第6章集成運放ppt課件

1、第六章第六章 集成運算放大器集成運算放大器6.3 差分式放大電路差分式放大電路6.2 集成運算放大器中的電流源電路集成運算放大器中的電流源電路6.1 集成運放簡介集成運放簡介運算放大器外形圖運算放大器外形圖集成運算放大器集成運算放大器高增益的直接耦合的多級高增益的直接耦合的多級放大器。放大器。集成電路的工藝特點：集成電路的工藝特點：（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，因而特別有利于實現(xiàn)需要對稱結構的電路。利于實現(xiàn)需要對稱結構的電路。（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，往往不易制造大電阻。需要大電阻時，往往使用有源負載。使用有源負載。（4常采用復合管。常采用復合管。（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 集成運放簡介集成運放簡介 一一. 集成運放的總體結構集成運放的總體結構uuu電壓放大級輸出級偏置電路uo+差動輸入級uu- 1. 輸入級要使用高性能的差分放大電路，它必須輸入級要使用高性能的差分放大電路，它必須對共模信號有很強的抑制力，而且要求其輸入電阻要對共模信號有很強的抑制力，而且要求其輸入電阻要高。高。 uuu電壓放大級輸出級偏置電路uo+差動輸入級uu- 2. 中間放大級

3、主要是為了提供高的電壓增益。 3. 3. 互補輸出級是由互補輸出級是由PNPPNP和和NPNNPN兩種極性三極管兩種極性三極管或復合管組成的功率放大電路，用它來驅動負載。對或復合管組成的功率放大電路，用它來驅動負載。對輸出級的要求就是輸出電阻低，帶負載能力強。輸出級的要求就是輸出電阻低，帶負載能力強。 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。集成運放的特點：集成運放的特點：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集成運算放大器符號集成運算放大器符號國際符號：國際符號：國內符號：國內符號：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電流：基準電流：BE1BE2=UURIE1E2= IIC1C2= II 無論無論T2的負載如何變化，的負載如何變化， IC2的電流值將保的電流值將保持不變。持不變。6.2 集成運算放大器中的偏置電路集成運算放大器中的偏置電路RUVIBECCR= RVCC因為：因為：所以：所以：+RTIIC11VTR2CCIC2IB2電流源電路電流源電路2. 微電流源微電流源e2BE2BE1RUU E2C2II e2BERU （1電流小因為電流小因為UBE?。Ｐ。?RII2CCRC2TIV1TC1IRe2E2微電流源的特點：微電流源的特點：（2電

5、流穩(wěn)定電流負反饋）電流穩(wěn)定電流負反饋）有源負載有源負載直接耦合放大電路的特殊問題直接耦合放大電路的特殊問題零點漂移零點漂移零漂現(xiàn)象：零漂現(xiàn)象：輸入輸入ui=0時，輸出有緩慢時，輸出有緩慢變化的電壓產生。變化的電壓產生。+-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假設100=u2A3. 減小零漂的措施減小零漂的措施用非線性元件進行溫度補償用非線性元件進行溫度補償采用差動放大電路采用差動放大電路等效等效 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. .構造構造: :對稱性結構對稱性結構即：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

7、加信號。 單端輸入單端輸入僅從一個輸入端對地加信號。僅從一個輸入端對地加信號。 2. 差動放大電路可以有兩個輸出端。 雙端輸出從C1 和C2輸出。 單端輸出從C1或C2 對地輸出。二二. 幾個基本概念幾個基本概念-+-_-o2Ru+RT+RbTCC1R+EEueb2oVRccV+i2uui1uo13. 差模信號與共模信號差模信號與共模信號差模輸入信號：大小相等，方向相反的輸入信號。（差模輸入信號：大小相等，方向相反的輸入信號。（ ）共模輸入信號：大小和方向都相等的輸入信號。（共模輸入信號：大小和方向都相等的輸入信號。（ ）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)加入差模信號加入差模信號 ui1=-ui2 =uid/2 ui1=-ui2 =uid/2，電路的動態(tài)分析電路的動態(tài)分析 uic=0 uic=0。三三. .差動放大電路的基本工作原理差動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)：電路對稱電路對稱uo1=uo2 uo= uo1 uo2=2 uo1 因為因為ui1 =- 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)加入共模信號加入共模信號 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重要指標。KCMR =那么：那么： dBlg20ucudCMRAAK 或四四.差動放大器的輸入輸出方式差動放大器的輸入輸出方式 差動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關，只與輸出方式有關： 差動放大器動態(tài)參數(shù)計算總結 雙端輸出時：beLcdu)2/(rRRRAb 單端輸出時： beLcud2/rRRRAb (2)共模電壓放大倍數(shù) 與單端輸入還是雙端輸入無關，只與輸出方式有關： 雙端輸出時： 單端輸出時：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， 雙端輸出時， 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KCMR可認為等于無窮大 單端輸出時共模抑制比：單端輸出時共模抑制比：CMRK五五. 帶恒流源的差動放大電路