏置電路。REFeCeCeCeCeeBEBECCCREFIRIRIRIRIRRRVVVII11122

14、334411014.4.多路電流源多路電流源圖9.2.4 多路電流源VCCIC1T1T0T2T3T4Re1Re2Re3Re4RIREFIC2IC3IC44 ,3 ,2 ,1=+=11011iRRVVVRRIRRIeBEBECCeieREFeieCi上式說明電流源按射極電阻比例輸出上式說明電流源按射極電阻比例輸出基本恒定的電流，所以也稱為多路比列基本恒定的電流，所以也稱為多路比列電流源。電流源。 如果全部射極電阻為零，則是多路鏡像電流源。也可以將微電流源和鏡像電流源組合成多路電流源。圖9.2.4 多路電流源VCCIC1T1T0T2T3T4Re1Re2Re3Re4RIREFIC2IC3IC44 ,

15、 3 , 2)1 (1irRrrRrceieiobeieioi001111001+)+1 (+1)+1 (+(/+1+=beebebeorRRRrrRr上式中 同樣，可以用PNP管組成電流源，電路形式和原理與NPN管相似，不再贅述。 每路電流源的輸出電阻為1011100)+(/+RrrRebebe 在總電源電壓大于2個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的開啟電壓（VDD+VSS2VT）的情況下，T1、T2和T3工作在恒流區(qū)。9.2.2 FET9.2.2 FET電流源電流源1MOS管鏡像電流源 將FET偏置在恒流狀態(tài)，并確保柵源電壓不受信號(hào)的影響，則FET的漏極電流基本恒定，形成電流源.SSDDGSGSDDVVVVII3

16、1312321) 1() 1(TGSDOTGSDOVVIVVI2222222) 12() 1(TSSDDDOTGSDODOVVVIVVIII2dsorr 由MOS管的轉(zhuǎn)移特性方程，得)(2113SSDDGSGSGSVVVVV所以，)(212SSDDGSGSVVVV再由電路得輸出電阻等于的T2輸出電阻，即由電路，得 圖9.2.5 MOS管鏡像電流源I ID1D1I ID3D3)+(21=01234SSDDGSGSGSGSGSVVVVVVV4 ,3 ,2 ,1 ,0=)12+(=)1(=22iVVVIVVIITiSSDDDOiTiGSiDOiDi-圖9.2.6是NMOS管多路電流源。 與BJT管一

17、樣，也可以用NMOS管組成威爾遜電流源。其電路形式與BJT管威爾遜電流源相似。圖9.2.6 MOS管多路電流源2.MOS管多路電流源 同樣，可以用PMOS管組成電流源，電路形式和原理與NMOS管相似。設(shè)T0和T 1的特性一致，則6.2 差分式放大電路差分式放大電路特點(diǎn):靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定，放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)。 通常用作直接耦合多級(jí)放大電路的輸入級(jí)。圖9.3.1 共射差分放大電路Rb1=Rb2=Rb,Rc1=Rc2=Rc,T1和T2特性一致（稱為差分對(duì)管）.9.3 1 9.3 1 共射差分放大電路的組成和工作原理共射差分放大電路的組成和工作原理 分類：共射、共集和共基差分放大電路。1 1電路

18、組成電路組成 電路從T1和T2的基極輸入兩個(gè)電壓信號(hào)：vi1，vi2；從T1和T2的集電極輸出電壓信號(hào)：vO=vC1-vC2。這種連接方式稱為雙端輸入雙端輸出。圖中IO是電流源.要求電路參數(shù)對(duì)稱，即 基本原理：基本原理：利用2個(gè)有源元件特性的一致性，通過減法（vO=vC1-vC2）抵消由溫度（或共模信號(hào)）引起的電壓或電流的變化量； 雙端輸出電壓為零，即vO=VC1-VC2=0，接入負(fù)載對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)沒有影響。圖9.3.1 共射差分放大電路2 2工作原理工作原理（1 1）靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性）靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性即vi1=vi2=0時(shí)，由電路得/=21IIIICBBB21=11IIIIOCCC=21V

19、VVVVonBEEEE-=21IRVVVVCcCCCCC- 同時(shí)，引入直流負(fù)反饋（電流源支路）；使靜態(tài)工作點(diǎn)或輸出量基本不隨溫度（或共模信號(hào)）的變化。靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算 差分放大電路實(shí)現(xiàn)了零輸入時(shí)零輸出，輸入輸出不含電源引起的直流分量 即溫度引起的集電極電流增加量被電路自動(dòng)的負(fù)反饋引起的減少量抵消，靜態(tài)工作點(diǎn)基本不變。IB1和IB22roICIC1和IC2 輸入特性TVEVBEIC1和IC2 當(dāng)溫度升高時(shí)，引起集電極電流增加IC。考慮到電流源的動(dòng)態(tài)電阻ro，下述自動(dòng)的負(fù)反饋過程為真圖9.3.1 共射差分放大電路 差分放大電路利用元件特性的一致進(jìn)行溫度補(bǔ)償（2個(gè)輸出端電位相減），并

20、利用射極的直流負(fù)反饋，使輸出電壓漂移極小。oboeoeeeriririiv121)1 (22)(圖9.3.2 共射差分放大電路的共模輸入vi1= vicvi2= vic (a) 共模輸入 （b） 交流通路vi1= vicvi2= vicro 輸入共模信號(hào)vi1=vi2=vic時(shí)，則有下述過程（圖(b)是交流通路，ro是電流源的動(dòng)態(tài)電阻）。使輸出共模信號(hào)使輸出共模信號(hào)v vococ為零，抑制為零，抑制了共模信號(hào)輸出。了共模信號(hào)輸出。 電流源支路的電流變化量是2ie。由于ro很大，對(duì)共模信號(hào)的反饋很強(qiáng)，故共模輸入信號(hào)引起的交流分量很小。（2）共模信號(hào)的抑制021 ccocvvv21 ccvv21

21、ccii21 bbiiicv 共模信號(hào)引起差分對(duì)管的2個(gè)射極電流交流分量相等，射極電位的交流分量為 共模信號(hào)增加和溫度升高對(duì)電路的影響相同，故共模信號(hào)屬于無用信號(hào)。共模信號(hào)引起差分對(duì)管的2個(gè)：基極電流交流分量、集電極電流交流分量集電極電位交流分量變化相同0)(21oeeeriiv 輸入差模信號(hào)，即vi1=-vi2=vid/2，如圖9.3.3(a)所示。在電路參數(shù)對(duì)稱以及T1和T2特性一致的情況下，則有下述過程 即差分放大電路對(duì)差模信號(hào)進(jìn)行放大，輸出差模信號(hào)vod。 此外，差模信號(hào)引起差分管2射極電流交流分量變化趨勢(shì)相反，即ie1-ie2，射極電位的交流分量近似為零。即因此，在差模輸入信號(hào)的交流

22、通路中，射極對(duì)地等效為虛斷和虛短，對(duì)差模輸入信號(hào)沒有反饋。圖9.3.3 共射差分放大電路的差模輸入(a) 差模輸入ve0（b） 交流通路（3 3）差模信號(hào)的放大）差模信號(hào)的放大10cv1212cccodvvvv222000ccbvii10ci10bi0idvvvc2c1bebebididididrrivivR222211cccodRRRR221在圖9.3.3(b)中，因ve0，差放電路可分解為2個(gè)相對(duì)獨(dú)立的共射放大電路，稱為差放電路的半電路。如圖(c)，交流等效電路如(d)圖。3 3動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析（1 1）輸入差模信號(hào)）輸入差模信號(hào)主要性能指標(biāo)：主要性能指標(biāo)：差模輸入電阻、差模輸出電阻和差模

23、電壓增益。差模輸入電阻差模輸入電阻定義定義：差模輸入電壓與其引起的差模輸入電壓與其引起的差模輸入電流之比。差模輸入電流之比。（c)半邊交流電路+T1RC1-vvo1i1Ic1ve0圖9.3.3 （b） 交流通路（d)雙管交流等效電路ibberRCicib-+vi2ibberRC-+vi1icib-+o2v+o1v-差模輸出電阻差模輸出電阻是半電路輸出電阻的是半電路輸出電阻的2 2倍。倍。同樣是半電路輸出電阻的同樣是半電路輸出電阻的2 2倍。倍。becidcidccRidodvdorRvvvvvvvAL2221212/)2/(2)(LcLcbeLcLbecLoLvdoidodvdRRRRrRRR

24、rRRRRAvvAbeLcidodvdrRRvvA)2/( 雙端輸入雙端輸出雙端輸入雙端輸出:電壓增益和半電路電壓增益和半電路的電壓增益表達(dá)式相同的電壓增益表達(dá)式相同.負(fù)載開路的差模電壓增益為負(fù)載開路的差模電壓增益為（d)雙管交流等效電路ibberRCicib-+vi2ibberRC-+vi1icib-+o2v+o1v-差模電壓增益差模電壓增益帶負(fù)載的差模電壓增益為帶負(fù)載的差模電壓增益為 以犧牲一個(gè)管子的增益為代價(jià)換取低溫度漂移的優(yōu)點(diǎn)。111212)1 (2bobbebbbiciciciciririiivivR)1 (221obeicicicrrivRcccocRRRR2210021icicc

25、cRicocvcovvvvvvAL0)(LoLvcoicocvcRRRAvvA共模輸入信號(hào)的主要性能指標(biāo)也是共模輸入電阻、共模輸出電共模輸入電阻、共模輸出電阻和共模電壓增益。阻和共模電壓增益。差模輸出電阻與共模輸出電阻相同差模輸出電阻與共模輸出電阻相同，統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為輸出電阻，統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為輸出電阻。帶載的共模電壓增益為帶載的共模電壓增益為（2）輸入共模信號(hào)共模輸入電阻為共模輸入電阻為vi1= vicvi2= vicro圖3.3.2（b） 交流通路共模輸出電阻為共模輸出電阻為 對(duì)于共模輸入信號(hào)，差分對(duì)管的集電極電位變化量相等差分對(duì)管的集電極電位變化量相等，所以負(fù)載開路的共模電壓增益負(fù)載開路的共模電壓增

26、益為21iiidvvv)(2121iiicvvvidicivvv211idicivvv212)(icvdvcidvdicvcidvdocodovAAvAvAvAvvvvcvdCMRAAK)1(icCMRidvdovKvAv對(duì)于任意的2個(gè)輸入信號(hào)vi1和vi2，定義差模輸入信號(hào)和共模輸入信號(hào)依次如下：則任意的2個(gè)輸入信號(hào)均可表示為差模信號(hào)和共模信號(hào)的代數(shù)和差模信號(hào)和共模信號(hào)的代數(shù)和由疊加原理，總的輸出電壓為定義共模抑制比為定義共模抑制比為（3）同時(shí)輸入差模信號(hào)和共模信號(hào))1(icCMRidvdovKvAv即共模信號(hào)等效為對(duì)差模信號(hào)的干擾信號(hào)（誤差信號(hào)），所以希望共模抑制比越大越好共模抑制比越大越

27、好。 理想的雙端輸出理想的雙端輸出差放電路，共模電壓增益為零，共模抑制比為無窮大，即共模信號(hào)對(duì)差模信號(hào)沒有干擾。例例9.19.1 差分放大電路如圖所示。設(shè)T1和T2特性一致，1=2=3=50；rce3=50k，rz=100，RL=50k。（1）確定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）求電路的動(dòng)態(tài)特性。mARVVIeBEZC15. 0367 . 0633電流源的電流為圖9.3.4 例9.1 圖RLRbRb解 （1）靜態(tài)分析圖9.3.4 例9.1 圖RLRbRbV.VVVVBEEEE70-=-=21kIrrEbebe1817880=075.02651+200=26)+1 (+200=121kIrEbe0 .9

28、9040=15.02651+200=26)+1 (+200=33krRrrRrceezbeeo171450)361 . 01836501 ()1 (3333代入（9.3.1）式，得 T1、T2和T3的輸入電阻為電流源的輸出電阻為 0750=21=311.IIIICCCCV.IRVVVVCcCCCCC54=0750100-12=-=21krRRbebid56)1810(2)(27 .351810)25/100(50)2/(bebLcvdrRRRAkrrRRobebic87428=)1714512+18+10(21=)+1 (2+21=kRRRRcccod2001002221 在交流回路中，Rb與

29、T1和T2的輸入電阻rbe串聯(lián)，所以用Rb+rbe替代rbe，即差模輸入電阻為差模電壓增益為共模輸入電阻為輸出電阻為差分對(duì)管的靜態(tài)電流越小，差模輸入電阻越大。差分對(duì)管的靜態(tài)電流越小，差模輸入電阻越大。（2）動(dòng)態(tài)分析圖9.3.4 例9.1 圖RLRbRb由于電路參數(shù)對(duì)稱和雙端輸出，所以共模電壓增益為0。計(jì)算表明：計(jì)算表明：差模電壓增益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于共模電壓增益；差模電壓增益遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于共模電壓增益；共模輸入電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于差模輸入電阻；共模輸入電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于差模輸入電阻；共模和差模信號(hào)的輸出電阻相同；共模和差模信號(hào)的輸出電阻相同；圖圖9.3.5 9.3.5 單端輸入雙端輸出方式單端輸入雙端輸出方式RL9.3.2

30、 9.3.2 共射差分放大電路的輸入輸出方式和動(dòng)態(tài)性能共射差分放大電路的輸入輸出方式和動(dòng)態(tài)性能雙端輸入雙端輸入: : 在兩個(gè)輸入端同時(shí)輸入電壓信號(hào)在兩個(gè)輸入端同時(shí)輸入電壓信號(hào)（v vi1 i100和和v vi2 i20 0）.單端輸入單端輸入: :只在任何一個(gè)輸入端輸入電壓信號(hào)（只在任何一個(gè)輸入端輸入電壓信號(hào)（v vi1 i100和和v vi2 i2= =0 0） 或者（或者（v vi1 i1=0=0和和v vi2 i20 0）雙端輸出雙端輸出: :負(fù)載跨接于兩個(gè)輸出端之間負(fù)載跨接于兩個(gè)輸出端之間（浮地負(fù)載）（浮地負(fù)載）.單端輸出單端輸出: :負(fù)載連接在任何一個(gè)負(fù)載連接在任何一個(gè)輸出端與參考電

31、位之間（接地輸出端與參考電位之間（接地負(fù)載）則稱為單端輸出。負(fù)載）則稱為單端輸出。輸入輸出方式分為：輸入輸出方式分為： 雙端輸入雙端輸出，雙端輸入雙端輸出， 雙端輸入單端輸出，雙端輸入單端輸出， 單端輸入雙端輸出，單端輸入雙端輸出， 單端輸入單端輸出。單端輸入單端輸出。4 4種種 方式如圖方式如圖9.3.59.3.5所示。所示。v vi1 i100和和v vi2 i2=0=0，負(fù)載，負(fù)載R RL L跨接于兩個(gè)集電跨接于兩個(gè)集電極之間。極之間。圖圖9.3.5 9.3.5 單端輸入雙端輸出方式單端輸入雙端輸出方式RL1. 1. 單端輸入雙端輸出方式的單端輸入雙端輸出方式的動(dòng)態(tài)性能動(dòng)態(tài)性能 根據(jù)式（

32、根據(jù)式（9.3.109.3.10），輸入信號(hào)可分解為差模信號(hào)（），輸入信號(hào)可分解為差模信號(hào)（v vid id = =v vi1 i1）和共模信號(hào)（和共模信號(hào)（v vic ic = =v vi1 i1/2/2）。）。 靜態(tài)工作點(diǎn)的靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算計(jì)算亦相同亦相同，不再贅述不再贅述動(dòng)態(tài)性能相同動(dòng)態(tài)性能相同單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出雙端輸入雙端輸出雙端輸入雙端輸出/212121121CBBBCcCCCOCCCBEEEEIIIIIRVVIIIIVVVV)/(1cLCCCcLLCRRIVRRRV 圖圖9.3.6 9.3.6 雙端輸入單端輸出方式雙端輸入單端輸出方式R RL L 雙端輸入單端輸出方式

33、如圖雙端輸入單端輸出方式如圖9.3.69.3.6所示。所示。v vi1 i100和和v vi2 i20 0，負(fù)載，負(fù)載電阻電阻R RL L接在集電極接在集電極C C1 1和地之間。和地之間。 （但是，（但是，T T1 1的集電極靜態(tài)電位的集電極靜態(tài)電位卻不同，修正為下式卻不同，修正為下式2. 2. 雙端輸入單端輸出方式的雙端輸入單端輸出方式的動(dòng)態(tài)性能動(dòng)態(tài)性能靜態(tài)時(shí)，由于靜態(tài)時(shí)，由于T T1 1和和T T2 2的輸入回路參數(shù)對(duì)稱，仍有的輸入回路參數(shù)對(duì)稱，仍有P36beLcebbeLcbiddoiddovdr)R/R()vir()R/R(ivvvvA2=+2=22=11111 當(dāng)輸入差模信號(hào)時(shí)，由

34、于當(dāng)輸入差模信號(hào)時(shí)，由于T T1 1和和T T2 2的參數(shù)對(duì)稱，差分對(duì)管射極的參數(shù)對(duì)稱，差分對(duì)管射極電流的變化量電流的變化量大小相等，符號(hào)相反大小相等，符號(hào)相反，射極仍然是，射極仍然是虛短和虛斷虛短和虛斷。bebebididididrrivivR222211ccoRRR1輸出電阻為輸出電阻為差模電壓增益為差模電壓增益為單端輸出的電壓增益近似是雙端輸出的一半。單端輸出的電壓增益近似是雙端輸出的一半。 若若R RL L接在接在C C2 2與地之間（與地之間（輸入信號(hào)和輸出信號(hào)不在同一個(gè)管子的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)不在同一個(gè)管子的電極上電極上），則單端輸出的差模電壓增益表達(dá)式中與沒有），則單端輸出的差模

35、電壓增益表達(dá)式中與沒有“-”-”相同。相同。ve09.3.7（a）差模輸入信號(hào)交流通路RL因此，因此，差模輸入電阻差模輸入電阻與雙端輸入雙端輸出方式與雙端輸入雙端輸出方式相同相同，為，為obeLcobbbeLcbiccovcr )(r)R/R(ri )(ir)R/R(ivvA+12+=+12+=111111beobeobevcvdCMRrrrrrAAK)1 (221 圖圖9.3.7(b)9.3.7(b)是共模輸入信號(hào)的交流通路。是共模輸入信號(hào)的交流通路。共模抑制比共模抑制比為為 表明，表明，共模抑制比與負(fù)載大小無關(guān)共模抑制比與負(fù)載大小無關(guān)，僅與負(fù)載僅與負(fù)載同差放電路的同差放電路的連連接方式有關(guān)

36、。接方式有關(guān)。ve09.3.7（a）差模輸入信號(hào)交流通路RL由圖由圖9.3.69.3.6電路，得電路，得共模電壓增益共模電壓增益為為雙端輸出共模抑制比為無窮大，單端輸出可達(dá)幾千倍。雙端輸出共模抑制比為無窮大，單端輸出可達(dá)幾千倍。共模輸入電阻共模輸入電阻: :與雙端輸入雙端輸出方式相同與雙端輸入雙端輸出方式相同. .輸出電阻輸出電阻仍是仍是: :)1 (221obeicicicrrivRccoRRR1P343. 單端輸入單端輸出方式的單端輸入單端輸出方式的動(dòng)態(tài)性能動(dòng)態(tài)性能輸入信號(hào)分解為差模信號(hào)輸入信號(hào)分解為差模信號(hào)（vid =vi1）和）和共模信號(hào)（共模信號(hào)（vic =vi1/2）。）。圖9.3

37、.5 雙端輸入單端輸出方式RL如圖如圖vi10和和vi2=0，則是單端輸入單端輸出電路。，則是單端輸入單端輸出電路。 綜上所述綜上所述 （1 1）輸入方式僅影響差模輸入信）輸入方式僅影響差模輸入信號(hào)和共模輸入信號(hào)的大小（見式號(hào)和共模輸入信號(hào)的大?。ㄒ娛剑?.3.109.3.10），不影響差分放大電路的性），不影響差分放大電路的性能參數(shù)；能參數(shù)； （2 2）4 4種方式的輸入電阻相同；種方式的輸入電阻相同； （3 3）電壓增益和輸出電阻則與輸）電壓增益和輸出電阻則與輸出方式有關(guān)；單端輸出時(shí)，差模增益和出方式有關(guān)；單端輸出時(shí)，差模增益和輸出電阻是雙端輸出的一半，共模增益輸出電阻是雙端輸出的一半，共

38、模增益比雙端輸出大。比雙端輸出大。 因此，因此，動(dòng)態(tài)性能動(dòng)態(tài)性能與雙端輸入單端輸出的動(dòng)態(tài)性能相同，與雙端輸入單端輸出的動(dòng)態(tài)性能相同， 靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算亦相同，不再贅述。亦相同，不再贅述。例例9.2 9.2 有源負(fù)載共射差放電路如圖有源負(fù)載共射差放電路如圖(a)(a)所示。試求電路的差模電所示。試求電路的差模電壓增益、差模輸入電阻和輸出電阻的表達(dá)式。壓增益、差模輸入電阻和輸出電阻的表達(dá)式。beidbeidbrvrvi2=2=11 解：解：T T1 1和和T T2 2作差放，作差放，T T3 3和和T T4 4是是T T1 1和和T T2 2的有源負(fù)載，且的有源負(fù)載，且T T3 3

39、和和T T4 4的集電極的集電極電流互為鏡像。電流互為鏡像。 當(dāng)差模輸入時(shí)，當(dāng)差模輸入時(shí)，差分對(duì)管的發(fā)差分對(duì)管的發(fā)射極交流電位近似為零射極交流電位近似為零。 小信號(hào)等效電路如圖小信號(hào)等效電路如圖(b)(b)。IO(a)(a)rbe1rbe2rce2rbe3rbe4rce4ib2ib1ib3ib4ib1ib2ib3ib4vid/2+-vid/2+-ve0evo2(b)(b) 由于由于r rbebe遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于r rcece，故，故2 2者并者并聯(lián)可忽略聯(lián)可忽略r rcece。由圖由圖(b) (b) 得得122=2=2=bbeidbeidbirvrvi443434433=bbbebebbbeb

40、beiirriirir1144331+2=+=bbbbbbbiiiiiiirbe1rbe2rce2rbe3rbe4rce4ib2ib1ib3ib4ib1ib2ib3ib4vid/2+-vid/2+-ve0evo2（b）bececeidovdorrrvvA)/(422負(fù)載開路的差模電壓增益為負(fù)載開路的差模電壓增益為idbececececebbcecebbovr)r/r()r/r()ii ()r/r)(ii(v42422142242=-=-= 因此，有源負(fù)載因此，有源負(fù)載將雙端輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出將雙端輸出轉(zhuǎn)換為單端輸出，并保持增益表并保持增益表達(dá)式與雙端輸出相同達(dá)式與雙端輸出相同。此外，。此外，有

41、源負(fù)載的交流等效電阻大，可以有源負(fù)載的交流等效電阻大，可以有效地提高增益。有效地提高增益。bebididididrivivR222142/ceceorrR 差模輸入電阻差模輸入電阻為為 當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，i ib1b1= = i ib2b2=0=0，使，使i ib4b4=0=0。所以，。所以，輸出電阻較大輸出電阻較大。rbe1rbe2rce2rbe3rbe4rce4ib2ib1ib3ib4ib1ib2ib3ib4vid/2+-vid/2+-ve0evo2（b）輸出電阻輸出電阻圖圖9.3.9 9.3.9 共射差分放大電路共射差分放大電路OEECCIiiii2121TBEBETB

42、ETBEVvvVvSVvSEECCeeIeIiiii/ )(/21212121 當(dāng)輸入信號(hào)大范圍變化時(shí)，不能用小信號(hào)模型分析晶體管的特當(dāng)輸入信號(hào)大范圍變化時(shí)，不能用小信號(hào)模型分析晶體管的特性。而是利用晶體管的性。而是利用晶體管的電流方程電流方程推導(dǎo)輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)推導(dǎo)輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系，即傳輸特性。系，即傳輸特性。由由BJTBJT發(fā)射結(jié)的電流方程發(fā)射結(jié)的電流方程, ,并考慮到并考慮到T T1 1和和T T2 2特性一致，得特性一致，得OVvvVvvCOVvvCIeeiIeiTBEBETBEBETBEBE/ )(/ )(1/ )(2212121111 所以，所以，9.3 3

43、9.3 3 共射差分放大電路的共射差分放大電路的電壓傳輸特性電壓傳輸特性由電路，得由電路，得圖圖9.3.9 9.3.9 共射差分放大電路共射差分放大電路OcVvvVvvVvvVvvOcVvvVvvCCcCcCCCcCCCCOIReeeeIReeiiRiRViRVvvvTBEBETBEBETBEBETBEBETBEBETBEBE2/ )(2/ )(2/ )(2/ )(/ )(/ )(21212121212121212111)()(TBEBEOcOVvvthIRv22112112)2()!2(11)2()!12(122nnTidmmTidTidOcTidOcOVvnVvmVvIRVvthIRv再由

44、電路，得再由電路，得 當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)，當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)，vBE1BE1= = vBE2BE2。vO O= =0 0，即抑制共模信號(hào)。，即抑制共模信號(hào)。th(xth(x) )是非線性的雙曲正切函數(shù)。是非線性的雙曲正切函數(shù)。 當(dāng)輸入差模信號(hào)時(shí)，當(dāng)輸入差模信號(hào)時(shí)，v vBE1BE1-v -vBE2BE2= = v vid id。由上式，得。由上式，得時(shí)，當(dāng)2TidVv41222TidVvmVmVVvTid1322622iC vCE Q 0ICEO0RRTcTc+R+RTsTs。當(dāng)忽略管殼至周圍環(huán)境的熱阻時(shí)，可求出。當(dāng)忽略管殼至周圍環(huán)境的熱阻時(shí)，可求出散熱回路的總熱阻散熱回路的總熱阻P PC C是管

45、芯耗散功率是管芯耗散功率( (熱源熱源) )，R RTjTj是管芯至管殼的熱阻（可從手冊(cè)中查出），是管芯至管殼的熱阻（可從手冊(cè)中查出），R RTaTa是管芯至環(huán)境的熱阻，是管芯至環(huán)境的熱阻，R RTcTc是管殼至散熱片的熱阻（與有否墊片、接觸面積、緊固程度是管殼至散熱片的熱阻（與有否墊片、接觸面積、緊固程度等有關(guān)），等有關(guān)），例例9.39.3 某功放電路中采用某功放電路中采用3DD1003DD100低頻大功率管，由晶體管手低頻大功率管，由晶體管手冊(cè)查出，最大允許功耗冊(cè)查出，最大允許功耗P PCMCM=20W=20W，最高允許結(jié)溫，最高允許結(jié)溫T TjMjM=178=1780 0C C，R RT

46、jTj=3=30 0C/WC/W，若要求環(huán)境溫度為，若要求環(huán)境溫度為40400 0C C，R RTcTc=1=10 0C/WC/W，試問應(yīng)選用，試問應(yīng)選用熱阻為多大的散熱片？熱阻為多大的散熱片？WCWCPTTRCMajMT/75. 6=20)40175(=-=00-R RTsTs=R=RT T -R -RTjTj-R-RTcTc= =（6.75-3-16.75-3-1）0 0C/W=2.75C/W=2.750 0C/WC/W由式（由式（9.4.169.4.16）得散熱片的熱阻為）得散熱片的熱阻為應(yīng)選用熱阻小于應(yīng)選用熱阻小于2.752.750 0C/WC/W的散熱片。的散熱片。解：解：由式由式9

47、.4.15 9.4.15 可得總熱阻為可得總熱阻為RTTPTajMCR- 由于集成運(yùn)放通常不直接驅(qū)動(dòng)終端負(fù)載，故不必像由于集成運(yùn)放通常不直接驅(qū)動(dòng)終端負(fù)載，故不必像集成功率放大器那樣輸出較大功率，但要求輸出電阻小，集成功率放大器那樣輸出較大功率，但要求輸出電阻小，增益和輸入電阻大，頻率特性好。增益和輸入電阻大，頻率特性好。9.5 9.5 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 利用運(yùn)放的高增益和對(duì)其引入的反饋，極易組成利用運(yùn)放的高增益和對(duì)其引入的反饋，極易組成各種模擬信號(hào)處理電路各種模擬信號(hào)處理電路，故由此而得名。，故由此而得名。 分類：有雙極型、單極型及雙極單極兼容型產(chǎn)品。分類：有雙極型、單極型及雙極單

48、極兼容型產(chǎn)品。 集成放大器的符號(hào)和外形集成放大器的符號(hào)和外形運(yùn)算放大器外形圖運(yùn)算放大器外形圖PNO_vi1vovi2+(a)+ (a) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)符號(hào) (b)原符號(hào)(舊符號(hào)) (b)vo+_vi1vi2+A 運(yùn)放由電流源偏置電路、差分輸入級(jí)、中間放大級(jí)和互補(bǔ)輸出運(yùn)放由電流源偏置電路、差分輸入級(jí)、中間放大級(jí)和互補(bǔ)輸出級(jí)組成，如圖中的分塊虛線所示。級(jí)組成，如圖中的分塊虛線所示。圖9.5.1 集成運(yùn)算放大器LM741電路原理圖9.5.1 9.5.1 雙極型集成運(yùn)算放大器雙極型集成運(yùn)算放大器LM741LM741mARVVVVIBEBEEECCR73. 0397 . 07 . 030)(51112mAII

49、RC73. 013101061033310410ln22. 7101154. 01073. 0ln1031026lnCCCCRTCIIIIIRVIAIIICCC281098由電路，得基準(zhǔn)電流由電路，得基準(zhǔn)電流PNPPNP管管T T1212和和T T1313組成鏡像電流源。由（組成鏡像電流源。由（9.2.19.2.1）式，得）式，得NPNNPN管管T T1010和和T T1111組成為微電流源。由（組成為微電流源。由（9.2.49.2.4）式，得）式，得AAIC281028610解為解為PNPPNP管管T T8 8和和T T9 9組成鏡像電流源。由（組成鏡像電流源。由（9.2.19.2.1）式，

50、得）式，得1. 電流源偏置電路電流源偏置電路圖圖9.5.2 9.5.2 輸入級(jí)交流通路輸入級(jí)交流通路 NPN NPN管管T T1 1和和T T2 2組成共集差分放大電路，組成共集差分放大電路，T T8 8是電流源，射極雙端是電流源，射極雙端輸出；輸出；PNPPNP管管T T3 3和和T T4 4組成共基差分放大電路，組成共基差分放大電路，T T5 5、T T6 6和和T T7 7以及以及R R1 1、R R2 2和和R R3 3組成有源負(fù)載，實(shí)現(xiàn)雙端輸出到單端輸出的轉(zhuǎn)換。組成有源負(fù)載，實(shí)現(xiàn)雙端輸出到單端輸出的轉(zhuǎn)換。1)1 ( 24422bebeidrrR2. 2. 差分放大輸入級(jí)差分放大輸入級(jí)

51、 由于輸入級(jí)靜態(tài)電流很小，由于輸入級(jí)靜態(tài)電流很小，r rbebe較大，較大，使差模輸入電阻可達(dá)使差模輸入電阻可達(dá)2M2M。 差模信號(hào)時(shí)輸入級(jí)的交流通路如圖差模信號(hào)時(shí)輸入級(jí)的交流通路如圖9.5.29.5.2所示，所示，R Ri2 i2是中間級(jí)的輸入電阻。是中間級(jí)的輸入電阻。電路是一個(gè)電路是一個(gè)共集共基組合共集共基組合差分放大電差分放大電路。路。 T T1 1、T T2 2、T T3 3、T T4 4 、T T5 5和和T T6 6的靜態(tài)電流的靜態(tài)電流近似近似等于等于T T8 8靜態(tài)電流的一半靜態(tài)電流的一半，即，即14A14A。差模輸入電阻是半電路輸入電阻的差模輸入電阻是半電路輸入電阻的2 2倍，

52、即倍，即 差模電壓增益等于半電路的電壓增益?？紤]到差模電壓增益等于半電路的電壓增益?？紤]到R Ri2 i2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于本級(jí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于本級(jí)的輸出電阻，則差模電壓增益為的輸出電阻，則差模電壓增益為圖圖9.5.2 9.5.2 輸入級(jí)交流通路輸入級(jí)交流通路422424242444224421241)1 ()1 ()1)(1 (1)1 (1)1 (bebeibeibebebeiicvdrrRrRrrrvvvA1717163171317164172)1 ()/(bebeicececcvrrRrrvvA1717162)1 (bebeirrRNPNNPN管管T T1616和和T T1717構(gòu)成復(fù)合管共射極放大電路，

53、電流源構(gòu)成復(fù)合管共射極放大電路，電流源T T1313是其有源是其有源負(fù)載。由于負(fù)載。由于T T1313的輸出電阻的輸出電阻r rce13ce13遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R R7 7、R R8 8和和T T1515組合支路的動(dòng)態(tài)組合支路的動(dòng)態(tài)電阻，電壓增益為電阻，電壓增益為R Ri3 i3是輸出級(jí)的輸入電阻。是輸出級(jí)的輸入電阻。3. 3. 中間放大級(jí)中間放大級(jí)中間放大級(jí)的輸入電阻為中間放大級(jí)的輸入電阻為圖9.5.1 集成運(yùn)算放大器LM741電路原理圖另外，電容另外，電容C C作相位補(bǔ)償，避免自激振蕩。作相位補(bǔ)償，避免自激振蕩。4. 4. 輸出級(jí)輸出級(jí)VVRRRRVVVBEBEBEBB96. 06 . 0

54、)5 . 75 . 41 ()1 (158778151518141515718141beBBrRrR R7 7、R R8 8和和T T1515組合支路是輸出級(jí)的偏置電路。偏置電路的電壓為組合支路是輸出級(jí)的偏置電路。偏置電路的電壓為遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于的遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于的T T1313輸出電阻輸出電阻rcerce1313。 偏置電壓與發(fā)射結(jié)成正比，故稱偏置電壓與發(fā)射結(jié)成正比，故稱V VBEBE倍增電路。在集成電路中，倍增電路。在集成電路中，電阻比值是較準(zhǔn)確的，故可以較準(zhǔn)確設(shè)定倍增電路的端電壓。電阻比值是較準(zhǔn)確的，故可以較準(zhǔn)確設(shè)定倍增電路的端電壓。LbeiRrR)1 (141431417131/ceceorrR171

55、71631713171642242422112)1 ()/()1 ()1 ()1)(1 (bebeicecebebeivvdiiovdrrRrrrrRAAvvvA422414141713171642)1 (/()1)(1 (bebeLbececevdrrRrrrA甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的輸出電阻近似為甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的輸出電阻近似為甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的輸出電阻近似為甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的輸出電阻近似為 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的電壓增益近似為甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的電壓增益近似為1 1。所以，。所以，LM741LM741總總的差模電壓增益為的差模電壓增益為 電壓增益可達(dá)電壓增益可達(dá)106dB106dB。負(fù)號(hào)

56、說明。負(fù)號(hào)說明v vi1 i1與輸出電壓與輸出電壓v vo o同相、同相、v vi2 i2與輸出電與輸出電壓壓v vo o反相，即反相，即3 3端是同相輸入端，端是同相輸入端，2 2端是反相輸入端。端是反相輸入端。輸出電阻小于輸出電阻小于200200。5 5限流保護(hù)電路限流保護(hù)電路二極管二極管D D1 1、D D2 2和電阻和電阻R R9 9、R R1010是過流保護(hù)電路。是過流保護(hù)電路。中間級(jí) 正常工作時(shí)，正常工作時(shí)，R R9 9和和R R1010上的電壓很小，上的電壓很小，D D1 1、和、和D D2 2均截止，不影響均截止，不影響電路的正常工作。電路的正常工作。 過流時(shí)，過流時(shí)， 在輸出

57、電流的在輸出電流的正半周正半周，R R9 9上的電壓上的電壓明顯增大，致使明顯增大，致使D D1 1導(dǎo)通，從導(dǎo)通，從T T1414的基極的基極分流，限制分流，限制T T1414的集電極電流，保護(hù)的集電極電流，保護(hù)T T1414管。管。 在輸出電流的在輸出電流的負(fù)半周負(fù)半周，R R1010上的電壓上的電壓明顯增大，使明顯增大，使D D2 2導(dǎo)通，從導(dǎo)通，從T T1818的基極分的基極分流，限制流，限制T T1919的集電極電流，保護(hù)的集電極電流，保護(hù)T T1919管。管。 在在LM741LM741電路中，通過電路中，通過PNPPNP管和管和NPNNPN管的配合，使得在零輸入管的配合，使得在零輸入

58、電壓時(shí)輸出電壓也近似為零。實(shí)際使用時(shí)還可以在電壓時(shí)輸出電壓也近似為零。實(shí)際使用時(shí)還可以在、端外接端外接調(diào)零電位器。調(diào)零電位器。 通過對(duì)雙極型運(yùn)放通過對(duì)雙極型運(yùn)放LM741LM741的分析可知，雙極型集成運(yùn)放的輸?shù)姆治隹芍?，雙極型集成運(yùn)放的輸入偏置電流及器件功耗較大，輸入電阻較小。但是由于采用多種改入偏置電流及器件功耗較大，輸入電阻較小。但是由于采用多種改進(jìn)技術(shù)，所以品種多、功能強(qiáng)。進(jìn)技術(shù)，所以品種多、功能強(qiáng)。55255550) 1()(GSTTGSDOREFDDSSREFGSVVVVIIVVIRV26566) 1(TGSDODVVII28588) 1(TGSDODVVII圖9.5.3 CMOS

59、集成運(yùn)算放大器MC14573PMOSPMOS管管T T5 5、T T6 6、T T8 8和外接電阻和外接電阻R R組成多路電流源，基準(zhǔn)電流下組成多路電流源，基準(zhǔn)電流下述方程組的解：述方程組的解：9.5.2 CMOS9.5.2 CMOS集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器MC14573MC14573 電路由增強(qiáng)型電路由增強(qiáng)型PMOSPMOS管和管和NMOSNMOS管組成，稱為管組成，稱為CMOS CMOS (Complementary metaloxidesemiconductor )(Complementary metaloxidesemiconductor )集成運(yùn)算放大器。集成運(yùn)算放大器。 3 3

60、部分部分組成：電流源電路、共源差分差分放大輸入級(jí)和共源組成：電流源電路、共源差分差分放大輸入級(jí)和共源放大輸出級(jí)放大輸出級(jí)。1 1電流源電路電流源電路)/(42221dsdsmidovdrrgvvA87/dsdsorrR )/(87722dsdsmoovrrgvvA圖9.5.3 CMOS集成運(yùn)算放大器MC145732 2共源差分放大輸入級(jí)共源差分放大輸入級(jí) PMOS PMOS管管T T1 1和和T T2 2是差分對(duì)管，組成共源差分放大電路；是差分對(duì)管，組成共源差分放大電路；NMOSNMOS管管T T3 3和和T T4 4是其有源負(fù)載，實(shí)現(xiàn)雙端輸出到單端輸出的轉(zhuǎn)換；是其有源負(fù)載，實(shí)現(xiàn)雙端輸出到單端