電子線路基礎(chǔ)第五章詳解

電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2023/12/26電子線路基礎(chǔ)第五章詳解第五章、集成運(yùn)算放大器原理5.1概述5.2功率放大器簡介5.3差分放大器5.4集成運(yùn)算放大器典型電路介紹5.5集成運(yùn)算放大器的性能參數(shù)和模型2電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.1概述一.集成電路（IntegratedCircuit簡稱IC）

采用半導(dǎo)體制造工藝，將大量的晶體管、電阻、電容等電路元件及其電路連線制作在一小塊硅單晶上，形成具有特定電路功能的單元電路。二.摩爾定律未來10年中芯片上的晶體管數(shù)將每年翻一番（1965年）芯片上的晶體管數(shù)量每兩年將翻一番（1975年）3電子線路基礎(chǔ)第五章詳解三.集成電路的特點(diǎn)（同分立器件電路相比）：1.集成電路中電阻、電容等無源器件不能象分立元件電路那樣任意選用；集成電路中電阻阻值偏大將占用硅片較大的面積，不利于集成；集成電路中的電容是利用PN結(jié)的結(jié)電容或用二氧化硅層作為電介質(zhì)做成的，不適宜制造幾十皮法以上的電容器，所以集成運(yùn)放電路多采用直接耦合的形式。5.1概述4電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2.兩者的設(shè)計(jì)思想正好相反3.同一集成電路中的元件參數(shù)一致性和溫度均一性較好，很容易制造對(duì)稱性較高的電路。分立元件電路：盡量少用晶體管，以降低成本；集成電路：則盡量減少電阻、電容等無源器件，用晶體管等有源器件所取代。5.1概述5電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.2功率放大器簡介5.2.1功率放大器的主要指標(biāo)5.2.2功率放大器的分類5.2.3保護(hù)電路電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.2.1功率放大器的主要指標(biāo)功率放大：以輸出功率為重點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)負(fù)載。電壓放大：不失真地增大輸出信號(hào)電壓幅度，以驅(qū)動(dòng)功放。功率放大實(shí)質(zhì)上也是能量轉(zhuǎn)換電路，它的主要特點(diǎn)就是工作在大信號(hào)狀態(tài)下。1.預(yù)備知識(shí)電壓放大和功率放大有不同的特點(diǎn)及指標(biāo)要求，在多級(jí)放大器中，電壓放大器處于前置級(jí)和中間級(jí)，而功率放大處在末級(jí)（也可能包括末前級(jí)），以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解效率η：放大器的輸出信號(hào)功率與直流電源供給功率之比。2.主要指標(biāo)功率放大器在線性區(qū)能夠向負(fù)載提供的最大交流功率。a.工作在線性區(qū)；（1）輸出功率注意：b.提供的最大交流功率（管子充分利用或稱盡限運(yùn)用）。：直流電源供給集電極和偏置電路等直流功率之和。晶體管集電極效率：輸出功率Po與電源供給集電極的直流功率之比。（2）功率放大器的效率η和晶體管集電極效率電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2.主要指標(biāo)直流電源供給功率一部分變成了有用的輸出信號(hào)，剩余的部分主要變成了晶體管的管耗，即：（3）非線性失真由于功放工作在大信號(hào)狀態(tài)下，所以很容易導(dǎo)致輸出信號(hào)產(chǎn)生非線性失真。要求功放產(chǎn)生的非線性失真盡可能小。結(jié)論：功率放大器的任務(wù)是:在確保晶體管安全運(yùn)用情況下，獲得盡可能大的輸出功率，盡可能高的效率和盡可能小的非線性失真。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.2.2功率放大器的分類功率放大器根據(jù)功放管的導(dǎo)通時(shí)間的長短進(jìn)行分類。（1）甲類（A類）工作狀態(tài)在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)晶體管都是導(dǎo)通的。（2）乙類（B類）工作狀態(tài)在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)晶體管導(dǎo)通。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.2.2功率放大器的分類（3）甲乙類（AB類）工作狀態(tài)是介于甲類和乙類之間的工作狀態(tài)，晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期，但小于一個(gè)周期。（4）丙類（C類）工作狀態(tài)晶體管導(dǎo)通的時(shí)間小于半個(gè)周期。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.2.2功率放大器的分類（5）丁類（D類）工作狀態(tài)此時(shí)，晶體管處于開關(guān)狀態(tài)，即在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)飽和導(dǎo)通；在另外半個(gè)周期內(nèi)，晶體管截止。飽和導(dǎo)通：五類功放的效率滿足下式：電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.2.3互補(bǔ)推挽功率放大器1乙類推挽功率放大器的工作原理2乙類推挽功率放大器的非線性失真電子線路基礎(chǔ)第五章詳解采用乙類的原因：由于晶體管只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，因此晶體管的集電極靜態(tài)電流，所以一個(gè)周期內(nèi)晶體管的平均功耗小。1.乙類推挽功率放大器的工作原理顯然，集電極電流產(chǎn)生了嚴(yán)重的非線性失真選用兩只特性完全相同的異型晶體管，輪流工作在乙類狀態(tài)。如何解決非線性失真和高效率的矛盾？從而在負(fù)載上獲得完整的輸出波形。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解1).電路結(jié)構(gòu)（1）和是一對(duì)對(duì)稱的異型晶體管；（2）和分別與負(fù)載組成射極跟隨器；（3）采用兩組電源供電。兩管交替工作，一只在輸入信號(hào)正半周導(dǎo)通，另一只在負(fù)半周導(dǎo)通，猶如一推一挽，在負(fù)載上合成完整的波形。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2).工作原理注：以下的分析中不考慮門限電壓。電路兩管基極的靜態(tài)電位為零兩管均截止電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2).工作原理電路導(dǎo)通，截止與組成射極跟隨器在上得到上半周波形輸入信號(hào)在正半周的情況電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2).工作原理電路導(dǎo)通，截止與組成射極跟隨器在上得到下半周波形輸入信號(hào)在負(fù)半周的情況電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2).工作原理電子線路基礎(chǔ)第五章詳解3).集電極效率ηcmax稱為理論極限效率?？梢姡翌愅仆旃Ψ诺募姌O效率與電壓利用系數(shù)ξ成正比。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解4).對(duì)晶體管的要求（1）集電極功耗Pc：每管的集電極損耗。

通過管耗的表達(dá)式可以畫出和ξ的關(guān)系曲線能否認(rèn)為輸入信號(hào)越大越大），管耗就越大呢？上式均是對(duì)兩管而言的，而集電極功耗是對(duì)每一管子而言的。管耗也與ξ有關(guān)。在選管時(shí)，為了保證晶體管安全工作，可以以此作為選管依據(jù)。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解4).對(duì)晶體管的要求處于截止?fàn)顟B(tài)的晶體管的c極和e極之間承受的反壓（3）集電極最大允許電流指功放管導(dǎo)通時(shí)，流過管子的最大電流。（2）反向擊穿電壓結(jié)論：為確保晶體管安全工作，必須同時(shí)滿足上面的三個(gè)條件。

圖示的雙電源供電的互補(bǔ)推挽功率放大器稱為OCL（OutputCapacitorLess)電路。

，導(dǎo)通，截止，情況一樣。，導(dǎo)通，截止，當(dāng)電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2.乙類推挽功率放大器的非線性失真1).推挽電路對(duì)偶次諧波的抑制推挽電路中，若兩管的特性完全一致，則其電壓、電流波形也完全對(duì)稱?？梢姡瑢?duì)稱的電路可以消除偶次諧波成分。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2).交越失真及消除方法理想傳輸特性（不考慮門限電壓）（1）傳輸特性在實(shí)際傳輸特性中，必須考慮三極管發(fā)射結(jié)的門限電壓值。可以看出，當(dāng)輸入信號(hào)的絕對(duì)值小于0.7V時(shí)，沒有輸出，因此輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)明顯的失真。是NPN管的集電極飽和電壓傳輸特性的斜率為什么為1？電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2).交越失真及消除方法交越失真實(shí)際傳輸特性及輸出電壓波形如圖所示：（2）交越失真交越失真是指發(fā)生在信號(hào)穿越過零點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的失真。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2).交越失真及消除方法由圖看出，交越失真是由晶體管發(fā)射結(jié)門限電壓引起的，因此，若能給兩個(gè)晶體管發(fā)射結(jié)加入適當(dāng)?shù)恼蚱秒妷?使每個(gè)管子導(dǎo)通時(shí)間略超過T/2，以克服兩管發(fā)射結(jié)死區(qū)電壓的影響，就可以消除交越失真。原理電路（3）消除交越失真的方法a.改為甲乙類工作狀態(tài)交越失真該圖是原理電路，實(shí)際上，在集成電路中，正向偏置不會(huì)直接采用電壓源的方式，可以用電阻、二極管和三極管等元器件來提供。

圖中，給兩個(gè)晶體管加入了同樣的正偏電壓，由于此時(shí)晶體管的導(dǎo)通時(shí)間已大于半個(gè)周期，因此此時(shí)的工作狀態(tài)是甲乙類工作狀態(tài)。但由于其工作狀態(tài)十分接近于乙類，故仍可按乙類的功放進(jìn)行分析。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2).交越失真及消除方法實(shí)際電路1：實(shí)際電路2：顯然，在該電路中，正向偏壓是由和的正向電壓提供。電容是保證在交流時(shí)，加在和基極的輸入信號(hào)是相同的。在該電路中，是放大級(jí)，和構(gòu)成互補(bǔ)推挽功放，正向偏壓是利用流過的直流電流在上產(chǎn)生的壓降提供的。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2).交越失真及消除方法實(shí)際電路3：恰當(dāng)選擇電阻R1、R2，使IB1可以忽略不計(jì)，則調(diào)整R1、R2比值，即可獲得某一倍數(shù)UBE的UBB，因此該電路又稱為UBE倍增電路。在該電路中，是放大級(jí)，和、組成恒壓源電路，為和提供正向偏壓，以消除交越失真。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2).交越失真及消除方法b.使用負(fù)反饋電路在功率放大器前引入一級(jí)電壓放大器（在本圖中引入了集成運(yùn)放），并構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋。設(shè)死區(qū)電壓為±0.7V，則引入負(fù)反饋后，死區(qū)電壓為±0.7V/A0。A0為集成運(yùn)放開環(huán)增益。R1是用來限制放大器A的輸出電流，但同時(shí)RL又是靠R1上的電流來驅(qū)動(dòng)的。電子線路基礎(chǔ)第五章詳解小結(jié)乙類工作狀態(tài)的矛盾互補(bǔ)推挽功放電路結(jié)構(gòu)工作原理電流波形圖組合特性曲線性能指標(biāo)非線性失真工作原理性能指標(biāo)計(jì)算極限參數(shù)選擇交越失真消除方法電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.2.3保護(hù)電路限制管耗即可以有效地保護(hù)功放管，因此只要限制流過集電極地電流，就可以限制管耗。（1）二極管保護(hù)電路最大輸出電流為：電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.2.3保護(hù)電路（2）三極管保護(hù)電路電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3差分放大器5.3.1差分放大器的分析5.3.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性5.3.3舉例5.3.3差分放大器的失調(diào)和溫漂電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3差分放大器引子：為什么引入差分放大器？1.直流信號(hào)的放大在無線電通信和其他領(lǐng)域中，常常需要對(duì)變化十分緩慢的信號(hào)進(jìn)行放大。例如生物電的放大，或某些自動(dòng)控制中的控制信號(hào)。把這種變化十分緩慢的信號(hào)（頻率很低，幾乎為零，但不能認(rèn)為頻率等于零）稱為直流信號(hào)。直流放大器是放大直流信號(hào)的一種放大器（當(dāng)然也可以放大交流信號(hào)）。直流信號(hào)不同于直流電。34電子線路基礎(chǔ)第五章詳解引子：為什么引入差分放大器？2.直流放大器面臨的問題電容耦合放大器無法放大直流信號(hào)，耦合電容很難傳送緩變信號(hào)。直流放大器常常采用直接耦合方式。兩個(gè)問題：1）級(jí)與級(jí)之間的直流工作狀態(tài)互相影響2）零點(diǎn)漂移35電子線路基礎(chǔ)第五章詳解引子：為什么引入差分放大器？1）級(jí)與級(jí)之間的直流工作狀態(tài)互相影響調(diào)整某一級(jí)工作狀態(tài)就會(huì)導(dǎo)致其他各級(jí)工作狀態(tài)的改變。這一點(diǎn)對(duì)直接耦合放大器的設(shè)計(jì)和調(diào)整帶來很多不便。36電子線路基礎(chǔ)第五章詳解引子：為什么引入差分放大器？現(xiàn)象：輸入電壓為零，輸出端電壓表指針偏離零點(diǎn)或起始值，出現(xiàn)忽大忽小的不規(guī)則擺動(dòng)。2）零點(diǎn)漂移定義：輸入電壓為零時(shí)，輸出還有緩慢變化的電壓產(chǎn)生，輸出電壓偏離起始值而上下波動(dòng)，使輸出端產(chǎn)生緩慢變化的電壓。零點(diǎn)漂移簡稱零漂。引起零漂的外界因素：時(shí)間漂移：由于晶體管和其他元件的參數(shù)本身老化作用引起的，與電路設(shè)計(jì)無關(guān)。溫度漂移：由于晶體管的參數(shù)隨著環(huán)境溫度的變化而變化所造成的。電源電壓變化引起的漂移：當(dāng)電源電壓變化時(shí)，電路的直流電平配制受到某種破壞而導(dǎo)致輸出零點(diǎn)的變動(dòng)。37電子線路基礎(chǔ)第五章詳解引子：為什么引入差分放大器？為什么是矛盾？為了獲得高的直流增益，可以增加級(jí)數(shù)，但同時(shí)輸出漂移電壓也加大。為了減小零漂可以引入負(fù)反饋，但同時(shí)放大器對(duì)直流信號(hào)的放大能力也減弱了。尋求新方法解決矛盾！抵消采用特殊形式的電路使漂移電壓互相抵消。引入特殊的負(fù)反饋對(duì)零點(diǎn)漂移有很強(qiáng)的負(fù)反饋，對(duì)有用直流信號(hào)無負(fù)反饋。例如乙類推挽功放電路，每個(gè)管子產(chǎn)生大量的諧波失真，但在負(fù)載上，偶次諧波互相抵消了。高質(zhì)量的直流放大器應(yīng)該具有高的電壓增益和小的零點(diǎn)漂移。矛盾！調(diào)制型直流放大器（框圖）38電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析1.電路形式——基本形式（長尾電路）兩個(gè)性能完全相同的共發(fā)射極電路拼接而成。如何消除零漂？輸入信號(hào)為零，電路對(duì)稱某種因素產(chǎn)生零漂，如溫度升高，電路對(duì)稱，晶體管參數(shù)相同，靠電路對(duì)稱消除零漂！39電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析1.電路形式——射極電阻的幾種不同形式輸入信號(hào)分別加到兩管基極，輸出兩種取法：從單管集電極取——單端輸出從兩管集電極之間取——雙端輸出40電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析1.電路形式——差分式放大電路的組態(tài)基于不同的應(yīng)用場合，有雙、單端輸入和雙、單端輸出的情況。單端輸入時(shí)，另一端接地。雙入雙出雙入單出單入雙出單入單出41電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析2.工作原理——輸入信號(hào)的分析1）差模輸入信號(hào)：

即兩管輸入信號(hào)大小相等、相位相反，稱為差模輸入信號(hào)，記為2）共模輸入信號(hào)：即兩管輸入信號(hào)大小相等、相位相同，稱為共模輸入信號(hào)，記為零漂引起的就是共模信號(hào)，為有害信號(hào)。42電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析2.工作原理——輸入信號(hào)的分析問題：差分放大器的兩個(gè)輸入信號(hào)往往是一對(duì)任意數(shù)值的信號(hào)，一般，即，非差模也非共模，該怎樣分析？解決方法：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分解，把一對(duì)任意數(shù)值的輸入信號(hào)分解為差模信號(hào)和共模信號(hào)的疊加，求出差模信號(hào)和共模信號(hào)分別作用于差分放大器時(shí)的輸出結(jié)果，然后利用疊加原理，得出差分放大器在一對(duì)任意數(shù)值輸入信號(hào)作用下的性能指標(biāo)。

43電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析2.工作原理——輸入信號(hào)的分析令具體分解方法：44電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析2.工作原理——輸入信號(hào)的分析例子：差模輸入信號(hào)（任一端都不接地）共模輸入信號(hào)45電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析2.工作原理——電阻的分析1）差模信號(hào)作用下：相同VT1：VT2：流過的信號(hào)電流彼此抵消，在上無信號(hào)電壓兩管均為共射放大器，完成放大差模信號(hào)的作用。反之亦然。兩管各極電流的變化正好相反，當(dāng)46電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析2.工作原理——電阻的分析2）共模信號(hào)作用下：兩管相應(yīng)電流始終相等，流過的信號(hào)電流為，產(chǎn)生的電壓為引入了電流串連負(fù)反饋，使得從每個(gè)管子集電極輸出時(shí)的共模電壓大大減小了。47電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析2.工作原理——結(jié)論

共模等效差分放大器對(duì)差模信號(hào)具有放大作用，而對(duì)共模信號(hào)具有抑制作用。差模輸入信號(hào)正是要放大的有用輸入信號(hào)，而共模輸入信號(hào)則是有害的輸入信號(hào)（零點(diǎn)漂移）。結(jié)論差模等效48電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析3.差模電壓放大倍數(shù)和差模輸入電阻1）差模電壓放大倍數(shù)單端輸出差模電壓放大倍數(shù)49電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)雙端輸出只要輸入電壓有差別，輸出就變動(dòng)！50電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析3.差模電壓放大倍數(shù)和差模輸入電阻2）差模輸入電阻51電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析4.共模電壓放大倍數(shù)和共模輸入電阻1）共模電壓放大倍數(shù)單端輸出共模電壓放大倍數(shù)和成反比，越大，越小。52電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析單端輸出共模電壓放大倍數(shù)雙端輸出共模電壓放大倍數(shù)單端輸出時(shí)，射極電阻引入了電流串聯(lián)負(fù)反饋，使得共模輸出電壓大大減小；雙端輸出、電路對(duì)稱時(shí)，則共模輸出電壓為零，即共模輸入電壓完全被抑制。53電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析4.共模電壓放大倍數(shù)和共模輸入電阻2）共模輸入電阻54電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析5.輸出電阻無論是差模輸入還是共模輸入，輸出端是一樣的，輸出電阻統(tǒng)一用表示。55電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析共模抑制比——衡量差分放大器放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力定義：差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比的絕對(duì)值。CommonModeRejectionRatio越大，表示差分放大器對(duì)共模信號(hào)的抑制能力越強(qiáng)。56電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析共模抑制比1，雙端輸出時(shí)，使電路盡可能對(duì)稱；

增大發(fā)射極電阻，受到發(fā)射極電源電壓的限制。尋找一種電阻：它對(duì)直流呈現(xiàn)很小的阻值，而對(duì)交流呈現(xiàn)非常大的阻值；減小共模輸出電壓提高共模抑制比的方法：單端輸出時(shí)，恒流源電路3，引入共模負(fù)反饋。

2，57電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析共模抑制比——提高方法，電路舉例1）恒流源電路2）引入級(jí)間共模負(fù)反饋58電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析（往后）7.幾種放大器方式性能參數(shù)比較雙入雙出雙入單出單入雙出單入單出射極電阻或射極電流源內(nèi)阻以上對(duì)應(yīng)電路均未接基極電阻或信號(hào)源內(nèi)阻忽略不計(jì)。59電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析8.差分放大器的組合形式1）共集-共基差分放大器分析：雙端輸入、單端輸出；VT5、VT6構(gòu)成基本電流源，作為VT4的有源負(fù)載；

CC組態(tài)CB組態(tài)60電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析8.差分放大器的組合形式1）共集-共基差分放大器61電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析8.差分放大器的組合形式2）共集-共射差分放大器分析：雙端輸入、單端輸出；VT5、VT6構(gòu)成基本電流源，作為VT4的有源負(fù)載；

CE組態(tài)CC組態(tài)62電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.1差分放大器的分析8.差分放大器的組合形式2）共集-共射差分放大器63電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性1.雙極型晶體管差分放大器的傳輸特性考慮大信號(hào)的輸入特性，晶體管的小信號(hào)電路已不適用，要從晶體管特性基本關(guān)系式出發(fā)，結(jié)合電路進(jìn)行研究。64電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性1.雙極型晶體管差分放大器的傳輸特性雙曲正切函數(shù)65電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性1.雙極型晶體管差分放大器的傳輸特性差分放大器傳輸特性66電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性從傳輸特性得到的結(jié)論：1）當(dāng)差模輸入電壓時(shí)，差動(dòng)放大器處于平衡狀態(tài)，，即2）在平衡狀態(tài)的工作點(diǎn)附近范圍內(nèi)，與呈線性關(guān)系

67電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性怎樣擴(kuò)大差分放大器的線性范圍？引入負(fù)反饋——射極電阻射極電阻增大，線性工作范圍改善程度越好。68電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性從傳輸特性得到的結(jié)論：3）當(dāng)差模輸入電壓超過時(shí)，輸出電壓基本不變，這表明差動(dòng)放大器在大信號(hào)輸入時(shí)，具有良好的限幅特性。差分型限幅器4）定義：差分放大器跨導(dǎo)為mV改變恒流源電流就可以改變跨導(dǎo)，從而改變差模電壓增益，所以帶有恒流源的差分放大器可以用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制。69電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性例6-3電路如圖所示，已知，，VT1、VT2參數(shù)相同，求差模電壓放大倍數(shù)。解：直接利用70電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性2.場效應(yīng)管差分放大器的傳輸特性目的：提高差分放大器的輸入電阻電路對(duì)稱，雙端輸出71電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.2差分放大器大信號(hào)輸入時(shí)的傳輸特性2.場效應(yīng)管差分放大器的傳輸特性傳輸特性72電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.3差分放大器的失調(diào)和溫漂現(xiàn)象和定義失調(diào)：差分放大器在理想狀態(tài)下，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，其雙端輸出電壓也為零。但對(duì)實(shí)際差分放大器而言，由于電路不完全對(duì)稱，因而零輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出電壓并不為零。分為電壓失調(diào)和電流失調(diào)失調(diào)漂移：差分放大器的失調(diào)往往是隨著時(shí)間、溫度、電源電壓等外界因素的變化而變化。

降低了放大器的靈敏度73電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.3.3差分放大器的失調(diào)和溫漂1.輸入失調(diào)電壓及其溫度漂移輸出失調(diào)電壓折算到輸入端的電壓顯然要使輸出電壓為零，就必須在輸入端加入一能抵消輸入失調(diào)電壓的補(bǔ)償電壓。引起輸入失調(diào)電壓的原因：（1）晶體管的不對(duì)稱性；（2）集電極電阻的相對(duì)誤差。輸入失調(diào)電壓漂移是由不對(duì)稱性和集電極電阻的漂移引起的。

74電子線路基礎(chǔ)第五章詳解2.輸入失調(diào)電流及其溫度漂移假如差分放大器兩管的基極偏置電流不相等，兩信號(hào)源的內(nèi)阻相等，則會(huì)在輸入端產(chǎn)生一個(gè)輸入誤差電壓，輸入失調(diào)電流：靜態(tài)輸出電壓為零時(shí)，兩管基極偏置電流之差。由管子的和集電極電阻的相對(duì)誤差引起。5.3.3差分放大器的失調(diào)和溫漂75電子線路基礎(chǔ)第五章詳解結(jié)論：差動(dòng)放大器的失調(diào)是由于電路中管子參數(shù)和電阻等的不對(duì)稱而引起的。失調(diào)電壓和失調(diào)電流都隨著溫度的變化而變化。為了盡可能地減小失調(diào)和漂移，要求電路盡可能地對(duì)稱。方法：常用差動(dòng)對(duì)管(它是在一個(gè)基片上制作兩個(gè)相同的管子，這樣容易使參數(shù)一致)來構(gòu)成差動(dòng)放大器。5.3.3差分放大器的失調(diào)和溫漂76電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.4集成運(yùn)算放大器典型電路介紹5.4.1雙極型集成運(yùn)算放大器F7415.4.2MOS集成運(yùn)算放大器的組成電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.4集成運(yùn)算放大器典型電路介紹5.4.1雙極型集成運(yùn)放F741高增益，高輸入阻抗的第二代集成運(yùn)放F741由輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)三級(jí)組成。78電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.4集成運(yùn)算放大器典型電路介紹5.4.1雙極型集成運(yùn)放F741輸入級(jí)：VT1-VT9，采用有源負(fù)載的共集-共基（VT1-VT4）電路提高放大器的差模輸入電阻和差模輸入電壓范圍。VT5、VT6和VT7組成小電流源改進(jìn)電路，作為差分放大器集電極的有源負(fù)載，并將雙端輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變成單端輸出信號(hào)。這一級(jí)可以獲得較高的電壓增益。79電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.4集成運(yùn)算放大器典型電路介紹5.4.1雙極型集成運(yùn)放F741中間級(jí)：有VT16、VT17組成復(fù)合管的單級(jí)共射放大器，并由VT13作為它的有源負(fù)載。高的輸入電阻保證輸入級(jí)有較高的電壓增益。提高中間級(jí)的電壓增益。30pF補(bǔ)償電容，可以保證閉環(huán)穩(wěn)定工作。80電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.4集成運(yùn)算放大器典型電路介紹5.4.1雙極型集成運(yùn)放F741輸出級(jí)：VT14和互補(bǔ)復(fù)合管VT18、VT19組成準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)。消除交越失真輸出級(jí)二極管保護(hù)電路81電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.4.2MOS集成運(yùn)放的組成1.CMOS集成運(yùn)放組成——CC14573為例CC14573是一個(gè)四可編程運(yùn)算放大器，它用P溝道和N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管以單片結(jié)構(gòu)組成低功耗運(yùn)算放大器。偏置電路：由P溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管VT5、VT6和外接偏置電阻組成。VT5、VT6構(gòu)成基本電流源。輸入級(jí):由VT1、VT2、VT3、VT4和VT6組成。VT1、VT2組成差分放大器，VT3、VT4作為它的有源負(fù)載，VT6提供工作電流。

輸出級(jí):由VT7、VT8構(gòu)成一共源放大器。

82電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.4.2MOS集成運(yùn)放的組成2.NMOS集成運(yùn)放1）NMOS的單級(jí)共源放大器或差分放大器與CMOS放大器相比，其電壓增益較低。為了提高NMOS放大器的電壓增益，采用一些特殊電路，使電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。2）為了保證零輸入時(shí)零輸出，NMOS運(yùn)放一定要有電平位移電路。而CMOS運(yùn)放的電平位移靠器件的互補(bǔ)性能來實(shí)現(xiàn)，沒有專門的電平位移電路。3）為提高NMOS運(yùn)放的輸出性能，輸出級(jí)采用特殊的電路形式，它比CMOS互補(bǔ)輸出電路復(fù)雜。NMOS運(yùn)放與CMOS運(yùn)放相比，它有下列不同之處：83電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.5集成運(yùn)算放大器的性能參數(shù)和模型5.5.1性能參數(shù)5.5.2模型電子線路基礎(chǔ)第五章詳解5.5集成運(yùn)放的性能參