差動放大電路課件

差動放大電路課件第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1.直接耦合放大電路可以放大直流信號2.直接耦合放大電路的零點漂移零漂：主要原因：溫漂指標：#為什么一般的集成運算放大器都要采用直接耦合方式？溫度變化引起，也稱溫漂。溫度每升高1度時，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。電源電壓波動也是原因之一直接耦合放大電路及其特殊問題輸入短路時，輸出仍有緩慢變化的電壓產生第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日例如若第一級漂了100uV，則輸出漂移1V。若第二級也漂了100uV，則輸出漂移10mV。假設第一級是關鍵3.減小零漂的措施用非線性元件進行溫度補償調制解調方式。采用差分式放大電路漂了100uV漂移

10mV+100uV漂移1V+10mV漂移1V+10mV第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日差分電路的組成

由兩個結構完全對稱的共射電路組成，通過射極公共電阻Ree耦合構成。

?1=?

2=?

UBE1=UBE2=UBE

rbe1=rbe2=rbe

ICBO1=ICBO2=ICBO

RC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb典型差動式放大電路第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日差分電路的輸入輸出方式輸入方式Ui單端輸入雙端輸入Ui1Ui2UoUoUo輸出方式單端輸出雙端輸出差模信號和共模信號+--+差模信號一對大小相等，極性相反的信號，用Uid1、Uid2表示，Uid1=-Uid2共模信號+--+一對大小相等，極性相同的信號，用Uic1、Uic2表示，Uic1=Uic2第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1.靜態(tài)分析2IeQ由于電路結構對稱，管子特性一致。IBQ1=IBQ2=

IBQICQ1=ICQ2=ICQUC1=UC2=UCUo第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日+-+-Uid1=-Uid2即相當于輸入一對差模信號Ie1Ie2Ib1=-Ib2Ie1=-Ie2Uc1=-Uc2流過Ree上的交流總電流：Ie=Ie1+Ie2=0Ree上交流壓降為0。因此，畫交流通路時，Ree可視為短路，即兩管的發(fā)射極直接接地。由Uc1=-Uc2可知RL兩端電位一端為正，一端為負，RL的中點應是地電位，即每管對地的負載電阻為RL/2.2.對差模信號的放大作用分析第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日RbRcUid1Uo2.對差模信號的放大作用分析T1RbRcUid2T2R'L=Rc//(RL/2)rid=2(Rb+rbe)Uidrod≈2Rc與單管增益相同第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日雙端輸入—雙端輸出rid=2(Rb+rbe)rod≈2Rc雙端輸入—單端輸出是單管增益的一半rid=2(Rb+rbe)rod≈Rc2.對差模信號的放大作用分析

C1為反向輸出端,C2為同向輸出端第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日工作原理3.對共模信號的抑制作用分析Iec1Iec2Uic1=Uic2=UicIbc1=Ibc2Iec1=Iec2流過Ree上的電流：Iec=Iec1+Iec2=2Iec1Ree上的電壓：URee=Iec12Ree畫交流通路時，單管射極電阻應為2Ree。RcT12ReeIec1Uoc1Uic1Rb第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日UocRcUic1T1Rb2ReeIec1Uoc1RcUic2T2Rb2ReeIec2Uoc2差放的特點：輸入無差別，輸出就不動；輸入有差別，輸出就變動。3對共模信號的抑制作用分析第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日共模抑制比CMRR—衡量差放的一個重要指標?；螂p端輸出第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日4.抑制零點漂移

當溫度變化或電源電壓波動時，都將使集電極電流產生變化，且變化趨勢是相同的，其效果相當于在兩個輸入端加入了共模信號。差分放大電路對共模信號有很強的抑制作用，這就意味著差放對由溫度變化或電源電壓波動所引起的輸出漂移有很強的抑制作用。這就是研究共模輸入信號的意義。Iec1Iec2第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日5.幾種方式指標比較輸出方式雙出單出雙出單出第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日集成運算放大器概述集成運算放大器結構特點集成運算放大器組成及各部分作用集成運算放大器主要參數理想集成運算放大器及兩個工作區(qū)域第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

將有源器件、無源器件電阻電容及電路連線等都集中在一塊半導體基片上，并封裝在一個外殼內便形成一個完整的電路和系統(tǒng)。集成運算放大器結構特點第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

運算放大器圖片第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日運算放大器圖片第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日集成元器件的特點1.電路結構與元件參數具有對稱性

電路中各元件在同一基片上，又是通過相同工藝過程制造的，容易制成特性相同的管子。通常同一塊基片上相鄰的元件具有同相偏差，它們的比值誤差較小，匹配性好，對稱性也好，因此集成電路中大量采用比值電路和對稱電路。2.三極管是集成化元器件中最容易制造的、最基本的元件，二極管大多由三極管的發(fā)射結構成,多作溫度補償元件或電位移動電路.3.用有源器件代替無源器件。

電阻元件由半導體的體電阻構成，阻值越大，占用面積越大，其范圍幾十-20k；高阻值的電阻多用三極管等有源器件組成的恒流源代替或外接。

4.級間采用直接耦合方式

電容元件一般由PN結的結電容或MOS管電容來制作，一般的容量小于200PF。不易制造大電容和電感元件，故集成電路中常采用直接耦合方式。第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日集成運算放大器

集成運算放大器是用集成電路工藝制成的具有很高電壓放大倍數的多級直接耦合放大電路。1、放大緩慢變化信號2、采用直接耦合放大電路便于集成第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日集成運算放大器是一個高增益直接耦合多級放大電路。差動放大輸入級U-U+中間放大級互補輸出級恒流偏置電路

差動輸入級有兩個輸入U+、U-，當信號從U-輸入，輸出Uo與U-極性相反，稱U-為反相輸入端；當信號從U+輸入，輸出Uo與U+極性相同，稱U+為同相輸入端。減小漂移增益級一般高增益共射電路低阻功率輸出級，提高負載能力。提供穩(wěn)定合適的偏流一般由恒流源組成Uo集成運算放大器組成及各部分作用第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日集成運放的特點：電壓增益高輸入電阻大輸出電阻小第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日一、理想運放的條件1.開環(huán)差模電壓增益Aod=∞;2.差模輸入電阻Rid=∞;3.輸出電阻Ro=0;4.共模抑制比CMRR=∞;5.開環(huán)帶寬BW=∞;6.失調、漂移和內部噪聲為零。主要條件條件較難滿足，可采用專用運放來近似滿足。

為簡化對集成運放應用電路的分析，常把集成運放視為理想器件。其主要滿足以下一些條件：實際運放的技術指標與理想運放比較接近，因此用理想運放代替實際運放分析所產生的誤差并不大，在工程計算中是允許的，由此卻帶來了分析的大大簡化。理想集成運算放大器及兩個工作區(qū)域第二十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日-V-I-+V+I+Vo二、理想運放的工作狀態(tài)及其特點VoV+V--0VOHVOL理想實際線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)運放的傳輸特性VOH為正向輸出飽和電壓VOL為負向輸出飽和電壓其數值接近運放的正負電源電壓引入深度負反饋開環(huán)或引入正反饋分析應用電路的工作原理時，首先要分清運放工作在線性區(qū)還是非線性區(qū)。第二十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日

線性工作狀態(tài)1.理想運放的同相和反相輸入端電流近似為零I+=I-≈02.理想運放的同相和反相輸入端電位近似相等V+=V-Rid≈∞V+-V-=Vo/AU≈0虛斷虛短在分析運算放大器處于線性狀態(tài)時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。虛地如將運放的同相端接地V+=0，則V-=0,即反相端是一個不接“地”的“地”，稱為“虛地”虛地點對地的電位為“0”由于理想運放的輸入電阻非常高，在分析處于線性狀態(tài)運放時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。二、理想運放的工作狀態(tài)及其特點-V-I-+V+I+Vo第二十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期日1.理想運放的同相和反相輸入端電流近似為零2.當V+>V-時，Vo為正向輸出飽和電壓VOH當V+