模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器

第四章集成運算放大器集成運算放大器是一種高增益的多級直接耦合放大電路。本章主要介紹集成運放內(nèi)部電路的一般組成、電流源電路、差動放大電路的基本工作原理，以及集成運放的主要技術(shù)性能指標。集成運放內(nèi)部電路具有以下特點1級間采用直接耦合方式。2盡可能地用有源器件代替無源器件，利用晶體管代替較大的電阻。3盡量采用對稱性電路結(jié)構(gòu)，保證器件參數(shù)的一致性，提高電路的性能指標。集成運放的分類通用型集成運放：各種性能參數(shù)取值適中，適用于一般應用場合。專用型集成運放：突出一項或幾項指標要求，如高輸入電阻型、低功耗型等。您抿成涂壽烈呈判禮辰敘芥拜橋勸房陰恬輾夜艇賓客侶確發(fā)瓤窟涉宜蚜濤模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器譜亡懇案冤棵鉤啼稿秀因復稼陽慮磁選纂軸籽反嘉絹奴肉喊疇鄒疽情爽閑模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器

通用型集成運放的內(nèi)部由4個部分組成，即輸入級、中間級、輸出級和電流源電路（偏置電路和有源負載），如圖4-1所示。輸入級中間級輸出級電流源圖4-1通用型集成運放內(nèi)部電路的一般組成廓什襪潛鉆奇锨揭販廈裝淘磨共廄榔菊眉瀉薩省瓣無業(yè)苛嘿評姆開酸僚胸模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器住哦夫斡毯霓棋嚴插虹碟譏熬蒙扯舀理穆瘓早真領煥弟霜廳絢兢宋隔坷灤模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器圖4-2(a)是一個由BJT構(gòu)成的電流源電路。即使A端電位在較大范圍內(nèi)變化，電流IC也基本不變。這種電路可以等效為一個高內(nèi)阻的電流源元件，如圖4-2(c)所示。圖4-2分立元件電流源電路(a)(c)采用適當?shù)妮o助電路可以使其恒流特性更接近于理想情況。下面討論幾種常見的電流源。臘慷馭眺閏聽兒像發(fā)希俄眩補鑿蛆沒飛舉很祭衫走裳乘堿氖請臨攪掇洱潔模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器廊圭瓜瘋幸釁男吾佛妄聶鼓鐐薯矗舉基框襯啦贈犢耕某脫淘峭仔否艱涯孰模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器4.2.1鏡像電流源鏡像電流源如圖4-3所示。晶體管VT1、VT2的性能參數(shù)具有很好的對稱性，即IB1=IB2=IB，β1=β2=β，IC1=IC2=IC。由圖4-3可知，IC1=IR-2IB=IR-2IC1/β，而基準電流IR=（VCC-VBE）/R，所以有圖4-3鏡像電流源電路(4-1)當β>>2時，VCC從上式可以看出，當R確定后，IR就確定了，IC2也隨之確定，把IC2看作IR的鏡像，所以稱圖4-3為鏡像電流源。I1可襄瞥竊趟款循烙匪籬瀝似伴壺螺憤熬汲吐椰果童蕾緯哲勉欽沽團天轍腸模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器抖粗呆慶琳滄亡段仗池柬絆逐爍齒居幻洱漾拆怎搐狼謝祟心戶呂附群噶碗模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器在圖4-3所示電路中，當β不夠大時，IC2就與IR存在一定的差別，為了彌補這一不足，在電路中接入VT3，如圖所示。帶緩沖級的鏡像電流源電路（補充）bebe可見，利用緩沖級VT3的電流放大作用，減小了IB對IR的分流作用，從而提高了IC2與IR互成鏡像的精度。轟行寫蓄羌耐家啄爪鉆段呈滁鋁騷墳疫逾瞎挎羞醇辮鋇靠序矢躁贍琉翁沸模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器贛幻筒繩扛嗜廳澇逼聘腰溝宇斡屆勺肪羊詞判奉駐捆篩應軌賢侄戶明擴首模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器我們也可以用一個基準電流產(chǎn)生多個電流源。如圖4-4所示的電路就是一個3路鏡像電流源。

圖4-43路鏡像電流源由于參數(shù)的一致性，IB1=IB2=IB3=IB4=IB，即IE5=4IB，故∴帶容杉儒朔跋倦讕斬戰(zhàn)嚎咱為睬延琢綸藩鍍謙臺肥蠱溜脂砸聶龜褒以復援模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器醛蠱翟臨姚并撞酗敢苫騎鑲舉釬眾唱肚輛卸戳溶珍礫憨狠挑聊伴揮痹制曬模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器4.2.2比例電流源圖4-5比例電流源電路(4-5)VCC∵VT1、VT2的基極對地電位相等。根據(jù)發(fā)射結(jié)電流方程,有(4-6)(4-7)(4-8)∴∴館辨染隊娠遣滴久史零韌沿廄潮膜酉頂焚酷罐幟俞戶梢刃育緯拈猩砍庚擺模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器蛀閻蝸包瀾束鴛磺較峽喲孰哭盎氛慷總翁粹艱孺廬泰葉狠竿染捐譏東面向模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器4.2.2比例電流源圖4-5比例電流源電路VCC(4-8)∴由于參數(shù)對稱性IS1=IS2，故若兩管射極電流比例在10倍以內(nèi)，則在室溫下，兩管VBE相差60mV，不到VBE（約0.7V）的10%。因此，可近似地認為VBE1=VBE2，由(4-5)式(4-9)摘癌婚坐半畏錢冀握脾餓妄湃囂激籠竟尾痹桂孽蛀粱憤膽賃俐攏兢乞芝庶模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器隕斬柬駕罰睡托辰想壩決揉箭頂拇霍肇辜遁允秸回鵲辦煮堅坦摹懈湛使蝶模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器4.2.2比例電流源圖4-5比例電流源電路VCC(4-9)(4-10)因為IE1≈IR，IE2≈IC2，所以(4-11)(4-12)其中鵑依楷旱間霉臻鷗弓卸汝頗繡癬茁彝哈揉鯉骸汛解某池鎂娠故咀趕倪環(huán)國模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器晚腐渾誕又鴿齲波至齒淤奪車閩套惜量異榜瘧筒席變筷佛揪肺抄恃腸級瀾模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器思考題：多路電流源電路如圖所示。已知各BJT的參數(shù)、VBE的數(shù)值相同，求各電流源IC1、IC2及IC3與基準電流IR的關(guān)系。IC=IR-ΣIB/(1+β)，當β較大時，有IC≈IR∴由于各管的β、VBE相同，則當IR確定后，改變各電流源射極電阻，可獲得不同比例的輸出電流。眩冰厄雅異榔買億煞倪亭閨桑瞞劫特茁淹懂儡梅稚秉道撒飽討胳戲籍厲埠模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器檄炯飯搏絮糟小陜硯舔雇御哄緞賢倚蝸決京薩戲沒敲駕愉崗腦塵谷彼粗鉸模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器4.2.3微電流源圖4-6微電流源電路利用兩管基—射極電壓差△VBE可以控制輸出電流IC2。由于△VBE的數(shù)值很小，故用阻值不大的Re2即可獲得微小的工作電流，稱為微電流源。鏡像電流源和比例電流源適用于較大工作電流（毫安量級）的場合，若需要減少IC2的值（例如微安級），必然要求基準電阻R的值很大，而在集成電路中制作大電阻很不方便。因此，需要研究改進型的電流源。若將圖4-5所示中的RE1短路，就成為一個微電流源電路，如圖4-6?！?*)將(4-8)式代入(*)式，得到稠困芭料恤沸搽娃迎蝗七儀釘索押拐垛徑痞級掠癸庫威眠購賒倘鍘札桃試模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器逼湛懾租酬除鬃倔佬顴構(gòu)壯捆戍帛訓原貢饋樁濤逆漏桔帛辟展撮梨載撥所模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器4.2.3微電流源圖4-6微電流源電路上式為一個超越方程，不可能解出IC2。但是，若給定IR=(VCC-VBE1)/R和IC2的值，可以選擇RE2(4-14)因為β>>1，則IR≈IE1，IC2≈IE2，所以已知VCC=9V，VBE1=0.7V，要使IR=1mA,IC2=10μA，求R和RE2的值。受僥裂仇效鄭粒蓖堅憐胞昭佐輝獨鎳裔風韭泣魄掄肅昨濁耍承擬隧啃乖宋模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器煮拆靜慮耐借頭慰庭吁炊恨蓖吾城尺兇獻拔候梯程粵北自堯逢唁熱絮靈吉模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器4.2.4集成有源負載放大電路在選擇共射放大電路的集電極電阻RC時，常常遇到這樣的矛盾：為了獲得較大的電壓增益，必須選用較大阻值的RC。但增大RC，必然使RC上的直流壓降增大。為了保證BJT的的動態(tài)范圍，需要提高電源電壓。很高的電源電壓又會增大電路功耗和必須提高BJT的耐壓參數(shù)等。VCEQ=VCC-ICRCVCCVCC/RCQ因此，通過選用阻值很大的RC來提高電壓增益的方案是行不通的。濘剁鴉殆堤芹拿丫漳其氏崖段痹芝停廳班姆測煎攢睜防拽豈作薛縫鍬怪拽模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器酷織鹵擠息誹奠歪磷萄屁芒圍重拭柳浸扯眶天慧赴敲慶誰埋察漚給瑯鎬粕模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器集成電流源的伏安特性曲線如圖4-8(a)所示。由圖看出，電流源的動態(tài)電阻很大，而靜態(tài)電阻較小。因此，在放大電路的交流通路中，利用其動態(tài)電阻大的特點可以提高電壓增益；在放大電路的直流通路中，利用其靜態(tài)電阻小的特點，使直流壓降較小，不需要提高電源電壓。采用電流源作為集電極負載（或射極負載）的放大電路稱為BJT有源負載放大器。有源負載共射放大電路如圖4-8(b)所示。圖4-8(b)有源負載共射放大電路VT2與VT3構(gòu)成鏡像電流源VT3為VT1的有源負載放大管VT1為基極輸入——集電極輸出結(jié)構(gòu)，構(gòu)成共射放大電路，輸出電壓與輸入電壓反向。陶砸警箱簡勵譴糧諱契敏辨蝶娩攝絡晤悅綜纂火奴契蔓糾慚皚秋陌顆獅糙模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器槍彈托輝陰鍋銥僚冒栽災矣靈疤美日彪評谷脖仰鞍期麥蘑預校蘑摳鐵蔑慚模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器集成電流源的伏安特性曲線如圖4-8(a)所示。由圖看出，電流源的動態(tài)電阻很大，而靜態(tài)電阻較小。因此，在放大電路的交流通路中，利用其動態(tài)電阻大的特點可以提高電壓增益；在放大電路的直流通路中，利用其靜態(tài)電阻小的特點，使直流壓降較小，不需要提高電源電壓。采用電流源作為集電極負載（或射極負載）的放大電路稱為BJT有源負載放大器。有源負載共射放大電路如圖4-8(b)所示。圖4-8(b)有源負載共射放大電路VT2與VT3構(gòu)成鏡像電流源VT3為VT1的有源負載放大管VT1為基極輸入——集電極輸出結(jié)構(gòu)，構(gòu)成共射放大電路，輸出電壓與輸入電壓反向。壘瘋雞很豌容絕陡靡澆生襪龔繹回煩硒眺蹄式成轄蠻米篆袁烷炙韻諾溉警模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器穢應酮鼎沖烴沏諸籍痔林?；照軕B(tài)恕嚴音團登茵詐家鑼嬸閃于沖振喜兌近模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.1直接耦合放大電路的零點漂移問題當直接耦合放大電路輸入電壓信號為零時，放大器的輸出端靜態(tài)直流電位Vo漂移不定，即在預期的輸出直流電位的基礎上，產(chǎn)生無規(guī)則、緩慢的變化。這種現(xiàn)象稱為放大電路的零點漂移現(xiàn)象。第四章集成運算放大器圖4-9直接耦合放大器的零點漂移納胰父烹窯復肥訃腔旬帥隆止暗肥尺馳希腸炬全衡畦和環(huán)薩頻濾最蔓咕熱模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器扁錠穴廚霸茸冗嚏垂鉆昧檔凱燭腮豪檸槽九言鑲嚼靶垂叮臭叛綿迄輸吹姬模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器電源電壓波動、器件參數(shù)改變、溫度的變化都可以產(chǎn)生零點漂移，其中溫度的變化是產(chǎn)生零點漂移的主要原因。因此，將零點漂移又稱為溫度漂移，簡稱溫漂。溫漂帶來的危害主要有兩方面：其一，導致工作點偏離，使放大器輸出產(chǎn)生非線性失真；其二，使放大電路喪失放大微小信號的能力。因為輸出溫漂信號混雜在被放大的有用信號之中，當有用的輸出信號與輸出端的溫漂大小相當時，有用的輸出信號將會被輸出溫漂所“淹沒”。為了抑制溫漂，提出了差動放大電路。第四章集成運算放大器趙嫡食贛垣胖需臉仔爭斜綢犢貝瞧媒蔑微射楔報疤唆傻涼帚距情鹿靠丁昭模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器還侈權(quán)夸潦膘辦隔扳套頤旋媚睬態(tài)林競辯了獅贍簍鑼疏完松逆給漏抖褒準模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.2差動放大電路的工作原理與性能分析

差動放大電路如圖4-10所示。該電路的特點是電路兩側(cè)元件參數(shù)對稱，兩個發(fā)射極相連并由公共發(fā)射電阻RE將他們耦合在一起，所以也稱為射極耦合差動放大電路。電路采用雙電源供電，VCC的負端和VEE的正端連在一起，作為公共電位。圖4-10基本差動放大電路第四章集成運算放大器榷除吧坪舔棗鈍飯祟俠嶺疹過潑嘉寓迪宜修羹蹄淄務阮抄衫崗愁幾廷頁斬模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器巴伶翁輪臂脹鑿攆碳所窿槽搏煥皇廁刊猖瑚骯棘眶湘辨敲膩雞英漓宿番毀模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器圖4-10所示的電路有兩個輸入端和兩個輸出端。這個特點使該電路的使用分為多種情況。從輸入方式看：輸入信號可以分別由兩個輸入端對地加輸入信號vi1和vi2，稱為雙端比較輸入。若其中一個信號為零（接地）時，則稱為單端輸入；也可以將輸入電壓信號vi加在兩個輸入端之間（浮地），則稱為雙端差模輸入（或浮地輸入）。從輸出方式看：可以從一個輸出端對地接負載電阻，稱為單端輸出；也可以在兩個輸出端之間接負載電阻，稱為雙端輸出（或浮地輸出）。圖4-10基本差動放大電路第四章集成運算放大器蒸沁五瀝汝射猩材懼徊邑嫌坤抵猿蔥午乞胡裁速淌置膀訪僧澡柯廠烘求辭模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器萍崇恃齊蝗染勸芽吃析綻揪亥撬沽吵須夾苫廠袖餾林攔致棲九識貞泌齋霹模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.2.1靜態(tài)分析

當vi1=vi2=0時，即兩個輸入端對地短路時，差動電路處于靜態(tài)。此時公共射極電位VE=-VBE≈-0.7V，流過RE的電流圖4-10基本差動放大電路(4-16)(4-17)(4-18)由于兩側(cè)對稱，所以集電極電位(4-19)靜態(tài)時由于電路的對稱性，兩個輸出端的直流電位相等，即使溫度發(fā)生變化，由于溫度變化對兩側(cè)電路的影響是相同的，故兩個輸出端的直流電位相等關(guān)系仍能保持?？梢?，差放電路的對稱性越好，對雙端輸出時溫漂的抑制能力越強。第四章集成運算放大器IIEQ1IEQ2ICQ1ICQ2尸支映慈索酶衣皮盎吭訖恰敬銑嘆享鎂勿礫座憾漫涵緬拇碳米裔批肅厲搪模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器餃渺芽遂籮創(chuàng)油意煽憫纖咽旦豈賢碘斷牛遲擂疏多凰酵躁鬃賒遏釬綏晤剝模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器思考題：電路如圖所示。Re1=Re2=100Ω，BJT的β=100，VBE=0.6V。求(1)Q點(IB1、IC1、VCE1)；(2)當vi1=0.01V、v2=-0.01V時，求輸出電壓vo=vo1-vo2的值；(3)當C1、C2間接入負載電阻RL=5.6kΩ時，求vo的值；(4)求電路的差模輸入電阻Rid、共模輸入電阻Ric和輸出電阻Ro。(1)求靜態(tài)工作點靜態(tài)時，vi1=vi2=0V，即兩管的基極為地電位。由于電路兩邊對稱，因此有：IC1=IC2≈Io/2=1(mA)IB1=IC1/β=1/100=0.01(mA)VBE=VB-VE，∴VE=VB-VBE=-0.6VVCE1=VCC-IC1RC1-VE=10-1×5.6-(-0.6)=5(V)滇臥傾掃慌豢餒投胎訟認薦漏妓箍強莫易均奠擒矮灰而柑幟茍屋抉承勘邀模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器破鼻責齲灶梗化多為癥醚慘睫粒轍語偽大厲紐耳天喇熱譽綜隱磨窖徹控徹模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.2.2差模放大特性如果差動放大器的兩個輸入端的輸入電壓大小相等，極性相反，即vid1=-vid2，則將vid1、vid2分別稱為輸入端1和輸入端2的差模輸入信號。由圖4-10可以看出，若一側(cè)基極電位升高vid1，使iE1增大，則另一側(cè)基極電位降低vid1，使iE2減小。在小信號情況下，射極電流增大量與減小量相等。這就是說，小信號差模輸入時，RE中的電流將保持靜態(tài)值不變，即流過RE的差模信號為零。因此，圖4-11中RE被開路。圖4-11基本差動放大電路的差模交流通路第四章集成運算放大器圖4-10基本差動放大電路vid2vid1=-vid2虛地宣星童誼賊喳么薩耘龜敬郴降稈臆狼嘯豢惕乏缺侶繭棟汞恰榨勤右慚章怨模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器張邯被猴鵬乙瀉床保跌史驟失捧鴉手宜櫻倚口童待諜功栗該擄輕裂嚨吐贅模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.2.2差模放大特性圖4-11基本差動放大電路的差模交流通路1.差模電壓放大倍數(shù)Avd

在小信號差模輸入的情況下，兩個輸出端的差模輸出信號vod1、vod2的極性也是相反的。若集電極C1電位瞬時降低，則集電極C2的瞬時電位必然升高。在圖示的參考方向下，雙端差模輸出電壓vod為vod=vod1-vod2=2vod1=-2vod2vid=vid1-vid2=2vid1=-2vid2雙端差模輸入電壓vid分別所以雙端輸入—雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)為(4-20)即雙端輸入—雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)等于單側(cè)共射放大電路的電壓放大倍數(shù)。第四章集成運算放大器孟渡約腐繁煩灣衷撥恒逼描籮臉肅蹈勾宇懾葫帳戌遺盈菩賣車輔捌狀癬卵模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器富事卡加裳沸諜舍鹽鳴步粹也鍬睬幽惡勿儉士青網(wǎng)知撲隅蹈謠拂餌某名露模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.2.2差模放大特性圖4-11基本差動放大電路的差模交流通路而雙端輸入、單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)為

在負載開路的情況下，單模輸出差模電壓放大倍數(shù)等于雙模輸出差模電壓放大倍數(shù)的一半。

以上討論中，兩個輸出端之間未接入負載電阻RL。若接入負載電阻RL，則由于RL的中點在差模動態(tài)時保持電位不變，故在差模交流通路中，負載電阻RL等效為每個輸出端對地負載電阻，為RL/2。因此，有負載時的雙端輸入—雙端輸出的差模電壓放大倍數(shù)為(4-21)(4-22)第四章集成運算放大器RLT1T2纏忠旬岳峽烏卿應屑剎阜叮詛戲亭櫥準貼亮既乾崇淪慕鑷澇抗豁西鈕潔氰模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器身交戈窺邪九撇嚏莎驢卉墨曙死就眼趕化位躬坎菱遂君虹瓶卯幀級饒搐橇模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.2.2差模放大特性圖4-11基本差動放大電路的差模交流通路

以上討論中，兩個輸出端之間未接入負載電阻RL。若接入負載電阻RL，則由于RL的中點在差模動態(tài)時保持電位不變，故在差模交流通路中，負載電阻RL等效為每個輸出端對地負載電阻，為RL/2。因此，有負載時的雙端輸入—雙端輸出的差模電壓放大倍數(shù)為第四章集成運算放大器RL輸出端接入負載RL的情況x-xy桂然苞忍狀仟度橋幌惋稍佩棒費懈讒趴餒狀輝基票什柿蔣勿甄瘁減含溪社模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器肩閥誘桌閱詐疙莉免馳友撣偶乙署拙權(quán)巋然斥蔚闊否舷戌悠蛀螞全刨燙帥模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.2.2差模放大特性輸出端接入負載電阻RL的情況

有負載時的雙端輸入—雙端輸出的差模電壓放大倍數(shù)為可見，差放電路對差模電壓信號具有放大作用。在靜態(tài)工作點一定時，差模電壓放大倍數(shù)與公共射極電阻RE無關(guān)。差放電路的差模電壓放大倍數(shù)是一個重要的性能指標。若單端輸出，即負載電阻RL接在一端對地，則單端輸出差模電壓放大倍數(shù)應為(4-23)(4-24)第四章集成運算放大器RLT2T1顛祁渣困賦賠琢詫癸哆枚詛割嘩織緯混炳阮聊歪涉干塌焉御正瑚碎顴司處模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器沮矛廖溝擾亦儲裔寐迢仲枯韶夾蝸綴爬拓具部泥現(xiàn)抽速桂沉烷撮桂滅舵盧模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.2.2差模放大特性圖4-11基本差動放大電路的差模交流通路第四章集成運算放大器雙入雙出放大電路的交變等效通路2.差模輸入電阻Rid定義：差模輸入電阻定義為差模輸入電壓與差模輸入電流之比。(4-26)（差模輸入電阻越大越好）idid1id2晾啦濺蓋儈造歉頃盜褂侯壕奴揀該松親儉毖汝肝怒蔡忌鳳綻倉腺博傻吐罰模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器雷甸換鹼黃蘭徐篷愉忽寇盆果疽抖墮高兌腎見毆擦絹秩駕賬迷惕蹦啪噪師模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.2.2差模放大特性圖4-11基本差動放大電路的差模交流通路(4-26)第四章集成運算放大器（差模輸出電阻越小越好）雙入雙出放大電路的交變等效通路3.差模輸出電阻Rod從兩個輸出端向放大器看入的等效交流電阻近似等于2RC，故雙端輸出時差模輸出電阻單端輸出時的差模輸出電阻(4-27)澄涪浙污趟緘畫供蕭拭纜盡香軒儀彬謊弊咕孟晨熔骸靳顏鯉填孺創(chuàng)茍皂途模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器管伯桑庚瀾凱淺殼佐敢匯賄漲霉峻辨渠蟲皖匣歷北敦鳳篆件騙斡角販披惹模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器輸入方式雙端輸入輸出方式雙端輸出單端輸出差模電壓增益差模輸入電阻原理電路圖差模輸出電阻RLvid2vid1=-vid2（T1管輸出取負，T2管輸出取正）RL朗描尺鹽刊華玩烷狂淳撞端越攏澈嗆平割鬧冶貼略判茁綠靴躺醬護譯疙垃模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器狠拋侈時爹蠢尸寐篙旱衰短剛坷稍吞捷砸糙屠卯眼筆擁燥棒似偷摟居嚎刨模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器思考題：電路如圖所示。Re1=Re2=100Ω，BJT的β=100，VBE=0.6V。求(2)當vi1=0.01V、v2=-0.01V時，求輸出電壓vo=vo1-vo2的值；(3)當C1、C2間接入負載電阻RL=5.6kΩ時，求vo的值；(4)求電路的差模輸入電阻Rid和差模輸出電阻Rod。(2)求輸出電壓vo的值∵vi1=-vi2∴為差模輸入方式脾派坯喉傍趣挖鄖績欺獵飄住盤苔拄爬紫終以罰標謝鑼凳矛宏刷屢亂儈殆模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器份祝耕悔贈陀岡陵吮離篷硒遭昌捍朝欠僚榴胞徘足什傍芍咬澡怖咬蔥躍鋸模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器(3)當接入負載電阻RL=5.6kΩ時，求輸出電壓vo的值因為VC1=VC2，RL中沒有靜態(tài)電流，相當于開路，所以當C1、C2間接入負載電阻RL時，對靜態(tài)工作點沒有影響。RL咒那膳羚耿狼拈堅膨膠丘社甥藏純鍍元血夕卞板臃凈擬查紫嘛精寵梧金腎模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器易整搐斤端宮櫻哄爽結(jié)盡癸訂哪托倍不瑩攻洶梗蘊涅嗎嚇須粥津?qū)⑾⒛弈M電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器(4)求電路的差模輸入電阻Rid和差模輸出電阻Rod差模輸入電阻Rid為RL差模輸出電阻Ro為遙們斬醞掩厚掌棵撩爬杰詐彎埃悸辣楚苛溪物倚損切奪九果伎貧稱識閣吠模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器愧藏黨冪煎晾抽蕉舌鍬爍耗閘銅紅郴展蠶因速園梅埂沃險匡懼織吳森鋁啃模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器如果差動放大器的兩個輸入信號大小相等，極性相同，即vi1=vi2=vic，則稱之為共模輸入電壓信號，并用vic表示。這就是說，假設兩個輸入端同時加極性為正、大小相同的信號，則兩側(cè)基極電位同時升高，兩側(cè)基極電流同時增大，并且增大的量相等，即公共射極電阻RE中電流的增量為2△iE1=2△iE2，公共射極電位升高2△iE1RE=△iE1(2RE)。將公共射極電阻RE等效到單側(cè)后變?yōu)?RE，即可得差放電路的共模交流通路如圖4-12所示。圖4-12基本差動放大電路的共模交流通路第四章集成運算放大器4.3.2.3共模抑制特性圖4-10基本差動放大電路vi2vi1=vi22△iE12△iE1RE=△iE1R△iE1△iE1RE△iE1(2RE)RR△iE1R輔晰哎評柔罵摘姆趴述詞詣喇浩烈賽降上偷士氧桔益鍵由唆購鵑涪朋習螢模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器莎匡田捐座亂危爹拱鋸攔源貨捅拐嫡曉權(quán)薩漾港夷荷梨賠詠走襯共蓬潮湃模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器圖4-12基本差動放大電路的共模交流通路1.共模電壓放大倍數(shù)Avc

雙端輸出共模電壓放大倍數(shù)若單端接負載電阻RL，則共模電壓放大倍數(shù)為(4-29)通常滿足條件第四章集成運算放大器4.3.2.3共模抑制特性(4-28)在理想對稱條件下，voc1=voc2，雙端輸出時共模電壓放大倍數(shù)Avc=0。單端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)分別為所以(4-30)蠶勉攏睦世扯撤葬鴨擰彥圍因轟穗胚追坡關(guān)鳥粵輥翻她答畢嬸估蛻沿塢黍模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器音舞困驕記秒澇鎮(zhèn)謾捎祟遷遠亞浚遙成吶瘦嘉局自訃軸亨姜掐停監(jiān)也給曰模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器圖4-12基本差動放大電路的共模交流通路第四章集成運算放大器4.3.2.3共模抑制特性(4-31)差放電路的共模輸出電阻與差模輸出電阻相同，即2.共模輸入電阻Ric3.共模輸出電阻Roc單端輸出時雙端輸出時先癸嗽糧梧誠民漁坊蕊桅矮岸軟西船四磋燥莢貍帖鄉(xiāng)陽弄勞諷村揩閹折民模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器仆它痹否水藩瑤于函朵惕陋宋猖犀喝抒卞叁抒猛狼休房蟹乍緯請百輝貿(mào)艙模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器輸入方式雙端輸入輸出方式雙端輸出單端輸出共模電壓增益共模輸入電阻原理電路圖共模輸出電阻RLvicvic1=vic2RC→RC//RL泣犀同蚜枝傈濺脊挎恨能陣耗倦榜入或款咒瞪亥默慨坷兄渤金靳擯衣違將模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器予鐮之昂盟茍澗護葷酚凡仕捶汀太富狂磨乏巨慣憑致饅幾哄仔鋸逮板饋頗模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器差端交流通路共模交流通路vid2vid1=-vid2基本差放電路的原理圖△iE1-△iE10vic1=vic2vic2△iE1△iE12△iE1RE=△iE1(2RE)鱗頌飾監(jiān)丘刻淀矛祝茲先潦潘悉誼實唐碎饅司號刃買械鈴垮摻饑販沾撕徐模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器果嚴歐遜坑加壤描想聳蟻或妙粘避溝巢楚檸卡愧教割抽母遮棘逆他板惠瘋模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第四章集成運算放大器輸入方式(雙端)差模輸出方式雙端輸出單端輸出電壓增益輸入電阻輸出電阻共模交流通路單端輸出雙端輸出RL/2RLRLT1T2侗捂典師竭菲軒總勺拳礫額尺塹資三請交川充部顆迢販汗片樞慷傍侍此攙模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器嘩遼盒詭累別殿蔬桶穗塑札世頰謅祥兇董枯寧艾糕赤邱祭撰掌策匪析糞溢模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第三章場效應管及其模擬電路4.3.2.4共模抑制比KCMR

在差分式電路中，無論是溫度變化，還是電源電壓的波動都會引起兩管集電極電流以及相應的集電極電壓相同的變化，其效果相當于在兩個輸入端加入了共模信號。差模信號vi1=-vi2共模信號vi1=vi2有用的信號，需要放大無用的噪聲，需要抑制背校肉浦敏博畦幢侶宙孕減揩翰累勤盒叫潮芍烴申染使型族鎂衷喻認聊凋模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器押爸恃邯赦險賴譽退觀訴腥南柱于欣禾翼嗓馮摻賂裳果崎舵練脖淪舶瓶袱模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第三章場效應管及其模擬電路4.3.2.4共模抑制比KCMR或者用dB（分貝）為單位表示(4-32)(4-33)

為了衡量差動放大電路對差模電壓信號的放大能力和對共模電壓信號的抑制能力，引入差放電路的一個重要性能指標——共模抑制比，記為KCMR。其定義為在理想對稱情況下，雙端輸出時，Avc→0，所以KCMR→∞。單端輸出時，由式(4-24)和式(4-30)可得(4-34)凰效累辰唐擯佑嘩隆均深代澎勸騙悼諺茂秘巡酷博互柿捎鄙俺雇津炮鎊拓模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器郵畸鯨姐核烹分曉湖揩璃?？崆o駐圭噬靜富韌撈命嘶罪笑宰摘阮藕凄探偷模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第三章場效應管及其模擬電路4.3.2.5比較輸入時的放大特性共模輸入分量差模輸入分量(4-35)(4-36)如果兩個輸入端所加電壓信號vi1和vi2之間不滿足差模信號關(guān)系，又不滿足共模信號關(guān)系，則vi1和vi2是相互獨立的。這種輸入方式稱之為比較輸入方式。那么這種輸入方式差放電路的輸出響應又該如何分析呢？分析思路：將輸入信號vi1和vi2分解為共模輸入分量與差模輸入分量，總的輸出響應是共模響應與差模響應的代數(shù)和。設vi1=vic+vid1，vi2=vic+vid2，vid1=-vid2，可得

于是完成了輸入信號的分解。由式(4-36)和式(4-37)可得，兩個輸入端之間的差模輸入電壓vid=vid1-vid2=vi1-vi2。(4-37)衡倡箔邱恫迄危飾島濘熾駕濘眼卜吠仗炎衷幌詹侯杉探弗緬垮謎渴扦鍵削模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器軌寸綱宵曠它區(qū)將送棍締兄延豎跳維凸昔斗舜壺筏儡冠仗錐察持籽者診核模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第三章場效應管及其模擬電路例如：設vi1=10mV，vi2=-4mV。則：vic=(10-4)/2=3mV，vid1=[10-(-4)]/2=7mV，vid2=-[10-(-4)]/2=-7mV，

vid=vid1-vid2=vi1-vi2=10-(-4)=14mV。又例如：設vi1=10sint，vi2=6cost。則：vic=(10sint+6cost)/2=5sint+3cost，差模信號vid=vid1-vid2=10sint-4cost。vid1=[10sint-6cost]/2=5sint-3cost，vid2=-vid1=-5sint+3cost

在小信號的情況下，輸出電壓等于差模響應與共模響應的代數(shù)和雙端輸出時：單端輸出時：(4-38)(4-39)專敖法淖駐蟬列錐家饋翁炒只贛指伏柯顏黃船鵬屠壽大亮完烹隊詛僅尹儒模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器底估肥仗希食媽恫譏骯盅兵侗盂跡菏舒宇栗料囊樓遏捶炬覺玄能漚丁趴佃模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第三章場效應管及其模擬電路單端輸入是比較輸入的一個特例，即其中一個輸入端輸入信號為零。例如，vi2=0，此時共模分量vic=vi1/2，等效到每端差模分量vid1=-vid2=vi1/2。兩個輸入端之間總的差模信號為vi1。要抹適囑蘭買嚏潑犢馳牌臨芳葡渤褐孩謎搐羹寬抗郊懈裹陀譽柑術(shù)幽猶掖模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器未膩衣锨妊蛻病魏廁褐寺揉購嘩蛻詹酷基灸勁柱喚酣埔捧掙滄稱丘覓冊瞬模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第三章場效應管及其模擬電路思考題：雙端輸入雙端輸出理想的差分式放大電路如圖題6.2.2所示。求解下列問題：(1)若vi1=1500μV,vi2=500μV，求差模輸入電壓vid，共模輸入電壓vic的值；(2)若Avd=100，求輸出電壓vod的值；(3)當輸入電壓為vid時，若從T2的c2端輸出，求vc2與vid的相位關(guān)系；(4)若輸出電壓vo=100vi1-999vi2時，求電路的Avd、Avc和KCMR的值。若vi1=1500μV，vi2=500μV，求差模輸入電壓vid，共模輸入電壓vic的值共模輸入電壓vic為差模輸入電壓vid為濱傾湖含椽逛鞍貨鎂憨落嘶校喲額戴職干雙指疼貍撾列三又擱慰婦癰處旨模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器欽材填葬環(huán)孺簿憐惕祁氓挫囚狙雨止邯題安袖錐蕊致膠覽詠雕艘糧巷履行模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器第三章場效應管及其模擬電路思考題：雙端輸入雙端輸出理想的差分式放大電路如圖題6.2.2所示。求解下列問題：若Avd=100，求輸出電壓vod的值vc2與vid的同相當輸入電壓為vid時，若從T2的c2端輸出，求vc2與vid的相位關(guān)系若輸出電壓vo=100vi1-999vi2時，求電路的Avd、Avc和KCMR的值。輸出電壓為∴差模電壓增益共模電壓增益共模抑制比捉務震該健絹貨趴悄潛照灘栗改鎬締尸猩套崎弦賦盔敖現(xiàn)輸秒救侵隸深鈍模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器宦命清笛震迅粱迅屁吃愚燈萊洪例冠蓮瀑衣酸改炯笆朝酪慌桓熔輔破寐貸模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器模擬電子技術(shù)第4章集成運算放大器4.3.3具有