Analog Electronic Technology

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模拟电子技术基础 信息科学与工程学院·基础电子教研室.
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信阳师范学院 物理电子工程学院 实验室 马建忠
第 7 章 串級放大電路 7-1 RC耦合串級放大電路 7-2 直接耦合串級放大電路 7-3 變壓器耦合串級放大電路 7-4 頻率響應
6.5 实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路的影响
第四章 集成运算放大电路 主要内容: §4-1.集成运算放大电路概述 §4-2.集成运放中的电流源电路 §4-3.集成运放电路简介
模拟电子系统的设计 与集成运算放大器的使用
第一讲.电子设计导论 一、电子系统概述 1.电子系统的构成 ①电子系统的定义:由电子元器件或 部件组成的能够产生、传输或处理电信号及
Fundamental of Electronic Technology
主要内容: 1.场效应管放大器 2.多级放大器的偶合方式 3.组容耦合多级放大器 4.运算放大器电路基础
第十章: 運算放大器.
处在十字路口的中日关系.
 基本运算电路(实验7)  有源滤波电路(实验8)  差分放大电路* (实验26)  精密全波整流电路(实验12)
实验三  差动放大器 图3-1 差动放大器实验电路.
模拟电子部分 实验内容 实验1 电子技术实验常用仪器仪表的使用及二极管和三极管测试 实验2 单管放大电路 实验3 运算放大器的基本运算电路
+UCC RB1 RC C2 C1 RL RB2 C0 ui RE uo CE
3 半导体三极管及放大电路基础 3.1 半导体三极管(BJT) 3.2 共射极放大电路 3.3 图解分析法 3.4 小信号模型分析法
Chapter 7 單載子場效電晶體(FET)
3.14 双口网络互联 1、级联 i1a i2a i1b i2b Na Nb i1 i1a i2a i1b i2b i2 Na Nb + +
第六章 模拟集成单元电路.
CTGU Fundamental of Electronic Technology 8 功率放大电路.
第六章 模拟集成单元电路.
8 功率放大电路 计划学时:8 基本要求:掌握功率放大电路的一般问题,乙类、甲乙类互补对称功率放大电路;了解集成功率放大器。
第三章 晶体管及其小信号放大(1).
第 10 章 基本放大电路 10.1 共发射极放大电路的组成 10.2 共发射极放大电路的分析 10.3 静态工作点的稳定
晶体管及其小信号放大 -共集(电压跟随器) 和共基放大电路 -共源(电压跟随器).
第11章 基本放大电路 本章主要内容 本章主要介绍共发射极交流电压放大电路、共集电极交流电压放大电路和差分放大电路的基本组成、基本工作原理和基本分析方法,为学习后面的集成运算放大电路打好基础。
第二章 基本放大电路 2.1放大电路概述 2.2基本放大电路的工作原理 2.3图解分析法 2.4微变等效电路分析法 2.5静态工作点稳定电路
第六章 基本放大电路 第一节 基本交流放大电路的组成 第二节 放大电路的图解法 第三节 静态工作点的稳定 第四节 微变等效电路法
第二章 基本放大电路 2.1 基本放大电路的组成 放大电路的组成原则 (1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集 电结反偏。
(1)放大区 (2)饱和区 (3)截止区 晶体管的输出特性曲线分为三个工作区: 发射结处于正向偏置;集电结处于反向偏置
——2016年5月语音答疑—— 模拟电子技术基础 ——多级放大电路 时 间: :00 — 20:30.
第 9 章 集成运算放大器 河 北 科 技 大 学 基础课教学部.
电 子 第四节 负反馈放大电路的计算 一、深度负反馈条件下放大倍数 的近似计算 二、方块分析法.
锁相环PLL原理与应用 第一部分:锁相环基本原理 一、锁相环基本组成 二、鉴相器(PD) 三、压控振荡器(VCO) 四、环路滤波器(LPF)
电工电子技术基础 主编 李中发 制作 李中发 2003年7月.
第八章 反馈放大电路 2018年5月14日.
第6章 半导体集成电路 6.1 概 述 半导体集成电路的概念 1.集成电路的定义
2 运算放大器 2.1 集成电路运算放大器 2.2 理想运算放大器 2.3 基本线性运放电路 2.4 同相输入和反相输入放大电 路的其他应用.
6 模拟集成电路 6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术 6.2 差分式放大电路 6.3 差分式放大电路的传输特性 6.4 集成电路运算放大器
第12章 基本放大电路.
放大电路中的负反馈 主讲教师:李国国 北京交通大学电气工程学院 电工电子基地.
8 信号的运算与处理电路 8.1 基本运算电路 8.2 实际运算放大器运算电路的误差分析 8.3 对数和反对数运算电路 *8.4 模拟乘法器
第四章 双极结型三极管及放大电路基础 姚恒
电子技术基础模拟部分 1 绪论 2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 场效应三极管及其放大电路 5 双极结型三极管及其放大电路
CTGU Fundamental of Electronic Technology 6 模拟集成电路.
第二阶段实验 SPICE仿真及分立元件电路实验
第三节 基本放大电路.
第 3 章 放大电路基础 3.1 放大电路的基础知识 3.2 三种基本组态放大电路 3.3 差分放大电路 3.4 互补对称功率放大电路
第三章 多级放大和功率放大电路 3.1 多级放大电路 3.2 放大电路的频率特性 3.3 功率放大电路 3.4 放大电路工程应用技术
放大器 頻率響應實驗 通訊二甲 B 洪紹凱.
第1章 模拟集成运算放大电路.
第二章 基本放大器 2.1 放大电路的基本概念及性能指标 2.2 共发射极基本放大电路 2.3 放大器工作点的稳定
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中等职业学校教学用书(电子技术专业) 《电工与电子技术基础》 任课教师:李凤琴 李鹏.
第11章 集成运算放大器及其应用 11.7 工程应用举例 11.8 集成运放电路的Multisim仿真 11.1 集成运算放大器的基本概念
8 功率放大电路 基本要求 了解功放电路提高输出功率和效率的途径 了解交越失真的产生原因及微导通设置
国家工科电工电子基础教学基地 国 家 级 实 验 教 学 示 范 中 心
第六章 信号的运算和处理.
第3章 集成运算放大器及其应用 3.1 集成运算放大器简介 3.2 差动放大器 3.3 理想运算放大器及其分析依据
电子技术基础.
第六章 模拟集成单元电路.
4 半导体三极管 及放大电路基础 4.1 半导体三极管(BJT) 4.2 共射极放大电路 4.3 图解分析法 4.4 小信号模型分析法
第六章 集成电路运算放大器 6.1 集成运放中的电流源 6.2差分式放大电路 6.3 简单的集成电路运算放大器
8.3集成运算放大电路 运算放大器大多被制作成集成电路,所以常称为集成运算放大电器,简称为集成运放。在一个集成电路中,可以含有一个运算放大器,也可以含有多个(两个或四个)运算放大器,集成运算放大器既可作直流放大器又可作交流放大器,其主要特征是电压放大倍数高,功率放大很大,输入电阻非常大和输出电阻较小。由于集成运算放大器具有体积小、重量轻、价格低、使用可靠、灵活方便、通用性强等优点,在检测、自动控制、信号产生与信号处理等许多方面得到了广泛应用。
9.3 静态工作点的稳定 放大电路不仅要有合适的静态工作点,而且要保持静态工作点的稳定。由于某种原因,例如温度的变化,将使集电极电流的静态值 IC 发生变化,从而影响静态工作点的稳定。 上一节所讨论的基本放大电路偏置电流 +UCC RC C1 C2 T RL RE + CE RB1 RB2 RS ui.
第7章 波形产生与信号变换电路 7.1 正弦波产生电路 7.2 电压比较器 7.3 非正弦波产生电路 7.4 信号变换电路 7.5 辅修内容
第六章 電晶體放大電路 6-1 電晶體放大器工作原理 6-2 電晶體交流等效電路 6-3 共射極放大電路 6-4 共集極放大電路
第8章 信号的运算与处理电路 信号处理电路的内容也较广泛,包括有源滤 波、精密二极管整流电路、电压比较器和取样- 保持电路等。
第二章 放大电路的基本原理 2.1 放大的概念 2.2 单管共发射极放大电路 2.3 放大电路的主要技术指标 2.4 放大电路的基本分析方法
模拟电子技术基础 多媒体课件 主编:马永兵.
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Analog Electronic Technology 模拟电子技术 Analog Electronic Technology 张学军编辑

第六章 模拟集成电路 6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术 6.2 差分式放大电路 6.3 差分式放大电路的传输特性 6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术 6.2 差分式放大电路 6.3 差分式放大电路的传输特性 6.4 集成电路运算放大器 6.5 实际集成运算放大器的主要参数和对应 用电路的影响

LA741内部电路图

6.1 集成运放中的电流源 6.2差分式放大电路 6.3 简单的集成电路运算放大器 6.4 集成电路运算放大器的主要参数

第六章 集成电路运算放大器 6.2 差分式放大电路 6.4 集成电路运算放大器的主要参数 6.1 集成运放中的电流源 第六章 集成电路运算放大器 6.1 集成运放中的电流源 6.2 差分式放大电路 6.3 简单的集成电路运算放大器 6.4 集成电路运算放大器的主要参数 6.5 专用型集成电路运算放大器简介

模拟集成电路方框图

6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术

6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术 6.1.1 BJT电流源电路 1. 镜像电流源 2. 微电流源

6.1.1 BJT电流源电路 1. 镜像电流源 T1、T2的参数全同 即β1=β2,ICEO1=ICEO2 当BJT的β较大时,基极电流IB可以忽略 代表符号 Io=IC2≈IREF=

(2)电流估算 由于两管的VBE相同,所以它们的发射极电流和集电极电流均相等。电流源的输出电流,即T2的集电极电流为 第六章 集成电路运算放大器 (2)电流估算 由于两管的VBE相同,所以它们的发射极电流和集电极电流均相等。电流源的输出电流,即T2的集电极电流为 当b>>1时 当R和VCC确定后,基准电流IREF也就确定了,IC2也随之而定。由于Ic2≈IREF, 我们把IREF看作是IC2的镜象,所以 这种电流源称为镜象电流源。

第六章 集成电路运算放大器 (3)提高镜象精度 在图1中,当b不够大时,IC2与IREF就存在一定的差别。为了减小镜象差别,在电路中接入BJT T3,称为带缓冲级的镜象电流源。如下图所示。 原镜象电流源电路中,对IREF 的分流为2IB, 带缓冲级的镜象电流源电路中,对IREF 的分流为2IB/β3, 比原来小。 该电路利用T3的电流放大作用,减小了IB对IREF的分流作用,从而提高了IC2与IREF镜象的精度。

6.1.1 BJT电流源电路 2. 微电流源 ? 由于 很小, 所以IC2也很小。

2.微电流源 镜象电流源电路适用于较大工作电流(毫安数量级)的场合,若需要减小IC2的值(例如微安级),可采用微电流源电路。 第六章 集成电路运算放大器 2.微电流源 镜象电流源电路适用于较大工作电流(毫安数量级)的场合,若需要减小IC2的值(例如微安级),可采用微电流源电路。 ( (1)电路组成 为了减小IC2的值,可在镜象电流源电路中的T2发射极串入一电阻Re2,如图所示,便构成微电流源。

可见,用阻值不大的Re2就可获得微小的工作电流。 第六章 集成电路运算放大器 (2)电流估算 由电路可得 所以 可见,用阻值不大的Re2就可获得微小的工作电流。 (3)多路电流源 在模拟集成电路中,经常用到多路电流源。目的是用一个电流源对多个负载进行偏置。典型的多路电流源如图所示。

第六章 集成电路运算放大器 3.电流源用作有源负载 由于电流源具有交流电阻大的特点(理想电流源的内阻为无穷大),所以在模拟集成电路中被广泛用作放大电路的负载。这种由有源器件及其电路构成的放大电路的负载称为有源负载。共发射极有源负载放大电路如图所示。

根据共射放大电路的电压增益可知,该电路电压增益表达式为 第六章 集成电路运算放大器 T1是共射极组态的放大管,信号由基极输入、集电极输出。T2、T3和电阻R组成镜象电流源代替Rc,作为T1的集电极有源负载。电流IC2等于基准电流IREF。 根据共射放大电路的电压增益可知,该电路电压增益表达式为 其中ro是电流源的内阻,即从集电极看进去的交流等效电阻。而用电阻Rc作负载时,电压增益表达式为 由于ro >> Rc所以有源负载大大提高了放大电路的电压增益。

6.2 差分式放大电路 6.2.1 差分式放大电路的一般结构 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 6.2.3 源极耦合差分式放大电路 6.2 差分式放大电路 差分式放大电路提出的背景 动画演示 6.2.1 差分式放大电路的一般结构 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 6.2.3 源极耦合差分式放大电路

普通放大电路也可以看成是一个双口网络,但每个端口都有一个端子接地。因此,只能输入一个信号,输出一个信号。 第六章 集成电路运算放大器 6.2 差分式放大电路 普通放大电路也可以看成是一个双口网络,但每个端口都有一个端子接地。因此,只能输入一个信号,输出一个信号。 6.2.1 差模信号和共模信号的概念 1.概念 差分式放大电路是一个双口网络,每个端口有两个端子,可以输入两个信号,输出两个信号。其端口结构示意图如图1所示。

当差分放大电路的两个输入端子接入的输入信号分别为vi1和vi2时,两信号的差值称为差模信号,而两信号的算术平均值称为共模信号。 第六章 集成电路运算放大器 当差分放大电路的两个输入端子接入的输入信号分别为vi1和vi2时,两信号的差值称为差模信号,而两信号的算术平均值称为共模信号。 即差模信号 共模信号 根据以上两式可以得到 可以看出,两个输入端的信号均可分解为差模信号和共模信号两部分。

6.2.1 差分式放大电路的一般结构 对差模信号无影响

6.2.1 差分式放大电路的一般结构 1. 用三端器件组成的差分式放大电路 动画演示差分式放大电路组成 对差模信号无影响

6.2.1 差分式放大电路的一般结构 2. 有关概念 根据 有 两输入端中的共模信号大小相等,相位相同;差模信号大小相等,相位相反。 6.2.1 差分式放大电路的一般结构 2. 有关概念 根据 有 两输入端中的共模信号大小相等,相位相同;差模信号大小相等,相位相反。 共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分 动画演示

6.2.1 差分式放大电路的一般结构 2. 有关概念 差模信号 共模信号 差模电压增益 总输出电压 共模电压增益 其中 动画演示信号变换 6.2.1 差分式放大电路的一般结构 2. 有关概念 差模信号 共模信号 差模电压增益 总输出电压 共模电压增益 其中 ——差模信号产生的输出 共模抑制比 ——共模信号产生的输出 反映抑制零漂能力的指标

共模抑制比是衡量放大电路抑制零点漂移能力的重要指 标。 第六章 集成电路运算放大器 2.两种信号的特点 差模分量:大小相等,相位相反; 共模分量:大小相等,相位相同; 3.增益 差模电压增益 共模电压增益 总输出电压 其中, 表示由差模信 号产生的输出。 4.共模抑制比 共模抑制比是衡量放大电路抑制零点漂移能力的重要指 标。

6.2.2基本差分式放大电路 1.电路组成及特点 由两个共射级电路组成,如图所示: 特点: 电路对称,射级电阻共用, 第六章 集成电路运算放大器 6.2.2基本差分式放大电路 1.电路组成及特点 由两个共射级电路组成,如图所示: 特点: 电路对称,射级电阻共用, 或射级直接接电流源(大的 电阻和电流源的作用是一样 的)有两个输入端,有两个 输出端

这是因为在静态时,Vi=0即V短路 静态时Vc1=Vc2, 所以Vo=Vc1-Vc2=0。 即输入为0时,输出也为0。 第六章 集成电路运算放大器 2.工作方式 双端输入 双端输出 双端输入 单端输出 单端输入 双端输出 单端输入 单端输出 这是因为在静态时,Vi=0即V短路 静态时Vc1=Vc2, 所以Vo=Vc1-Vc2=0。 即输入为0时,输出也为0。 3.工作原理 (1)静态分析

第六章 集成电路运算放大器 (2)动态分析 当电路的两个输入端各加入一个大小相等极性相反的差模信号时,Vi1=Vi2=Vid/2一管电流将增加,另一管电流减小,输出电压为: Vo=Vc1-Vc2≠0即差模信号输入时,两管之间有差模信号输出。 2. 抑制零点漂移的原理 (1)零点漂移 如果将直接耦合放大电路的输入端短路,其输出端应有一固定的直流电压,即静态输出电压。但实际上输出电压将随着时间的推移,偏离初始值而缓慢地随机波动,这种现象称为零点漂移,简称零漂。零漂实际上就是静态工作点的漂移。 (2)零漂产生的主要原因 a)温度的变化。温度的变化最终都将导致BJT的集电极电流IC的变化,从而使静态工作点发生变化,使输出产生漂移。因此,零漂有时也称为温漂。

a) 双端输出时----靠电路的对称性和恒流源偏置抑制零漂。 第六章 集成电路运算放大器 b)电源电压波动。电源电压的波动,也将引起静态工作点的波动,而产生零点漂移。无论是温度变化还是电源波动,都会对两管产生相同的作用,其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。因此,当共模信号作用于电路时,必须分析电路的零漂情况。 (3)差动放大电路对零漂的抑制 a) 双端输出时----靠电路的对称性和恒流源偏置抑制零漂。 温度变化 两管集电极电流以及相应的集电极电压发生相同的变化 在电路完全对称的情况下,双端输出(两集电极间)的电压可以始终保持为零(或静态值) 抑制了零点漂移 b)单端输出时由于电路中Re的存在,将对电路产生如下影响:

第六章 集成电路运算放大器 以上过程类似于分压式射极偏置电路的温度稳定过程。由于Re的存在,使Ic得到了稳定,所以在双端输出的情况下,两管的输出会稳定在0(静态)值。抑制了零点漂移。Re越大,抑制零漂的作用越强。 即使电路处于单端输出方式时,仍有较强的抑制零漂能力。 但由于Re上流过两倍的集电极变化电流,其稳定能力比射极偏置电路更强。 3.差模输入时主要技术指标的计算 (1)双端输入双端输出 交流通路和差模等效电路 c

第六章 集成电路运算放大器 注意: (a)差模输入时,vi1=-vi2=vid/2, 当一管电流ic1增加时, 另一管的电流ic2必然减小。由于电路对称,ic1 的增加量必然等于ic2的减少量。所以流过恒流源(或Re)的电流不变,ve=0. 故如图所示的交流通路中Re为0(短路)。 (b)差模输入时,vi1=-vi2=vid/2, 每一管上的电压仅为总的输入电压vid 的1/2。故虽然电路由两管组成,但总的电压放大倍数仅与单管的相同。即Av=-BRc/rbe (c)如果在输出端接有负载电阻RL, 由于负载两端的电位变化量相等,变化方向相反,故负载的中点处于交流地电位。因此,如图所示的交流通路中每一管的负载为RL/2。此时,总的电压放大倍数与单管的相同。即Av=-BRL’/rbe. (d)由于双端输入,故输入电阻为两管输入电阻的串联,即Rid=2rbe (e) 由于双端输出,故输出电阻为两管输出电阻的串联,即Ro=2Rc 动态指标计算结果如下:

(1)图中的ro很大(Re或者电流源的等效电阻),满足ro>>re(发射结电阻),故ro可视为开路。 第六章 集成电路运算放大器 动态指标计算结果: (1)图中的ro很大(Re或者电流源的等效电阻),满足ro>>re(发射结电阻),故ro可视为开路。 (2)Ro开路后,可认为Vi均分在两管的输入回路上。即每管的输入电压为Vi/2. (3)于是,单端输入时电路的工作状态与双端输入时近似一致。各指标也近似相同。 (3)单端输入 应用:有时要求放大电路的输入端有一端接地,就要使用这种放大器单端输入时的交流通路如图所示。

4.共模输入时技术指标及共模抑制比 (1)双端输出 交流通路如图 双入双出时的差模指标: 第六章 集成电路运算放大器 双入双出时的差模指标: (1)电压放大倍数Av和输出电阻Ro只与输出端的方式有关;单端输出时为双端输出的一半; (2)输入电阻Ri只与输入端的方式有关;单端输入时为双端输入的一半; 4.共模输入时技术指标及共模抑制比 (1)双端输出 交流通路如图

输入电阻,共模情况下,两输入端是并联的,因此 第六章 集成电路运算放大器 共模电压增益: 双端输出时的共模电压增益是指电路的双端输出电压与共模输入电压之比。在电路完全对称的情况下,vo1=vo2, vo=vo1-vo2=0共模增益为 输入电阻,共模情况下,两输入端是并联的,因此 (2)单端输出 单端输出时的共模等效电路如图所示。它等效于一个射级电阻为2ro的共射放大电路。 共模增益为: 一般情况下,2ro>>rbe,β>> 1,则有 :

共摸抑制比定义为差模增益与共模增益之比,即 第六章 集成电路运算放大器 (3)共模抑制比 共摸抑制比定义为差模增益与共模增益之比,即 或 (dB) 电路的共摸抑制比KCMR显示电路对零漂的抑制能力的大小。 因此希望KCMR越大越好。双端输出时,电路完全对称的理想情况下,由于共模增益Aoc = 0 ,所以KCMR = 。单端输出时, 若用电流源替换Re ,则共模抑制比为

(a)由于单端输出时负载上输出的只是一个管子的变化量,而输入情况与双端输出时完全一样。故放大倍数是双端输出的一半。 第六章 集成电路运算放大器 (2)双端输入单端输出 (a)由于单端输出时负载上输出的只是一个管子的变化量,而输入情况与双端输出时完全一样。故放大倍数是双端输出的一半。 (b) 单端输出时,输出电阻是一个管子的输出电阻。故输出电阻为双端输出的一半。 电路和差模等效电路 c

uI2

? 思 考 题 动画演示差分电路的输入 1. 差分式放大电路如图所示。分析下列输入和输出的相位关系: vC1与vi1 反相 vC2与vi1 同相 vC1与vi2 同相 vC2与vi2 反相 vO与vi1 反相 vO与vi2 同相 2. 静态时,两个输入端是否有静态偏置电流? 动画演示差分电路的输入

6.2.2 射极耦合差分式放大电路 1. 电路组成及工作原理

6.2.2 射极耦合差分式放大电路 1. 电路组成及工作原理 静态

1. 电路组成及工作原理 动态 仅输入差模信号, 大小相等,相位相反。 大小相等, 相位相反。 信号被放大。

3. 主要指标计算 (1)差模情况 <A> 双入、双出 以双倍的元器件换取抑制零漂的能力 接入负载时

3. 主要指标计算 (1)差模情况 <B> 双入、单出 接入负载时

3. 主要指标计算 (1)差模情况 <C> 单端输入 等效于双端输入 指标计算与双端输入相同。

3. 主要指标计算 (1)差模情况 <C> 单端输入 共模输入电压 差模输入电压

3. 主要指标计算 (2)共模情况 <A> 双端输出 共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。 所以 共模增益

3. 主要指标计算 (2)共模情况 <B> 单端输出 抑制零漂能力增强

(3)共模抑制比 双端输出,理想情况 单端输出 抑制零漂能力 越强 单端输出时的总输出电压

第六章 模拟集成电路

6.2.1 差分式放大电路的一般结构 对差模信号无影响

? 思 考 题 A1 103 A2 105 两个放大电路是否都可以放大0.1mV的信号? 答: A1不可以, A2可以 增加了Re 电压增益 vi vo 103 A2 105 输入端漂移电压为 0.002 mV 两个放大电路是否都可以放大0.1mV的信号? 答: A1不可以, A2可以

6.2.2 射极耦合差分式放大电路 (1)差模放大 <A> 双入、双出 <B> 双入、单出

动画演示信号变换 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 动画演示RE的作用 (1)共模抑制 <A> 双端输出 共模增益 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 (1)共模抑制 <A> 双端输出 共模增益 <B> 单端输出 动画演示RE的作用

2. 抑制零点漂移原理 温度变化和电源电压波动,都将使集电极电流产生变化。且变化趋势是相同的, 其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。

4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路

ic3 例 求: 解: (1)静态

解:(2)电压增益

解(3) 差分电路的共模增益 共模输入电压 不计共模输出电压时

(4)当输出接一个12k负载时的差模电压增益. 解:(4)

6.4 集成电路运算放大器 6.4.1 集成电路运算放大器CMOS MC14573 6.4.2 集成运算放大器741

LA741内部电路图

 理想运放的AV开环增意为∞,输入电阻∞,输出电阻为0

开环差模电压放大倍数Aod→∞ 开环差模输入电阻rid→∞ 开环输出电阻ro→0 输入偏置电流IIB1 = IIB2=0 失调电压和失调电流UIO=0、IIO=0 共模电压放大倍数AOC→0 0dB带宽fC→∞

集成运放的两个重要特点: 理想运放工作在线性区,利用它的理想参数可以导出下面两条重要结论。 (1)虚短:理想运放的两输入端之间的电压差为零,即Uid=U--U+=0,或U-=U+。这是因为受电源电压限制,输出电压Uo为有限值,又因Aod→∞,所以 + U- U+ Aod _ Uo

(2)虚断:理想运放的两输入端不取电流,即I-=I+=0,这是因为Uid≈0,又因rid→∞,所以 Uo 理想集成运算放大器 I-=0 I+=0 U+ U- Aod _ +

总之,U-≈U+,I-≈I+≈0是两条重要结论,用以分折各种运算放大器的线性应用电路。

理想运算放大器的两大类的应用 深度负反馈 开路或正反馈 工作在线性区域 vN vo vP 工作在非线性区域-饱和区域 vP vo vN 反馈通路 深度负反馈 vP vN vo 工作在非线性区域-饱和区域 负饱和 正饱和 vO/V O (vP-vN)/mV +Vom=V+ -Vom=V- 反馈通路 开路或正反馈 vN vP vo

理想运算放大器分析的两个关键的概念 “虚短”和“虚断” 动画演示

求同相放大电路 同相比例运算电路 补偿电阻 增益不变 基本电路 实用电路 vp + vi — vo vp + vi — vo vn R1

求电压跟随器 (可作为公式直接使用) 100kΩ + vs + vo _ _ 100kΩ + + vo vs _ _ vn vo=vn vi=vp vn vo=vn (可作为公式直接使用) + vs _ Rs 100kΩ + vo _ RL 1kΩ + vs _ Rs 100kΩ + vo _ RL 1kΩ

练习题 求仪用放大器增意

6.4 集成电路运算放大器的主要参数 (选讲内容) 1.输入失调电压VIO 第六章 集成电路运算放大器 6.4 集成电路运算放大器的主要参数 (选讲内容) 1.输入失调电压VIO 一个理想的集成运放,当输入电压为零时,输出电压也应为零(不加调零装置)。但实际上它的差分输入级很难做到完全对称,通常在输入电压为零时,存在一定的输出电压。在室温(25℃)及标准电源电压下,输入电压为零时,为了使集成运放的输出电压为零,在输入端加的补偿电压叫做失调电压VIO。实际上指输入电压VI=0时,输出电压VO折合到输入端的电压的负值,即 VIO的大小反应了运放制造中电路的对称程度和电位配合情况。VIO值愈大,说明电路的对称程度愈差,一般约为(1~10)mV。

第六章 集成电路运算放大器 2.输入偏置电流IIB BJT的集成运放的两个输入端是差分对管的基极,因此两个输入端总需要一定的输入电流IBN和IBP。输入偏置电流是指集成运放输出电压为零时,两个输入端静态电流的平均值。当 时,偏置电流为 输入偏置电流的大小,在电路外接电阻确定之后,主要取决于运放差分输入级BJT的性能,当它的值太小时,将引起偏置电流增加。从使用角度来看,偏置电流愈小,由信号源内阻变化引起的输出电压变化也愈小,故它是重要的技术指标。一般为10nA~1A。

这是指在规定温度范围内IIO的温度系数,也是对放大器电路漂移的量度。同样不能用外接调零装置来补偿。高质量的运放每度几个pA。 第六章 集成电路运算放大器 3.输入失调电流IIO 输入失调电压温漂VIO/T 这是指在规定温度范围内VIO的温度系数,也是衡量电路温漂的重要指标。VIO/T不能用外接调零装置的办法来补偿。高质量的放大器常选用低漂移的器件来组成,一般约为(10~20)V/℃。 输入失调电流温漂IIO/T 这是指在规定温度范围内IIO的温度系数,也是对放大器电路漂移的量度。同样不能用外接调零装置来补偿。高质量的运放每度几个pA。 在BJT集成电路运放中,输入失调电流IIO是指当输出电压为零时流入放大器两输入端的静态基极电流之差,即 由于信号源内阻的存在,IIO会引起一输入电压,破坏放大器的平衡,使放大器输出电压不为零。所以,希望IIO愈小愈好,它反映了输入级有效差分对管的不对称程度,一般约为1 nA~0.1 4.温度漂移 放大器的温度漂移是漂移的主要来源,而它又是由输入失调电压和输入失调电流随温度的漂移所引起的,故常用两种方式表示:

5.最大差模输入电压Vidmax 6.最大共模输入电压Vicmax 7。最大输出电流Iomax 第六章 集成电路运算放大器 5.最大差模输入电压Vidmax 所指的是集成运放的反相和同相输入端所能承受的最大电压值。超过这个电压值,运放输入级某一侧的BJT将出现发射结的反向击穿,而使运放的性能显著恶化,甚至可能造成永久性损坏。利用平面工艺制成的NPN管约为5V左右,而横向BJT可达30V以上。 6.最大共模输入电压Vicmax 这是指运放所能承受的最大共模输入电压。超过Vicmax值,它的共模抑制比将显著下降。一般指运放在作电压跟随器时,使输出电压产生1%跟随误差的共模输入电压幅值,高质量的运放可达13V。 7。最大输出电流Iomax 是指运放所能输出的正向或负向的峰值电流。通常给出输出端短路的电流。

8.开环差模电压增益AVO 9.开环带宽BW(fH) 10.单位增益带宽BWG(fT) 第六章 集成电路运算放大器 8.开环差模电压增益AVO 是指集成运放工作在线性区,接入规定的负载,无负反馈情况下的直流差模电压增益。AVO与输出电压VO的大小有关。通常是在规定的输出电压幅度(如VO=10V)测得的值。AVO又是频率的函数,频率高于某一数值后,AVO的数值开始下降。图XX_02表示741型运放AVO的频率响应。 9.开环带宽BW(fH) 开环带宽BW又称为–3dB带宽,是指开环差模电压增益下降3dB时对应的频率fH。741型集成运放的频率响应AVO(f)如图XX_02所示。由于电路中补偿电容C的作用,它的fH约为7Hz。 10.单位增益带宽BWG(fT) 对应于开环电压增益AVO频率响应曲线上其增益下降到AVO=1时的频率,即AVO为0dB时的信号频率fT。它是集成运放的重要参数。741型运放的AVO=2105时,它的 。

第六章 集成电路运算放大器 本 章 小 结  集成电路运算放大器是用集成工艺制成的、具有高增益的直 接耦合多级放大电路。它一般由输入级、中间级、输出级和偏置电路四部分组成。为了抑制温漂和提高共模抑制比,常采用差分式放大电路作输入级;中间为电压增益级;互补对称电压跟随电路常用作输出级;电流源电路构成偏置电路。  电流源电路是模拟集成电路的基本单元电路,其特点是直流电阻小,交流电阻很大,并具有温度补偿作用。它常用来作为放大电路的有源负载和决定放大电路各级Q点的偏置电路。  差分式放大电路是集成电路运算放大器的重要组成单元,它既能放大直流信号,又能放大交流信号;它对差模信号具有很强的放大能力,而对共模信号却具有很强的抑制能力。由于电路输入、输出方式的不同组合,共有四种典型电路。分析这些电路时,要着重分析两边电路输入信号分量的不同,至于具体指标的计算与共射(或共源)的单级电路基本一致。

6.4.1 CMOS MC14573 集成电路运算放大器 1. 电路结构和工作原理

集成电路的使用 http://www.21ic.com/default.htm http://www.chinadz.com/

CMOS MC14573

6.4.2 BJT LM741

8 2 5 1 1 2

μA741 VEE LF353 VEE

6.5 实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路的影响 6.5 实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路的影响 6.5.1 实际集成运放的主要参数 6.5.2 集成运放应用中的实际问题

6.5.2 集成运放应用中的实际问题 1. 集成运放的选用 根据技术要求应首选通用型运放,当通用型运放难以满足要求时,才考虑专用型运放,这是因为通用型器件的各项参数比较均衡,做到技术性与经济性的统一。至于专用型运放,虽然某项技术参数很突出,但其他参数则难以兼顾,例如低噪声运放的带宽往往设计得较窄,而高速型与高精度常常有矛盾,如此等等。

6.5.2 集成运放应用中的实际问题 2.调零补偿 (a)调零电路 (b)反相端加入补偿电路