差放電路和集成運(yùn)放

1、差放電路和集成運(yùn)放重點(diǎn)重點(diǎn): :1.1.差動放大電路組成及工作原理差動放大電路組成及工作原理2.2.集成運(yùn)算放大器及理想集成運(yùn)算的特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器及理想集成運(yùn)算的特點(diǎn)3.3.比例運(yùn)算、加法運(yùn)算、減法運(yùn)算、微分運(yùn)算、比例運(yùn)算、加法運(yùn)算、減法運(yùn)算、微分運(yùn)算、積分運(yùn)算電路的輸入輸出關(guān)系積分運(yùn)算電路的輸入輸出關(guān)系uiRC1R1T14.1 零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移增加增加R2 、RE2 : 用于設(shè)置合適的用于設(shè)置合適的Q點(diǎn)。點(diǎn)。問題問題 1 :前后級前后級Q點(diǎn)相互影響。點(diǎn)相互影響。+UCCuoRC2T2R2RE24.1.1 直接耦合電路的特殊問題直接耦合電路的特殊問題問題問題 2 :零點(diǎn)漂移。零點(diǎn)漂移。前一級

2、的溫漂將作為后一級的輸入信號，使得前一級的溫漂將作為后一級的輸入信號，使得當(dāng)當(dāng) ui 等于零時，等于零時， uo不等于零。不等于零。uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2uot0有時會將有時會將信號淹沒信號淹沒一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)對稱。結(jié)構(gòu)對稱。4.2.1 基本型差動放大器基本型差動放大器ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2RB 4.2 差動放大電路差動放大電路二、二、 抑制零漂的原理抑制零漂的原理uo= UC1 - UC2 = 0uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0當(dāng)當(dāng) ui1 = ui2 =0 時：時：當(dāng)溫度變化時：當(dāng)溫度變

3、化時：+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2三、三、 共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)AC+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2共模輸入信號：共模輸入信號： ui1 = ui2 = uC （大小相等，極性相同）（大小相等，極性相同）理想情況：理想情況：ui1 = ui2 uC1 = uC2 uo= 0 共模電壓放大倍數(shù)：共模電壓放大倍數(shù)：（很小，（很小，1)設(shè)設(shè)uC1 =UC1 + uC1 ， uC2 =UC2 + uC2 。因因ui1 = -ui2， uC1 =- uC2 uo= uC1 - uC2= uC1- uC2 = 2 uC1 差模電壓放大倍數(shù)：差

4、模電壓放大倍數(shù)：1212ioiioduuuuuA+UCC五、共模抑制比五、共模抑制比(CMRR)的定義的定義例例: Ad=-200 Ac=0.1 KCMRR=20 lg (-200)/0.1 =66 dBKCMRR =KCMRR (dB) =(分貝分貝)cdAAcdAAlog20一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)為了使左右平衡，可為了使左右平衡，可設(shè)置調(diào)零電位器設(shè)置調(diào)零電位器: 4.2.2 雙電源長尾式差放雙電源長尾式差放特點(diǎn)：特點(diǎn)：加入射極電阻加入射極電阻RE ；加入負(fù)電源；加入負(fù)電源 -UEE ，采用正負(fù)雙電源供電。采用正負(fù)雙電源供電。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE1、雙電源的作

5、用：、雙電源的作用：（1）使信號變化幅度加大。）使信號變化幅度加大。（2）IB1、IB2由負(fù)電源由負(fù)電源-UEE提供。提供。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE溫度溫度TICIE = 2ICUEUBEIBIC2、RE的作用的作用 設(shè)設(shè)ui1 = ui2 = 0自動穩(wěn)定自動穩(wěn)定RE 具有強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔镁哂袕?qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔?抑制溫度抑制溫度漂移，穩(wěn)定靜漂移，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。態(tài)工作點(diǎn)。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE二、二、 性能分析性能分析1. 輸入信號分類輸入信號分類(1)差模差模(differential mode)輸入輸入ui1 = -ui2= ud

6、(2)共模共模( common mode) 輸入輸入ui1 = ui2 = uC差模電壓差模電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù): :doddUUA共模電壓共模電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù): coccUUA(一一) 差模輸入差模輸入均壓器均壓器diiuuu211diiuuu212RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBREUEERE 對差模信號作用對差模信號作用 ui1 ui2ib1 , ic1ib2 , ic2ic1 = - ic2iRE = ie1+ ie2 = 0uRE = 0 RE對差模信號對差模信號不起不起作用作用RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBREUEEib2ib1ic2ic1iRE差模信

7、號通路差模信號通路T1單邊微變單邊微變等效電路等效電路uod1RBB1EC1RC ib1ui1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E1. 放大倍數(shù)放大倍數(shù)111iodduuA單邊差模放大倍數(shù)單邊差模放大倍數(shù):11111)(beBCbeBbCbdrRRrRiRiA21ddAAuod1RBB1EC1RC ib1ui1rbe1ib121221121ddiididiododdAAuuAuAuuuA若差動電路帶負(fù)載若差動電路帶負(fù)載RL (接在接在 C1 與與 C2 之間之間), 對于差對于差動信號而言，動信號而言，RL中點(diǎn)電位為中點(diǎn)電位為 0

8、, 所以放大倍數(shù)：所以放大倍數(shù)：121)21(beBLCdddrRR/RAAA即：總的差動電即：總的差動電壓放大倍數(shù)為：壓放大倍數(shù)為：差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù):iodduuA RRuodui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2Ero = 2RC ri ri ro)/(21BbeiRrRr輸入電阻：輸入電阻：輸出電阻：輸出電阻：2. 輸入輸出電阻輸入輸出電阻RRuoui1+UCCRCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E(二二) 共模輸入共模輸入RE對共模信號有抑制作用（原理靜態(tài)分析，即由于對共模信號有抑制作用（原理靜態(tài)分

9、析，即由于RE的負(fù)反饋?zhàn)饔?，使的?fù)反饋?zhàn)饔?，使IE基本不變）基本不變） 。uC ic1 、 ic2 iRE 、 uRE +UCCuocRCT1RBRCT2RBREUEEuC uoc2 uoc1ic1 ic2iREuRE共模信號通路共模信號通路:uocRCT1RBRCT2RB2REuc1 uoc2 uoc1ic1 ic2uc22RET1單邊微變等效電路單邊微變等效電路EbBccoccR)(rRRuuA1211112cARCRB2REic1uc1uc2ib1 ib1ie1rbe1KCMRR AC 0問題：問題：負(fù)載影響共模放大倍數(shù)嗎？負(fù)載影響共模放大倍數(shù)嗎？111ccocUAU222ccocUAU

10、021ocococUUU不影響！不影響！4.2.4 差放電路的幾種接法差放電路的幾種接法輸入端輸入端 接法接法雙端雙端單端單端輸出端輸出端 接法接法雙端雙端單端單端雙端輸入雙端輸出：雙端輸入雙端輸出： Ad = Ad1雙端輸入單端輸出：雙端輸入單端輸出：121ddAA ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEE4.3集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器的兩個工作區(qū)域（狀態(tài)）運(yùn)算放大器的兩個工作區(qū)域（狀態(tài)）1. 運(yùn)放的電壓傳輸特性：運(yùn)放的電壓傳輸特性：理想運(yùn)放：理想運(yùn)放： ri KCMRR ro 0 0Ao 理想運(yùn)放的條件理想運(yùn)放的條件oAir0or)u

11、u(Auoo虛短路虛短路uu0iI放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)。分析多放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)。分析多個運(yùn)放級聯(lián)組合的線性電路時個運(yùn)放級聯(lián)組合的線性電路時可以分別對每個運(yùn)放進(jìn)行?？梢苑謩e對每個運(yùn)放進(jìn)行。虛開路虛開路運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)一、理想運(yùn)放的條件及其工作在線性區(qū)的特點(diǎn)一、理想運(yùn)放的條件及其工作在線性區(qū)的特點(diǎn)4.4.1 比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路作用：作用：將信號按比例放大。將信號按比例放大。類型：類型：同相比例放大和反相比例放大。同相比例放大和反相比例放大。方法：方法：引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)負(fù)反饋。這樣輸出電壓與運(yùn)放的開環(huán)負(fù)反饋。這樣輸出電

12、壓與運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)無關(guān)，與輸入電壓和反饋系放大倍數(shù)無關(guān)，與輸入電壓和反饋系數(shù)有關(guān)。數(shù)有關(guān)。4.4 信號的運(yùn)算電路信號的運(yùn)算電路0uui1= i221RuRuoi121RRuuAouuo_+ + R2R1RPuii1i21. 放大倍數(shù)放大倍數(shù)虛短路虛短路虛開路虛開路一、反相比例運(yùn)算電路一、反相比例運(yùn)算電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：負(fù)反饋引到反相輸負(fù)反饋引到反相輸入端，信號從反相端輸入。入端，信號從反相端輸入。虛開路虛開路若R2=R1，則Au=-1 UO = Ui，稱為反相器二、同相比例運(yùn)算電路二、同相比例運(yùn)算電路_+ + R2R1RPuiuou-= u+= ui12RuRuuiioiouRRu)1

13、 (12反饋方式：反饋方式：電壓串聯(lián)負(fù)反饋。輸入電阻高。電壓串聯(lián)負(fù)反饋。輸入電阻高。1211RRuuAou虛短路虛短路虛開路虛開路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：負(fù)反饋引到反負(fù)反饋引到反相輸入端，信號從同相端相輸入端，信號從同相端輸入。輸入。虛開路虛開路_+ + uiuoiouuuu此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸出電阻小，在電路此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，輸入電阻大，輸出電阻小，在電路中作用與分立元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。中作用與分立元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。三、電壓跟隨器三、電壓跟隨器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：輸出電壓全輸出電壓全部引到反相輸入端，信部引到反相輸入端，信號從

14、同相端輸入。號從同相端輸入。電壓電壓跟隨器是跟隨器是同相比例運(yùn)算同相比例運(yùn)算放大器的特例。放大器的特例。4.4.2 加減運(yùn)算電路加減運(yùn)算電路作用：作用：將若干個輸入信號之和或之差按比將若干個輸入信號之和或之差按比例放大。例放大。類型：類型：同相求和和反相求和。同相求和和反相求和。方法：方法：引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)負(fù)反饋。這樣輸出電壓與運(yùn)放的開環(huán)負(fù)反饋。這樣輸出電壓與運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)無關(guān)，與輸入電壓和反饋系放大倍數(shù)無關(guān)，與輸入電壓和反饋系數(shù)有關(guān)。數(shù)有關(guān)。0uuFiii1211)(21221112iiouRRuRRui12iFi11R12_+ R2R11

15、ui2uoRPui1調(diào)節(jié)反相求和電路的某一路信號的輸入電阻，不影調(diào)節(jié)反相求和電路的某一路信號的輸入電阻，不影響輸入電壓和輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方便。響輸入電壓和輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方便。1.加法電路疊加原理疊加原理2、差動減法器、差動減法器 ui1作用作用i11fuRRuo ui2作用作用i22331f)1(uRRRRRuo 綜合：綜合：i22331fi11f)1(uRRRRRuRRuo 231fRRRR 若若uuui1+f+R3uAuRoR1+R2i2uuuu3Rf+i1+12RRoARuuuR+ufA+o1RR2i2R+3uuui1+f+R3uAuRoR1+R2i2)(i1i21fu

16、uRRuo則有：則有：_+ + R2R1R1ui2uoR2ui1 uu112RuuRuuio212RuRuui)(1212iiouuRRu解出：解出：單運(yùn)放的加減運(yùn)算電路的特例：差動放大器單運(yùn)放的加減運(yùn)算電路的特例：差動放大器例：利用加法器和反相比例器例：利用加法器和反相比例器)(i22fi11fuRRuRRuo i11fi22fi22fi11f)(uRRuRRuRRuRRuo uuu0fuuRi1RRoiA+1+R2fAR+uu+Ri2uOA/2R4.4.3 微分運(yùn)算電路與積分運(yùn)算電路微分運(yùn)算電路與積分運(yùn)算電路u= u+= 0RuioFtuCiidd1Fii 1tuRCuioddu i+uo

17、RR2i1iFC一、微分運(yùn)算一、微分運(yùn)算i1iFtui0Ruii1tuCioFddtuRCuiod1tuo0輸入方波，輸出是三角波。輸入方波，輸出是三角波。ui-+RR2Cuo二、積分運(yùn)算二、積分運(yùn)算應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1 1： 1.已知已知 Ui1 = 1V, Ui2 = -2V, 計算計算U0 = ?解：第一級同相比例運(yùn)算電路解：第一級同相比例運(yùn)算電路 U01=（1+100/50）Ui1=3V 第二級加法電路第二級加法電路 U0= -（200/100 U01+200/100 Ui2）= -2V例例:深度負(fù)反饋的近似估算深度負(fù)反饋的近似估算,電路如圖電路如圖,設(shè)設(shè)Aod.求求Avsf = ? 因?yàn)槭巧疃入妷翰⒙?lián)負(fù)反饋因?yàn)槭巧疃入妷翰⒙?lián)負(fù)反饋 ，所以，所以Ii If 又由于反相比例運(yùn)算電路，電路存在虛地點(diǎn)，所以又由于反相比例運(yùn)算電路，電路存在虛地點(diǎn)，所以 US-0/R1 0-U0/Rf US/R1 -U0/Rf AVSf = -U0/US -Rf / R1 = -123在圖所示電路中，假設(shè)各集成放大器都是理想的。在圖所示電路中，假設(shè)各集成放大器都是理想的。(1）指出）指出A1、A2、A3各組成什么電路；各組成什么電路；(2)寫出寫出Uo1、Uo2、Uo3的表達(dá)式。的表達(dá)式。解：（1）A1組成電壓跟隨器；A2組成反相輸入加法器；A3組成電流串聯(lián)負(fù)反饋電路；（2）u01=u