直接耦合放大電路中的零點(diǎn)漂移問(wèn)題1）何謂零點(diǎn)漂移

1、項(xiàng)目九 多級(jí)放大電路和集成電路運(yùn)算放大器,1　多級(jí)放大電路,3 集成電路運(yùn)算放大器,2　差分放大電路,引　言,1.1 級(jí)間耦合問(wèn)題,3.1.2 多級(jí)放大電路的分析,1　多級(jí)放大電路,為什么要多級(jí)放大？在項(xiàng)目八中，我們主要研究了由一個(gè)晶體管組成基本放大電路，它們的電壓放大倍數(shù)一般只有幾十倍。但是在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要放大非常微弱的信號(hào)，上述的放大倍數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。為了獲得更高的電壓放大倍數(shù)，可以把多個(gè)基本放大電路連接起來(lái)

2、，組成“多級(jí)放大電路”。其中每一個(gè)基本放大電路叫做一“級(jí)”，而級(jí)與級(jí)之間的連接方式則叫做“耦合方式”。實(shí)際上，單級(jí)放大電路中也存在電路與信號(hào)源以及負(fù)載之間的耦合問(wèn)題。,引　言,1.1 級(jí)間耦合問(wèn)題,極間耦合形式：,直接耦合,電路簡(jiǎn)單，能放大交、直流信號(hào)，“Q” 互相影響，零點(diǎn)漂移嚴(yán)重。,阻容耦合,各級(jí) “Q” 獨(dú)立，只放大交流信號(hào)，信號(hào)頻率低時(shí)耦合電容容抗大。,變壓 器耦合,用于選頻放大器、功率放大器等。,1、阻

3、容耦合阻容耦合是通過(guò)電容器將后級(jí)電路與前級(jí)相連接，其方框圖所示。,阻容耦合放大電路的方框圖,單級(jí)阻容耦合放大電路,兩極阻容耦合放大電路,1）各級(jí)的直流工作點(diǎn)相互獨(dú)立。由于電容器隔直流而 通交流，所以它們的直流通路相互隔離、相互獨(dú)立的，這樣就給設(shè)計(jì)、調(diào)試和分析帶來(lái)很大方便。,2）在傳輸過(guò)程中，交流信號(hào)損失少。只要耦合電容選得 足夠大，則較低頻率的信號(hào)也能由前級(jí)幾乎不衰減地 加到后 級(jí)，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)放

4、大。,優(yōu)點(diǎn)：,3）電路的溫漂小。4）體積小，成本低。,缺點(diǎn)：,2）低頻特性差；,1）無(wú)法集成；,3）只能使信號(hào)直接通過(guò)，而不能改變其參數(shù)。,2、 變壓器耦合,變壓器可以通過(guò)磁路的耦合把一次側(cè)的交流信號(hào)傳送到二次側(cè)，因此可以作為耦合元件。,變壓器耦合,的兩級(jí)放大電路,為什么要講變壓器耦合？因?yàn)樽儔浩髟趥魉徒涣餍盘?hào)的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)電流、電壓以及阻抗變換。,圖4-5 變壓器的等效電路,工作原理：,優(yōu)點(diǎn)：,1）變壓器耦合

5、多級(jí)放大電路前后級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)是相互獨(dú)立、互不影響的。因?yàn)樽儔浩鞑荒軅魉椭绷餍盘?hào)。,2）變壓器耦合多級(jí)放大電路基本上沒(méi)有溫漂現(xiàn)象。,3）變壓器在傳送交流信號(hào)的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)電流、電壓以及阻抗變換。,缺點(diǎn)：,1）高頻和低頻性能都很差；,2）體積大，成本高，無(wú)法集成。,3 直接耦合,直接耦合和兩級(jí)放大電路,存在兩個(gè)問(wèn)題：,1）第一級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)已接近飽和區(qū)。,2）由于采用同種類型的管子，級(jí)數(shù)不能太多。,（1）直接耦合的具體形式,為了解決第一

6、個(gè)問(wèn)題：可以采用如下的辦法。,（a）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,R,R,B1,C1,,u,i,,u,o,T,T,1,2,U,,CE1,,,,,,,,,,,R,C2,(a) 加入電阻RE2,,,,,,,,,,,,,,,,R,R,B1,C1,,R,C2,u,i,u,o,T,T,1,2,R,Uz,,,,,,,,+V,,,,,Dz,,,,,,,,,,,CC,,,,,（b）在T2的發(fā)射極加入穩(wěn)壓管,,,,,,,,,,,,,,,,,R

7、,R,,B1,C1,,R,,E2,u,i,u,o,T,T,1,2,,,R,C2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,為了解決第二個(gè)問(wèn)題：可以在電路中采用不同類型的管子，即NPN和PNP管配合使用，如下圖所示。,利用NPN型管和PNP型管進(jìn)行電平移動(dòng),（1）電路可以放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。由于級(jí)間是直接耦合，所以電路可以放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。,（2）便于集成。由于電路中只有晶體管和電阻，沒(méi)有電容器和電感器，因此便于集成。,

8、缺點(diǎn)：,優(yōu)點(diǎn)：,（1）各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)不獨(dú)立，相互影響。會(huì)給設(shè)計(jì)、計(jì)算和調(diào)試帶來(lái)不便。,（2）引入了零點(diǎn)漂移問(wèn)題。零點(diǎn)漂移對(duì)直接耦合放大電路的影響比較嚴(yán)重。,（2）直接耦合放大電路的優(yōu)缺點(diǎn),（3）直接耦合放大電路中的零點(diǎn)漂移問(wèn)題,1）何謂零點(diǎn)漂移？,2）產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因,3）零點(diǎn)漂移的嚴(yán)重性及其抑制方法,電阻，管子參數(shù)的變化，電源電壓的波動(dòng)。如果采用高精度電阻并經(jīng)經(jīng)過(guò)老化處理和采 用高穩(wěn)定度的電源，則晶體管參數(shù)隨溫度的變化將成為產(chǎn)生零

9、點(diǎn)漂移的主要原因。,如果零點(diǎn)漂移的大小足以和輸出的有用信號(hào)相比擬，就無(wú)法正確地將兩者加以區(qū)分。因此，為了使放大電路能正常工作，必須有效地抑制零點(diǎn)漂移。,注意：為什么只對(duì)直接耦合多級(jí)放大電路提出這一問(wèn)題呢？原來(lái)溫度的變化和零點(diǎn)漂移都是隨時(shí)間緩慢變化的，如果放大電路各級(jí)之間采用阻容耦合，這種緩慢變化的信號(hào)不會(huì)逐級(jí)傳遞和放大，問(wèn)題不會(huì)很嚴(yán)重。但是，對(duì)直接耦合多級(jí)放大電路來(lái)說(shuō)，輸入級(jí)的零點(diǎn)漂移會(huì)逐級(jí)放大，在輸出端造成嚴(yán)重的影響。特別時(shí)當(dāng)溫度變化

10、較大，放大電路級(jí)數(shù)多時(shí)，造成的影響尤為嚴(yán)重。,抑制零點(diǎn)漂移的方法：,1）采用恒溫措施，使晶體管工作溫度穩(wěn)定。需要恒溫室或槽，因此設(shè)備復(fù)雜，成本高。,2）采用溫度補(bǔ)償法。就是在電路中用熱敏元件或二極管（或晶體管的發(fā)射結(jié)）來(lái)與工作管的溫度特性互相補(bǔ)償。最有效的方法是設(shè)計(jì)特殊形式的放大電路，用特性相同的兩個(gè)管子來(lái)提供輸出，使它們的零點(diǎn)漂移相互抵消。這就是“差動(dòng)放大電路”的設(shè)計(jì)思想。,3）采用直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。,4）各級(jí)之間采用阻容耦合

11、。,4）零點(diǎn)漂移大小的衡量,△uIdr= △uOdr/Au △T,△uOdr是輸出端的漂移電壓；,△uIdr就是溫度每變化1℃折合到放大電路輸入端的漂移電壓。,△T是溫度的變化；,Au是電路的電壓放大倍數(shù)；,思路：根據(jù)電路的約束條件和管子的IB、IC和IE的相互關(guān)系，列出方程組求解。如果電路中有特殊電位點(diǎn)，則應(yīng)以此為突破口，簡(jiǎn)化求解過(guò)程。,1.2多級(jí)放大電路的分析,1、靜態(tài)工作點(diǎn)的分析,變壓器耦合 同第二章單級(jí)放大電路阻容耦合

12、直接耦合,,,例:1,如圖所示的兩級(jí)電壓放大電路，已知β1= β2 =50, T1和T2均為3DG8D。計(jì)算前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);,解:,兩級(jí)放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。,,RB1,,,,,,,,,,,,C1,C2,,RE1,+,+,+,–,,,,,,,,,,,,,,RC2,C3,,,,,,,CE,+,+,+24V,+,–,,,T1,T2,,,1M?,27k?,82k?,43k?,7.5k?,510?,1

13、0k?,,,,,,,,,,第一級(jí)是射極輸出器:,第二級(jí)是分壓式偏置電路,解:,RB1,,,,,,,,,,,,C1,C2,,RE1,+,+,+,–,,,,,,,,,,,,,,RC2,C3,,,,,,,CE,+,+,+24V,+,–,,,T1,T2,,,1M?,27k?,82k?,43k?,7.5k?,510?,10k?,,,,,,,,2、動(dòng)態(tài)性能分析,= Au1·Au2 · · · Aun,Au1(

14、dB) = Au1 (dB) + Au2 (dB) + · · · + Aun (dB),考慮級(jí)與級(jí)之間的相互影響，計(jì)算各級(jí)電壓放大倍數(shù)時(shí)，應(yīng)把后級(jí)的輸入電阻作為前級(jí)的負(fù)載處理!!!,,（1）放大倍數(shù)的計(jì)算,（2）輸入和輸出電阻的計(jì)算,多級(jí)放大電路的輸入電阻為第一級(jí)放大電路的輸入電阻。,多級(jí)放大電路的輸出電阻為最后一級(jí)放大電路的輸出電阻。,例:2,如圖所示的兩級(jí)電壓放大電路，已知β1= β2 =50,

15、T1和T2均為3DG8D。,（1）求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。（2）求放大電路的輸入電阻和輸出電阻,（1）求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù),第一級(jí)放大電路為射極輸出器,2,b,I,2,c,I,,,,,,,,,,,rbe2,,,,,,RC2,,,rbe1,,,,,RB1,1,b,I,1,c,I,,,,,,,,,,,,,RE1,,,,+,_,+,_,+,_,,,第二級(jí)放大電路為共發(fā)射極放大電路,總電壓放大倍數(shù),(2) 計(jì)算

16、r i和 r 0,微變等效電路,由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻 ri 等于第一級(jí)的輸入電阻ri1。第一級(jí)是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級(jí)輸入電阻 ri2。,,2,b,I,2,c,I,,,,,,,,,,,rbe2,,,,,,RC2,,,rbe1,,,,,RB1,1,b,I,1,c,I,,,,,,,,,,,,,RE1,,,,+,_,+,_,+,_,,,,?1 = 60, ?2 = 100; r

17、be1= 2 k?, rbe2 = 2.2 k?。求 Au, Ri, Ro。,例 3:,[解],Ri2 = R6 // R7 // rbe2,R?L1 = R3 // Ri2,AU=AU1?AU2,Ri = Ri1= R1 // R2 // [rbe1 + (1+ ?1)R4],Ro = R8 = 4.7 k?,3、三種耦合方式放大電路的應(yīng)用場(chǎng)合,阻容耦合放大電路：用于交流信號(hào)的放大。,變壓器耦合放大電路：用于功率放大及調(diào)諧放大。,直

18、接耦合放大電路：一般用于放大直流信號(hào)或緩慢變化的信號(hào)。,集成電路中的放大電路都采用直接耦合方式。為了抑制零漂，它的輸入級(jí)采用特殊形式的差動(dòng)放大電路。,2　差分放大電路,2.1 差分放大電路的工作原理,2.3 具有恒流源差分放大電路,2.2 差分放大電路的輸入輸出形式,2.1 差動(dòng)放大電路的工作原理,(Differential Amplifier),一 電路組成及抑制零漂的工作原理,1、電路組成,特點(diǎn)： a.兩只完全相同的管子；

19、 b.兩個(gè)輸入端， 兩個(gè)輸出端； c.元件參數(shù)對(duì)稱；,2、抑制零漂的工作原理,原理：靜態(tài)時(shí)，輸入信號(hào)為零，即將輸入端①和②短接。由于兩管特性相同，所以當(dāng)溫度或其他外界條件發(fā)生變化時(shí)，兩管的集電極電流ICQ1和ICQ2的變化規(guī)律始終相同，結(jié)果使兩管的集電極電位UCQ1、UCQ2始終相等，從而使UOQ=UCQ1-UCQ2≡0，因此消除了零點(diǎn)漂移。,具體實(shí)踐：在實(shí)踐中，兩個(gè)特性相同的管子采用“差分對(duì)管”，兩半電路中對(duì)應(yīng)的電阻可用電

20、橋精密選配，盡可能保證阻值對(duì)稱性精度滿足要求。,結(jié)論：可想而知，即使采取了這些措施，差動(dòng)放大電路的兩半電路仍不可能完全對(duì)稱，也就是說(shuō)，零點(diǎn)漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小。,3、信號(hào)的輸入方式和電路的響應(yīng),（1）差模輸入方式,Ui1=Uid，Ui2=Uid,差模輸入信號(hào)為Ui1 － Ui2=2 Uid,差模輸入方式,若Ui1的瞬時(shí)極性與參考極性一致，則Ui2的瞬時(shí)極性與參考極性相反。則有：,ui1↑→ib1 ↑ →ic1 ↑ →uc

21、1↓,ui2 ↓ →ib2 ↓ →ic2 ↓ →uc2 ↑,輸出電壓uO= uC1 － uC2≠0，而是出現(xiàn)了信號(hào)，記為Uod。,定義：Ad=Uod/2Uid,,,結(jié)論：差模電壓放大倍數(shù)等于半電路電壓放大倍數(shù)。,（2）共模輸入方式,Ui1=Ui2=Uic,在共模輸入信號(hào)作用下，差放兩半電路中的電流和電壓的變化完全相同。,ui1=ui2=0，uo=0,Ui1=Ui2=Uic時(shí)，Uoc=0。,定義：Ac=Uoc/Uic,共模輸入方式下的差放

22、電路,Ac叫做共模電壓放大倍數(shù)。理論上講，Ac為0，實(shí)際上由于電路不完全對(duì)稱，可能仍會(huì)有不大的Uoc，一般Ac《1。,既然UOC=0或者UOC很小，為什么還要討論共模輸入呢？差放的兩半電路完全對(duì)稱，又處于同一工作環(huán)境，這時(shí)溫度變化以及其它干擾因素對(duì)這兩半電路都有完全相同的影響和作用，都等效成共模輸入信號(hào)。如果在Uic作用下，Uoc=0或Ac=0，則說(shuō)明差放有效地抑制了因溫度變化而引起的零漂。,（3）任意輸入方式,輸入端分別接

23、Ui1和Ui2，這種輸入方式帶有一般性，叫“任意輸入方式”。,Uic = (Ui1+ Ui2 ) / 2,Ui1=Uic+Uid,Ui2=Uic+（-Uid）,若,則,Uid = (Ui1- Ui2 ) / 2,任意輸入方式,（3）任意輸入方式,輸入端分別接Ui1和Ui2，這種輸入方式帶有一般性，叫“任意輸入方式”。,Uic = (Ui1+ Ui2 ) / 2,Ui1=Uic+Uid,Ui2=Uic+（-Uid）,若,則,Uid =

24、(Ui1- Ui2 ) / 2,例如：,Ui1=10mV,Ui2=6mV,則 Uid=2mV Uic=8mV,利用疊加原理得到：,Uo=Ad·2Uid+AcUic,= Ad（ Ui1- Ui2 ）,結(jié)論：在任意輸入方式下，被放大的是輸入信號(hào)Ui1和Ui2的差值。這也是這種電路為什么叫做“差動(dòng)放大的原因”。,（4）存在的問(wèn)題及改進(jìn)的方案,以上研究的是基本的差動(dòng)放大電路，它實(shí)際上不可能完全抑制零漂，因?yàn)閮砂腚娐凡粫?huì)

25、完全對(duì)稱。另外，如果從一管輸出，則與單管放大電路一樣，對(duì)零漂毫無(wú)抑制能力，而這種“單端輸出”方式的形式又是經(jīng)常采用的。,穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，就是要減小ICQ的變化，而抑制零點(diǎn)漂移也同樣是減小ICQ的變化。即抑制零點(diǎn)漂移和穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)是一回事。因此可以借鑒工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中采用過(guò)的方法，在管子的射極上接一電阻。這樣，基本的差動(dòng)放大電路就改進(jìn)為如圖4-15所示。,圖4-15,可以想見(jiàn)，RE越大，則工作點(diǎn)越穩(wěn)定，零點(diǎn)漂移也越小。但，RE太大，在

26、一定的工作電流下，RE上的壓降太大，管子的動(dòng)態(tài)范圍就會(huì)變小，如圖4-16所示。為了保證一定的靜態(tài)工作電流和動(dòng)態(tài)范圍，而RE又希望取得大些，常采用雙電源供電，用電源VEE提供RE上所需的電壓。采用雙電源供電后的的負(fù)載線也如圖4-16所示，可以看出在同一個(gè)ICQ下，輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍大多了。,改進(jìn)后的電路叫射極耦合差動(dòng)放大電路也叫長(zhǎng)尾電路。,射極耦合差動(dòng)放大電路,因?yàn)橛胸?fù)電源VEE提供發(fā)射極正偏所需要的電壓，所以RB可以去掉。VT

27、1和VT2的射極之間還接入了電位器RW，用于電路調(diào)零。,二 射極耦合差動(dòng)放大電路的靜態(tài)分析,靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算：,忽略Ib，有：Vb1=Vb2=0V,三 射極耦合差動(dòng)放大電路的動(dòng)態(tài)分析,以雙端輸入雙端輸出為例。,在討論基本差動(dòng)放大電路時(shí)已經(jīng)討論過(guò),（1）Ad=Ad1,（2）對(duì)于任意輸入信號(hào)Ui1和Ui2，可以用一個(gè)差模信號(hào)和一個(gè)共模信號(hào)疊加來(lái)表示。其中,Uid = (Ui1- Ui2 ) / 2,Uic = (Ui1+ Ui2

28、) / 2,因此總是分別求電路的差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)。,1、差模電壓放大倍數(shù),關(guān)鍵在于畫(huà)出差模信號(hào)作用下，半電路的交流通路和微變等效電路。,A、對(duì)差模信號(hào)，若一管的射極電流增大△I，則另一管的射極電流必然減小△I，因而流過(guò)射極電阻RE的總電流不變，即RW的滑動(dòng)端C點(diǎn)的電位恒定，相當(dāng)于交流接地。,B、負(fù)載RL中點(diǎn)電位為交流地電位。,解釋原因。,由此畫(huà)出半電路的交流通路如圖所示。,圖4-19,2、共模電壓放大倍數(shù),在理想

29、情況下，共模電壓放大倍數(shù)Ac=0。,3、差模輸入電阻Rid,圖4-20 差模輸入電阻的等效電路,Rid=2[R1+rbe+(1+β)Rw/2],4、差模輸出電阻,Rod=2RC,5、共模輸入電阻,6、共模輸出電阻,Roc=2RC,10、差動(dòng)放大電路的電壓傳輸特性,,差放雙入雙出電壓傳輸特性,7、共模抑制比,KCMR= ︱Ad/Ac ︱,用分貝表示： KCMR=20lg ︱ Ad/Ac︳,Ad越大越好，Ac越小越好，因此KCMR越大越好

30、。,8、最大共模輸入電壓UICM,9、最大差模輸入電壓UIDM,2.2.差分放大電路的輸入輸出形式,差動(dòng)放大器共有四種輸入輸出方式: 1. 雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出） 2. 雙端輸入、單端輸出（雙入單出） 3. 單端輸入、雙端輸出（單入雙出） 4. 單端輸入、單端輸出（單入單出） 主要討論的問(wèn)題有： 差模電壓放大倍數(shù)、共模電壓放大倍數(shù) 差模輸入電阻 輸出電阻,1.雙端輸入雙端

31、輸出,(1)差模電壓放大倍數(shù),（2）共模電壓放大倍數(shù),（3）差模輸入電阻,（4）輸出電阻,輸入幅值不同，如何處理,,2. 雙端輸入單端輸出,這種方式適用于將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端輸出的信號(hào)。,(1)差模電壓放大倍數(shù),（2）差模輸入電阻,（3）輸出電阻,（4）共模電壓放大倍數(shù),共模等效電路：,3. 單端輸入雙端輸出,單端輸入等效雙端輸入: 因?yàn)橛覀?cè)的Rb+rbe歸算到發(fā)射極回路的值[(Rs+rbe) /(1+?)]<<

32、 Re，故 Re 對(duì) Ie 分流sss極小，可忽略，于是有,vi1 = －vi2 = vi /2,計(jì)算同雙端輸入雙端輸出：,4. 單端輸入單端輸出,注意放大倍數(shù)的正負(fù)號(hào)： 設(shè)從T1的基極輸入信號(hào)，如果從C1 輸出，為負(fù)號(hào)；從C2 輸出為正號(hào)。,計(jì)算同雙入單出：,(1)差模電壓放大倍數(shù),與單端輸入還是雙端輸入無(wú)關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：,差動(dòng)放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算總結(jié),雙端輸出時(shí)：,單端輸出時(shí)：,(2)共模電壓放大倍數(shù),與單端輸入還

33、是雙端輸入無(wú)關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：,雙端輸出時(shí)：,單端輸出時(shí)：,(3)差模輸入電阻,不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。,單端輸出時(shí)， 雙端輸出時(shí)，,(4)輸出電阻,(5)共模抑制比,共模抑制比KCMR是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。,，或,雙端輸出時(shí)KCMR可認(rèn)為等于無(wú)窮大， 單端輸出時(shí)共模抑制比：,,2.3 具有恒流源差分放大電路,1、電

34、路的組成和工作原理,KCMR= Ad/Ac,從以上兩式看出要減小Ac，提高共模抑制比，應(yīng)增大RE，但RE不能太大，因?yàn)镽E上的壓降由VEE提供。在保持VT1、VT2兩管的工作電流為一定值時(shí)，要加大RE，必須提高VEE，這是有困難的。能不能找到這樣一種元器件，它的直流電阻很小，而它的交流電阻卻很大，這樣靜態(tài)時(shí)不需要很大的VEE，動(dòng)態(tài)時(shí)的AC卻很小，KCMR很大？,2、電流源電路,減少共模放大倍數(shù)的思路：,?,增大 REE,用恒流源代替 R

35、EE,,特點(diǎn)：,直流電阻為有限值,動(dòng)態(tài)電阻很大,1. 三極管電流源,簡(jiǎn)化畫(huà)法,電流源代替差分電路中的 REE,3.具有電流源的差分放大電路,簡(jiǎn)化畫(huà)法,V3、V4 構(gòu)成比例電流源電路,能調(diào)零的差分電路,例,(1)求靜態(tài)工作點(diǎn)；,(2)求電路的差模 Aud，Rid，Ro。,[解],(1) 求“Q”,? = 100,ICQ1 = ICQ2 = 0.5 I0,UCQ1 = UCQ2 = 6 – 0.42 ? 7.5 = 2.85 (

36、V),(2)求 Aud，Rid，Ro,Ro = 2RC = 15 (k?),3 集成電路運(yùn)算放大器,3.1　集成運(yùn)放基本知識(shí),3.2 通用型集成運(yùn)算放大器的組成及基本特性,3.1 集成運(yùn)放基本知識(shí),一、通用型集成運(yùn)放(Operational Amplifier)的組成,1. 模擬集成電路的特點(diǎn),1) 直接耦合：,采用差分電路形式，元件相對(duì)誤差?。?2) 大電阻用恒流源代替，大電容外接；,3) 二極管用三極管代替(B、C 極接在一起

37、)；,4) 高增益、高輸入電阻、低輸出電阻。,2. 組成方框圖,輸入級(jí)：,差分電路，大大減少溫漂。,中間級(jí)：,采用有源負(fù)載的共發(fā)射極電路，增益大。,輸出級(jí)：,OCL 電路，帶負(fù)載能力強(qiáng),偏置電路：,鏡像電流源，微電流源。,輸入級(jí),V1、V3 和 V2、V4,3. 通用型集成運(yùn)算放大器 741 簡(jiǎn)化電路,共集-共基組合差分電路,V5、V6,有源負(fù)載,構(gòu)成雙端變單端電路,中間級(jí),V7、V8,復(fù)合管，共發(fā)射極,具有高增益,輸出級(jí),甲乙類互補(bǔ)對(duì)

38、稱功率放大電路 (OCL),V11 ? V13,采用單電源(OTL)時(shí)，輸入端靜態(tài)電位應(yīng)為 0.5VCC。,二、集成運(yùn)算放大器電路符號(hào)及理想化條件,1. 運(yùn)放的符號(hào),習(xí)慣用符號(hào),國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)符號(hào),直流電源接法,(VCC = VEE ),等效電路,u+ — 同相端輸入電壓,u- — 反相端輸入電壓,uid — 差模輸入電壓,uid = u? – u+,Aud — 開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù),uo = Aud(u+ – u?),1) Aud ??,

39、2. 運(yùn)放特性的理想化,6)UIO ? 0，IIO ? 0,理想運(yùn)放：,4) KCMR ? ?,5)BW ? ?,2) Rid ? ?,3)Ro ? 0,傳輸特性,理想,,,,線性區(qū),1) Aud ??,2. 運(yùn)放特性的理想化,6)UIO ? 0，IIO ? 0,理想運(yùn)放：,4) KCMR ? ?,5)BW ? ?,2) Rid ? ?,3)Ro ? 0,傳輸特性,理想,,,,線性區(qū),實(shí)際,3. 理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩個(gè)

40、特點(diǎn),1) u+ ? u–(虛短),證：,uo = Aud (u+ – u–) = Aud uid,u+ – u– = uo/Aud ? 0,2) i+ ? i– ? 0 (虛斷),證：,i+ = uid / Rid ? 0,同理 i – ? 0,,4. 理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的兩個(gè)特點(diǎn),1)u+ > u–時(shí)， uo = Uomax,u+ < u –時(shí), uo= –UOmax,2)i+ ? i– ? 0 (虛斷),,3

41、.3.2通用型集成運(yùn)算放大器的組成及基本特性,一、集成電路器件命名及主要性能指標(biāo),1. 國(guó)標(biāo) GB-3430-82 對(duì)集成電路的規(guī)定,2. 主要參數(shù),1) 輸入失調(diào)電壓 U IO,使 UO = 0，輸入端施加的補(bǔ)償電壓,2) 輸入偏置電流 I IB,幾毫伏,UO = 0 時(shí)，,10 nA ? 1 ?A,3) 輸入失調(diào)電流 IIO,UO = 0 時(shí)，,1 nA ? 0.1 ?A,4) 開(kāi)環(huán)電壓增益 Aud,100 ? 140 dB,5)

42、差模輸入電阻 R id,輸出電阻 Ro,幾十千歐 ? 幾兆歐,幾十歐 ? 幾百歐,6) 共模抑制比 KCMR,> 80 dB,7) 最大差模輸入電壓 UIdM,共模輸入 U IC 過(guò)大，K CMR下降,當(dāng) UId 過(guò)大時(shí)，反偏的 PN 結(jié)可能因反壓過(guò)大而被擊穿。,,NPN 管 UIdM = ? 5 V橫向 PNP 管 UIdM = ? 30 V,CF741 為 ? 30 V,8)最大共模輸入電壓 UIC

43、M,9) 最大輸出電壓幅度 UOPP,輸出級(jí)為 OCL 電路,一般比電源電壓小一個(gè) UCE(sat)如電源電壓 ? 15 V，U OPP 為 ? 13 ? 14 V,CF741 為 ? 13 V,二、集成運(yùn)放使用注意事項(xiàng),(一) 集成運(yùn)放的封裝和引腳排列,封裝形式:,金屬圓形、雙列直插式、扁平式,封裝材料:,陶瓷、金屬、塑料,例:,塑封雙列直插式(DIP)CF741,DIP—Dual In-Line Pakage,(二) 集成運(yùn)放