差分放大电路集成运放的应用电子课 中职 模拟电子线路（第3版）

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,差分放大电路集成运放的应用电子课 中职 模拟电子线路（第3版）（高教版）,差分放大电路集成运放的应用电子课 中职 模拟电子线路（第3版）（高教版）,功率放大电路的要求是什么？,画出集成运放的符号。,什么是同相输入端、反相输入端、差模信号、共模信号？,复习提问,集成运算放大器的,特点,为：,（1）各级放大器之间采用,直接耦合,方式；,（2）尽可能用有源器件代替无源元件；,（3）电路中的元件均来自同一块硅片，适用于制作对称性良好的电路；,（4）电路中的电阻、电容值不能过大。大阻值元件一般采用外接的方法解决。,课堂引入：,放大电路的为什么会产生零点漂移,产生零漂的主要原因是：,晶体三极管的参数受温度的影响。,？,因为集成运算放大器均采用直接耦合方式，各级Q点相互影响，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出级产生很大的变化。电源电压的波动或元器件参数受温度影响而发生变化时，输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。,二、差分放大电路的工作原理,因为集成运放是一个多级直接耦合放大电路，克服零点漂移的关键在第一级，所以采用差分放大电路，能够有效地抑制零点漂移。,1.电路的组成:,u,o,u,i1,+U,CC,R,C,R,1,T,1,R,B,R,C,R,1,T,2,R,B,u,i2,对称,u,o,=u,C1,-u,C2,=0,u,o,=(u,C1,+,u,C1,)-(u,C2,+,u,C2,)=0,当,u,i1,=,u,i2,=0,时，,当温度变化时：,u,o,u,i1,+U,CC,R,C,R,1,T,1,R,B,R,C,R,1,T,2,R,B,u,i2,2.对共模信号的抑制作用,结构:,为了使左右平衡，可设置调零电位器:,双电源长尾式差放,u,i1,u,o,+U,CC,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,u,i2,-U,EE,R,E,静态分析:,温度T,I,C,I,E,=,2I,C,U,E,U,BE,I,B,I,C,1).,R,E,抑制,温度漂移,u,i1,=u,i2,=0,自动稳定,R,E:,强负反馈作用,u,i1,u,o,+U,CC,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,u,i2,-U,EE,R,E,2.对差模信号的放大作用,如果差分电路的两个输入端加上差模信号，此时U,c1,下降，U,c2,上升，且二者的变化量绝对值相等；同样这时I,e1,增大，I,e2,减小，且增大量和减小量相等。因此流过R,E,的电流始终为零，公共射极端电位将保持不变。,u,i1,u,o,+U,CC,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,u,i2,-U,EE,R,E,实际应用中，通常差分放大电路的输入电压为输入信号的一半且极性相反。这时的差模电压放大倍数仅相当于单管放大电路的放大倍数，该电路用多一倍的元件换来对零漂的抑制能力。,虽然长尾式差动放大电路能有效地抑制温漂，而且R,E,越大抑制能力越强。但R,E,的阻值太大会影响输出电压幅度，另外，在集成电路中不易制作大电阻。为此，用恒流源代替差分电路中的R,E,，可以有效地克服上述缺点。,恒流源的作用：,恒流源相当于阻值很大的电阻；,恒流源不影响差模放大倍数；,恒流源影响共模放大倍数，使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷大的电阻，所以共模抑制比是无穷大。,具有恒流源的差动放大电路,具有恒流源的差分电路,公共发射极接恒流源，两管的集电极电流均恒定，从而使集电极对地的零漂很小，再经过C1、C2双端输出，漂移量几乎接近于零，大大提高了抑制零点漂移的效果。,差动放大电路有两个输入端和两个输出端，因此信号的输入、输出方式有四种情况。,如表,集成运算放大器及其应用,理想运算放大器的条件是：,开环电压放大倍数为；,差模输入电阻为；,开环输出电阻为0；,共模抑制比为,集成运放线性应用条件和特点：,条件：,加负反馈网络，,引入深度负反馈,特点：,V+V-(,虚短,)；I+I-0(,虚断,),由于集成运放开环电压放大倍数为，,而输出电压是一有限值，故同相、反,相输入端的输入电压差值几乎为0。,由于集成运放内部输入电阻趋于，,而使输入电流几乎为0。,1.反相比例运算电路,输出电压V,O,与输入电压V,i,反相且成正比。,2.同相输入比例运算电路,3.反相求和电路,该电路输出信号是输入信号迭加且反相。,4.减法运算电路,输出信号是两输入信号之差,作业：,差分放大电路的特点及功能？,差动放大电路的四种连接方式有哪些？,理想运算放大器的条件是什么？,集成运算放大器的简单介绍,将整个电路的各个元件做在一个半导体基片上。,优点:,工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。,分类:,模拟集成电路、数字集成电路,小、中、大、超大规模集成电路,集成电路:,1、集成运算放大器的特点,1.难于制造电感元件,制造大于200pF的电容也比较困难,所以，运算放大器各级之间都采用直接耦合。,2.输入级都采用差动放大电路,电路元件制作在一个,芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。,3.电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。,4.,二极管一般用三极管的发射极、基极、集电极三者,适当组配使用。,2、,电路的简单说明,输入级,中间级,输出级,-U,EE,+U,CC,u,u,o,u,反相端,同相端,T,3,T,4,T,5,T,1,T,2,I,S,基本原理框图,T,3,T,4,T,5,T,1,T,2,I,S,u,u,反相端,同相端,u,o,与u,o,反相,与u,o,同相,-U,EE,+U,CC,u,u,o,u,反相端,同相端,T,3,T,4,T,5,T,1,T,2,I,S,要求：,输入级,尽量减小零点漂移,尽量提高,K,CMRR,输入阻抗 r,i,尽可能大。,-U,EE,+U,CC,u,u,o,u,反相端,同相端,T,3,T,4,T,5,T,1,T,2,I,S,输入级,中间级,足够大的电压放大倍数,-U,EE,+U,CC,u,u,o,u,反相端,同相端,T,3,T,4,T,5,T,1,T,2,I,S,输入级,中间级,输出级,主要提高带负载能力，给出足够的输出电流i,o,，输出阻抗 r,o,小。,3、主要参数,1.最大输出电压U,OPP,能使输出电压与输入电压保持不失真关系的最大输出电压,2.开环电压放大倍数A,uo,在没有外界反馈电路时所测出的电压放大倍数。A,uo,越高,所构成的运算电路越稳定,运算精度也越高。A,uo,一般约为,10,4,10,7,。,3.输入失调电压U,IO,当输入电压为零时,u,o,不等于零。反过来说,如果要使u,o,等于零,必须在输入端加一个很小的补偿电压U,IO,它就是输入失调电压。,一般为几毫伏。,4.输入失调电流I,IO,输入信号为零时,两个输入端静态基极电流之差,即,I,IO,=,I,B1,-I,B2,。I,IO,一般在零点零几毫安，其值与小,愈好。,5.输入偏置电流I,IB,输入信号为零时,两个输入端静态基极电流的平均值,即,I,IB,=(I,B1,+I,B2,)。它的大小主要和电路中的第一级管子,的性能有关,这个电流愈小愈好,一般为零点几毫安级。,6.共模输入电压范围U,IM,运算放大器对共模信号具有抑制的性能,但这个性能是在,规定的共模电压范围内才具备的。如超出这个电压,运算,放大器的共模性能就达为下降,甚至造成器件损坏。,r,i,高:几十k,几百,k,运放的特点：,K,CMRR,很大,r,o,小：几十 ,几百,A,uo,很,大:10,4,以上 10,7,运放的特点,4、理想预算放大器及其分析依据,差模输入电阻 r,id,1.理想化的主要条件：,开环电压放大倍数A,uo,开环输出电阻r,o,0,共模抑制比K,CMRR,2.运放符号：,u,u,+,u,o,u,u,+,u,o,u,i,u,o,+U,o(sat),A,o,越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区,。,3.运算放的器的传输特性,u,o,=A,uo,(u,-,-u,+,),线性区,饱和区,-U,o(sat),u,+,-u,-,理想特性,实际特性,u,-,u,o,_,+,+,u,+,运算放大器工作在线性区时，分析依据：,虚开路,(1)由于运算放大器的差模输入电阻r,id,可认为两个输入端的输入电流为零。即：,(2)由于运算放大器的开环电压放大倍数A,uo,而输出电压是一个有限的数值,即:,u,o,=A,uo,(u,+,-u,-,),虚短路,