第三章集成運放電路

集成運算放大電路第

3章3.2集成電路運算放大器3.1差分放大電路3.1

差分放大電路3.1.1差分放大電路的工作原理3.1.3具有恒流源差分放大電路3.1.2差分放大電路的輸入輸出形式3.１.1差動放大電路的工作原理(DifferentialAmplifier)一電路組成及抑制零漂的工作原理1、電路組成

特點：

a.兩只完全相同的管子；

b.兩個輸入端，兩個輸出端；

c.元件參數(shù)對稱；2、抑制零漂的工作原理

原理：靜態(tài)時，輸入信號為零，即將輸入端①和②短接。由于兩管特性相同，所以當(dāng)溫度或其他外界條件發(fā)生變化時，兩管的集電極電流ICQ1和ICQ2的變化規(guī)律始終相同，結(jié)果使兩管的集電極電位UCQ1、UCQ2始終相等，從而使UOQ=UCQ1-UCQ2≡0，因此消除了零點漂移。具體實踐：在實踐中，兩個特性相同的管子采用“差分對管”，兩半電路中對應(yīng)的電阻可用電橋精密選配，盡可能保證阻值對稱性精度滿足要求。結(jié)論：可想而知，即使采取了這些措施，差動放大電路的兩半電路仍不可能完全對稱，也就是說，零點漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小。3、信號的輸入方式和電路的響應(yīng)（1）差模輸入方式Ui1=Uid，Ui2=Uid差模輸入信號為Ui1－

Ui2=2

Uid差模輸入方式若Ui1的瞬時極性與參考極性一致，則Ui2的瞬時極性與參考極性相反。則有：ui1↑→ib1↑→ic1↑→uc1↓ui2↓→ib2↓→ic2↓→uc2↑輸出電壓uO=uC1－

uC2≠0，而是出現(xiàn)了信號，記為Uod。定義：Ad=Uod/2Uid結(jié)論：差模電壓放大倍數(shù)等于半電路電壓放大倍數(shù)。（2）共模輸入方式Ui1=Ui2=Uic在共模輸入信號作用下，差放兩半電路中的電流和電壓的變化完全相同。ui1=ui2=0，uo=0Ui1=Ui2=Uic時，Uoc=0。定義：Ac=Uoc/Uic共模輸入方式下的差放電路Ac叫做共模電壓放大倍數(shù)。理論上講，Ac為0，實際上由于電路不完全對稱，可能仍會有不大的Uoc，一般Ac《1。既然UOC=0或者UOC很小，為什么還要討論共模輸入呢？差放的兩半電路完全對稱，又處于同一工作環(huán)境，這時溫度變化以及其它干擾因素對這兩半電路都有完全相同的影響和作用，都等效成共模輸入信號。如果在Uic作用下，Uoc=0或Ac=0，則說明差放有效地抑制了因溫度變化而引起的零漂。（3）任意輸入方式

輸入端分別接Ui1和Ui2，這種輸入方式帶有一般性，叫“任意輸入方式”。Uic=(Ui1+Ui2)/2Ui1=Uic+UidUi2=Uic+（-Uid）若則Uid=(Ui1-Ui2)/2任意輸入方式（3）任意輸入方式

輸入端分別接Ui1和Ui2，這種輸入方式帶有一般性，叫“任意輸入方式”。Uic=(Ui1+Ui2)/2Ui1=Uic+UidUi2=Uic+（-Uid）若則Uid=(Ui1-Ui2)/2例如：Ui1=10mVUi2=6mV則

Uid=2mV

Uic=8mV利用疊加原理得到：Uo=Ad·2Uid+AcUic=Ad（Ui1-Ui2）結(jié)論：在任意輸入方式下，被放大的是輸入信號Ui1和Ui2的差值。這也是這種電路為什么叫做“差動放大的原因”。（4）存在的問題及改進的方案以上研究的是基本的差動放大電路，它實際上不可能完全抑制零漂，因為兩半電路不會完全對稱。另外，如果從一管輸出，則與單管放大電路一樣，對零漂毫無抑制能力，而這種“單端輸出”方式的形式又是經(jīng)常采用的。穩(wěn)定靜態(tài)工作點，就是要減小ICQ的變化，而抑制零點漂移也同樣是減小ICQ的變化。即抑制零點漂移和穩(wěn)定靜態(tài)工作點是一回事。因此可以借鑒工作點穩(wěn)定電路中采用過的方法，在管子的射極上接一電阻。這樣，基本的差動放大電路就改進為如圖4-15所示。

圖4-15可以想見，RE越大，則工作點越穩(wěn)定，零點漂移也越小。但，RE太大，在一定的工作電流下，RE上的壓降太大，管子的動態(tài)范圍就會變小，如圖4-16所示。為了保證一定的靜態(tài)工作電流和動態(tài)范圍，而RE又希望取得大些，常采用雙電源供電，用電源VEE提供RE上所需的電壓。采用雙電源供電后的的負(fù)載線也如圖4-16所示，可以看出在同一個ICQ下，輸出電壓的動態(tài)范圍大多了。改進后的電路叫射極耦合差動放大電路也叫長尾電路。射極耦合差動放大電路122RCRCR1R1VT1VT2+-Uo.RLRWREC1C2Ui.+_VCCVEE因為有負(fù)電源VEE提供發(fā)射極正偏所需要的電壓，所以RB可以去掉。VT1和VT2的射極之間還接入了電位器RW，用于電路調(diào)零。二射極耦合差動放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)工作點的計算：

忽略Ib，有：Vb1=Vb2=0V三擺射考極耦嗚合差艙動放羊大電令路的絮動態(tài)顯分析以雙搞端輸他入雙摔端輸陵出為敵例。在討曲論基姓本差緊動放店大電陵路時債已經(jīng)漲討論蔽過（1）Ad=Ad1（2）對襯于任胞意輸習(xí)入信唇號Ui1和Ui2，可冬以用榜一個彼差模價信號撤和一撞個共醋模信瀉號疊裙加來得表示峽。其恥中Uid=皇(Ui1-Ui2)洞/少2Uic=造(Ui1+Ui2)棉/沙2因此臨總是嘗分別障求電姨路的犧差模貧電壓傍放大孝倍數(shù)斗和共掃模電顛壓放聞大倍遼數(shù)。1、差談模電染壓放撈大倍接數(shù)關(guān)鍵被在于塵畫出盟差模唉信號秋作用機下，繪半電扛路的還交流訴通路達和微夾變等湊效電對路。A、對涂差模臥信號帖，若想一管終的射連極電終流增屋大△I，則另舉一管繞的射烈極電您流必阻然減費小△I，因狗而流毛過射極遠電阻RE的總砍電流畜不變北，即RW的滑后動端C點的壇電位僅恒定含，相恨當(dāng)于侍交流急接地管。B、負(fù)蜓載RL中點仰電位帥為交活流地斥電位稻。解釋罵原因注。由此著畫出在半電紙路的孔交流山通路努如圖借所示滔。圖4-泡192、共昆模電捕壓放袍大倍桶數(shù)在理回想情嘴況下招，共便模電痕壓放友大倍匹數(shù)Ac虎=0。3、差逗模輸擱入電誰阻Rid圖4-劣20差模淘輸入省電阻擦的等檢效電擾路Rid=2罵[R1+rbe+(張1+β)Rw/2捉]4、差撲模輸掌出電洲阻Rod=2愿RC5、共講模輸肆入電袋阻6、共扯模輸曲出電柱阻Roc=2釋RC10、差模動放梅大電應(yīng)路的片電壓南傳輸聚特性差放職雙入未雙出消電壓層傳輸亮特性7、共光模抑不制比KCM村R=為︱尸Ad/Ac︱用分應(yīng)貝表賊示：KCM鴨R=2把0l碧g查︱勺Ad/Ac︳Ad越大粉越好漠，Ac越小燒越好抵，因肢此KCM法R越大鋒越好。8、最據(jù)大共抱模輸醉入電墓壓UIC配M9、最即大差章模輸市入電食壓UID濟M3.１.2勺.差分賄放大雕電路抱的輸餐入輸昂出形震式差動汗放大財器共攪有四盯種輸即入輸蠢出方師式:1.雙端息輸入隸、雙彩端輸既出（雙入宜雙出）2.雙端反輸入浸、單僑端輸答出（雙入充單出）3.單端例輸入嗓、雙并端輸極出（單入音雙出）4.單端鋒輸入箏、單乘端輸動出（單入滑單出）主要辮討論互的問挽題有黨：差模級電壓族放大撿倍數(shù)聾、共燥模電添壓放純大倍河數(shù)差模真輸入后電阻輸出隸電阻1.雙端鏈輸入預(yù)雙端蓋輸出(1幸)差模磁電壓草放大滅倍數(shù)（2）共詳模電課壓放臘大倍國數(shù)（3）差贈模輸嫁入電容阻（4）輸崇出電著阻輸入剛幅值出不同貴，如何削處理2.雙端睜輸入禾單端身輸出這種蘆方式精適用陷于將差分盤信號技轉(zhuǎn)換姻為單卵端輸搜出的信和號。(1竄)差模識電壓沖放大投倍數(shù)（2）差團模輸花入電卵阻（3）輸鴉出電杠阻（4）共應(yīng)模電倆壓放帥大倍在數(shù)共模態(tài)等效矩電路心：3.單端告輸入啞雙端痰輸出單端舌輸入電等效撤雙端狹輸入:因為注右側(cè)旅的Rb+rbe歸算屑到發(fā)妙射極鹿回路柴的值[(Rs+rbe)便/(嚼1+)]第<<Re，故Re對Ie分流ss唉s極小丘，可穩(wěn)忽略窄，于昌是有vi1=－vi2=vi/2計算窄同雙蒙端輸頂入雙精端輸赴出：4.單端鋪輸入糊單端拴輸出注意亦放大索倍數(shù)竄的正儀負(fù)號洽：設(shè)從T1的基激極輸著入信掙號，看如果采從C1輸出古，為寨負(fù)號書；從C2輸出腰為正慶號。計算臟同雙泄入單池出：(1還)差模結(jié)電壓妹放大坐倍數(shù)與單析端輸妖入還都是雙和端輸撇入無貌關(guān)，悉只與談輸出嬌方式餓有關(guān)怕：差動脾放大抖器動鵲態(tài)參賀數(shù)計扣算總藏結(jié)雙端權(quán)輸出柔時：單端另輸出蓄時：(2恐)共模級電壓鞭放大姓倍數(shù)與單裕端輸獲入還插是雙小端輸往入無權(quán)關(guān)，停只與愁輸出獎方式脖有關(guān)鑼：雙端煎輸出費時：單端弓輸出它時：(3禾)差模悶輸入擦電阻不論夏是單地端輸摟入還象是雙筑端輸竟入，若差模怎輸入環(huán)電阻Rid是基悅本放券大電紛路的遲兩倍妄。

單端輸出時，

雙端輸出時，

(4疼)輸出盞電阻(5貓)共模軌抑制諷比共模孕抑制撒比KCM何R是差撲分放億大器旦的一積個重葬要指吸標(biāo)。，或雙端壯輸出種時KCM織R可認(rèn)卻為等談于無捉窮大佳，單端營輸出涼時共薦模抑宮制比由：3.１.3具有仙恒流窮源差扎分放劇大電恐路1、電牲路的部組成暈和工共作原禍理KCM雞R=斤Ad/Ac從以續(xù)上兩匪式看魚出要盲減小Ac，提嘴高共付模抑味制比栽，應(yīng)牲增大RE，但RE不能崗太大提，因喜為RE上的較壓降余由VEE提供姨。在聞保持VT1、VT2兩管蠢的工舟作電守流為蔥一定懸值時磁，要桌加大RE，必袋須提扯高VEE，這么是有投困難唯的。祥能不透能找紗到這懷樣一艙種元灶器件云，它艷的直凡流電傻阻很約小，事而它吊的交器流電油阻卻核很大嚷，這格樣靜噸態(tài)時將不需池要很腐大的VEE，動臥態(tài)時清的AC卻很飄小，KCM茅R很大走？2、電選流源遠電路減少腰共模流放大倚倍數(shù)雹的思戲路：增大REE用恒問流源暴代替REE特點告：直流炭電阻胃為有霜限值動態(tài)虛電阻串很大1.三極址管電傭流源簡化林畫法電流族源代替嘗差分電散路中的REE+VCCRLRERB1RB2ICI0ui1V1+VCCV2RCR1uodui2RC–VEER2R3IC3V3ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEEI03.具有靈電流俘源的蒙差分博放大捉電路簡化畫法ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEEI0ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEER2R3IC3V3V4IREFIC4R1V3、V4構(gòu)成斗比例白電流保源電挖路能調(diào)休零的差分菊電路ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEEI0RP例３.１.１(1)求靜脂態(tài)工頌作點適；(2)求電桿路的獎差模Aud，Rid，Ro。[解](1)求“Q”ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEER2R3IC3V3V4IREF+6V6V1001007.5k7.5k6.2k100=希10多0ICQ嚷1=ICQ賣2=袍0.某5I0UCQ長1=UCQ乳2=泥6志–嬸0.乳42俯7.脊5程=浸2雪.8銳5艙(V屯)(2)求Aud，Rid，RoRo=2RC=15普(策k)3.２集成撿電路戶運算秀放大虹器3.２.1集成揮運放恒基本離知識3.２.2通用檔型集揚成運模算放橡大器眉的組苗成及賽基本憐特性3.２.1集成鞭運放唇基本帆知識一、移通用闊型集啟成運咬放(Op順er許at欺io不na憲l撒Am撓pl獵if潔ie信r)的組價成1.模擬葛集成除電路膨的特仇點1)直接土耦合炒：采用回差分妖電路稠形式葬，元心件相床對誤灶差小拋；2)大電僑阻用恒碎流源種代替應(yīng)，大突電容狹外接易；3)二極矩管用疾三極仔管代舍替(B、C極接幼在一滾起)；4)高增由益、周高輸坑入電抄阻、透低輸北出電治阻。2.組成阿方框逼圖輸入銀級：差分禮電路尾，大怒大減購少溫后漂。中間漏級：采用有源舍負(fù)載隆的共擺發(fā)射翅極電不路，閱增益螺大。輸出愈級：OC麗L電路陳，帶振負(fù)載宜能力噸強偏置緣瑞電路：鏡像首電流米源，注微電成流源蛋。輸入級偏置電路中間級輸出級+uouid輸入級中間級輸出級輸入鋼級V1、V3和V2、V43.通用詞型集寬成運榴算放母大器74盯1簡化宵電路共集-共基儀組合里差分錫電路V5、V6有源殊負(fù)載構(gòu)成具雙端使變單踩端電鉆路中間戚級V7、V8復(fù)合柜管，瘦共發(fā)管射極具有車高增模益輸出涂級甲乙恒類互嫁補對膚稱功率漸放大叼電路(OC賽L)V11V13采用絕單電京源(OT炒L)時，谷輸入扔端靜彩態(tài)電小位應(yīng)園為0.刺5VCC。二、若集成似運算怕放大得器電印路符語號及質(zhì)理想挎化條此件1.運放笛的符灑號習(xí)慣分用符正號uid+VCC–VEE國家征標(biāo)準(zhǔn)賠符號uouid+VCC–VEE8直流岡電源墓接法(VCC=VEE)等效構(gòu)電路uouidu–i+u+uoRidAuduidRoi–u+—同相咽端輸尾入電蟻壓u-—反相眼端輸豆入電給壓uid—差模艘輸入丑電壓uid=u–u+Aud—開環(huán)銅差模幟電壓屢放大練倍數(shù)uo=Aud(u+–u)1)Aud2.運放拍特性廚的理望想化6)UIO私0，IIO等0理想利運放葉：4)KCM膠R功5)BW司2)Rid闖3)Ro0傳輸弊特性理想線性區(qū)OuiduoUomax–Uomax實際uouidu–i+u+uoRidAuduidRoi–1)Aud2.運放本特性證的理秘想化6)UIO私0，IIO鼻0理想運放仗：4)KCM甜R唉5)BW漠2)Rid著3)Ro0傳輸顧特性O(shè)uiduoUomax–Uomax理想線性區(qū)實際3.理想陵運放浪工作頁在線巾性區(qū)立的兩濃個特室點1)u+u–(虛短)證：uo=Aud(u+–u–)差=Auduidu+–u–=uo/Aud02)i+i–0(虛斷)證：i+=uid/Rid0同理i–0uouidu–i+u+uoRidAuduidRoi–4.理想惱運放示工作柳在非茄線性浮區(qū)的龍兩個判特點1)u+>u–時，uo=Uom悔axu+<u–時,uo=–UOm俯ax2)i+i–0(虛斷)3.于3.呢2通用挽型集串成運放算放肯大器原的組雖成及抄基本縱特性一、稈集成順電路謙器件除命名童及主松要性竟能指話標(biāo)1.國標(biāo)GB管-3賓43賠0-戒82對集肯成電草路的短規(guī)定第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分字母符號國標(biāo)字母器件類型數(shù)字品種字母工作條件字母封裝符號意義符號意義符號意義符號意義C中國制造THECFDWJBTTLHTLECLCMOS線性放大音響電視穩(wěn)壓器接口電路非線性CERM0~70C-40~85C-55~85C-55~125CWBFDPJKT陶瓷扁平塑料扁平全封閉扁平陶瓷直插塑料直插黑陶瓷直插金屬菱形金屬圓形2.主要雙參數(shù)1)輸入侮失調(diào)洗電壓UIO使UO=絞0，輸稈入端叨施加椒的補勒償電低壓2)輸入爆偏置廣電流IIB幾毫望伏UO=剃0時，10閥n令A(yù)1A3)輸入蒜失調(diào)齒電流IIOUO=族0時，1巧nA0.阿1A4)開環(huán)婦電壓姨增益Aud10叫