集成電子技術基礎教程 第三篇第二章(11)

1、第二章 集成運算放大器,集成電子技術基礎教程,第三篇 模擬電路和系統(tǒng),運放輸入級差分放大電路,差分放大電路,兩個輸入端兩個輸出端,單端輸入單端輸出單端輸入雙端輸出 雙端輸入單端輸出雙端輸入雙端輸出,最典型的差分放大電路,分析前準備工作 求rbe （靜態(tài)分析）,已知=50，rbb=300，Rw在中間位置。分析各種輸入輸出方式下的Avd、Ri和Ro 。,單端輸入單端輸出,輸入：,輸出：,若從 輸出則：,單端輸入雙端輸出,輸入：,輸出：,若輸出為：,雙端輸入單端輸出,輸入：,輸出：,若從 輸出則：,雙端輸入雙端輸出,輸入：,輸出：,若輸出為：,基極接入Rb,雙端輸入雙端輸出,輸入：,輸出：,若輸出為

2、：,運放中間級主要任務是提高電壓增益 常用共射極放大電路,Rc代之以恒流源,運放中間級電壓放大電路,采用縱向三極管或達林頓復合管，提高,中間級電壓放大倍數(shù),為了提高電壓放大倍數(shù),在輸入級與中間級之間，增加一級 CC電路(射極跟隨器)進行阻抗變換,恒流源+射極跟隨器,恒流源+復合管,集成運放對輸出級的要求,靜態(tài)(vi = 0)時，T、T管均截止，vO0,運放輸出級互補對稱輸出電路, 輸出電阻小, 最大不失真輸出電壓盡可能大, 輸入電阻大,運放輸出級的基本電路,乙類放大：導通角為=,甲類放大：導通角為=2,甲乙類放大：導通角介于和2之間,正半周(vi 0)時，T管導通，T管截止，+VCCT1RLG

3、ND,負半周(vi 0)時，T1管截止，T2管導通， GNDRLT2-VCC,最大輸出電壓幅值,最大輸出電壓為VCCVCES。當電源電壓為15V時，最大不失真輸出電壓幅度一般為(1214)V,輸入電阻較高,交越失真,在輸入信號小于三極管的開啟電壓時，T與T管均截止，產(chǎn)生交越失真。,靜態(tài)時T1、T2處于微導通狀態(tài)，VOQ0。當輸入正弦波時，由于二極管的動態(tài)電阻很小，所以vb1vb2vi。,利用二極管提供靜態(tài)偏置,甲乙類互補對稱輸出電路,利用恒壓電路提供靜態(tài)偏置,選擇合適的R1、R2阻值，使VCE3 1.4V,3.2.3 集成運放的特性和主要性能指標,集成運放線性放大區(qū)所對應的輸入信號范圍很小,例

4、如設 Aod=105， 、 為10V， 則Vim10/105 10-4V 0.1mV,集成運放的電壓傳輸特性和三項基本參數(shù),實際運放的傳輸特性曲線不通過坐標原點，稱為輸出失調。為了彌補輸出失調電壓，通常在運放輸入級電路中設置了調零端。,在理想條件下，集成運放的電壓傳輸特性曲線通過坐標原點。運放的電壓既可以用增量(或交流量)表示，也可以用瞬時量表示。,如 CF741的Rid1M，高阻型運放的Rid 可達104 M以上。,Aod一般為104106 (即80120dB)。在手冊中Aod常以V/mV作單位， 如100V/mV即為105。,開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod,差模輸入電阻Rid,集成運放的Ro通

5、常為100至1k之間。,由3項基本參數(shù)，可畫出運放的低頻模型,輸出電阻Ro,集成運放在vId=0時的輸出電壓稱作輸出失調電壓，記作VOO。,為了使輸出電壓回到零，需在輸入端加上反向補償電壓，該補償電壓稱為輸入失調電壓。,集成運放的失調參數(shù),輸入失調電壓VIO,輸入失調電壓的溫度系數(shù)，反映輸入失調電壓隨溫度而變化的程度。,反映集成運放輸入端輸入電流的不平衡程度。,輸入失調電壓漂移dVIO/dT,輸入失調電流 IIO,反映輸入失調電流 IIO 隨溫度而變化的程度。,分析輸出失調模型,輸入失調電流溫漂dIIO/dT,(1) 應選擇R1R2。R、R2 稱為輸入平衡電阻,(2) R和R2越小，則IIO對

6、VOO的影響也越少。因此，在實際使用時，要求運放兩個輸入端的外接平衡電阻相等且較小。,(3) 即使運放輸入端短路，輸出電壓也已進入飽和狀態(tài)(假定Aod =104，VIO為1.5mV，則VOO已達15V)。因此，集成運放在用作線性放大時必須接成閉環(huán)方式。,集成運放的共模抑制比一般在60dB以上，性能較好的運放在100dB以上。,當共模輸入電壓超出VIcmax時，將影響運放電路中相關晶體管的工作狀態(tài)。運放失去正常的差模放大能力。,集成運放的共模參數(shù),共模抑制比KCMR,最大共模輸入電壓VIcmax,BWf Hf Lf H,通用型運放的帶寬fH僅為幾赫茲至幾十赫茲,指運放差模開環(huán)電壓增益Aod下降至

7、0 dB 時的頻率,共模輸入電阻Ric,集成運放的時域和頻域參數(shù),-3dB帶寬 f H,單位增益帶寬 f c,是衡量運放在大幅度信號作用下工作速度的參數(shù),表示當運放輸出較大幅度電壓時，為保證輸出波形不產(chǎn)生因SR為有限值而引起的波形失真，運放所能工作的最高頻率。,轉換速率SR（也稱壓擺率）,全功率帶寬 f p,3.2.4 集成運放應用時應考慮的幾個問題,運放類型：, 通用型：其性能指標適合于一般性使用，產(chǎn)品量大面廣；, 功率型：允許的供電電壓較高可輸出電流較大；, 低功耗型：靜態(tài)功耗在1mw左右，可用于便攜設備；, 高精度型：失調電壓溫漂在1V以下；, 高速型：轉換速率在10V/s左右；, 高阻型：輸入電阻在1012左右；, 寬帶型：單位增益帶寬在10MHz左右；, 高壓型：允許供電電壓在30V以上；, 跨導型：輸入量為電壓，輸出為電流；, 差動電流型：輸入為差分電流，