集成運(yùn)算放大器課件

第四章集成運(yùn)算放大器

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四章集成運(yùn)算放大器1一、基本差動(dòng)放大器1、直接耦合放大電路需要解決的問題

各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)之間互相影響、互相牽制一、基本差動(dòng)放大器1、直接耦合放大電路需要解決的問題零點(diǎn)漂移問題輸入端短接（uI=0），其輸出端電壓有忽大忽小緩慢地、無規(guī)則地變化的輸出電壓．這種現(xiàn)象就稱為零點(diǎn)漂移。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的因素：溫度變化、任何元器件參數(shù)的變化，電源的波動(dòng)。

在多級(jí)直接耦合放大電路中，又以第一級(jí)漂移的影響最為嚴(yán)重。

零點(diǎn)漂移問題產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的因素：溫度變化、任何元器件參數(shù)的變抑制零點(diǎn)漂移的具體措施：（1）選用溫漂小的元器件；（2）電路元件在安裝前要經(jīng)過認(rèn)真篩選和“老化”處理，以確保質(zhì)量和參數(shù)的穩(wěn)定性。（3）為了減小電源電壓波動(dòng)引起的漂移，要采用穩(wěn)定度高的穩(wěn)壓電源。（4）采用溫度補(bǔ)償電路。（5）采用調(diào)制型直流放大器。（6）采用差動(dòng)放大電路。抑制零點(diǎn)漂移的具體措施：2、差動(dòng)放大電路1)基本差動(dòng)放大電路

雙端輸入

雙端輸出

2、差動(dòng)放大電路1)基本差動(dòng)放大電路雙端輸入雙端輸出基本差動(dòng)電路利用電路的對(duì)稱性，具有抑制零點(diǎn)漂移的能力。溫度TΔUo=(Uc1-Uc2)不變

（UBEβ)溫度TΔUo=(Uc1-Uc2)不變（UBE2)射極耦合差動(dòng)放大電路

R

E的主要作用是穩(wěn)定電路的工作點(diǎn)，進(jìn)一步減小零點(diǎn)漂移。

溫度T（UBEβ)IC1IC2IEUBEUBEΔUo=(Uc1-Uc2)不變

長(zhǎng)尾2)射極耦合差動(dòng)放大電路溫度T（UBEβ)IC1I在差動(dòng)電路中，這種左右兩邊輸入端所獲得的對(duì)地大小相等，極性相反的信號(hào)電壓就稱為差模信號(hào)

差模信號(hào)

調(diào)零電位器

RE的存在并不影響對(duì)差模信號(hào)的放大ΔUO=ΔUO1-ΔUO2=ΔUC1-ΔUC2

減小增大差模信號(hào)調(diào)零電位器RE的存在并不影響對(duì)差模信號(hào)的放大Δ

在忽略RP時(shí)，靜態(tài)時(shí)ΔUI1=ΔUI2=0，輸入回路方程：VEE=IBQRB+UBEQ+2IEQRE可得Q點(diǎn)為（忽略IBQ時(shí)）

第4章_集成運(yùn)算放大器課件電路的差模電壓放大倍數(shù)AuD

RB>>RP時(shí)

差動(dòng)電路雙端輸入雙端輸出結(jié)構(gòu)的電壓放大倍數(shù)和單管共射電路的放大倍數(shù)相同。采用差動(dòng)放大電路只是為了抑制零點(diǎn)漂移。

電路的差模電壓放大倍數(shù)AuDRB>>RP時(shí)差動(dòng)電路雙端當(dāng)在兩個(gè)集電極之間接有負(fù)載電阻RL時(shí)：

差模輸入電阻：RiD

≈2(RB

+Rbe)差模輸出電阻：RO=2RC

差模地端差模輸入電阻：RiD≈2(RB+Rbe)差模輸出兩個(gè)大小相等，極性相同的信號(hào)稱為共模輸入信號(hào)。

共模信號(hào)是反映溫漂干擾或噪聲等無用的信號(hào)。如果電路完全對(duì)稱，則在共模信號(hào)作用下，兩管電流同時(shí)等量增大，結(jié)果輸出電壓ΔUOC

=0

若電路完全對(duì)稱，則AuC=0,KCMR→∞

共模信號(hào)

KCMR

=AuD/AuC兩個(gè)大小相等，極性相同的信號(hào)稱為共模輸入信號(hào)。若電路完全對(duì)稱模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題2、其它形式的輸入，輸出方式

雙端輸入、單端輸出圖差動(dòng)放大電路

2、其它形式的輸入，輸出方式單端輸入、雙端輸出差動(dòng)放大電路

第4章_集成運(yùn)算放大器課件反相輸出

單端輸入、單端輸出

反相輸出同相輸出

單端輸入、單端輸出

同相輸出

具有恒流源的差動(dòng)放大電路a）電路b）用恒流源表示Ｖ3的電路IC3的恒流特性，大大提高了抑制零漂的效果。

IC3的恒流特性，大大提高了抑制零漂的效果。集成運(yùn)放組成框圖第4章_集成運(yùn)算放大器課件集成運(yùn)放的符號(hào)和管腳圖a)圖形符號(hào)b)μA741的管腳圖

＋電源端－電源端＋電源端－電源端μA741內(nèi)部電路

第4章_集成運(yùn)算放大器課件LN324LN324第4章_集成運(yùn)算放大器課件第4章_集成運(yùn)算放大器課件2、集成運(yùn)放的特點(diǎn)3、集成運(yùn)放的分類(器件手冊(cè)P69)4、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性和參數(shù)1）電壓傳輸特性理想運(yùn)算放大器的條件主要是：開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)AuD→∞；開環(huán)輸入電阻RiD→∞；開環(huán)輸出電阻Ro→0；共模抑制比KCMR→∞。

2、集成運(yùn)放的特點(diǎn)理想運(yùn)放的圖形符號(hào)a)舊國(guó)標(biāo)b)新國(guó)標(biāo)反相輸入端同相輸入端輸出端反相輸入端同相輸入端輸出端運(yùn)放的傳輸特性線性區(qū)UO=AuD（UP-UN）非線性區(qū)

UO受正、負(fù)電源電壓限制線性區(qū)非線性區(qū)2）主要參數(shù)(器件手冊(cè)P76)LM324典型值理想值開環(huán)差模放大電壓倍數(shù)AuD100dB∞輸入失調(diào)電壓UIO2mV0輸入失調(diào)電流IIO5nA0輸入偏置電流IIB45nA0輸入失調(diào)電壓溫度漂移dUI/dt幾μV/℃0開環(huán)差模輸入電阻RiD1MΩ∞最大差模輸入電壓ＵIDM32V最大共模輸入電壓ＵICM

Vcc-1.5V-3db帶寬fh和單位增益帶寬fc最大輸出電壓ＵOPPVcc-1.5V轉(zhuǎn)換速率SR幾V/μS∞2）主要參數(shù)(器件手冊(cè)P76)LM324典型值模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題第四章集成運(yùn)算放大器

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四章集成運(yùn)算放大器30一、基本差動(dòng)放大器1、直接耦合放大電路需要解決的問題

各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)之間互相影響、互相牽制一、基本差動(dòng)放大器1、直接耦合放大電路需要解決的問題零點(diǎn)漂移問題輸入端短接（uI=0），其輸出端電壓有忽大忽小緩慢地、無規(guī)則地變化的輸出電壓．這種現(xiàn)象就稱為零點(diǎn)漂移。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的因素：溫度變化、任何元器件參數(shù)的變化，電源的波動(dòng)。

在多級(jí)直接耦合放大電路中，又以第一級(jí)漂移的影響最為嚴(yán)重。

零點(diǎn)漂移問題產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的因素：溫度變化、任何元器件參數(shù)的變抑制零點(diǎn)漂移的具體措施：（1）選用溫漂小的元器件；（2）電路元件在安裝前要經(jīng)過認(rèn)真篩選和“老化”處理，以確保質(zhì)量和參數(shù)的穩(wěn)定性。（3）為了減小電源電壓波動(dòng)引起的漂移，要采用穩(wěn)定度高的穩(wěn)壓電源。（4）采用溫度補(bǔ)償電路。（5）采用調(diào)制型直流放大器。（6）采用差動(dòng)放大電路。抑制零點(diǎn)漂移的具體措施：2、差動(dòng)放大電路1)基本差動(dòng)放大電路

雙端輸入

雙端輸出

2、差動(dòng)放大電路1)基本差動(dòng)放大電路雙端輸入雙端輸出基本差動(dòng)電路利用電路的對(duì)稱性，具有抑制零點(diǎn)漂移的能力。溫度TΔUo=(Uc1-Uc2)不變

（UBEβ)溫度TΔUo=(Uc1-Uc2)不變（UBE2)射極耦合差動(dòng)放大電路

R

E的主要作用是穩(wěn)定電路的工作點(diǎn)，進(jìn)一步減小零點(diǎn)漂移。

溫度T（UBEβ)IC1IC2IEUBEUBEΔUo=(Uc1-Uc2)不變

長(zhǎng)尾2)射極耦合差動(dòng)放大電路溫度T（UBEβ)IC1I在差動(dòng)電路中，這種左右兩邊輸入端所獲得的對(duì)地大小相等，極性相反的信號(hào)電壓就稱為差模信號(hào)

差模信號(hào)

調(diào)零電位器

RE的存在并不影響對(duì)差模信號(hào)的放大ΔUO=ΔUO1-ΔUO2=ΔUC1-ΔUC2

減小增大差模信號(hào)調(diào)零電位器RE的存在并不影響對(duì)差模信號(hào)的放大Δ

在忽略RP時(shí)，靜態(tài)時(shí)ΔUI1=ΔUI2=0，輸入回路方程：VEE=IBQRB+UBEQ+2IEQRE可得Q點(diǎn)為（忽略IBQ時(shí)）

第4章_集成運(yùn)算放大器課件電路的差模電壓放大倍數(shù)AuD

RB>>RP時(shí)

差動(dòng)電路雙端輸入雙端輸出結(jié)構(gòu)的電壓放大倍數(shù)和單管共射電路的放大倍數(shù)相同。采用差動(dòng)放大電路只是為了抑制零點(diǎn)漂移。

電路的差模電壓放大倍數(shù)AuDRB>>RP時(shí)差動(dòng)電路雙端當(dāng)在兩個(gè)集電極之間接有負(fù)載電阻RL時(shí)：

差模輸入電阻：RiD

≈2(RB

+Rbe)差模輸出電阻：RO=2RC

差模地端差模輸入電阻：RiD≈2(RB+Rbe)差模輸出兩個(gè)大小相等，極性相同的信號(hào)稱為共模輸入信號(hào)。

共模信號(hào)是反映溫漂干擾或噪聲等無用的信號(hào)。如果電路完全對(duì)稱，則在共模信號(hào)作用下，兩管電流同時(shí)等量增大，結(jié)果輸出電壓ΔUOC

=0

若電路完全對(duì)稱，則AuC=0,KCMR→∞

共模信號(hào)

KCMR

=AuD/AuC兩個(gè)大小相等，極性相同的信號(hào)稱為共模輸入信號(hào)。若電路完全對(duì)稱模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題2、其它形式的輸入，輸出方式

雙端輸入、單端輸出圖差動(dòng)放大電路

2、其它形式的輸入，輸出方式單端輸入、雙端輸出差動(dòng)放大電路

第4章_集成運(yùn)算放大器課件反相輸出

單端輸入、單端輸出

反相輸出同相輸出

單端輸入、單端輸出

同相輸出

具有恒流源的差動(dòng)放大電路a）電路b）用恒流源表示Ｖ3的電路IC3的恒流特性，大大提高了抑制零漂的效果。

IC3的恒流特性，大大提高了抑制零漂的效果。集成運(yùn)放組成框圖第4章_集成運(yùn)算放大器課件集成運(yùn)放的符號(hào)和管腳圖a)圖形符號(hào)b)μA741的管腳圖

＋電源端－電源端＋電源端－電源端μA741內(nèi)部電路

第4章_集成運(yùn)算放大器課件LN324LN324第4章_集成運(yùn)算放大器課件第4章_集成運(yùn)算放大器課件2、集成運(yùn)放的特點(diǎn)3、集成運(yùn)放的分類(器件手冊(cè)P69)4、集成運(yùn)放的電壓傳輸特性和參數(shù)1）電壓傳輸特性理想運(yùn)算放大器的條件主要是：開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)AuD→∞；開環(huán)輸入電阻RiD→∞；開環(huán)輸出電阻Ro→0；共模抑制比KCMR→∞。

2、集成運(yùn)放的特點(diǎn)理想運(yùn)放的圖形符號(hào)a)舊國(guó)標(biāo)b)新國(guó)標(biāo)反相輸入端同相輸入端輸出端