5.恒流源差動(dòng)放大電路

1、,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,目 錄,5.1 恒流源電路,5.1.1　晶體管恒流源,5.1.2　鏡像電流源,5.1.3　有緣負(fù)載放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,5.3.1　運(yùn)算放大器組成,5.3.2　互補(bǔ)對(duì)稱功放電路,5.3.3　復(fù)合管,5.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介,5.3.4　簡(jiǎn)單運(yùn)算放大器,,,5.4 集成運(yùn)算放大器的類型和型號(hào)命名方法,5.4.1　集成運(yùn)算放大器的類型,5.4.2　集成運(yùn)算放大器的型號(hào)命名方法,5.5

2、 集成運(yùn)算放大器的主要性能參數(shù),5.6.1　理想運(yùn)算放大器的主要技術(shù)指標(biāo),5.6.2　理想運(yùn)算放大器在線性時(shí)的特性,5.6.3　理想運(yùn)算放大器在非線性時(shí)的特性,5.6 理想運(yùn)算放大器,,,本章重點(diǎn):,1. 集成運(yùn)算放大器的組成,5. 理想運(yùn)算放大器的特性,2. 差動(dòng)放大器的工作原理,3. 恒流源電路的工作原理,4. 集成運(yùn)算放大器的類型及參數(shù),,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,本章難點(diǎn):,差動(dòng)放大器的各種電路形式和工作參數(shù)

3、的分析,本章主要介紹集成運(yùn)算放大器的基本知識(shí)，首先介紹集成運(yùn)算放大器的基本電路，集成運(yùn)算放大器的基本組成，在此基礎(chǔ)上介紹簡(jiǎn)單的集成運(yùn)算放大器電路，以及集成運(yùn)算放大器的分類，運(yùn)算放大器的主要參數(shù)，最后提出理想運(yùn)算放大器的概念和特點(diǎn)。,,,5.1 恒流源電路,恒流源電路為放大電路提供穩(wěn)定的偏置電流，同時(shí)能作為放大電路的負(fù)載。本節(jié)主要介紹常用的恒流源電路。,,,5.1 恒流源電路,5.1.1　晶體管恒流源,,,,,第5章 集成運(yùn)算放大

4、器,5.1 恒流源電路,5.1.1　晶體管恒流源,該電路為具有分壓式電壓負(fù)反饋偏置的共射極電路，三極管處于放大狀態(tài)，通過(guò)三極管輸出曲線可知，三極管工作在放大區(qū)，其輸出曲線近似平行于橫軸，即Ib恒定時(shí)，Ic近似不變，其集射間的動(dòng)態(tài)電阻rce很大。因此該電路可以作為輸出恒定電流的電流源來(lái)使用，用如圖5-1(b)中的符號(hào)所示。 如圖5-1(c)所示為二極管溫度補(bǔ)償恒流源電路。二極管D與三極管的發(fā)射結(jié)有相同的溫度系數(shù)，當(dāng)溫度發(fā)生

5、變化時(shí)，VD等比同步補(bǔ)償VBE的變化，使Io更加穩(wěn)定。,,5.1 恒流源電路,5.1.2　鏡像電流源,,圖5-2所示電路為鏡像電流源電路。 鏡像電流源中用三極管代替二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，因?yàn)樵诩呻娐分校髟幰粋€(gè)硅片中，距離很近，因此對(duì)稱性較好。鏡像電流源由于UBE1=UBE2，因此可以認(rèn)為IB1=IB2，IC1=IC2，圖中IREF稱為基準(zhǔn)電流。,當(dāng)滿足條件 時(shí),（5-1）,,圖5-3所示電

6、路為比例電流源電路。 圖中UBE1+IREFR1=UBE2+IoR2 因?yàn)門1、T2對(duì)稱，可認(rèn)為UBE1=UBE2則,（5-2）,兩個(gè)三極管的集電極電流之比近似與其發(fā)射極電阻成反比，故該電流源稱為比例電流源。,5.1 恒流源電路,5.1.2　鏡像電流源,,,圖5-4所示電路為微電流源電路。 圖中UBE1=UBE2+IoRe,（5-3）,由于UBE1與UBE2很小，因此用很小的電阻Re就可得

7、到微小的工作電流Io。,5.1 恒流源電路,5.1.2　鏡像電流源,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.1 恒流源電路,5.1.3　有源負(fù)載放大器,有源負(fù)載放大器是指在集成運(yùn)算反照中用恒流源代替負(fù)載電阻組成有源負(fù)載從而形成的放大器。 圖5-5所示為有源負(fù)載單管共射放大電路。 圖中T3是放大管，T2是有源負(fù)載，T2與T1組成鏡像電流源，作為T3的偏置電路。由于Ic2=I 保持恒定，T2的集電極電阻rce2

8、很大，因此該放大器可取得較高的電壓增益。,,,,5.2 差動(dòng)放大電路,差動(dòng)放大電路又稱差分放大電路，它的輸出電壓與兩個(gè)輸入電壓之差成正比。它能較好地克服直接耦合放大器的零點(diǎn)漂移問(wèn)題，是集成運(yùn)算放大器的基本組成單元。,1. 基本差動(dòng)放大電路的組成及靜態(tài)分析,如圖5-6所示為基本差動(dòng)放大電路。它采用雙電源供電，由兩個(gè)電路參數(shù)和三極管特性完全對(duì)稱的共射電路組合而成。 當(dāng)ui1=ui2=0時(shí)，由于電路完全對(duì)稱，UBE1

9、=UBE2,（5-4）,Uc1=Uc2=VCC-IcRc，Uo=Uc1-Uc2=0,可見(jiàn)，靜態(tài)時(shí)，兩管集電極之間的輸出電壓為零。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,2. 差模信號(hào)和共模信號(hào),當(dāng)差動(dòng)放大電路兩個(gè)輸入端加上大小相等而極性相反的輸入信號(hào)，即ui1=-ui2，這時(shí)的輸入方式稱為差模輸入方式，而u id=u i1-u i2=2u i1則稱為差模輸入信號(hào)。 當(dāng)差動(dòng)放大電路兩個(gè)輸入端加上大小相等而

10、極性相同的輸入信號(hào)，即u i1=u i2，這時(shí)的輸入方式稱為共模輸入信號(hào)，而uic=ui1=ui2則稱為共模輸入信號(hào)。,【例5-1】已知差動(dòng)放大器的輸入信號(hào)為ui1=0.98V，ui2=0.94V，試求其差模輸入電壓和共模輸入電壓。,解：差模輸入電壓： u id=u i1-u i2=0.04V 共模輸入電壓： uic=(ui1+ui2)÷2=0.96V,當(dāng)放大器輸入

11、端電壓為零時(shí)，輸出端仍有緩慢變化的電壓產(chǎn)生，這個(gè)輸出電壓稱為漂移電壓，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,零點(diǎn)漂移產(chǎn)生的原因是：在直接耦合的多級(jí)放大器中，各級(jí)放大器由于溫度變化所引起三極管參數(shù)變化而產(chǎn)生的漂移電壓作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，從而在后級(jí)得到放大直至在多級(jí)放大器輸出端形成漂移電壓。由于是溫度引起的漂移現(xiàn)象，因此，零點(diǎn)漂移也稱溫度漂移。在由多級(jí)放大器產(chǎn)生的溫度漂移中，由于第一級(jí)產(chǎn)生漂移電壓所

12、經(jīng)過(guò)的放大級(jí)數(shù)最多，因此其產(chǎn)生的影響最大。 由于直接耦合多級(jí)放大器之間是直接耦合，因此漂移電壓和有效信號(hào)都能在放大電路中得到放大。當(dāng)漂移電壓的大小可以和有效信號(hào)的電壓相比時(shí)，后級(jí)放大器就無(wú)法區(qū)分前級(jí)放大器輸出信號(hào)是有效信號(hào)還是漂移電壓，從而使放大器無(wú)法正常工作。,,,5.2 差動(dòng)放大電路,在差動(dòng)放大電路中，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，三極管的參數(shù)將發(fā)生變化從而引起兩管集電極電流變化，由于兩個(gè)三極管特性相同，因此ΔIC1=ΔIC2、

13、ΔUC1=ΔUC2，輸出變化量,ΔUo=ΔUC1-ΔUC2=0,這表明：差動(dòng)放大器可以抑制零點(diǎn)漂移。,對(duì)差動(dòng)放大器而言，由溫度變化引起的漂移電壓可以看成是在輸入端輸入了共模信號(hào)。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,3. 差模信號(hào)輸入和差模電壓放大倍數(shù),如圖5-7(a)所示為差動(dòng)放大器差模信號(hào)輸入電路圖。,對(duì)發(fā)射極電阻Re而言，差模信號(hào)在該電阻上無(wú)電壓降即 Re 對(duì)差模信號(hào)相當(dāng)于短路，對(duì)負(fù)載電阻RL

14、而言，當(dāng)輸入差模信號(hào)時(shí)，一管集電極電位升高，另一管集電極電位降低，可以認(rèn)為在RL中點(diǎn)處電位保持不變，即對(duì)差模信號(hào)RL/2處相當(dāng)于交流接地，由此可畫出差模信號(hào)輸入時(shí)的交流電路，如圖5-7(b)所示。,輸出電壓uod與輸入電壓uid之比，稱為差模電壓放大倍數(shù)。,,(5-5),因?yàn)閡od= uo1-uo2=2uo1，uid= ui1-ui2=2ui1,所以,,(5-6),,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,,(5-7),該式

15、表明：差動(dòng)放大電路雙端輸出時(shí)，差模電路放大倍數(shù)Aud等于單管的電壓放大倍數(shù)。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,4. 共模信號(hào)輸入和共模抑制比,如圖5-8(a)所示為差動(dòng)放大電路共模信號(hào)輸入電路圖。,輸入共模信號(hào)時(shí)，兩管輸入信號(hào)都為uic。,由于共模信號(hào)是大小相等、極性相同，因此雙管電流在Re上產(chǎn)生的電壓相當(dāng)于單管電流在Re上產(chǎn)生的電壓的兩倍。由此可畫出如圖5-8(b)所示的共模信號(hào)輸入時(shí)的交流電路。由電路圖可知，

16、由于差動(dòng)放大器兩管電路對(duì)稱，因此其雙端輸出共模電壓為零。,uoc= uc1-uc2=0,共模輸出電壓uoc與共模輸入電壓uic之比，定義為差動(dòng)放大電路的共模電壓放大倍數(shù)Auc。,,(5-8),當(dāng)差動(dòng)放大器完全對(duì)稱且雙端輸出時(shí), Auc=0。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,差動(dòng)放大電路對(duì)差模信號(hào)有放大作用，而對(duì)共模信號(hào)起抑制作用。通常采用共模抑制比KCMR這一指標(biāo)來(lái)表示放大器的這種能力。KCMR的定義為差模電壓放大

17、倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比的絕對(duì)值，一般用對(duì)數(shù)表示，單位為分貝，即,,(5-9),KCMR值越大，表示電路抑制共模信號(hào)的性能越好。由于溫漂對(duì)差動(dòng)放大電路相當(dāng)于共模信號(hào)，因此KCMR也表示差動(dòng)放大電路對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制能力。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,5. 恒流源差動(dòng)放大電路,從圖5-7(b)和5-8(b)可知，Re對(duì)差模信號(hào)的放大沒(méi)有影響，但對(duì)共模信號(hào)引入了

18、共模負(fù)反饋，使共模放大倍數(shù)Auc下降，因此Re可提高共模抑制比。,Re愈大，共模負(fù)反饋愈強(qiáng)，KCMR愈大。但隨著Re的增大，它上面的直流電壓也增大，對(duì)VEE的要求也越高。因此，對(duì)共模抑制而言，希望Re愈大愈好，對(duì)直流偏置而言則希望Re適中，以便更好地與電源電壓相匹配。,為解決上述矛盾，差動(dòng)放大電路采用恒流源來(lái)代替Re。恒流源式差動(dòng)放大器如圖5-9所示。,圖中Rb1、Rb2為分壓式偏置，保證T3處放大狀態(tài)，由于T3基極電位和電源電壓受溫度

19、影響小，從而使IC3在溫度變化時(shí)保持穩(wěn)定。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,如圖5-10所示為鏡像恒流源差動(dòng)放大器一部分。,,圖5-11是恒流源差動(dòng)放大器簡(jiǎn)化畫法。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,6. 差動(dòng)放大電路輸入、輸出的接法,差動(dòng)放大電路由兩個(gè)單管共射放大器組合而成。它有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，因此可以有四種接法：即雙端輸入—雙端輸出、雙端輸入—單端輸出、單端輸入—雙端輸出、單端輸入—

20、單端輸出。,電路的輸入輸出接法不同時(shí)，其特性也不盡相同，現(xiàn)分析如下。,(1) 雙端輸入、雙端輸出,雙端輸入、雙端輸出如圖5-12所示。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,信號(hào)uid經(jīng)Rb、rbe1、rbe2分壓在T1、T2的基極得到大小相等、相位相反的信號(hào)，即差模信號(hào)，它的差模電壓放大倍數(shù),,(5-10),對(duì)共模信號(hào)，由于雙端輸出，電路對(duì)稱，所以KCMR→∞。,(2) 單端輸入、雙端輸出,單端輸入、雙端輸出如圖5-1

21、3所示。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,與圖5-12相比，單端輸入時(shí)兩個(gè)輸入端有一個(gè)輸入端接地。單端輸入時(shí)兩個(gè)輸入端的信號(hào)可寫成：ui1= u i= ui/2+ui/2，ui2 = ui/2 - ui/2 = 0，u1d= ui/2，u2d= -ui/2，u1c= u2c= ui/2， uid= ui。,由此可知單端輸入時(shí)，差模輸入信號(hào)分配和雙端輸入時(shí)一樣。,uid = 2u1d= ui uo

22、d= 2uo1,差模電壓放大倍數(shù)：,,(5-13),共模信號(hào)： KCMR→∞。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,(3) 雙端輸入、單端輸出,5.2 差動(dòng)放大電路,雙端輸入、單端輸出如圖5-14所示。,圖5-14 雙端輸入、單端輸出,與圖5-12比較，單端輸出時(shí)輸出信號(hào)取自T1集電極對(duì)地電壓，因此,uid= 2u1d uod= uo1,差模電壓放大倍數(shù)：,,(5-16),輸出電阻：Ro=

23、Rc,(5-18),當(dāng)輸出電壓取自T2 集電極對(duì)地電壓時(shí)，Aud 符號(hào)為正。單端輸出與雙端輸出相比，由于輸出不對(duì)稱，它的KCMR要小。但由于恒流源對(duì)共模信號(hào)仍有強(qiáng)烈的負(fù)反饋，因此它對(duì)共模信號(hào)有較強(qiáng)的抑制作用，KCMR仍較大,,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,(4)單端輸入、單端輸出,單端輸入、單端輸出如圖5-15所示。,由于是單端輸入、單端輸出，因此 uid= 2u1d，uod= uo1,差模

24、電壓放大倍數(shù):,,(5-19),對(duì)共模信號(hào)抑制主要依靠恒流源的負(fù)反饋?zhàn)饔谩?,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,單端輸入、單端輸出接法，由于輸入信號(hào)和輸出信號(hào)接法不同，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)可實(shí)現(xiàn)同相和反相。如果uo取自T1的集電極，輸入信號(hào)從T1接入，T2基極接地，則輸入和輸出反相；若uo仍取自T1的集電極，T1基極接地，T2接輸入信號(hào)，則輸入信號(hào)與輸出同相。,5.2 差動(dòng)放大電路,綜合以上分析：對(duì)于差動(dòng)放大器的四種接法，其性能與輸入方式無(wú)關(guān)

25、，只與輸出方式有關(guān)?，F(xiàn)將這四種接法的性能列于表5-1，以供比較。,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,表5-1 差動(dòng)放大器四種接法及其性能,,,,,,,,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,【例5-2】如圖5-16所示是一個(gè)具有調(diào)零電位器的差動(dòng)放大電路，已知β=100， rbe=10kΩ，VCC=VEE=15V，RC=30kΩ， RL=20kΩ，R

26、e=30kΩ，Rb=3kΩ，RP=100Ω，RP的滑動(dòng)端處于中點(diǎn)，RL=20kΩ，UBE1=UBE2=0.7V。,(1)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ1，ICQ2，UCQ1，UCQ2；,(2)差模電壓放大倍數(shù)，輸入電阻，輸出電阻；,(3)若從T1集電極單端輸出，負(fù)載電阻RL仍為20kΩ，求差模放大倍數(shù)。,,圖5-16 例5-2圖,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.2 差動(dòng)放大電路,解 (1) 靜態(tài)時(shí)，ui1=0，T1基極回路,IB

27、Q1Rb+UBE1+IEQ1(RP/2+2Re)=VEE IEQ1≈VEE/2Re=0.25mA,由于β=100，電路兩邊對(duì)稱，因此ICQ2=ICQ1= IEQ1=0.25mA,UCQ1=UCQ2=VCC-ICQ1RC=7.5V,(2) 輸入電阻:Rid=2(Rb+ rbe)+(1+β)RP=36kΩ,輸出電阻:Ro=2Rc=60kΩ,差模電壓放大倍數(shù):,,(3) 單端輸出時(shí)的差模電壓放大倍數(shù):,,,,,第5

28、章 集成運(yùn)算放大器,5.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介,集成運(yùn)算放大器是一個(gè)具有高電壓增益的多級(jí)直接耦合放大電路，它由于最早用于組成數(shù)學(xué)運(yùn)算電路而稱為運(yùn)算放大器，它是模擬電子電路中最主要的器件之一。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介,5.3.1　運(yùn)算放大器的組成,,,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介,5.3.2互補(bǔ)對(duì)稱功放電路,無(wú)論T1放大導(dǎo)通，還是T2放大導(dǎo)通，放大電路均工作在射極輸出狀態(tài)

29、，輸出阻抗低，帶負(fù)載能力強(qiáng)。,電路中R1、D1、D2、R3是偏置電路，使T1、T2有較小的靜態(tài)偏置電流，此舉主要是要避免T1、T2交替導(dǎo)通時(shí)，因三極管存在死區(qū)電壓，使兩管同時(shí)截止，而產(chǎn)生的交越失真。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介,5.3.3　復(fù)合管,復(fù)合管是由兩個(gè)或兩個(gè)以上三極管通過(guò)一定的連接方式組合而成，能正常工作的等效三極管。,如圖5-19(a)所示，T1和T2按圖示方式連接在一起，T1稱為前級(jí)三極管，

30、T2為后級(jí)三極管，T1、T2放大導(dǎo)通時(shí),i1= ib1，i3= ie2，i2= ic1+ic2，ib2=ie1i2=β1 ib1+β2(1+β1) ib1=(β1+β2+β1β2) ib1i3=(1+β2)(1+β1) ib1=(β1+β2+2β1β2) ib1,i3>i2>i1，(1)腳為復(fù)合管的b極，(2)腳為復(fù)合管的c極，(3)腳為復(fù)合管的e極。結(jié)合電流方向可知復(fù)合管類型為NPN型，如圖5-19(b)所示。,復(fù)合管

31、的電流放大倍數(shù)：,,(5-22),,,5.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介,5.3.3　復(fù)合管,可見(jiàn)，復(fù)合管的電流放大倍數(shù)比單管的電流放大倍數(shù)大很多，它在集成運(yùn)算放大器中得到廣泛使用，可應(yīng)用在輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)，放大器使用復(fù)合管后可大大提高本級(jí)電壓放大倍數(shù)，提高輸入電阻，實(shí)現(xiàn)小輸入電流推動(dòng)大的負(fù)載電流。,各類型三極管可根據(jù)各種需要連接成各種復(fù)合管，既可以同類型三極管連接，也可以不同類型三極管連接，無(wú)論如何連接，連接后的各個(gè)三極管一定要能正常

32、工作。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介,5.3.4　簡(jiǎn)單的運(yùn)算放大器,下面以通用型集成運(yùn)算放大器CF741為例，介紹簡(jiǎn)單的運(yùn)算放大器的整體電路。,1．CF741的外形,通用型運(yùn)算放大器CF741八引線雙列直插式外部引腳如圖5-22所示。,2．CF741的原理圖,圖5-23所示為通用型集成運(yùn)算放大器CF741的內(nèi)部電路圖。圖中T1，T3和T2，T4組成共集—共基組合差動(dòng)放大電路，T5，T6組成有源負(fù)載，構(gòu)成雙端

33、變單端電路。T16，T17組成復(fù)合管共發(fā)射極放大電路中間級(jí)，由于采用有源負(fù)載，故該級(jí)可獲得很高的電壓增益。輸出級(jí)由T23，T14，T20等組成典型的甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路，T23構(gòu)成推動(dòng)級(jí)，T14，T20構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)。T8～ T13等組成偏置電流源電路。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.3 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介,5.3.4　簡(jiǎn)單的運(yùn)算放大器,,,5.4 集成運(yùn)算放大器的類型和型號(hào)命名方法,5.4.1　集成運(yùn)算放大器的類型,

34、集成運(yùn)算放大器的種類很多，大致可以分為兩類，一類為通用型運(yùn)算放大器，如F741等；另一類為專用型運(yùn)算放大器?，F(xiàn)簡(jiǎn)要介紹如下。,通用型,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.4 集成運(yùn)算放大器的類型和型號(hào)命名方法,5.4.2　集成運(yùn)算放大器型號(hào)命名方法,1. 集成電路器件型號(hào)命名方式,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3430—82，我國(guó)集成電路器件型號(hào)由五部分組成。其符號(hào)和意義見(jiàn)課本表5-2。,2. 集成運(yùn)算放大器型號(hào)舉例,這四種型號(hào)集成運(yùn)算放大器的工作

35、溫度和封裝可通過(guò)查課本表5-2得到。,CF0741MT：通用型運(yùn)算放大器,CF1437CD：通用型雙運(yùn)算放大器,CF0124MJ：通用型單電源四運(yùn)算放大器,CF7600CP：CMOS高精度運(yùn)算放大器,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.5 集成運(yùn)算放大器主要性能參數(shù),1. 開(kāi)環(huán)差模電壓增益Aod,Aod指運(yùn)算放大器在無(wú)外加反饋情況下，工作在線性區(qū)時(shí)的差模電壓增益。,,2. 差模輸入電阻rid,rid指運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端之間的交流電阻。

36、,,一般集成運(yùn)算放大器的rid為幾兆歐，用場(chǎng)效應(yīng)管作差動(dòng)輸入級(jí)的集成運(yùn)算放大器，rid可達(dá)106MΩ。,3. 輸出電阻ro,ro指運(yùn)算放大器在開(kāi)環(huán)工作時(shí)，輸出端對(duì)地等效電阻。一般集成運(yùn)算放大器的ro為100Ω左右。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.5 集成運(yùn)算放大器主要性能參數(shù),4. 共模抑制比KCMR,KCMR指開(kāi)環(huán)差模電壓增益與開(kāi)環(huán)共模電壓增益之比，它表示集成運(yùn)算放大器抑制溫漂的能力。,,一般集成運(yùn)算放大器的KCMR大于80dB

37、，性能優(yōu)良的可達(dá)160dB。,5. －3dB帶寬fH,-3dB帶寬fH指Aod下降3dB時(shí)的頻率。一般集成運(yùn)算放大器的fH為幾赫至幾千赫。,6. 單位增益帶寬BWG,BWG指Aod降至0dB時(shí)的頻率。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,7. 輸入失調(diào)電壓UIO,5.5 集成運(yùn)算放大器主要性能參數(shù),UIO指實(shí)際集成運(yùn)算放大器中輸入電壓為零時(shí)，輸出電壓不為零，為使輸出電壓為零，要在輸入端外加補(bǔ)償電壓。,一般運(yùn)算放大器的UIO值為1～10mV，

38、性能優(yōu)良的小于1mV。,8. 輸入失調(diào)電壓溫漂αUIO,αUIO指輸入失調(diào)電壓對(duì)溫度的平均變化率(即溫度系數(shù))。,,一般運(yùn)算放大器的αUIO約為10～20μV/℃，性能優(yōu)良的低于0.5μV/℃。,9. 輸入失調(diào)電流IIO,IIO指輸出電壓為零時(shí)，運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端偏置電壓之差。,,,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.5 集成運(yùn)算放大器主要性能參數(shù),一般運(yùn)算放大器IIO約為幾十至一百納安，性能優(yōu)良的低于1nA。,10. 輸入失調(diào)電流溫

39、漂αIIO,αIIO指輸入失調(diào)電流的溫度系數(shù)。,一般運(yùn)算放大器的αIIO約為幾nA/℃,11. 輸入偏置電流IIB,IIB指當(dāng)輸出電壓為零時(shí)，兩個(gè)輸入端偏置電流的平均值。,,IIB反映了輸入級(jí)的輸入電阻和輸入失調(diào)電流的大小，IIB愈小，輸入電阻愈大，輸入失調(diào)電流愈小。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,12. 轉(zhuǎn)換速率 SR,5.5 集成運(yùn)算放大器主要性能參數(shù),SR 指在額定負(fù)載條件下，輸入一個(gè)大幅度的階躍信號(hào)時(shí)，輸出電壓的最大變化率。該

40、參數(shù)反映運(yùn)算放大器對(duì)高速變化的輸入信號(hào)的響應(yīng)能力。,通用型運(yùn)算放大器SR為0.5V/μs，高速型運(yùn)算放大器SR可達(dá)1000V/μs。在實(shí)際應(yīng)用中，運(yùn)算放大器的輸入信號(hào)變化率一般不大于SR。,13. 最大差模輸入電壓UIdm,UIdm指運(yùn)算放大器同相輸入端和反相輸入端之間能夠承受的最大電壓。運(yùn)算放大器工作時(shí)，差模輸入電壓必須小于此值，否則差分對(duì)管中的一個(gè)管子的發(fā)射結(jié)可能被反向擊穿。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.5 集成運(yùn)算放大器主

41、要性能參數(shù),14. 最大共模輸入電壓UIcm,UIcm指運(yùn)算放大器在線性工作區(qū)能承受的最大共模輸入電壓。運(yùn)算放大器工作時(shí)共模輸入電壓必須小于此值，否則KCMR將顯著下降。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.6 理想運(yùn)算放大器,5.6.1　理想運(yùn)算放大器的主要技術(shù)指標(biāo),所謂理想運(yùn)算放大器就是指集成運(yùn)算放大器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，這些指標(biāo)主要有：,Aud=∞,Rid=∞,Ro=0,KCMR=∞,帶寬BW→∞,這些指標(biāo)實(shí)際運(yùn)算放大器是不可能

42、達(dá)到的，但在實(shí)際分析運(yùn)算放大器電路時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，采用理想化指標(biāo)來(lái)分析，既可簡(jiǎn)化分析的過(guò)程，得到的結(jié)果與實(shí)際測(cè)量的結(jié)果之間誤差不大，所以，在實(shí)際分析運(yùn)算放大器電路，很多時(shí)候都把運(yùn)算放大器當(dāng)成理想運(yùn)算放大器來(lái)分析。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.6 理想運(yùn)算放大器,5.6.2　理想運(yùn)算放大器在線性時(shí)的特性,理想運(yùn)算放大器在線性時(shí)的特性是指理想運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)顯現(xiàn)的一些特點(diǎn)，運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)是指其輸出電壓與兩個(gè)輸入端電

43、壓之間存在線性放大關(guān)系即,Uo=Aud(U+-U-),式中：Uo表示輸出端電壓；,U+表示同相端輸入電壓，即從該端輸入信號(hào)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相同；,U－反相輸入電壓，即從該端輸入信號(hào)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。,理想運(yùn)算放大器的電路符號(hào)如圖5-24所示。,,,,第5章 集成運(yùn)算放大器,5.6 理想運(yùn)算放大器,5.6.2　理想運(yùn)算放大器在線性時(shí)的特性,根據(jù)理想運(yùn)算放大器的Aud→∞，Uo/(U+ － U-)=Aud，相對(duì)一定值的

44、Uo，U+ － U-≈0。,即：U+=U－。這表明理想運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端之間的電壓近似為零，兩端電位近似相等，這與電路中短路的情形類似，但由于在電路結(jié)構(gòu)中，運(yùn)算放大器兩輸入端并未真正短路，因此把這種情形稱為“虛短”。,根據(jù)理想運(yùn)算放大器的差模輸入電阻rid→∞，因此，流入兩輸入端的電流I+=I－≈0。這如同電路被斷開(kāi)的情形，但又不是實(shí)際被斷路，這種情形稱為“虛斷”。,“虛短”和“虛斷”是理想運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)的兩個(gè)重要特點(diǎn)。,,,

45、5.6 理想運(yùn)算放大器,5.6.3　理想運(yùn)算放大器在非線性時(shí)的特性,1. 理想運(yùn)算放大器在非線性時(shí)的特性是指理想運(yùn)算放大器工作在非線性區(qū)時(shí)的特性,作為一個(gè)放大器，當(dāng)輸入信號(hào)足夠大時(shí)，運(yùn)算放大器中的三極管將工作在飽和狀態(tài)，這時(shí)輸出電壓不隨輸入電壓變化，如圖5-25所示。圖中實(shí)線部分是運(yùn)算放大器非線性的特性，虛線部分是理想運(yùn)算放大器非線性的特性。,當(dāng)U+＞U－時(shí)，Uo=+Uom (5-24),當(dāng)