差動(dòng)放大電路與集成運(yùn)算放大器

差動(dòng)放大電路與集成運(yùn)算放大器第一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第4章差動(dòng)放大電路與集成運(yùn)算放大器

實(shí)訓(xùn)4基本運(yùn)算電路的組裝與測(cè)試(一)實(shí)訓(xùn)目的(1)初步接觸集成運(yùn)算放大器,了解其外形特征、管腳設(shè)置及其基本外圍電路的連接。(2)通過(guò)反相比例運(yùn)算電路、加法運(yùn)算電路及減法運(yùn)算電路輸出、輸入之間關(guān)系的測(cè)試，初步了解集成運(yùn)放基本運(yùn)算電路的功能。(3)進(jìn)一步熟練示波器的使用，練習(xí)使用雙蹤示波器測(cè)量直流及正弦交流電壓，以及對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行對(duì)比。第二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

(二)預(yù)習(xí)要求(1)復(fù)習(xí)前一章中有關(guān)集成運(yùn)放及其引入負(fù)反饋的有關(guān)內(nèi)容。(2)提前熟悉雙蹤示波器的使用方法。

(三)實(shí)訓(xùn)原理

1.集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介集成運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱集成運(yùn)放或運(yùn)放）是一種高放大倍數(shù)、高輸入阻抗、低輸出阻抗的直接耦合多級(jí)放大器，具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，可對(duì)直流信號(hào)和交流信號(hào)進(jìn)行放大本實(shí)訓(xùn)所用LM741集成運(yùn)放的外引腳排列順序及符號(hào)如實(shí)圖4.1所示。它有8個(gè)管腳，各管腳功能如圖注所示。第三頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第四頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日集成運(yùn)放是本教材中頭一個(gè)集成電子器件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。不過(guò)，我們暫時(shí)可以不去了解其內(nèi)部電路，只要掌握其外圍電路的接法就可以了。

2.負(fù)反饋的引入由第3章可知，放大器引入負(fù)反饋后，可以改善很多性能。集成運(yùn)放若不接負(fù)反饋或接正反饋，只要有一定的輸入信號(hào)（即使是微小的輸入信號(hào)），輸出端就會(huì)達(dá)到最大輸出值（即飽和值），運(yùn)放的這種工作狀態(tài)稱為非線性工作狀態(tài)。非線性工作狀態(tài)常用在電壓比較器和波形發(fā)生器等電路中，這里暫不考慮。集成運(yùn)放引入負(fù)反饋后，就可工作于線性狀態(tài)。線性狀態(tài)時(shí)，輸出電壓Uo與輸入電壓Ui之間的運(yùn)算關(guān)系僅取決于外接反饋網(wǎng)絡(luò)與輸入端的外接阻抗，而與運(yùn)算放大器本身參數(shù)無(wú)關(guān)。這一點(diǎn)大家在實(shí)訓(xùn)中要充分體會(huì)。第五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

3.幾種基本運(yùn)算電路依外接元件連接的不同，集成運(yùn)放可以構(gòu)成比例放大、加減法、微分、積分等多種數(shù)學(xué)運(yùn)算電路。本實(shí)訓(xùn)只不過(guò)進(jìn)行其中幾種運(yùn)算。1）反相比例運(yùn)算反相比例運(yùn)算電路如實(shí)圖4.2(a)所示。輸入信號(hào)Ui從反相輸入端輸入,同相輸入端經(jīng)電阻接地。這個(gè)電路的輸出與輸入之間有如下關(guān)系:Uo=即輸出電壓與輸入電壓成比例,比例系數(shù)僅與外接電阻Rf、R1有關(guān)，與運(yùn)放本身的參數(shù)無(wú)關(guān)。同相端所接R2、R3稱為平衡電阻，其作用是避免由于電路的不平衡而產(chǎn)生誤差。第六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日若使Rf=R1，則Uo=Ui，此時(shí)電路稱為反相器，即輸出電壓與輸入電壓大小相等而極性相反。2）反相加法運(yùn)算實(shí)圖4.2（b）所示為反相加法運(yùn)算電路。圖中，兩個(gè)輸入信號(hào)Ui1、Ui2分別經(jīng)R1、R2（數(shù)值與R1相等）輸入反相端。R3為平衡電阻，R3=R1//R2//Rf。這個(gè)電路的輸出輸入關(guān)系為Uo=若Rf=R1=R2，則Uo=（Ui1+Ui2）。第八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日3）減法運(yùn)算實(shí)圖4.2(c)為減法運(yùn)算電路,其中R1=R2，R3=Rf。兩個(gè)輸入信號(hào)Ui1、Ui2分別經(jīng)電阻R1、R2從反相、同相兩個(gè)輸入端輸入。這個(gè)電路的輸出輸入關(guān)系為Uo=若R1=R2=R3=Rf，則Uo=Ui2Ui1。

4.調(diào)零問(wèn)題由于集成運(yùn)放一般都存在失調(diào)電壓和失調(diào)電流，因而會(huì)影響運(yùn)算精度。比如，實(shí)圖4.2(a)的反相比例運(yùn)算電路中,輸入電壓Ui=0時(shí)，輸出電壓Uo不為0，而是一個(gè)很小的非零數(shù)。第九頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)整1、5腳連接的調(diào)零電位器RP，可使輸出電壓變?yōu)榱?。這個(gè)過(guò)程就是運(yùn)放的調(diào)零。調(diào)零之后再進(jìn)行各種運(yùn)算電路的測(cè)量，測(cè)量結(jié)果才會(huì)準(zhǔn)確。

(四)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

1.反相比例運(yùn)算電路測(cè)試按實(shí)圖4.2(a)在模擬實(shí)驗(yàn)包上搭建電路，確定無(wú)誤后，接入±15V直流穩(wěn)壓電源。首先對(duì)運(yùn)放電路進(jìn)行調(diào)零，即令Ui=0，再調(diào)整調(diào)零電位器RP，使輸出電壓Uo=0。（1）按實(shí)表4.1指定的電壓值輸入不同的直流信號(hào)Ui，分別測(cè)量對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo，并計(jì)算出電壓放大倍數(shù)。第十頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第十一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）將輸入信號(hào)改為f=1kHz、幅值為200mV的正弦交流信號(hào)，用示波器觀察輸入、輸出信號(hào)的波形。分析其是否滿足上述反相比例關(guān)系。（3）把R1、R2換成51kΩ，其余條件不變，重復(fù)上述（1）、（2）步的內(nèi)容。（4）把R1、R2、R3、R4均接成100kΩ，其余條件不變，重復(fù)上述（1）、（2）步的內(nèi)容。

2.反相加法運(yùn)算電路測(cè)試按實(shí)圖4.2(b)接線，調(diào)零過(guò)程同上。第十二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)節(jié)RP1、RP2，使A、B兩點(diǎn)電位UA、UB為實(shí)表4.2中數(shù)值。分別測(cè)量對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo。

3.減法運(yùn)算電路測(cè)試接實(shí)圖4.2(c)接線。調(diào)節(jié)RP1、RP2，使UA、UB為實(shí)表4.3中數(shù)值。分別測(cè)量對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo。(五)實(shí)訓(xùn)報(bào)告(1)整理數(shù)據(jù)，完成表格。(2)根據(jù)測(cè)量結(jié)果將實(shí)測(cè)值與計(jì)算值相比較，分析各個(gè)基本運(yùn)算電路是否符合相應(yīng)運(yùn)算關(guān)系。(3)總結(jié)集成運(yùn)放的調(diào)零過(guò)程。第十三頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日(六)思考題經(jīng)過(guò)實(shí)訓(xùn)，你肯定對(duì)下列問(wèn)題產(chǎn)生了興趣：(1)在集成運(yùn)放的運(yùn)算電路中，為什么其輸出、輸入之間關(guān)系僅由外接元件決定，而與運(yùn)放本身的參數(shù)無(wú)關(guān)？(2)按照反相比例運(yùn)算關(guān)系，加大比例系數(shù)是否可使輸出電壓無(wú)限地增大呢？這顯然不會(huì)。那么，增大到什么程度就不再增大了呢？(3)運(yùn)放兩個(gè)輸入端為什么要“平衡”，集成運(yùn)放內(nèi)部電路的輸入部分是什么電路？(4)積分微分運(yùn)算電路是如何構(gòu)成的？后續(xù)理論課很快便會(huì)使這些問(wèn)題得到解決。第十四頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日4.1差動(dòng)放大電路

4.1.1直接耦合放大中的特殊問(wèn)題在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于信號(hào)的放大，一般都采用多級(jí)放大電路，以達(dá)到較高的放大倍數(shù)。多級(jí)放大電路中，各級(jí)之間的耦合方式有三種，即阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合。對(duì)于頻率較高的交流信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)，常采用阻容耦合或變壓器耦合。但是，在生產(chǎn)實(shí)際中，需要放大的信號(hào)往往是變化非常緩慢的信號(hào)，甚至是直流信號(hào)。對(duì)于這樣的信號(hào)，不能采用阻容耦合或變壓器耦合，而只能采用直接耦合方式。所謂直接耦合，就是放大器前級(jí)輸出端與后級(jí)輸入端以及放大器與信號(hào)源或負(fù)載直接連接起來(lái)，或者經(jīng)電阻等能通過(guò)直流的元件連接起來(lái)。第十五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日或者經(jīng)電阻等能通過(guò)直流的元件連接起來(lái)。由于直接耦合放大器可用來(lái)放大直流信號(hào)，所以也稱為直流放大器。在集成電路中要制作耦合電容和電感元件相當(dāng)困難，所以近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的很多集成電路（如集成運(yùn)算放大器），其內(nèi)部電路多采用直接耦合方式。實(shí)際上，直接耦合放大器不僅能放大直流信號(hào)，也能放大交流信號(hào)。因此，隨著集成電路的發(fā)展，直接耦合放大器正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。然而，在多級(jí)放大器中采用直接耦合存在兩個(gè)特殊問(wèn)題必須加以解決。一是級(jí)間直流量的相互影響問(wèn)題，二是零點(diǎn)漂移問(wèn)題。第十六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D4.1.1（a）是一個(gè)簡(jiǎn)單的直接耦合放大器，后級(jí)輸入端（V2的基極）直接接在前級(jí)的輸出端（V1的集電極）。在這種電路中就存在前后級(jí)間直流量的相互影響問(wèn)題。首先，兩級(jí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)是相互影響的。當(dāng)V1的靜態(tài)工作點(diǎn)發(fā)生偏移時(shí)，這個(gè)偏移量會(huì)經(jīng)過(guò)V2放大，使V2的靜態(tài)工作點(diǎn)發(fā)生更大的偏移。其次，由于V1的集電極與Ｖ2的基極為同一電位，因而V1的UCE1受到V2的UBE2的鉗制而只有0.7V左右致使信號(hào)電壓的動(dòng)態(tài)范圍很小。為了克服這一不足，可在V2發(fā)射極接電阻，使V2的發(fā)射極電位升高，則其基極（V1的集電極）電位也可升高。第十七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日如圖4.1.1（b）所示。不過(guò)，若采用圖4.1.1（b）所示電路，后級(jí)的集電極電位逐級(jí)高于前級(jí)的集電極電位，經(jīng)過(guò)幾級(jí)耦合之后，末級(jí)的集電極電位便會(huì)接近電源電壓，這實(shí)際上也是限制了放大器的級(jí)數(shù)。所謂零點(diǎn)漂移，就是當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出信號(hào)不為零，而是一個(gè)隨時(shí)間漂移不定的信號(hào)。零點(diǎn)漂移簡(jiǎn)稱為零漂。產(chǎn)生零漂的原因有很多，如溫度變化、電源電壓波動(dòng)、晶體管參數(shù)變化等。其中溫度變化是主要的，因此零漂也稱為溫漂。在阻容耦合放大器中，由于電容有隔直作用，因而零漂不會(huì)造成嚴(yán)重影響。但是，在直接耦合放大器中，由于前級(jí)的零漂會(huì)被后級(jí)放大，因而將會(huì)嚴(yán)重干擾正常信號(hào)的放大和傳輸。比如，圖4.1.1所示直接耦合電路中，輸入信號(hào)為零時(shí)（即ΔUi=0），輸出端應(yīng)有固定不變的直流電壓Uo=UCE2。第十八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第十九頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日但是由于溫度變化等原因，V1、V2的靜態(tài)工作點(diǎn)會(huì)隨之改變，于是使輸出端電壓發(fā)生變化，也就是有了輸出信號(hào)。特別是V1工作點(diǎn)的變化影響最大，它會(huì)像信號(hào)一樣直接耦合到V2，并被V2放大。因此，直接耦合放大器的第一級(jí)工作點(diǎn)的漂移對(duì)整個(gè)放大器的影響是最嚴(yán)重的。顯然，放大器的級(jí)數(shù)越多，零漂越嚴(yán)重。由于零漂的存在，我們將無(wú)法根據(jù)輸出信號(hào)來(lái)判斷是否有信號(hào)輸入，也無(wú)法分析輸入信號(hào)的大小。對(duì)于級(jí)間直流量的相互影響問(wèn)題，一般采用降低前級(jí)輸出電壓、抬高后級(jí)發(fā)射極電位、采用NPN與PNP組合電路等方法加以解決。第二十頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日除圖4.1.2（b）之外，圖4.1.2（a）亦為抬高后級(jí)發(fā)射極電位的直接耦合電路，圖4.1.2（b）則為NPN管與PNP管組合的直接耦合電路。在圖4.1.2（a）中，由于二極管D的靜態(tài)電阻大，靜態(tài)電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的壓降大，故可有效地提高V2的發(fā)射極電位；但二極管的動(dòng)態(tài)電阻小，故信號(hào)電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的壓降小，因而對(duì)信號(hào)的負(fù)反饋?zhàn)饔眯?，不?huì)引起放大倍數(shù)顯著下降。這里是利用了非線性元件的靜態(tài)電阻與動(dòng)態(tài)電阻不相等的特性來(lái)適應(yīng)直接耦合放大器對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的不同要求的。而圖4.1.2（b）所示電路則沒有這種作用。在圖4.1.2（b）中，由于V1、V2兩管所需的電壓極性相反，V1的集電極電位比基極電位高，V2的集電極電位比基極電位低，這樣的兩個(gè)管子配合使用，兩級(jí)電路便都能得到合適的工作電壓。第二十一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第二十二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于零點(diǎn)漂移問(wèn)題，不能通過(guò)增加級(jí)數(shù)、提高放大倍數(shù)的辦法來(lái)解決，因?yàn)檫@樣做雖然提高了放大和分辨微弱信號(hào)的能力，但同時(shí)第一級(jí)的零漂信號(hào)也被放大了。為了減小零點(diǎn)漂移，常用的主要措施有：采用高穩(wěn)定度的穩(wěn)壓電源；采用高質(zhì)量的電阻、晶體管，其中晶體管選硅管（硅管的ICBO比鍺管的?。?；采用溫度補(bǔ)償電路；采用差動(dòng)式放大電路，等等。在上述這些措施中，采用差動(dòng)放大電路是目前應(yīng)用最廣泛的能有效抑制零漂的方法。下面將對(duì)這種方法作重點(diǎn)介紹。第二十三頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

4.1.2基本差動(dòng)放大器

1.工作原理圖4.1.3是基本的差動(dòng)放大器，它由兩個(gè)完全相同的單管放大器組成。由于兩個(gè)三極管V1、V2的特性完全一樣，外接電阻也完全對(duì)稱相等，兩邊各元件的溫度特性也都一樣，因此兩邊電路是完全對(duì)稱的。輸入信號(hào)從兩管的基極輸入，輸出信號(hào)則從兩管的集電極之間輸出。靜態(tài)時(shí)，輸入信號(hào)為零，即Ui1=Ui2=0，由于電路左右對(duì)稱，即Ic1=Ic2，Ic1Rc=Ic2Rc或Uc1=Uc2，故輸出電壓為Uo=Uc1Uc2=0。第二十四頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第二十五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)電源波動(dòng)或溫度變化時(shí)，兩管集電極電位將同時(shí)發(fā)生變化。比如，溫度升高會(huì)引起兩管集電極電流同步增加，由此使集電極電位同步下降?？紤]到電路的對(duì)稱性，兩管集電極電位的減少量必然相等，即ΔUc1=ΔUc2，于是輸出電壓為Uo=(Uc1ΔUc1)(Uc2ΔUc2)=0。由此可見，盡管每只管子的零漂仍然存在，但兩管的漂移信號(hào)（ΔUc1、ΔUc2）在輸出端恰能互相抵消，使得輸出端不出現(xiàn)零點(diǎn)漂移，從而使零漂受到了抑制。這就是差動(dòng)放大器抑制零點(diǎn)漂移的基本原理。第二十六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日由上述分析可知，差動(dòng)放大電路是利用兩邊電路相同的零漂互相抵消的辦法來(lái)抑制輸出端零漂的。顯然，兩邊電路的對(duì)稱性將直接影響這種抵消的效果。電路對(duì)稱性越好，這種抵消效果越好，對(duì)零漂的抑制能力越強(qiáng)。為了減小零漂，應(yīng)盡量提高電路的對(duì)稱程度。在集成運(yùn)放等集成電路中，其輸入級(jí)采用差動(dòng)放大形式，由于集成工藝上可實(shí)現(xiàn)很高的電路對(duì)稱性，因而其抑制零漂的能力都很強(qiáng)。

2.共模信號(hào)與差模信號(hào)差動(dòng)放大器的輸入信號(hào)可以分為兩種，即共模信號(hào)和差模信號(hào)。在放大器的兩輸入端分別輸入大小相等、極性相同的信號(hào)即Ui1=Ui2時(shí)，這種輸入方式稱為共模輸入，所輸入的信號(hào)稱為共模（輸入）信號(hào)。第二十七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日共模輸入信號(hào)常用Uic來(lái)表示，即Uic=Ui1=Ui2。在共模輸入時(shí)，輸出電壓與輸入共模電壓之比稱為共模電壓放大倍數(shù)，用Ac表示。在放大器的兩輸入端分別輸入大小相等、極性相反的信號(hào)，即Ui1=Ui2時(shí)，這種輸入方式稱為差模輸入，所輸入的信號(hào)稱為差模輸入信號(hào)。差模輸入信號(hào)常用Uid來(lái)表示，即Ui1=在差模輸入時(shí)，輸出電壓與輸入差模電壓之比稱為差模電壓放大倍數(shù)，用Ad表示。差動(dòng)放大器兩種輸入方式如圖4.1.4所示。第二十八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第二十九頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日由圖4.1.4（a）可以看出，當(dāng)差動(dòng)放大器輸入共模信號(hào)時(shí)，由于電路對(duì)稱，其輸出端的電位Uc1和Uc2的變化也是大小相等、極性相同，因而輸出電壓Uoc保持為零?？梢?，在理想情況下（電路完全對(duì)稱），差動(dòng)放大器在輸入共模信號(hào)時(shí)不產(chǎn)生輸出電壓，也就是說(shuō)，理想差動(dòng)放大器的共模電壓放大倍數(shù)為零，或者說(shuō)，差動(dòng)放大器對(duì)共模信號(hào)沒有放大作用，而是有抑制作用。實(shí)際上，上述差動(dòng)放大器對(duì)零漂的抑制作用就是它抑制共模信號(hào)的結(jié)果。因?yàn)楫?dāng)溫度升高時(shí)，兩個(gè)晶體管的電流都要增大，這相當(dāng)于在兩個(gè)輸入端加上了大小相等、極性相同的共模信號(hào)。換句話說(shuō)，產(chǎn)生零漂的因素可以等效為輸入端的共模信號(hào)。顯然，Ac越小，對(duì)零漂的抑制作用越強(qiáng)。第三十頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日由圖4.1.4（b）可以看出，當(dāng)差動(dòng)放大器輸入差模信號(hào)(Ui1=1/2Uid，Ui2=1/2Uid）時(shí)，由于電路對(duì)稱，其兩管輸出端電位Uc1和Uc2的變化也是大小相等、極性相反。若某個(gè)管集電極電位升高ΔUc，則另一個(gè)管集電極電位必然降低ΔUc。設(shè)兩管的電壓放大倍數(shù)均為A（兩管對(duì)稱，參數(shù)相同），則兩管輸出端電位增量分別為ΔUc1=ΔUc=，ΔUc2=ΔUc=差動(dòng)放大器總的輸出電壓為Uod=ΔUc1ΔUc2=2ΔUc=UidA第三十一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日差模電壓放大倍數(shù)為式（4.1.1）表明，差動(dòng)放大器的差模電壓放大倍數(shù)等于組成該差動(dòng)放大器的半邊電路的電壓放大倍數(shù)。由單管共射放大器的電壓放大倍數(shù)計(jì)算式，有一般應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，當(dāng)兩管的輸出端（即集電極）間接有負(fù)載RL時(shí)，上式應(yīng)為第三十二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日其中R′L=Rc∥(1/2RL)。這里R′L≠Rc∥RL，其原因是由于兩管對(duì)稱，集電極電位的變化等值反相，而與兩集電極相連的RL的中點(diǎn)電位不變，這點(diǎn)相當(dāng)于交流地電位。因而對(duì)每個(gè)單管來(lái)說(shuō)，負(fù)載電阻（輸出端對(duì)地間的電阻）應(yīng)是RL的一半，即RL/2，而不是RL。差動(dòng)放大器對(duì)共模信號(hào)無(wú)放大，對(duì)差模信號(hào)有放大，這意味著差動(dòng)放大器是針對(duì)兩輸入端的輸入信號(hào)之差來(lái)進(jìn)行放大的，輸入有差別，輸出才變動(dòng)，即為“差動(dòng)”。在更一般的情況下，兩個(gè)輸入信號(hào)電壓既非共模，又非差模，而是任意的兩個(gè)信號(hào)，這種情況稱為不對(duì)稱輸入。不對(duì)稱輸入信號(hào)可以視為差模信號(hào)與共模信號(hào)的合成。第三十三頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日分析這類信號(hào)時(shí)，可先將它們分解成共模信號(hào)和差模信號(hào)，然后再去處理。其中差模信號(hào)是兩個(gè)輸入信號(hào)之差。上述放大器的輸入回路經(jīng)過(guò)兩個(gè)管子的發(fā)射結(jié)和兩個(gè)電阻Rs，故輸入電阻為rid=2(Rs+rbe)(4.1.3)放大器的輸出端經(jīng)過(guò)兩個(gè)Rc，故輸出電阻為Ro≈2Rc(4.1.4)

3.共模抑制比如上所述，差動(dòng)放大器的輸入信號(hào)可以看成一個(gè)差模信號(hào)與一個(gè)共模信號(hào)的疊加。第三十四頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于差模信號(hào)，我們要求放大倍數(shù)盡量地大；對(duì)于共模信號(hào)，我們希望放大倍數(shù)盡量地小。為了全面衡量一個(gè)差動(dòng)放大器放大差模信號(hào)、抑制共模信號(hào)的能力，我們引入一個(gè)新的量——共模抑制比，用來(lái)綜合表征這一性質(zhì)。共模抑制比KCMRR的定義為有時(shí)用對(duì)數(shù)形式表示這個(gè)定義表明，共模抑制比愈大，差動(dòng)放大器放大差模信號(hào)（有用信號(hào)）的能力越強(qiáng)，抑制共模信號(hào)（無(wú)用信號(hào)）的能力也越強(qiáng)。第三十五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

4.1.3實(shí)際差動(dòng)放大器

1.帶射極公共電阻的差動(dòng)放大器上述基本差動(dòng)放大器是利用電路兩側(cè)的對(duì)稱性抑制零漂等共模信號(hào)的。但是它還存在兩方面的不足。首先，各個(gè)管子本身的工作點(diǎn)漂移并未受到抑制。若要其以單端輸出（也叫不對(duì)稱輸出），則其“兩側(cè)對(duì)稱，互相抵消”的優(yōu)點(diǎn)就無(wú)從體現(xiàn)了；另外，若每側(cè)的漂移量都比較大，此時(shí)要使兩側(cè)在大信號(hào)范圍內(nèi)作到完全抵消也相當(dāng)困難。針對(duì)上述不足，我們引入了帶射極公共電阻的差動(dòng)放大器，如圖4.1.5所示。第三十六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第三十七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日帶射極公共電阻Re的差放電路也叫長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大器。接入公共電阻Re的目的是引入直流負(fù)反饋。比如，當(dāng)溫度升高時(shí)，兩管的IC1和IC2同時(shí)增大，由于有了Re，便有以下負(fù)反饋過(guò)程：IC1↓IC1↑→UBE1↓→IB1↓→IE↑→URe↑→UE↑→IC2↑→UBE2↓→IB2↓IC2↓t(℃)↑→第三十八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日可見，這個(gè)負(fù)反饋過(guò)程與第2章討論過(guò)的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的工作原理是一樣的，都是利用電流負(fù)反饋改變?nèi)龢O管的UBE從而抑制I的變化。顯然，Re越大，則負(fù)反饋?zhàn)饔迷綇?qiáng)，抑制溫漂的效果越好。然而，若Re過(guò)大，會(huì)使其直流壓降也過(guò)大，由此可能會(huì)使靜態(tài)電流值下降。為了彌補(bǔ)這一不足，圖4.1.5中在Re下端引入了負(fù)電源UEE，用來(lái)補(bǔ)償Re上的直流壓降，從而保證了放大器的正常工作。下面我們對(duì)圖4.1.5所示電路作動(dòng)態(tài)分析。首先將輸入信號(hào)分解為共模信號(hào)Uic和差模信號(hào)Uid兩部分，再分別說(shuō)明Re對(duì)這兩種信號(hào)放大倍數(shù)有何影響。第三十九頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于共模輸入信號(hào)，由于電路對(duì)稱，兩管的射極電流IE（約等于集電極電流IC）變化量大小相等、極性相同（即同增同減），ΔIE1=ΔIE2=ΔIE，使流過(guò)Re的總電流變化量為2ΔIE，這個(gè)電流變化量在Re上產(chǎn)生的電壓變化量（2ΔIERe）構(gòu)成負(fù)反饋信號(hào)，可使共模放大倍數(shù)降低?？梢?，Re對(duì)共模信號(hào)具有負(fù)反饋?zhàn)饔?，能夠抑制共模信?hào)的輸出。這個(gè)抑制過(guò)程實(shí)際上就是上述抑制零漂的過(guò)程。第四十頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于差模信號(hào)，Re卻沒有抑制作用。當(dāng)輸入差模信號(hào)時(shí)，兩管的電流IE變化量數(shù)值相等，但極性相反，一個(gè)管IE增加，另一個(gè)管IE減少，即ΔIE1=ΔIE2，因而流過(guò)Re的總電流不變，Re上的電壓降便不改變。這樣，對(duì)差模信號(hào)而言，Re上沒有信號(hào)壓降，如同短路一般。當(dāng)然，不起負(fù)反饋?zhàn)饔?，也就不?huì)影響差模放大倍數(shù)。具有射極電阻Re的差動(dòng)放大器，既利用電路的對(duì)稱性使兩管的零漂在輸出端互相抵消，又利用Re對(duì)共模信號(hào)的負(fù)反饋?zhàn)饔脕?lái)抑制每個(gè)管自身的零漂。由于這種放大器對(duì)零漂具有雙重抑制作用，所以它的零漂比未接入Re的基本形式差動(dòng)放大器要小得多。而且，由于每側(cè)的漂移都減小了，信號(hào)可以從單端輸出第四十一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日例4.1.2在圖4.1.5電路中，Rs=5kΩ，Rc=10kΩ，Re=10kΩ，UCC=UEE=12V，兩管電流放大倍數(shù)均為β=50。試計(jì)算：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）差模電壓放大倍數(shù)；（3）輸入、輸出電阻。解（1）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)時(shí)，無(wú)信號(hào)輸入，Ui1=Ui2=0。設(shè)單管的發(fā)射極電流為IEQ，則Re上流過(guò)電流為2IEQ。對(duì)單管的基極回路可列出如下關(guān)系：第四十二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日IBQRs+UBE+2IEQReUEE=0又由

IEQ=(1+β)IBQ所以

代入數(shù)據(jù)得

ICQ=βIBQ=50×0.011=0.55mAUCEQ=UCC+UEEICQRc2IEQRe=12+120.55×102×0.55×10=7.5V第四十三頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日（2）計(jì)算差模電壓放大倍數(shù)。圖4.1.6為圖4.1.5所示電路的差模輸入交流通路。由于差模信號(hào)在Re上沒有壓降，故將其視為交流短路。所以，其差模電壓放大倍數(shù)的計(jì)算與未引入Re時(shí)基本差動(dòng)放大器差模電壓放大倍數(shù)的計(jì)算相同，也由式（4.1.2）計(jì)算。在未接電阻RL時(shí)，式中所以第四十四頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第四十五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日若接有負(fù)載電阻RL(如圖4.1.6中虛線所示），則有Ad=式中R′L=Rc∥(RL/2)（3）計(jì)算輸入輸出電阻。差模輸入電阻及輸出電阻的計(jì)算也與基本差放電路相同，即可分別由（4.1.3）式和（4.1.4）式計(jì)算。由（4.1.3）式，差模輸入電阻為第四十六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日rid=2(Rs+rbe)=2×(5+2.7)=15.4kΩ由（4.1.4）式，輸出電阻為ro≈2Rc=2×10=20kΩ應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，這里計(jì)算的差模電壓放大倍數(shù)及輸出電阻都是對(duì)雙端輸出來(lái)說(shuō)的。雙端輸出即從兩個(gè)管的集電極之間輸出信號(hào)。后面還會(huì)看到單端輸出的情況，即從一個(gè)管子的集電極與地之間輸出信號(hào)，單端輸出時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)及輸出電阻不能用（4.1.2）式及（4.1.4）式計(jì)算。第四十七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

2.帶恒流源的差動(dòng)放大器從上述分析中可以看到，欲提高電路的共模抑制比，射極公共電阻Re越大越好。不過(guò)，Re大了之后，維持相同工作電流所需的電源電壓UEE的值也必須相應(yīng)增大。顯然，使用過(guò)高的電源電壓是不合適的。此外，Re值過(guò)大時(shí)直流能耗也大。

為了解決這個(gè)矛盾，我們先對(duì)Re的作用從動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩個(gè)角度作一分析。從加強(qiáng)對(duì)共模信號(hào)的負(fù)反饋?zhàn)饔每紤]，只要求Re的動(dòng)態(tài)電阻值大，而不是要求其靜態(tài)電阻值大。第四十八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日的動(dòng)態(tài)電阻值大時(shí)，當(dāng)其流過(guò)的電流IRe有微小變化ΔIRe時(shí),便會(huì)在Re上產(chǎn)生較大的電壓變化ΔIRe·Re，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的負(fù)反饋。從減小電源電壓UEE及降低直流壓降考慮，要求Re的靜態(tài)電阻小。所以，只要Re的動(dòng)態(tài)電阻大、靜態(tài)電阻小就可以解決上述矛盾。不過(guò)，普通線性電阻的靜態(tài)電阻與動(dòng)態(tài)電阻相同，無(wú)法達(dá)到我們的要求。為此，我們要選用一種動(dòng)態(tài)電阻大、靜態(tài)電阻小的非線性元件來(lái)代替Re。晶體三極管恒流源電路就具有這種特性。由三極管的輸出特性曲線可知，在放大區(qū)工作時(shí)，三極管的動(dòng)態(tài)電阻rce比靜態(tài)電阻RCE大得多。若將三極管接成第2章所學(xué)過(guò)的工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，如4.1.7所示，則由于存在電流負(fù)反饋，其輸出電流IC基本恒定，故這種電路稱為恒流源電路。第四十九頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第五十頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日從集電極與地之間看進(jìn)去，恒流源電路的輸出電阻比三極管本身的動(dòng)態(tài)電阻rce要大得多。正因?yàn)楹懔髟措娐份敵鲭娮韬艽?，因此用它代替圖4.1.5中的Re是相當(dāng)理想的。圖4.1.8所示即帶恒流源的差動(dòng)放大器。圖（b）是圖（a）的簡(jiǎn)化表示圖。在圖4.1.8電路中，V3是一個(gè)恒流源，它能維持自身集電極電流IC3恒定。而IC3=IC1+IC2，所以IC1與IC2也就保持恒定，它們不能同時(shí)增加或同時(shí)減少，也就是不隨共模信號(hào)的增減而變化，這就大大抑制了共模信號(hào)。這種抑制作用相當(dāng)于用恒流源的很大的輸出電阻（嚴(yán)格來(lái)講，恒流源的輸出電阻為∞）對(duì)共模信號(hào)引入了很強(qiáng)的負(fù)反饋。第五十一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第五十二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日在圖4.1.8電路中，V3是一個(gè)恒流源，它能維持自身集電極電流IC3恒定。而IC3=IC1+IC2，所以IC1與IC2也就保持恒定，它們不能同時(shí)增加或同時(shí)減少，也就是不隨共模信號(hào)的增減而變化，這就大大抑制了共模信號(hào)。這種抑制作用相當(dāng)于用恒流源的很大的輸出電阻（嚴(yán)格來(lái)講，恒流源的輸出電阻為∞）對(duì)共模信號(hào)引入了很強(qiáng)的負(fù)反饋。而對(duì)于差模信號(hào)，則不受IC3恒定的影響，因?yàn)楫?dāng)差模信號(hào)使一側(cè)管的集電極電流IC1增大時(shí)，另一側(cè)管的集電極電流IC2必將減少同樣的值，兩者互相抵消，恰與IC3恒定相符。也就是說(shuō)，恒流源的恒流性質(zhì)對(duì)于差模信號(hào)是起不到負(fù)反饋?zhàn)饔玫?。第五十三?yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日為了彌補(bǔ)電路不對(duì)稱造成的失調(diào)，往往在差放電路中引入調(diào)零電路，以電路形式上的不平衡來(lái)抵消元件參數(shù)的不對(duì)稱。調(diào)零電路分為射極調(diào)零和集電極調(diào)零，如圖4.1.9所示。圖中電位器RＰ為調(diào)零電位器，調(diào)節(jié)RP的滑動(dòng)端位置，可使輸出為零。比如，（a）圖中，若輸入為零時(shí)輸出Uo為正，則可將RP的滑動(dòng)端向左移動(dòng)，使Ic1↑，Ic2↓，便使Uo趨于零。同樣的情況，若發(fā)生在（b）圖，則應(yīng)將電位器中點(diǎn)向右移動(dòng)，以增加V1的集電極負(fù)載電阻，降低其集電極電位，使Uo降為零。第五十四頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第五十五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日例4.1.3圖4.1.10（a）為帶恒流源及調(diào)零電位器的差動(dòng)放大器，二極管VD的作用是溫度補(bǔ)償，它使恒流源IC3基本不受溫度變化的影響。設(shè)UCC=UEE=12V，Rc=100kΩ，RP=200Ω，R1=6.8kΩ，R2=2.2kΩ，R3=33kΩ，Rs=10kΩ，E3=UVD=0.7V，各管的β值均為72，求靜態(tài)時(shí)的UC1，差模電壓放大倍數(shù)及輸入輸出電阻。解（1）靜態(tài)分析。由R1與R2的分壓關(guān)系有第五十六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第五十七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日所以IC3≈IE3=IC1=IC2于是UC1=UCCIC1Rc=120.0865×100=3.35V（2）求差模電壓放大倍數(shù)及輸入輸出電阻。圖4.1.10（b）為（a）圖的差模交流通路，圖中RP中點(diǎn)（V3的集電極）為交流電位的地。根據(jù)（4.1.2）式并考慮到電位器RP對(duì)放大倍數(shù)的影響，差模電壓放大倍數(shù)為第五十八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日因?yàn)閞be1=300+(1+β)故差模輸入電阻為輸出電阻為第五十九頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

4.1.4差動(dòng)放大器的幾種接法

1.雙端輸入、雙端輸出;2.雙端輸入、單端輸出;這種接法如圖4.1.11（a）所示。由圖可見，輸出信號(hào)Uo只從一個(gè)管子（V1）的集電極與地之間引出，因而Uo只有雙端輸出時(shí)的一半，電壓放大倍數(shù)Ad也只有雙端輸出時(shí)的一半，即輸入電阻不隨輸出方式而變，而輸出電阻變?yōu)閞o≈Rc第六十頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第六十一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

3.單端輸入、雙端輸出;這種接法如圖4.1.11（b）所示。信號(hào)只從一只管子（這里是V1）的基極與地之間輸入，而另一只管子的基極接地。表面看來(lái)，似乎兩管不是工作在差動(dòng)狀態(tài)。但是，若將發(fā)射極公共電阻Re換成恒流源，那么，Ic1的任何增加都將等于Ic2的減少，也就是說(shuō)，輸出端電壓的變化情況將和差動(dòng)輸入（即雙端輸入）時(shí)一樣。此時(shí)，V1、V2的發(fā)射極電位Ue將隨著輸入電壓Ui而變，變化量為Ui/2，于是，V1管的Ube1=UiUi/2=Ui/2，V2管的Ube2=0Ui/2=Ui/2，故還是屬于差動(dòng)輸入。第六十二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日即使Re不是由恒流源代替，只要Re足夠大，上述結(jié)論仍然成立。這樣，單端輸入就與雙端輸入的情況基本一樣。電壓放大倍數(shù),輸入、輸出電阻的計(jì)算也與雙端輸入相同。實(shí)際上，V2的輸入信號(hào)是原輸入信號(hào)Ui通過(guò)發(fā)射極電阻Re耦合過(guò)來(lái)的，Re在這里起到了把Ui的一半傳遞給V2的作用。單端輸入、雙端輸出的接法可把單端輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙端輸出信號(hào)，作為下一級(jí)的差動(dòng)輸入，以便更好地利用差動(dòng)放大的特點(diǎn)。這種接法還常用于負(fù)載是兩端懸?。ㄈ魏我欢硕疾荒芙拥兀┣乙筝敵稣?、負(fù)對(duì)稱性好的情況。例如，電子示波器就是將單端信號(hào)放大后，雙端輸出送到示波管的偏轉(zhuǎn)板上的。第六十三頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

4.單端輸入、單端輸出;這種接法如圖4.1.11（c）所示，它既具有（a）圖單端輸出的特點(diǎn)，又具有（b）圖單端輸入的特點(diǎn)。它的Ad、ro的計(jì)算與雙端輸入、單端輸出的情況相同，可用（4.1.8）式及（4.1.9）式計(jì)算。這種接法與第2章所講的單管基本放大電路不同，其主要優(yōu)點(diǎn)是抑制零漂的能力比單管基本放大電路強(qiáng)，而且通過(guò)改變輸入或輸出端的位置，可以得到同相或反相輸出。輸入、輸出在同一側(cè)（如圖4.1.11(c)中那樣均在V1一側(cè)）的為反相放大輸出，若由V1基極輸入而由V2集電極輸出，則變?yōu)橥噍敵?。第六十四?yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日總起來(lái)講，差動(dòng)放大器的幾種接法中，只有輸出方式對(duì)差模放大倍數(shù)和輸出電阻有影響，也就是說(shuō)，不論何種輸入方式，只要是雙端輸出，其差模放大倍數(shù)就等于單管放大倍數(shù)，輸出電阻就等于2Rc；只要是單端輸出，差模放大倍數(shù)及輸出電阻均減少一半。另外，輸入方式對(duì)輸入電阻也無(wú)影響。第六十五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日4.2集成運(yùn)算放大器基礎(chǔ)

4.2.1集成運(yùn)算放大器概述運(yùn)算放大器實(shí)際上就是一個(gè)高增益的多級(jí)直接耦合放大器，由于它最初主要用作模擬計(jì)算機(jī)的運(yùn)算放大，故至今仍保留這個(gè)名字。集成運(yùn)算放大器則是利用集成工藝，將運(yùn)算放大器的所有元件集成制作在同一塊硅片上，然后再封裝在管殼內(nèi)。集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)稱為集成運(yùn)放。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，集成運(yùn)放的各項(xiàng)性能不斷提高，目前，它的應(yīng)用領(lǐng)域已大大超出了數(shù)學(xué)運(yùn)算的范疇。使用集成運(yùn)放，只需另加少數(shù)幾個(gè)外部元件，就可以方便地實(shí)現(xiàn)很多電路功能?？梢哉f(shuō)，集成運(yùn)放已經(jīng)成為模擬電子技術(shù)領(lǐng)域中的核心器件之一。第六十六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日(1)所有元件都是在同一硅片上，在相同的條件下，采用相同的工藝流程制造，因而各元件參數(shù)具有同向偏差，性能比較一致。這是集成電路特有的優(yōu)點(diǎn)，利用這一優(yōu)點(diǎn)恰恰可以制造像差動(dòng)放大器那樣的對(duì)稱性要求很高的電路。實(shí)際上，集成電路的輸入級(jí)幾乎都無(wú)例外地采用差動(dòng)電路，以便充分利用電路對(duì)稱性，使輸出的零漂得到較好的抑制。(2)由于電阻元件是由硅半導(dǎo)體的體電阻構(gòu)成的，高阻值電阻在硅片上占用面積很大，難以制造，而制作晶體管在硅片上所占面積較小。例如，一個(gè)5kΩ電阻所占用硅片的面積約為一個(gè)三極管所占面積的三倍。所以，常采用三極管恒流源代替所需要的高值電阻。第六十七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日(3)集成電路工藝不宜制造幾十微微法以上的電容，更難以制造電感元件。為此，若電路確實(shí)需要大電容或電感，只能靠外接來(lái)解決。由于直接耦合可以減少或避免使用大電容及電感，所以集成電路中基本上都采用這種耦合方式。(4)集成電路中需用的二極管也常用三極管的發(fā)射結(jié)來(lái)代替，只要將三極管的集電極與基極短接即可。這樣做的原因主要是這樣制作的“二極管”的正向壓降的溫度系數(shù)與同類型三極管的UBE的溫度系數(shù)非常接近，提高了溫度補(bǔ)償性能。由此可見，集成電路在設(shè)計(jì)上與分立元件電路有很大差別，這在分析集成電路的結(jié)構(gòu)和功能時(shí)應(yīng)當(dāng)予以注意。第六十八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

4.2.2集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路簡(jiǎn)介集成運(yùn)放型號(hào)繁多，性能各異，內(nèi)部電路各不相同，但其內(nèi)部電路的基本結(jié)構(gòu)卻大致相同。本節(jié)主要從使用的角度來(lái)介紹典型集成運(yùn)放內(nèi)部電路的組成、工作原理和性能，從而對(duì)集成運(yùn)放有個(gè)全面而深入的了解。集成運(yùn)放的內(nèi)部電路可分為輸入級(jí)、偏置電路、中間級(jí)及輸出級(jí)四個(gè)部分。輸入級(jí)由差動(dòng)放大器組成，它是決定整個(gè)集成運(yùn)放性能的最關(guān)鍵一級(jí)，不僅要求其零漂小，還要求其輸入電阻高，輸入電壓范圍大,并有較高的增益等。偏置電路用來(lái)向各放大級(jí)提供合適的靜態(tài)工作電流,決定各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。在集成電路中，廣泛采用鏡像電流源電路作為各級(jí)的恒流偏置。第六十九頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日中間級(jí)主要是提供足夠的電壓放大倍數(shù)，同時(shí)承擔(dān)將輸入級(jí)的雙端輸出在本級(jí)變?yōu)閱味溯敵?，以及?shí)現(xiàn)電位移動(dòng)等任務(wù)。輸出級(jí)主要是給出較大的輸出電壓和電流，并起到將放大級(jí)與負(fù)載隔離的作用。常用的輸出級(jí)電路形式是射極輸出器和互補(bǔ)對(duì)稱電路，有些還附加有過(guò)載保護(hù)電路。下面以國(guó)產(chǎn)第二代通用型集成運(yùn)放F007(5G24、μA741)為例，對(duì)各部分電路的功用作以分析。F007的電原理圖如圖4.2.1所示。電路共有九個(gè)對(duì)外引線端：②、③為信號(hào)輸入端，⑥為信號(hào)輸出端，在單端輸入時(shí)，②和⑥相位相反，③和⑥相位相同，故稱②為反相輸入端，③為同相輸入端；⑦和④為正、負(fù)電源端；①和⑤為調(diào)零端；⑧和⑨為（消除寄生自激振蕩的）補(bǔ)償端。第七十頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第七十一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

1.輸入級(jí)輸入級(jí)的性能好壞對(duì)提高集成運(yùn)放的整體質(zhì)量起著決定性作用。很多性能指標(biāo)，如輸入電阻、輸入電壓（包括差模電壓、共模電壓）范圍、共模抑制比等，主要由輸入級(jí)的性能來(lái)決定。在圖4.2.1中，V1～V7以及R1、R2、R3組成F007的輸入級(jí)。其中，V1～V4組成共集—共基復(fù)合差動(dòng)放大器（V1、V2為共集電路，V3、V4為共基電路），構(gòu)成整個(gè)運(yùn)放的輸入電路。差模信號(hào)由V1、V2的基極（②、③端）輸入，經(jīng)放大后由V4、V6的集電極以單端形式輸出到中間級(jí)V{16}的基極。V5、V6、V7構(gòu)成V3、V4的有源負(fù)載。第七十二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日由V1、V2組成的共集電路輸入電阻已經(jīng)很高，它們的發(fā)射極又串有V3、V4共基電路的輸入阻抗，使輸入端②、③之間的差模輸入阻抗比一般差動(dòng)電路提高一倍，可高達(dá)1MΩ。由于兩只PNP管V3、V4的基射結(jié)之間的反向擊穿電壓較高，因而差模輸入電壓范圍較寬，可達(dá)+30V。V1、V2的集電極經(jīng)V8接到+15V，Uc1=Uc2=150.7=14.3V?？梢?，當(dāng)共模輸入電壓為13V時(shí)，V1、V2的集基之間仍可有1.3V的反偏電壓，仍可正常工作，故可輸入的共模電壓較高。第七十三頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日由于有源負(fù)載比較對(duì)稱，使共模抑制比可以很高。V7的作用除了向V5、V6提供偏流外，還將V3、V5集電極電壓的變化傳遞到V6的基極，使V6的集電極電壓變化量提高一倍，從而使單端輸出的電壓接近于雙端輸出的電壓。

2.偏置電路在集成運(yùn)放中，為了減少靜耗、限制溫升，必須降低各管的靜態(tài)電流。而集成工藝本身又限制了大阻值偏置電阻的制作，因此，集成運(yùn)放多采用恒流源電路作為偏置電路。這樣既可使各級(jí)工作電流降低，又可使各級(jí)靜態(tài)電流穩(wěn)定。F007中采用的恒流源電路是“鏡像電流源”及“微電流源”電路，下面分別介紹。第七十四頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日1）鏡像電流源電路鏡像電流源在第2章已經(jīng)作過(guò)介紹。這里為了便于討論，再作以簡(jiǎn)要說(shuō)明，其電路如圖4.2.2所示。V1、V2是做在同一小塊硅片上的兩個(gè)相鄰三極管，由于工藝、結(jié)構(gòu)及材料均相同，因此，二者性能參數(shù)相同，又因UBE1=UBE2=UBE，因此電流也對(duì)稱相等，即IB1=IB2=IB，IC1=IC2=IC由圖可得R中的電流為IR=根據(jù)分流關(guān)系，又可有第七十五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第七十六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)β>>2時(shí)，有我們稱IR為基準(zhǔn)電流，而將IC2作為輸出電流，供給其它放大級(jí)。由式（4.2.1）可知，IC2等于IR，一旦IR確定，IC2便隨之確定，IR穩(wěn)定，IC2也隨之穩(wěn)定，IC2與IR成為一種鏡像關(guān)系，故稱其為鏡像電流源。鏡像電流源的輸出電流IC2只決定于基準(zhǔn)電流IR，而與V2集電極負(fù)載大小及性質(zhì)無(wú)關(guān)。第七十七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日2）微電流源上述鏡像電流源有一個(gè)不足之處，那就是當(dāng)需要輸出電流IC2很小時(shí)，就需要R值很大，這必然給工藝帶來(lái)困難。為了既減小IC2又不加大R值，常采用圖4.2.3所示微電流源電路，它是在上述鏡像電流源的V2的發(fā)射極中串入了一個(gè)電阻Re。由圖可知，UBE1UBE2=ΔUBE=IE2Re故有

第七十八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第七十九頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日在上式中，V1、V2基射之間電壓之差ΔUBE數(shù)值很小，只需阻值不大的Re便可獲得微小的工作電流IC2，故稱之為微電流源。可以證明，IC2與IC1之間滿足下式：UTln式中UT為溫度的電壓當(dāng)量，常溫下UT=26mV。例如，當(dāng)IC1=1mA，IC2=10μA時(shí)，由式（4.2.2）可求出Re≈12kΩ，而對(duì)應(yīng)的R=14.3kΩ。若不采用微電流源，而是采用圖4.2.2所示鏡像電流源，當(dāng)UCC=15V時(shí)，要達(dá)到IC2=10μA，R約為1.43MΩ，此值已超出了集成工藝可實(shí)現(xiàn)的范圍。所第八十頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日所以，微電流源達(dá)到了接入小電阻、輸出小電流的目的。另外，由于Re的負(fù)反饋?zhàn)饔?，還可抑制電源電壓波動(dòng)及溫度的變化對(duì)輸出電流的影響，成為穩(wěn)定的微恒流源。3）F007的偏置電路圖4.2.4示出了F007的偏置電路，由V8至V{13}以及R4、R5組成。圖中共三對(duì)鏡像電流源，它們是V8與V9、V10與V11、V12與V13（其中V10與V11是微電流源）。流過(guò)R5的電流IR是V{12}與V{13}、V{10}與V{11}這兩對(duì)電流源的基準(zhǔn)電流。第八十一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第八十二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日由圖可有可見，IR是一個(gè)基本恒定的基準(zhǔn)電流。IR在V{13}中的鏡像電流IC13向中間級(jí)的V16、V17提供靜態(tài)電流；IR在V{10}中的鏡像電流IC10為V9提供集電極電流，同時(shí)為V3、V4提供基流I{3，4}。即IC10=IC9+I3，4。在V8與V9電流源中，IC8為輸入級(jí)的V1、V2提供集電極靜態(tài)電流。第八十三頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日還應(yīng)指出，V8、V9與恒流源V{10}在這里組成了一個(gè)共模負(fù)反饋環(huán)節(jié)，具有穩(wěn)定IC3、IC4的作用。比如，當(dāng)溫度升高使IC3、IC4增加時(shí)，也會(huì)引起IC8增加，IC9便也隨之增加。但I(xiàn)C10恒定，結(jié)果導(dǎo)致I3，4}減少，進(jìn)而使IC3、IC4減少，從而保證了V3、V4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定，提高了輸入級(jí)的共模抑制比。

3.中間級(jí)中間級(jí)是由V16、V17組成的復(fù)合管共射放大電路，其輸入電阻大，對(duì)輸入級(jí)的影響小；其集電極負(fù)載為有源負(fù)載（由恒流源V13組成），而V13的動(dòng)態(tài)電阻很大，加之放大管的β很大，因此中間級(jí)的放大倍數(shù)很高。第八十四頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日此外，在V16、V12的集電極與基極之間還加接了一只約30pF的補(bǔ)償電容，用以消除自激。

4.輸出級(jí)F007的輸出級(jí)主要由三部分電路組成：由V14、V18、V19組成的互補(bǔ)對(duì)稱電路；由V15、R7、R8組成的UBE擴(kuò)大電路；由VD1、VD2、R9、R10組成的過(guò)載保護(hù)電路。（關(guān)于互補(bǔ)對(duì)稱電路及UBE擴(kuò)大電路的工作原理，請(qǐng)看第5章中的有關(guān)內(nèi)容。）信號(hào)從中間級(jí)的V13、V16（V17）的集電極加至互補(bǔ)對(duì)稱電路兩管基極，放大后從⑥端輸出。過(guò)載保護(hù)電路是為防止功放管電流過(guò)大造成損壞而設(shè)置的。第八十五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日正常工作時(shí)，VD1、VD2不通。當(dāng)V14導(dǎo)通（V18、V19截止）且導(dǎo)通電流過(guò)大時(shí)，會(huì)引起UR9增大而使VD1導(dǎo)通，VD1對(duì)IB14分流，從而限制V14的輸出電流。同樣，當(dāng)V18、V19導(dǎo)通（V14截止）且導(dǎo)通電流過(guò)大時(shí)，會(huì)引起UR10增大而使VD2導(dǎo)通，ID2對(duì)IB18分流，從而限制了復(fù)合管V18、V19的輸出電流。這就是過(guò)載保護(hù)功能。第八十六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

4.2.3集成運(yùn)放的基本技術(shù)指標(biāo)衡量集成運(yùn)放質(zhì)量好壞的技術(shù)指標(biāo)很多，基本指標(biāo)有10項(xiàng)左右。實(shí)用中可通過(guò)器件手冊(cè)直接查到各種型號(hào)運(yùn)放的技術(shù)指標(biāo)。不過(guò)，并不是一種運(yùn)放的所有各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都是最優(yōu)的，往往各有側(cè)重。即使是同一型號(hào)的組件在性能上也存在一定的分散性，因而使用前常需要進(jìn)行測(cè)試和篩選。為此，必須了解各項(xiàng)性能參數(shù)的含義。1.輸入失調(diào)電壓UOS實(shí)際的集成運(yùn)放難以做到差動(dòng)輸入級(jí)完全對(duì)稱，當(dāng)輸入電壓為零時(shí),輸出電壓并不為零。規(guī)定在室溫（25℃）及標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，為了使輸出電壓為零，需在集成運(yùn)放兩輸入端額外附加的補(bǔ)償電壓稱為輸入失調(diào)電壓UOS。UOS越小越好，一般約為0.5～5mV。第八十七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

2.輸入失調(diào)電流IOSIOS是當(dāng)運(yùn)放輸出電壓為零時(shí)，兩個(gè)輸入端的偏置電流之差，IOS=|IB1IB2|。它是由內(nèi)部元件參數(shù)不一致等原因造成的。IOS越小越好，一般為1nA～10μA。

3.輸入偏置電流IBIB是當(dāng)輸出電壓為零時(shí)，流入運(yùn)放兩輸入端靜態(tài)基極電流的平均值IB=(IB1+IB2)/2。該值越小，信號(hào)源內(nèi)阻變化時(shí)引起輸出電壓的變化越小，因此，IB越小越好，一般為1nA～100μA。第八十八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

4.開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod集成運(yùn)放在開環(huán)時(shí)（無(wú)外加反饋時(shí)）輸出電壓與輸入差模信號(hào)電壓之比稱開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod。它是決定運(yùn)放運(yùn)算精度的重要因素，常用分貝（dB）表示，目前最高值可達(dá)140dB以上。

5.共模抑制比KCMRRKCMRR是差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比，即KCMRR=|Aod/Aoc|，其含義與差動(dòng)放大器中所定義的KCMRR相同，高質(zhì)量的運(yùn)放KCMRR可達(dá)160dB。第八十九頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

6.輸入失調(diào)電壓溫漂dUOS/dt和輸入失調(diào)電流溫漂dIOS/dt在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓對(duì)溫度的變化率稱為輸入失調(diào)電壓溫漂，用以表征UOS受溫度變化的影響程度，一般為1～50μV/℃，好的可達(dá)0.5μV/℃。在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流對(duì)溫度的變化率稱為輸入失調(diào)電流溫漂，用以表征IOS受溫度變化的影響程度，一般為1～5nA/℃，好的可達(dá)pA/℃數(shù)量級(jí)。

7.最大共模輸入電壓UIcmaxUIcmax是在線性工作范圍內(nèi)集成運(yùn)放所能承受的最大共模輸入電壓。超過(guò)此值，集成運(yùn)放的共模抑制比、差模放大倍數(shù)等會(huì)顯著下降。第九十頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

8.最大差模輸入電壓UIdmaxUIdmax是運(yùn)放同相端和反相端之間所能承受的最大電壓值。輸入差模電壓超過(guò)UIdmax時(shí)，可能使輸入級(jí)的管子反向擊穿。9.差模輸入電阻ridrid是集成運(yùn)放在開環(huán)時(shí)，輸入電壓變化量與由它引起的輸入電流的變化量之比，即從輸入端看進(jìn)去的動(dòng)態(tài)電阻。一般為MΩ數(shù)量級(jí)，以場(chǎng)效應(yīng)管為輸入級(jí)的可達(dá)104MΩ。

10.開環(huán)輸出電阻roro是集成運(yùn)放開環(huán)時(shí)，從輸出端向里看進(jìn)去的等效電阻。其值越小，說(shuō)明運(yùn)放的帶負(fù)載能力越強(qiáng)。第九十一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日除上述這些指標(biāo)外，集成運(yùn)放還有最大輸出電壓、最大輸出電流、帶寬、單位增益帶寬、靜態(tài)功耗等技術(shù)指標(biāo)。還應(yīng)說(shuō)明，隨著技術(shù)的改進(jìn)，近些年來(lái)，各種專用型集成運(yùn)放也不斷問(wèn)世，如高阻型（輸入電阻高）、高壓型（輸出電壓高）、大功率型（輸出功率高達(dá)十幾瓦）、低功耗型（靜態(tài)功耗低，如1～2V、10～100μA）、低漂移型（溫漂?。?、高速型（過(guò)渡時(shí)間短、轉(zhuǎn)換率高）等。通用型集成運(yùn)放價(jià)格便宜，容易購(gòu)買；專用型集成運(yùn)放則可滿足一些特殊要求。有關(guān)具體器件的詳細(xì)資料，須參看生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品說(shuō)明。第九十二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日4.3集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用4.3.1理想運(yùn)算放大器的條件及特點(diǎn)在分析集成運(yùn)放構(gòu)成的應(yīng)用電路時(shí)，將集成運(yùn)放看成理想運(yùn)算放大器，可以使分析大大簡(jiǎn)化。理想運(yùn)算放大器應(yīng)當(dāng)滿足以下各項(xiàng)條件：開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod=∞；差模輸入電阻rid=∞；輸出電阻ro=0；輸入偏置電流IB1=IB2=0；共模抑制比KCMRR=∞；第九十三頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日失調(diào)電壓、失調(diào)電流及它們的溫漂均為0；上限頻率fH=∞。盡管理想運(yùn)放并不存在，但由于實(shí)際集成運(yùn)放的技術(shù)指標(biāo)比較理想，在具體分析時(shí)將其理想化一般是允許的。這種分析計(jì)算所帶來(lái)的誤差一般不大，只是在需要對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行誤差分析時(shí)才予以考慮。本書除特別指出外，均按理想運(yùn)放對(duì)待.在分析運(yùn)放應(yīng)用電路時(shí)，還須了解運(yùn)放是工作在線性區(qū)還是非線性區(qū)，只有這樣才能按照不同區(qū)域所具有的特點(diǎn)與規(guī)律進(jìn)行分析。第九十四頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

1.線性區(qū)集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，其輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間有以下關(guān)系成立:Uo=Aod(U+U)(4.3.1)由于一般集成運(yùn)放的開環(huán)差模增益都很大，因此，都要接有深度負(fù)反饋，使其凈輸入電壓減小，這樣才能使其工作在線性區(qū)。理想運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，可有以下兩條重要特點(diǎn)：①由于Aod=∞，而輸出電壓Uo總為有限值，則由式（4.3.1）有U+U=第九十五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日②由于集成運(yùn)放的開環(huán)差模輸入電阻rid=∞，輸入偏置電流IB=0，當(dāng)然不會(huì)向外部電路索取任何電流，因此其兩個(gè)輸入端的電流都為零，即Ii+=Ii=0(4.3.3)這就是說(shuō)，集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，其兩個(gè)輸入端均無(wú)電流，這一特點(diǎn)稱為“虛斷”。一般實(shí)際的集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，其技術(shù)指標(biāo)與理想條件非常接近，因而上述兩條特點(diǎn)是成立的。第九十六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

2.非線性區(qū)由于集成運(yùn)放的開環(huán)增益Aod很大，當(dāng)它工作于開環(huán)狀態(tài)（即未接深度負(fù)反饋）或加有正反饋時(shí)，只要有差模信號(hào)輸入，哪怕是微小的電壓信號(hào)，集成運(yùn)放都將進(jìn)入非線性區(qū)，其輸出電壓立即達(dá)到正向飽和值Uom或負(fù)向飽和值Uom。此時(shí)，（4.3.1）式不再成立。理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，有以下兩條特點(diǎn)：①只要輸入電壓U+與U不相等，輸出電壓就飽和。因此有Uo=UomU+>UUo=UomU+<U第九十七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日②虛斷仍然成立，即Ii+=Ii=0綜上所述，在分析具體的集成運(yùn)放應(yīng)用電路時(shí)，可將集成運(yùn)放按理想運(yùn)放對(duì)待，判斷它是否工作在線性區(qū)。一般來(lái)說(shuō)，集成運(yùn)放引入了深度負(fù)反饋時(shí)，將工作在線性區(qū)。在此基礎(chǔ)上，可運(yùn)用上述線性區(qū)或非線性區(qū)的特點(diǎn)分析電路的工作原理，使分析工作大為簡(jiǎn)化。第九十八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日

4.3.2基本運(yùn)算放大器基本運(yùn)算放大器包括反相輸入放大器和同相輸入放大器，它們是構(gòu)成各種復(fù)雜運(yùn)算電路的基礎(chǔ)，是最基本的運(yùn)算放大器電路。

1.反相輸入放大器反相輸入放大器又稱為反相比例運(yùn)算電路，其基本形式如圖4.3.1所示。輸入信號(hào)Ui經(jīng)R1加至集成運(yùn)放的反相輸入端。Rf為反饋電阻，將輸出電壓Uo反饋至反相輸入端，形成深度的電壓并聯(lián)負(fù)反饋。第九十九頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日2）電壓放大倍數(shù)（比例系數(shù)）在圖4.3.1中，If=Ii=考慮到Ii=0，故Ii=If

即或第一百頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日上式表明，集成運(yùn)放的輸出電壓與輸入電壓相位相反，大小成比例關(guān)系。比例系數(shù)(即電壓放大倍數(shù)）等于外接電阻Rf與R1之比值，顯然與運(yùn)放本身的參數(shù)無(wú)關(guān)。因此，只要選用不同的Rf、R1電阻值，便可方便地改變此例系數(shù)。而且，只要選用優(yōu)質(zhì)的精密電阻使這兩個(gè)電阻值精確、穩(wěn)定，即使放大器本身的參數(shù)發(fā)生一些變化，Auf的值還是非常精確、穩(wěn)定的。輸出電壓與輸入電壓相位相反體現(xiàn)在（4.3.5）式中的負(fù)號(hào)上。特別當(dāng)Rf=R1時(shí)，Auf=1，即輸出電壓與輸入電壓大小相等，相位相反，因此稱此時(shí)的電路為反相器。圖4.3.1中，同相輸入端接入電阻R2的目的是為了保持運(yùn)放電路靜態(tài)平衡。第一百零一頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第一百零二頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日集成運(yùn)放的輸入級(jí)均為差動(dòng)放大器，而差動(dòng)放大器兩邊電路參數(shù)應(yīng)當(dāng)對(duì)稱。靜態(tài)時(shí)，集成運(yùn)放的輸入信號(hào)電壓與輸出電壓均為零，此時(shí)電阻R1與Rf相當(dāng)于并聯(lián)地接在運(yùn)放反相輸入端與地之間，這個(gè)并聯(lián)電阻相當(dāng)于差動(dòng)輸入級(jí)一個(gè)三極管的基極電阻。為了使差動(dòng)輸入級(jí)的兩側(cè)對(duì)稱，在運(yùn)放同相端與地之間也接入了一個(gè)電阻R2，并使R2=R1∥Rf，這樣便可使電路達(dá)到靜態(tài)平衡，所以R2被稱為平衡電阻。3）輸入、輸出電阻由于反相輸入端為虛地（U=0），所以反相輸入放大器的輸入電阻為第一百零三頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日設(shè)ro為集成運(yùn)放開環(huán)時(shí)的輸出電阻（其值不會(huì)很大），則圖4.3.1中電壓負(fù)反饋使閉環(huán)輸出電阻降低為rof=其中，反饋系數(shù)F=R1/(R1+Rf)，Aod→∞，所以可有rof≈0

2.同相輸入放大器同相輸入放大器又稱為同相比例運(yùn)算電路，其基本形式如圖4.3.2所示。輸入信號(hào)Ui經(jīng)R2加至集成運(yùn)放的同相端。Rf為反饋電阻，輸出電壓經(jīng)Rf及R1組成的分壓電路，取R1上的分壓作為反饋信號(hào)加到運(yùn)放的反相輸入端，形成了深度的電壓串聯(lián)負(fù)反饋。R2為平衡電阻，其值應(yīng)為R2=R1∥Rf。第一百零四頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日第一百零五頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日1）電壓放大倍數(shù)（比例系數(shù)）由圖4.3.2可以列出If=由虛斷有Ii+=Ii=0故I1=If即第一百零六頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日再由虛短及Ii+=0，有U=U+=Ui所以經(jīng)整理得電壓放大倍數(shù)為Auf=上式表明，集成運(yùn)放的輸出電壓與輸入電壓相位相同，大小成比例關(guān)系。比例系數(shù)（即電壓放大倍數(shù)）等于1+Rf/R1，此值與運(yùn)放本身的參數(shù)無(wú)關(guān)。第一百零七頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日輸出電壓與輸入電壓相位相同體現(xiàn)在式（4.3.7）中的（1+Rf/R1）為正值上。作為同相輸入放大器的特例，我們令Rf=0（即將反饋電阻短路）或（和）R1=∞（即將反相輸入端電阻開路），則由式（4.3.7）可得Auf=1。這表明，Uo=Ui，輸出電壓與輸入電壓相等。我們稱這種電路為電壓跟隨器。這種電壓跟隨器比第2章討論的射極輸出器（也是電壓跟隨器）性能強(qiáng)得多，它的輸入電阻很高，輸出電阻很低，“跟隨”性能很穩(wěn)定。2）輸入、輸出電阻同相輸入放大器是一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，理想情況下，輸入電阻為無(wú)窮大，即rif≈∞，而輸出電阻為零，即ro≈0第一百零八頁(yè)，共一百八十四頁(yè)，2022年，8月28日即使考慮到實(shí)際參數(shù)，輸入電阻仍然很大，輸出電阻仍然很低。應(yīng)當(dāng)指出，在同相輸入放大器中，“虛短”仍然成立，但因反相端不為地電位，因此不再有虛地存在。由于兩輸入端都不為地，使得集成運(yùn)放的共模輸入電壓值