電工技術(shù) 第二章 集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用

1、第二章第二章 集成運(yùn)算放大器及其集成運(yùn)算放大器及其應(yīng)用應(yīng)用33 MHz下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁將前級的輸出端直接接后級的輸入端。將前級的輸出端直接接后級的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘??？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘?。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發(fā)生指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動、電路元件參數(shù)

2、的變化。波動、電路元件參數(shù)的變化。 直接影響對輸入信號測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。直接影響對輸入信號測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。 嚴(yán)重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效嚴(yán)重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。信號電壓還是漂移電壓。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁典型差動放大電路典型差動放大電路 差動放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差動放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。兩管兩管靜態(tài)工靜態(tài)工作點(diǎn)相同作點(diǎn)相同結(jié)構(gòu)對稱：結(jié)構(gòu)對稱： 1= 2= UBE1=UBE2= UBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1

3、=Rb2= Rb穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制每個管子的漂移。限制每個管子的漂移。EE：用于補(bǔ)償：用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。適的工作點(diǎn)。-+-_-o2Ru+T+TCC1R+EEue2oVRC-cV+i2u-ui1uo1下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 1 1. . 差動放大電路一般有兩個輸入端：差動放大電路一般有兩個輸入端： 雙端輸入雙端輸入從兩輸入端同時加信號。從兩輸入端同時加信號。 單端輸入單端輸入僅從一個輸入端僅從一個輸入端對地對地加信號。加信號。 2. 2. 差動放大電路可差動放大電路可以有兩個輸出端以有兩個輸出端。 雙

4、端輸出雙端輸出從從C C1 1 和和C C2 2輸出。輸出。 單端輸出單端輸出從從C C1 1或或C C2 2 對地輸出。對地輸出。幾個基本概念幾個基本概念-+-_-o2Ru+T+TCC1R+EEue2oVRC-cV+i2u-ui1uo1下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁eEERe)(7 . 0=RVVI 靜態(tài)工作點(diǎn)的計算：靜態(tài)工作點(diǎn)的計算：0=i2i1 uu 忽略忽略Ib，有有：UB1=UB2=0VC1C2CRe1=2IIIIECCE2CE1UUU=U0.7)(RIVCCCC CB1B1III 0=C2C1O UUU典型差動放大電路典型差動放大電路 -+-_-o2Ru

5、+T+TCC1R+EEue2oVRC-cV+i2u-ui1uo1下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 ui1i1=-=-ui2i2 = =ui i/2/2若若ui1 ,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 iRe不變不變 uE不變不變二二. 差動放大電路工作原理差動放大電路工作原理+_-RT+TCC1REEue2VRc-cV+i2u-ui1oiu2iu2-IReEo2u+uo1LR-+-2+Eid2TuTi1id-1RRu c c+i22uu-uEu+ o1ou o2由于兩管電流變化量異號等值，故由于兩管電流變化量異號等值，故RE電流變化量為零，電流變化量為零，即即

6、RE對差模信號不起作用，相當(dāng)于接地點(diǎn)對差模信號不起作用，相當(dāng)于接地點(diǎn)。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁beLcd)2/(rRRRAbu （1 1）雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)：）雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)： 因為因為ui1 =- ui2 = =ui i/2/2設(shè)設(shè)ui1 ,ui2 uo1 ,uo2 。電路對稱電路對稱uo1=uo2 uo= uo1 uo2=2 uo1 差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) OOudii1i2uuAuuu1iO122uu 1iO1uu +ibberR-+Co1uRL-+ui1icib2bR二二. 差動放大電路工作原理差動放大電路工作原理+_-RT+

7、TCC1REEue2VRc-cV+i2u-ui1oiu2iu2-IReEo2u+uo1LR下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 bebLcud2/rRRRA 二二. 差動放大電路工作原理差動放大電路工作原理（2 2）單端輸出差模電壓放大倍數(shù)：）單端輸出差模電壓放大倍數(shù)：+_-cu+V2uRLi2o1TeRRi1cVCCuEE+1TR+-下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁-+-_-o2Ru+T+TCC1R+EEue2oVRC-cV+i2u-ui1uo1uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)

8、時，靜態(tài)時，ui1 = ui2 = 0當(dāng)溫度升高時當(dāng)溫度升高時ICVC （兩管變化量相等）（兩管變化量相等）對稱差動放大電路對兩管所產(chǎn)生的同向漂移有抑制作用對稱差動放大電路對兩管所產(chǎn)生的同向漂移有抑制作用 二二. 差動放大電路工作原理差動放大電路工作原理下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁-+-_-o2Ru+T+TCC1R+EEue2oVRC-cV+i2u-ui1uo1uo= VC1 VC2 = 0靜態(tài)時，靜態(tài)時，ui1 = ui2 = 0 二二. 差動放大電路工作原理差動放大電路工作原理下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁兩管集電極電位變化相同兩管

9、集電極電位變化相同 VC1= VC2 所以所以輸出電壓為零，即輸出電壓為零，即對共模信號沒有放大能力對共模信號沒有放大能力。差分電路抑制共模信號能力的大小，反映了它差分電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點(diǎn)漂移的抑制水平。對零點(diǎn)漂移的抑制水平。共模信號共模信號需要抑制需要抑制二二. 差動放大電路工作原理差動放大電路工作原理-+ +-_ _-o2Ru+T+ +TCC1R+EEue2oVRC-cV+ +i2u-ui1uo1下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁可分解成可分解成: : ui1 = uiC + uiD uiC：uiD： 這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動控制系

10、這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動控制系統(tǒng)中是常見的。統(tǒng)中是常見的。 iDi1i21=()2uuuiCi1i21=()2uuu：二二. 差動放大電路工作原理差動放大電路工作原理ui2 = uiC - uiD 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁二二. 差動放大電路工作原理差動放大電路工作原理對于線性對稱放大器，可用疊加原理：對于線性對稱放大器，可用疊加原理：O11iC1iD=AACDuuuO21iC1iD=AACDuuu雙端輸出時：雙端輸出時：OO1O212DiDuuuA ui1i2()DAuu差動放大電路只放大兩輸入信號的差差動放大電路只放大兩輸入信號的差值，能有效抑

11、制零漂或共模信號值，能有效抑制零漂或共模信號差動放大器差動放大器的差值特性的差值特性1i1i2()DAuu下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁（Common Mode Rejection Ratio)CMRDCAKACMR(dB)20lgDCAKA全面衡量差動放大電路放大差模信號和抑制共模全面衡量差動放大電路放大差模信號和抑制共模信號的能力。信號的能力。 KCMR越大，說明差放分辨越大，說明差放分辨差模信號的能力越強(qiáng)，而抑制差模信號的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號的能力越強(qiáng)。共模信號的能力越強(qiáng)。二二. 差動放大電路工作原理差動放大電路工作原理下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目

12、錄返回返回上一頁上一頁 若電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數(shù)若電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數(shù) Ac = 0 輸出電壓輸出電壓 若電路不完全對稱，則若電路不完全對稱，則 Ac 0，實際輸出電壓實際輸出電壓 即共模信號對輸出有影響即共模信號對輸出有影響 。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多集成運(yùn)算放大器是一種具有很高放大倍數(shù)的多級直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的級直接耦合放大電路。是發(fā)展最早、應(yīng)用最廣泛的一種模擬集成電路。一種模擬集成電路。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁+UCCUEEuu

13、+輸入級輸入級中間級中間級 輸出級輸出級同相同相輸入端輸入端輸出端輸出端反相反相輸入端輸入端 輸入級：輸入級：輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號，都采用帶恒流源的差放信號，都采用帶恒流源的差放 。 中間級：中間級：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。共發(fā)射極放大電路構(gòu)成。 輸出級：輸出級：與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能與負(fù)載相接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對稱電路或射極輸出器構(gòu)成。力強(qiáng)，一般由互補(bǔ)對稱電路或射極輸出器構(gòu)成。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上

14、一頁Auo 高高: 80dB140dB rid 高高: 105 1011 ro 低低: 幾十幾十 幾百幾百 KCMR高高: 70dB130dB1、符號、符號下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁2、外引線、外引線下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁1. 理想運(yùn)算放大器的理想化條件理想運(yùn)算放大器的理想化條件Auo ， rid ，ro 0 ， KCMRR 2. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uo= f (ui)線性區(qū)：線性區(qū)：uo = Auo( (u+ u)飽和區(qū)飽和區(qū)(非線性區(qū)非線性區(qū))u+ u 時，時， uo = +Uo(sat) u+ u 時，時， uo = + Uo(sat) u+ 0 ui = Ui UR，uo=+ Uo (sat)ui UR，uo= Uo (sat)URuouiR2+ R1+uiuoURR