差動放大電路演示文稿

差動放大電路演示文稿本文檔共65頁；當前第1頁；編輯于星期一\16點17分

主要內容§1概述§2差動放大電路的基本形式§3射極耦合差動放大電路§4具有恒流源差動放大電路2本文檔共65頁；當前第2頁；編輯于星期一\16點17分集成運算放大電路概述

集成電路：是一種將“管”和“路”緊密結合的器件，它以半導體單晶硅為芯片，采用專門的制造工藝，把晶體管、場效應管、二極管、電阻和電容等元件及它們之間的連線所組成的完整電路制作在一起，使之具有特定的功能。集成運算放大電路：最初用于各種模擬信號的運算（如比例、求和、求差、積分、微分等）上，故被稱為集成運算放大電路，簡稱集成運放。本文檔共65頁；當前第3頁；編輯于星期一\16點17分集成運放的電路結構特點一、因為硅片上不能制作大電容，所以集成運放均采用直接耦合方式。二、因為相鄰元件具有良好的對稱性，而且受環(huán)境溫度和干擾等影響后的變化也相同，所以集成運放中大量采用各種差分放大電路（作輸入級）和恒流源電路（作偏置電路或有源負載）。三、因為制作不同形式的集成電路，只是所用掩模不同，增加元器件并不增加制造工序，所以集成運放允許采用復雜的電路形式，以達到提高各方面性能的目的。四、因為硅片上不宜制作高阻值電阻，所以在集成運放中常用有源元件（晶體管或場效應管）取代電阻。五、集成晶體管和場效應管因制作工藝不同，性能上有較大差異，所以在集成運放中常采用復合形式，以得到各方面性能俱佳的效果。本文檔共65頁；當前第4頁；編輯于星期一\16點17分輸入級：輸入電阻高、靜態(tài)電流小、共模抑制比高，常采用差動放大電路。中間級：采用有源負載的共發(fā)射極電路，增益大。偏置電路：為各級設置合適的靜態(tài)工作點，鏡像電流源，微電流源。輸出級：線性范圍寬、輸出電阻小（即帶負載能力強）、非線性失真小等。常用互補共集放大電路構成。輸入級偏置電路中間級輸出級+uouid集成運放的組成及其各部分的作用本文檔共65頁；當前第5頁；編輯于星期一\16點17分在實踐中，通常采用多級放大電路對信號進行放大多級放大電路各級間的連接方式（耦合方式）有三種：阻容耦合，直接耦合，變壓器耦合6本文檔共65頁；當前第6頁；編輯于星期一\16點17分阻容耦合阻容耦合的優(yōu)點：由于前后級是通過電容相連的，所以各級的靜態(tài)工作點是相互獨立的，不互相影響，這給放大電路的分析、設計和調試帶來了很大的方便。阻容耦合的缺點：不適用傳送緩慢變化的信號。更不能傳送直流信號；另外，大容量的電容在集成電路中難以制造，所以，阻容耦合在線性集成電路中無法采用。7本文檔共65頁；當前第7頁；編輯于星期一\16點17分直接耦合為了避免電容對緩慢信號帶來的不良影響，去掉耦合電容，將前級輸出直接連到下一級，我們稱之為直接耦合。直接耦合的缺點：適用傳送緩慢變化的信號。直接耦合的缺點：前后級Q點相互影響。零點漂移。8本文檔共65頁；當前第8頁；編輯于星期一\16點17分變壓器耦合通過變壓器，把初級的交流信號傳送到次級。而直流電壓和電流通不過變壓器。變壓器耦合主要用于功率放大電路。優(yōu)點：實現(xiàn)交流的傳送而直流不能通過。而且可變換電壓和實現(xiàn)阻抗匹配。缺點：體積大、重量大、頻率特性差。9本文檔共65頁；當前第9頁；編輯于星期一\16點17分uiRC1R1T1直接耦合電路的特殊問題增加R2

、RE2

:用于設置合適的Q點。問題

1:前后級Q點相互影響。2.差動放大電路的基本形式+UCCuoRC2T2R2RE210本文檔共65頁；當前第10頁；編輯于星期一\16點17分問題

2:零點漂移。前一級的溫漂將作為后一級的輸入信號，使得當

ui

等于零時，uo不等于零。uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2uot0有時會將信號淹沒11本文檔共65頁；當前第11頁；編輯于星期一\16點17分一、結構特點：結構對稱。2.基本差動放大電路12本文檔共65頁；當前第12頁；編輯于星期一\16點17分vi1vi2線性放大電路vo共模信號輸入電壓：差模信號：是指在兩個輸入端加幅度相等，極性相反的信號。共模信號：是指在兩個輸入端加幅度相等，極性相同的信號。共模信號與差模信號差模信號輸入電壓：本文檔共65頁；當前第13頁；編輯于星期一\16點17分二、抑制零漂的原理uo=UC1-UC2

=0uo=(UC1+uC1

)-(UC2+uC2)=0當ui1

=

ui2=0

時：當溫度變化時：14本文檔共65頁；當前第14頁；編輯于星期一\16點17分三、差模電壓放大倍數(shù)Aud差模輸入信號：

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本文檔共65頁；當前第15頁；編輯于星期一\16點17分四、共模電壓放大倍數(shù)AuC共模輸入信號：

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)但因兩側不完全對稱，uo

016本文檔共65頁；當前第16頁；編輯于星期一\16點17分五.任意輸入的信號: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本文檔共65頁；當前第17頁；編輯于星期一\16點17分3.射極耦合差動放大電路基本差動放大電路靠電路的對稱性，在電路的兩管集電極c1、c2間輸出，將溫度的影響抵消，這種輸出我們稱為雙端輸出。而實際電路中每一個管子并沒有任何措施消除零漂，所以，基本差動電路存在如下問題。①由于電路難于絕對對稱，所以輸出仍然存在零漂。②由于每一個管子沒有采取消除零漂的措施，所以當溫度變化范圍十分大時，有可能差動放大管進入截止或飽和，使放大電路失去放大能力。③在實際工作中，常常需要對地輸出，即從c1或c2對地輸出(單端輸出)，而這時的零漂與單管放大電路一樣，仍然十分嚴重。對此，我們提出射極耦合差動放大電路。18本文檔共65頁；當前第18頁；編輯于星期一\16點17分一、結構由于電路不可能絕對對稱。為了使左右平衡，可設置調零電位器:3射極耦合差動放大電路特點：加入射極電阻RE；加入負電源-UEE

，采用正負雙電源供電。19本文檔共65頁；當前第19頁；編輯于星期一\16點17分雙電源的作用：（1）使信號變化幅度加大。（2）IB1、IB2由負電源-UEE提供。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEUCE=UCC+UEE

-IC(RC+2RE

)20本文檔共65頁；當前第20頁；編輯于星期一\16點17分射極電阻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）直流負反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點本文檔共65頁；當前第21頁；編輯于星期一\16點17分射極電阻RE的作用：（2）RE對共模信號有抑制作用（原理同上，即由于RE的負反饋作用，使IE基本不變）（3）RE對差模信號相當于短路ui1uo+UCC（+15V）RCT1RCui2T2-UEE（-15V）REIEui1=-ui2，設ui1,ui2ib1,ib2ie1,ie2ie1=-ie2IE不變

結論：IE具有恒流特性用恒流源代替RE

，可使電路進一步改善本文檔共65頁；當前第22頁；編輯于星期一\16點17分2.靜態(tài)分析直流通路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEIBIC1IC2IBIEIC1=IC2=IC=IB

UCE=UCC+UEE

-IC(RC+2RE

)23本文檔共65頁；當前第23頁；編輯于星期一\16點17分三、動態(tài)分析(1)差模(differentialmode)電壓放大倍數(shù)24本文檔共65頁；當前第24頁；編輯于星期一\16點17分25本文檔共65頁；當前第25頁；編輯于星期一\16點17分三、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本文檔共65頁；當前第26頁；編輯于星期一\16點17分27本文檔共65頁；當前第27頁；編輯于星期一\16點17分28本文檔共65頁；當前第28頁；編輯于星期一\16點17分恒流源差動放大電路29本文檔共65頁；當前第29頁；編輯于星期一\16點17分

恒流源T:放大區(qū)uCEIB3iCUCE3IC3QUCE3恒流源差動放大電路30本文檔共65頁；當前第30頁；編輯于星期一\16點17分恒流源差動放大電路本文檔共65頁；當前第31頁；編輯于星期一\16點17分靜態(tài)分析32本文檔共65頁；當前第32頁；編輯于星期一\16點17分33本文檔共65頁；當前第33頁；編輯于星期一\16點17分34本文檔共65頁；當前第34頁；編輯于星期一\16點17分1.恒流源相當于阻值很大的電阻。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，理想的恒流源相當于阻值為無窮的電阻，所以共模抑制比是無窮。恒流源的作用35本文檔共65頁；當前第35頁；編輯于星期一\16點17分補充：電壓增益36本文檔共65頁；當前第36頁；編輯于星期一\16點17分37本文檔共65頁；當前第37頁；編輯于星期一\16點17分38本文檔共65頁；當前第38頁；編輯于星期一\16點17分本文檔共65頁；當前第39頁；編輯于星期一\16點17分40本文檔共65頁；當前第40頁；編輯于星期一\16點17分41本文檔共65頁；當前第41頁；編輯于星期一\16點17分42本文檔共65頁；當前第42頁；編輯于星期一\16點17分上面兩圖為：單端輸入，雙端輸出右圖為：單端輸入，單端輸出43本文檔共65頁；當前第43頁；編輯于星期一\16點17分四種差動放大電路比較輸入電阻輸入：單端或雙端；雙端輸出輸入：單端或雙端；單端輸出單端輸入本文檔共65頁；當前第44頁；編輯于星期一\16點17分45本文檔共65頁；當前第45頁；編輯于星期一\16點17分46本文檔共65頁；當前第46頁；編輯于星期一\16點17分47本文檔共65頁；當前第47頁；編輯于星期一\16點17分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本文檔共65頁；當前第48頁；編輯于星期一\16點17分R2T3R1R3-UEE+UCCui2ERC1T1RC1T2ui1T4T1T2RC2RC2RE2單端輸出,至下一級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型：單端輸入，雙端輸入。單端輸出，雙端輸出。本文檔共65頁；當前第49頁；編輯于星期一\16點17分補充：電流源50本文檔共65頁；當前第50頁；編輯于星期一\16點17分51本文檔共65頁；當前第51頁；編輯于星期一\16點17分52本文檔共65頁；當前第52頁；編輯于星期一\16點17分53本文檔共65頁；當前第53頁；編輯于星期一\16點17分

集成電路運算放大器中的電流源一、電流源電路的特點：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，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反饋，4、電流源電路一般都利用PN結的溫度特性，對電流源電路進行溫度補償，以減小溫度對電流的影響。電流源概述本文檔共65頁；當前第54頁；編輯于星期一\16點17分

電流源概述

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

3、由電流源給電容充電，可獲得隨時間線性增長的電壓輸出。4、電流源還可單獨制成穩(wěn)流電源使用。本文檔共65頁；當前第55頁；編輯于星期一\16點17分

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：基準電流是穩(wěn)定的，故輸出電流也是穩(wěn)定的。本文檔共65頁；當前第56頁；編輯于星期一\16點17分作為有源負載的應用57本文檔共65頁；當前第57頁；編輯于星期一\16點17分58本文檔共65頁；當前第58頁；編輯于星期一\16點17分二、微電流源

微電流源電路,接入Re2電阻