第6章集成運(yùn)放ppt課件

1、第六章第六章 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器6.3 差分式放大電路差分式放大電路6.2 集成運(yùn)算放大器中的電流源電路集成運(yùn)算放大器中的電流源電路6.1 集成運(yùn)放簡(jiǎn)介集成運(yùn)放簡(jiǎn)介運(yùn)算放大器外形圖運(yùn)算放大器外形圖集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器高增益的直接耦合的多級(jí)高增益的直接耦合的多級(jí)放大器。放大器。集成電路的工藝特點(diǎn)：集成電路的工藝特點(diǎn)：（1元器件具有良好的一致性，因而特別有元器件具有良好的一致性，因而特別有利于實(shí)現(xiàn)需要對(duì)稱結(jié)構(gòu)的電路。利于實(shí)現(xiàn)需要對(duì)稱結(jié)構(gòu)的電路。（2集成電路的芯片面積小，集成度高，所集成電路的芯片面積小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。以功耗很小，在毫瓦以下。（3不易制造大電阻

2、。需要大電阻時(shí)，往往不易制造大電阻。需要大電阻時(shí)，往往使用有源負(fù)載。使用有源負(fù)載。（4常采用復(fù)合管。常采用復(fù)合管。（5采用直接耦合方式，如需大電容和電感，采用直接耦合方式，如需大電容和電感，只有外接。只有外接。6.1 集成運(yùn)放簡(jiǎn)介集成運(yùn)放簡(jiǎn)介 一一. 集成運(yùn)放的總體結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放的總體結(jié)構(gòu)uuu電壓放大級(jí)輸出級(jí)偏置電路uo+差動(dòng)輸入級(jí)uu- 1. 輸入級(jí)要使用高性能的差分放大電路，它必須輸入級(jí)要使用高性能的差分放大電路，它必須對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制力，而且要求其輸入電阻要對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制力，而且要求其輸入電阻要高。高。 uuu電壓放大級(jí)輸出級(jí)偏置電路uo+差動(dòng)輸入級(jí)uu- 2. 中間放大級(jí)

3、主要是為了提供高的電壓增益。 3. 3. 互補(bǔ)輸出級(jí)是由互補(bǔ)輸出級(jí)是由PNPPNP和和NPNNPN兩種極性三極管兩種極性三極管或復(fù)合管組成的功率放大電路，用它來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。對(duì)或復(fù)合管組成的功率放大電路，用它來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。對(duì)輸出級(jí)的要求就是輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)。輸出級(jí)的要求就是輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)。 4. 偏置電流源可提供穩(wěn)定的幾乎不隨溫度而變化的靜態(tài)電流，以穩(wěn)定工作點(diǎn)。集成運(yùn)放的特點(diǎn)：集成運(yùn)放的特點(diǎn)：電壓增益高電壓增益高輸入電阻大輸入電阻大輸出電阻小輸出電阻小u-u+ uo集成運(yùn)算放大器符號(hào)集成運(yùn)算放大器符號(hào)國(guó)際符號(hào)：國(guó)際符號(hào)：國(guó)內(nèi)符號(hào)：國(guó)內(nèi)符號(hào)：反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端輸

4、出端輸出端VVVo+A+-uuu1. 鏡像電流源鏡像電流源基準(zhǔn)電流：基準(zhǔn)電流：BE1BE2=UURIE1E2= IIC1C2= II 無(wú)論無(wú)論T2的負(fù)載如何變化，的負(fù)載如何變化， IC2的電流值將保的電流值將保持不變。持不變。6.2 集成運(yùn)算放大器中的偏置電路集成運(yùn)算放大器中的偏置電路RUVIBECCR= RVCC因?yàn)椋阂驗(yàn)椋核裕核裕?RTIIC11VTR2CCIC2IB2電流源電路電流源電路2. 微電流源微電流源e2BE2BE1RUU E2C2II e2BERU （1電流小因?yàn)殡娏餍∫驗(yàn)閁BE小）。?。?。+RII2CCRC2TIV1TC1IRe2E2微電流源的特點(diǎn)：微電流源的特點(diǎn)：（2電

5、流穩(wěn)定電流負(fù)反饋）電流穩(wěn)定電流負(fù)反饋）有源負(fù)載有源負(fù)載直接耦合放大電路的特殊問(wèn)題直接耦合放大電路的特殊問(wèn)題零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移零漂現(xiàn)象：零漂現(xiàn)象：輸入輸入ui=0時(shí)，輸出有緩慢時(shí)，輸出有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。變化的電壓產(chǎn)生。+-Re1b1Rc1RT1ouuiTV2CCRe2VEEuo0t6.2 差分式放大電路差分式放大電路例如例如 100,=u1A 若輸入有若輸入有100V的的漂移電壓漂移電壓 。 則等效輸出有則等效輸出有1 V的漂移電壓的漂移電壓假設(shè)假設(shè)100=u2A3. 減小零漂的措施減小零漂的措施用非線性元件進(jìn)行溫度補(bǔ)償用非線性元件進(jìn)行溫度補(bǔ)償采用差動(dòng)放大電路采用差動(dòng)放大電路等效等效 100

6、uV漂移漂移 1 V+-Re1b1Rc1RT1ouuiTV2CCRe2VEE10000=uA 差分式放大電路差分式放大電路一一. .構(gòu)造構(gòu)造: :對(duì)稱性結(jié)構(gòu)對(duì)稱性結(jié)構(gòu)即：即：1=1=2=2= UBE1=UBE2= UBE1=UBE2= UBEUBE rbe1= rbe2= rbe1= rbe2= rberbe RC1=RC2= RC RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb Rb1=Rb2= Rb+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV 1. 1. 差動(dòng)放大電路一般有兩個(gè)輸入端：差動(dòng)放大電路一般有兩個(gè)輸入端： 雙端輸入雙端輸入從兩輸入端同時(shí)加信號(hào)。從兩輸入端同時(shí)

7、加信號(hào)。 單端輸入單端輸入僅從一個(gè)輸入端對(duì)地加信號(hào)。僅從一個(gè)輸入端對(duì)地加信號(hào)。 2. 差動(dòng)放大電路可以有兩個(gè)輸出端。 雙端輸出從C1 和C2輸出。 單端輸出從C1或C2 對(duì)地輸出。二二. 幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念-+-_-o2Ru+RT+RbTCC1R+EEueb2oVRccV+i2uui1uo13. 差模信號(hào)與共模信號(hào)差模信號(hào)與共模信號(hào)差模輸入信號(hào)：大小相等，方向相反的輸入信號(hào)。（差模輸入信號(hào)：大小相等，方向相反的輸入信號(hào)。（ ）共模輸入信號(hào)：大小和方向都相等的輸入信號(hào)。（共模輸入信號(hào)：大小和方向都相等的輸入信號(hào)。（ ）idoud=uuA差模電壓增益：差模電壓增益：icouc=uuA共模電壓

8、增益：共模電壓增益：總輸出電壓：總輸出電壓：icucidudooo=uAuAuuu+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeVicuidu(1)(1)加入差模信號(hào)加入差模信號(hào) ui1=-ui2 =uid/2 ui1=-ui2 =uid/2，電路的動(dòng)態(tài)分析電路的動(dòng)態(tài)分析 uic=0 uic=0。三三. .差動(dòng)放大電路的基本工作原理差動(dòng)放大電路的基本工作原理求差模電壓放大倍數(shù)：求差模電壓放大倍數(shù)：電路對(duì)稱電路對(duì)稱uo1=uo2 uo= uo1 uo2=2 uo1 因?yàn)橐驗(yàn)閡i1 =- ui2差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) 2i1iOduuuuA 1iO122uu +_+_+

9、VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV11 iO1udAuu+ibberR-+Co1uRL-+ui1icib2bR+_-RRT+RbTCC1REEueb2VRccV+i2uui1oidu2idu2-IReEo2u+uo1LR21eeiiA0eiV0eU-+-2+REidb2TuTi1idb1RRucc+i22uRu-uEu+o1ouo2beLcd)2/(rRRRAbu 差模輸入電阻差模輸入電阻 beid2rRRb 輸出電阻輸出電阻co2RR -+-2+REidb2TuTi1idb1RRucc+i22uRu-uEu+o1ouo2(2)(2)加入共模信號(hào)加入共模信號(hào) ui1=ui

10、2 =uic ui1=ui2 =uic， uid=0uid=0。因因ui1 = ui2， uo1 = uo2 uo= 0 (理想化理想化)。共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù) 0ucA-+-_+uueuR1CCRETo1RL+i2uic+cuRobT+RebI2RVVo2cR+i1uEEicuucudCMRAAK (3)(3)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比KCMR是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。KCMR =那么：那么： dBlg20ucudCMRAAK 或四四.差動(dòng)放大器的輸入輸出方式差動(dòng)放大器的輸入輸出方式 差動(dòng)放大器共有四種輸入輸出方式: 1. 雙端輸入、雙端輸出雙入雙出） 2. 雙端輸入、單

11、端輸出雙入單出） 3. 單端輸入、雙端輸出單入雙出） 4. 單端輸入、單端輸出單入單出） 主要討論的問(wèn)題有： 差模電壓放大倍數(shù)、共模電壓放大倍數(shù) 差模輸入電阻 輸出電阻1.雙端輸入雙端輸出雙端輸入雙端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) （2共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)0uc A（3差模輸入電阻差模輸入電阻 beid2rRRb （4輸出電阻輸出電阻co2 RR -+-_-+oo2cu+bV2uuRLRi2+o1TeRRui1cVbCCuEE+R1TRbeLcdu)2/(rRRRAb bebLcud2/rRRRA 2. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大

12、倍數(shù) （2差模輸入電阻差模輸入電阻beid2rRRb（3輸出電阻輸出電阻coRR+_cu+bV2uRLRi2o1TeRRi1cVbCCuEE+R1TR+（4共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)+_cu+bV2uRLRi2o1TeRRi1cVbCCuEE+R1TR+icuuiciRe ui1=ui2 =uic ui1=ui2 =uic，畫出共模等效畫出共模等效電路電路i1o1icocuc=uuuuAebebL2)1 (=RrRReL2RR求共模電壓放大倍數(shù)：求共模電壓放大倍數(shù)：+i-RbeuLuRR+r-bo1CbbiicciRe2 3. 單端輸入雙端輸出 單端輸入等效雙端輸入:beLcd)2/(r

13、RRRAbu 0uc A beid2rRRb co2 RR 計(jì)算同雙端輸入雙端輸出：beLcd2/rRRRAbu4. 單端輸入單端輸出單端輸入單端輸出 計(jì)算同雙入單出： eLc2RRAu beid2rRRb coRR _+VRi1RbecV2TRR+LbcuEEo1uRRReTCC1i+ (1)差模電壓放大倍數(shù) 與單端輸入還是雙端輸入無(wú)關(guān)，只與輸出方式有關(guān)： 差動(dòng)放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算總結(jié) 雙端輸出時(shí)：beLcdu)2/(rRRRAb 單端輸出時(shí)： beLcud2/rRRRAb (2)共模電壓放大倍數(shù) 與單端輸入還是雙端輸入無(wú)關(guān)，只與輸出方式有關(guān)： 雙端輸出時(shí)： 單端輸出時(shí)：0uc AeLuc2RRA (3)差模輸入電阻 不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。 單端輸出時(shí)， 雙端輸出時(shí)， coRR co2RR beid2rRRb (4)輸出電阻(5)(5)共模抑制比共模抑制比bebeeLbebLCMR2/)(2/rRRRRrRRK 雙端輸出時(shí)KCMR可認(rèn)為等于無(wú)窮大 單端輸出時(shí)共模抑制比：?jiǎn)味溯敵鰰r(shí)共模抑制比：CMRK五五. 帶恒流源的差動(dòng)放大電路