差動(dòng)放大電路演示文稿

差動(dòng)放大電路演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)

主要內(nèi)容§1概述§2差動(dòng)放大電路的基本形式§3射極耦合差動(dòng)放大電路§4具有恒流源差動(dòng)放大電路2當(dāng)前第2頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)集成運(yùn)算放大電路概述

集成電路：是一種將“管”和“路”緊密結(jié)合的器件，它以半導(dǎo)體單晶硅為芯片，采用專(zhuān)門(mén)的制造工藝，把晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、二極管、電阻和電容等元件及它們之間的連線(xiàn)所組成的完整電路制作在一起，使之具有特定的功能。集成運(yùn)算放大電路：最初用于各種模擬信號(hào)的運(yùn)算（如比例、求和、求差、積分、微分等）上，故被稱(chēng)為集成運(yùn)算放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)集成運(yùn)放。當(dāng)前第3頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)集成運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一、因?yàn)楣杵喜荒苤谱鞔箅娙?，所以集成運(yùn)放均采用直接耦合方式。二、因?yàn)橄噜徳哂辛己玫膶?duì)稱(chēng)性，而且受環(huán)境溫度和干擾等影響后的變化也相同，所以集成運(yùn)放中大量采用各種差分放大電路（作輸入級(jí)）和恒流源電路（作偏置電路或有源負(fù)載）。三、因?yàn)橹谱鞑煌问降募呻娐罚皇撬醚谀２煌?，增加元器件并不增加制造工序，所以集成運(yùn)放允許采用復(fù)雜的電路形式，以達(dá)到提高各方面性能的目的。四、因?yàn)楣杵喜灰酥谱鞲咦柚惦娮?，所以在集成運(yùn)放中常用有源元件（晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管）取代電阻。五、集成晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管因制作工藝不同，性能上有較大差異，所以在集成運(yùn)放中常采用復(fù)合形式，以得到各方面性能俱佳的效果。當(dāng)前第4頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)輸入級(jí)：輸入電阻高、靜態(tài)電流小、共模抑制比高，常采用差動(dòng)放大電路。中間級(jí)：采用有源負(fù)載的共發(fā)射極電路，增益大。偏置電路：為各級(jí)設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，鏡像電流源，微電流源。輸出級(jí)：線(xiàn)性范圍寬、輸出電阻?。磶ж?fù)載能力強(qiáng)）、非線(xiàn)性失真小等。常用互補(bǔ)共集放大電路構(gòu)成。輸入級(jí)偏置電路中間級(jí)輸出級(jí)+uouid集成運(yùn)放的組成及其各部分的作用當(dāng)前第5頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)在實(shí)踐中，通常采用多級(jí)放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大多級(jí)放大電路各級(jí)間的連接方式（耦合方式）有三種：阻容耦合，直接耦合，變壓器耦合6當(dāng)前第6頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)阻容耦合阻容耦合的優(yōu)點(diǎn)：由于前后級(jí)是通過(guò)電容相連的，所以各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)是相互獨(dú)立的，不互相影響，這給放大電路的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)了很大的方便。阻容耦合的缺點(diǎn)：不適用傳送緩慢變化的信號(hào)。更不能傳送直流信號(hào)；另外，大容量的電容在集成電路中難以制造，所以，阻容耦合在線(xiàn)性集成電路中無(wú)法采用。7當(dāng)前第7頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)直接耦合為了避免電容對(duì)緩慢信號(hào)帶來(lái)的不良影響，去掉耦合電容，將前級(jí)輸出直接連到下一級(jí)，我們稱(chēng)之為直接耦合。直接耦合的缺點(diǎn)：適用傳送緩慢變化的信號(hào)。直接耦合的缺點(diǎn)：前后級(jí)Q點(diǎn)相互影響。零點(diǎn)漂移。8當(dāng)前第8頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)變壓器耦合通過(guò)變壓器，把初級(jí)的交流信號(hào)傳送到次級(jí)。而直流電壓和電流通不過(guò)變壓器。變壓器耦合主要用于功率放大電路。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)交流的傳送而直流不能通過(guò)。而且可變換電壓和實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。缺點(diǎn)：體積大、重量大、頻率特性差。9當(dāng)前第9頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)uiRC1R1T1直接耦合電路的特殊問(wèn)題增加R2

、RE2

:用于設(shè)置合適的Q點(diǎn)。問(wèn)題

1:前后級(jí)Q點(diǎn)相互影響。2.差動(dòng)放大電路的基本形式+UCCuoRC2T2R2RE210當(dāng)前第10頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)問(wèn)題

2:零點(diǎn)漂移。前一級(jí)的溫漂將作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，使得當(dāng)

ui

等于零時(shí)，uo不等于零。uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2uot0有時(shí)會(huì)將信號(hào)淹沒(méi)11當(dāng)前第11頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)一、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)。2.基本差動(dòng)放大電路12當(dāng)前第12頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)vi1vi2線(xiàn)性放大電路vo共模信號(hào)輸入電壓：差模信號(hào)：是指在兩個(gè)輸入端加幅度相等，極性相反的信號(hào)。共模信號(hào)：是指在兩個(gè)輸入端加幅度相等，極性相同的信號(hào)。共模信號(hào)與差模信號(hào)差模信號(hào)輸入電壓：當(dāng)前第13頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)二、抑制零漂的原理uo=UC1-UC2

=0uo=(UC1+uC1

)-(UC2+uC2)=0當(dāng)ui1

=

ui2=0

時(shí)：當(dāng)溫度變化時(shí)：14當(dāng)前第14頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)三、差模電壓放大倍數(shù)Aud差模輸入信號(hào)：

ui1=-ui2=1/2*Uid

（大小相等，極性相反）(很大，>1)因ui1=-ui2，

uo1=-uo2

uo=uo1-uo2=2uo1

差模電壓放大倍數(shù)：差模輸入電壓：Uid＝Ui1－Ui215當(dāng)前第15頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)四、共模電壓放大倍數(shù)AuC共模輸入信號(hào)：

ui1=ui2=uiC

（大小相等，極性相同）理想情況：ui1=ui2

uC1=uC2

uo=0共模電壓放大倍數(shù)：（很小，<1)但因兩側(cè)不完全對(duì)稱(chēng)，uo

016當(dāng)前第16頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)五.任意輸入的信號(hào):ui1,

ui2，都可分解成差模分量和共模分量。注意：ui1

=uiC

+

uid

；ui2=uiC-

uid例:ui1=20mV,ui2=10mV則：uid=5mV,uic=15mV差模分量:共模分量:17當(dāng)前第17頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)3.射極耦合差動(dòng)放大電路基本差動(dòng)放大電路靠電路的對(duì)稱(chēng)性，在電路的兩管集電極c1、c2間輸出，將溫度的影響抵消，這種輸出我們稱(chēng)為雙端輸出。而實(shí)際電路中每一個(gè)管子并沒(méi)有任何措施消除零漂，所以，基本差動(dòng)電路存在如下問(wèn)題。①由于電路難于絕對(duì)對(duì)稱(chēng)，所以輸出仍然存在零漂。②由于每一個(gè)管子沒(méi)有采取消除零漂的措施，所以當(dāng)溫度變化范圍十分大時(shí)，有可能差動(dòng)放大管進(jìn)入截止或飽和，使放大電路失去放大能力。③在實(shí)際工作中，常常需要對(duì)地輸出，即從c1或c2對(duì)地輸出(單端輸出)，而這時(shí)的零漂與單管放大電路一樣，仍然十分嚴(yán)重。對(duì)此，我們提出射極耦合差動(dòng)放大電路。18當(dāng)前第18頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)一、結(jié)構(gòu)由于電路不可能絕對(duì)對(duì)稱(chēng)。為了使左右平衡，可設(shè)置調(diào)零電位器:3射極耦合差動(dòng)放大電路特點(diǎn)：加入射極電阻RE；加入負(fù)電源-UEE

，采用正負(fù)雙電源供電。19當(dāng)前第19頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)雙電源的作用：（1）使信號(hào)變化幅度加大。（2）IB1、IB2由負(fù)電源-UEE提供。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEUCE=UCC+UEE

-IC(RC+2RE

)20當(dāng)前第20頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)射極電阻RE的作用射極電阻RE的作用：T°CIC1

IC2

IE

=IC1+IC2UE

=IERE+（-UEE）UBE1

、UBE2

IB1、IB2

IC1

IC2

uo+UCCRCT1RCT2-UEERE（1）直流負(fù)反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)當(dāng)前第21頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)射極電阻RE的作用：（2）RE對(duì)共模信號(hào)有抑制作用（原理同上，即由于RE的負(fù)反饋?zhàn)饔?，使IE基本不變）（3）RE對(duì)差模信號(hào)相當(dāng)于短路ui1uo+UCC（+15V）RCT1RCui2T2-UEE（-15V）REIEui1=-ui2，設(shè)ui1,ui2ib1,ib2ie1,ie2ie1=-ie2IE不變

結(jié)論：IE具有恒流特性用恒流源代替RE

，可使電路進(jìn)一步改善當(dāng)前第22頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)2.靜態(tài)分析直流通路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEIBIC1IC2IBIEIC1=IC2=IC=IB

UCE=UCC+UEE

-IC(RC+2RE

)23當(dāng)前第23頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)三、動(dòng)態(tài)分析(1)差模(differentialmode)電壓放大倍數(shù)24當(dāng)前第24頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)25當(dāng)前第25頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)三、共模抑制比(CMR)的定義例:Aud=-200

Auc=0.1KCMR=20lg(-200)/0.1=66dBCMRR—CommonModeRejectionRatioKCMR=KCMR

(dB)=(分貝)26當(dāng)前第26頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)27當(dāng)前第27頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)28當(dāng)前第28頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)恒流源差動(dòng)放大電路29當(dāng)前第29頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)

恒流源T:放大區(qū)uCEIB3iCUCE3IC3QUCE3恒流源差動(dòng)放大電路30當(dāng)前第30頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)恒流源差動(dòng)放大電路當(dāng)前第31頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)靜態(tài)分析32當(dāng)前第32頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)33當(dāng)前第33頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)34當(dāng)前第34頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)1.恒流源相當(dāng)于阻值很大的電阻。2.恒流源不影響差模放大倍數(shù)。3.恒流源影響共模放大倍數(shù)，使共模放大倍數(shù)減小，從而增加共模抑制比，理想的恒流源相當(dāng)于阻值為無(wú)窮的電阻，所以共模抑制比是無(wú)窮。恒流源的作用35當(dāng)前第35頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)補(bǔ)充：電壓增益36當(dāng)前第36頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)37當(dāng)前第37頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)38當(dāng)前第38頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)當(dāng)前第39頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)40當(dāng)前第40頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)41當(dāng)前第41頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)42當(dāng)前第42頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)上面兩圖為：?jiǎn)味溯斎?，雙端輸出右圖為：?jiǎn)味溯斎?，單端輸?3當(dāng)前第43頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)四種差動(dòng)放大電路比較輸入電阻輸入：?jiǎn)味嘶螂p端；雙端輸出輸入：?jiǎn)味嘶螂p端；單端輸出單端輸入當(dāng)前第44頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)45當(dāng)前第45頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)46當(dāng)前第46頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)47當(dāng)前第47頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)四種差分放大電路比較輸入電阻雙端輸出單端輸出單端輸入當(dāng)前第48頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)R2T3R1R3-UEE+UCCui2ERC1T1RC1T2ui1T4T1T2RC2RC2RE2單端輸出,至下一級(jí)雙端輸出雙端輸入如單端輸出,此RC2可去消3.2.5差放電路的幾種接法接法類(lèi)型：?jiǎn)味溯斎?，雙端輸入。單端輸出，雙端輸出。當(dāng)前第49頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)補(bǔ)充：電流源50當(dāng)前第50頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)51當(dāng)前第51頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)52當(dāng)前第52頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)53當(dāng)前第53頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)

集成電路運(yùn)算放大器中的電流源一、電流源電路的特點(diǎn)：這是輸出電流恒定的電路。它具有很高的輸出電阻。1、BJT、FET工作在放大狀態(tài)時(shí)，其輸出電流都是具有恒流特性的受控電流源；由它們都可構(gòu)成電流源電路。2、在模擬集成電路中，常用的電流源電路有：鏡象電流源、精密電流源、微電流源、多路電流源等3、電流源電路一般都加有電流負(fù)反饋，4、電流源電路一般都利用PN結(jié)的溫度特性，對(duì)電流源電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償，以減小溫度對(duì)電流的影響。電流源概述當(dāng)前第54頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)

電流源概述

2、作各種放大器的有源負(fù)載，以提高增益、增大動(dòng)態(tài)范圍。二、電流源電路的用途：1、給直接耦合放大器的各級(jí)電路提供直流偏置電流，以獲得極其穩(wěn)定的Q點(diǎn)。

3、由電流源給電容充電，可獲得隨時(shí)間線(xiàn)性增長(zhǎng)的電壓輸出。4、電流源還可單獨(dú)制成穩(wěn)流電源使用。當(dāng)前第55頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)

集成電路電流源

一、鏡象電流源三極管T1、T2匹配，則,BE2BE1BE21VVV====bbb

鏡象電流源其中：基準(zhǔn)電流是穩(wěn)定的，故輸出電流也是穩(wěn)定的。當(dāng)前第56頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)作為有源負(fù)載的應(yīng)用57當(dāng)前第57頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)58當(dāng)前第58頁(yè)\共有65頁(yè)\編于星期六\5點(diǎn)二、微電流源

微電流源電路,接入Re