《計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)》(二)

《計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)》（二）第十九講主講：夏少波

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Tel:0531—6512165山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院

4.1集成運(yùn)算放大電路概述4.2偏置電路

4.3差動放大電路4.4互補(bǔ)對稱輸出級電路4.5電路的反饋第四章教學(xué)要求第四章集成運(yùn)算放大電路基礎(chǔ)

山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院采用半導(dǎo)體制造工藝將二極管、三極管、電阻、電容等元件以及電路連線集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個具有某種功能的電路，簡稱為集成電路。集成電路具有體積小、重量輕、耗電低、成本低、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。按集成電路的功能來劃分，分為數(shù)字集成電路和模擬集成電路兩種。4.1集成運(yùn)算放大電路概述山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院數(shù)字集成電路的工作信號是數(shù)字量，并能在輸入、輸出信號之間實(shí)現(xiàn)一定的邏輯關(guān)系。除數(shù)字集成電路以外的其它集成電路統(tǒng)稱為模擬集成電路。模擬集成電路的種類很多，常見的有集成運(yùn)算放大器，集成功率放大器，集成A/D和D/A轉(zhuǎn)換器以及集成穩(wěn)壓器等。在某些電子設(shè)備中，集成電路已經(jīng)基本取代了分離元件的電路。集成運(yùn)算放大電路概述山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院1、同一芯片內(nèi)的相鄰器件之間，由于材料、制造工藝一致，距離又近，其參數(shù)的匹配性比較好。特別是當(dāng)溫度變化時仍能保持較好的匹配。2、集成電路中的電阻和電容，絕對值的精度很差。3、在集成電路的制作工藝中，不適宜制造數(shù)值太大的電阻、電容等元件。集成電路的一般特點(diǎn)山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院

4、在集成電路中，制造三極管（特別是NPN三極管）有時比制造電阻、電容等無源器件更方便，占用更小的芯片面積，因而成本更低廉。

5、集成電路不能制造電感。集成電路的一般特點(diǎn)山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院集成運(yùn)放通常有幾個、甚至十幾個引腳，其中有的接輸入、輸出信號，有的接直流電源，還有的集成運(yùn)放有調(diào)零端以及外接校正電容的端子等等。但是，為了簡化起見，在電路中通常不畫出所有的引腳，而常常用運(yùn)算放大器的簡化符號，只畫兩個輸入端和一個輸出端，如右所示。集成運(yùn)算放大器的符號集成運(yùn)放的符號山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院反相輸入端同相輸入端輸出端

集成運(yùn)放的內(nèi)部實(shí)際上是一個高放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路，其結(jié)構(gòu)一般包括輸入級、中間級、輸出級和偏置電路四部分。4.1集成運(yùn)放的組成中間級偏置電路山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院輸入級ui輸出級uo集成運(yùn)放的輸入級幾乎都是采用差動放大電路的結(jié)構(gòu)形式，以達(dá)到抑制零點(diǎn)漂移的目的。差動放大電路有兩個輸入端。1、集成運(yùn)放的輸入級輸入級中間級輸出級偏置電路山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院uiuo關(guān)于長尾式差動放大電路的工作原理將在本章的第三節(jié)介紹。長尾式差動放大電路示意圖+VCCUoT1Rc2Rc1T2~~RRRe-VEE山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院返回差模輸入同相輸入端反相輸入端

中間級的主要任務(wù)就是提供足夠大的電壓放大倍數(shù)，此外，中間級還應(yīng)該為輸出級提供較大的推動電流。2、集成運(yùn)放的中間級輸入級中間級輸出級偏置電路山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院uiuo

輸出級的主要任務(wù)就是向負(fù)載提供足夠大的輸出功率。同時應(yīng)有較低的輸出電阻，以便獲得較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。輸出級應(yīng)有過載保護(hù)措施。以免因輸出端短路或負(fù)載電流過大時損壞輸出級的管子。3、集成運(yùn)放的輸出級輸入級中間級輸出級偏置電路山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院uiuo偏置電路的主要任務(wù)就是給上述各個放大級提供適當(dāng)?shù)钠秒娏?，以確定各級的靜態(tài)工作點(diǎn)。不同的放大級對偏置電流的要求不同。4、集成運(yùn)放的偏置電路輸入級中間級輸出級偏置電路山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院uiuo集成運(yùn)放內(nèi)部電路實(shí)際是一個直接耦合的多級放大電路，與其它電子器件一樣，需對其靜態(tài)和動態(tài)的性能參數(shù)進(jìn)行研究，以下介紹幾個最常用的性能指標(biāo)。4.1.2集成運(yùn)放的幾個特殊的性能參數(shù)山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院集成運(yùn)放的符號集成運(yùn)放有兩個輸入端，即同相輸入端和反相輸入端。如果加在兩個輸入端上的電壓大小相等，而極性相反，這樣的輸入電壓稱為差模輸入電壓或簡稱差模信號。1、差模電壓放大倍數(shù)Aud山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院集成運(yùn)放的符號集成運(yùn)放主要對差模信號有較強(qiáng)的放大能力，其放大倍數(shù)能達(dá)幾十萬倍！一般稱差模電壓放大倍數(shù)。用Aud表示。去差動放大電路如果加在集成運(yùn)放兩個輸入端信號其電壓大小相等，而極性亦相同，這樣的輸入電壓稱為共模輸入電壓或簡稱共模信號。2、共模電壓放大倍數(shù)Auc山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院集成運(yùn)放的符號集成運(yùn)放對共模信號的放大倍數(shù)稱為共模電壓放大倍數(shù)，用Auc表示。共模放大倍數(shù)一般很小，且越小越好！一般將差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比的絕對值稱為共模抑制比，通常用KCMR表示。即：3、共模抑制比KCMR山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院集成運(yùn)放的符號共模抑制比是一個表征差動放大電路對溫度漂移抑制能力的綜合指標(biāo)。共模抑制比愈大愈好。概念：集成運(yùn)放輸入端不加輸入信號、處于短路狀態(tài)時，其輸出往往不為零，即輸出端有緩慢變化的輸出電壓。通常把這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移，又稱溫度漂移，簡稱零漂。4、溫度漂移山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院集成運(yùn)放的符號零漂的大小是反映集成運(yùn)放性能好壞的重要參數(shù)。一般很小，且越小越好！理想應(yīng)為零。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因很多，最主要的是溫度影響。所以一般把零點(diǎn)漂移稱為溫度漂移。由于溫度變化引起三極管的參數(shù)變，導(dǎo)致電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。尤其處于輸入級電路工作點(diǎn)的變化，將被逐級傳遞和放大，集成運(yùn)放內(nèi)部電路級數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈大，輸出級的漂移電壓就愈大。所以，集成運(yùn)放輸入級的主要作用是盡量減少零漂。產(chǎn)生溫度漂移的原因山東廣播電視大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院由于集成運(yùn)放內(nèi)部元器件參數(shù)的不對稱或不匹配，同樣會使集成運(yùn)放輸入電壓為零時，輸出電壓不為零。為了使輸出電壓為零，在集成運(yùn)放的輸入端需要加上補(bǔ)償電壓，這一補(bǔ)償電壓稱為輸入失調(diào)電壓，用符號UOS表