差动放大电路和集成运算放大电路课件

*,*,*,回首页,第4章 差动放大电路和集成运算放大器,第4章 差动放大电路和集成运算放大电路,4.2 集成运算放大电路概述,4.4 集成运放结构简介,4.1 差动放大电路,4.3 集成运放中的电流源,4.5 集成运放的性能指标及种类,11/19/2024,1,第4章 差动放大电路和集成运算放大电路4.2 集成运算放大,零点漂移:,u,o,t,0,当,u,i,=0,时：,u,i,R,C1,R,1,T,1,R,2,+V,CC,u,o,R,C2,T,2,R,E2,4.1,差动放大电路,4.1.1 直接耦合特殊问题,11/19/2024,2,零点漂移:uot0 当 ui=0 时：uiRC1R1T1R,4.1.1,典型差动放大电路,两只晶体管参数完全相同，具有相同的静态工作点，而有温度变化所引起的参数的,变化也具有对称性。,两个输入端u,i1,和u,i2,。,信号可从两个集电极之间取出，称为双端输出u,o,。有两个单输出端u,01,和u,02,。,1、特点,u,o,u,i,1,+V,CC,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,u,i,2,R,E,V,EE,u,01,u,02,11/19/2024,3,4.1.1 典型差动放大电路两只晶体管参数完全相同，具有相,双电源的作用：,I,B,1,、,I,B,2,由负电源-,V,EE,提供。,为了使左右平衡，可设置调零电位器。,加入负电源-,V,EE,，采用正负双电源供电。,u,o,u,i,1,+V,CC,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,u,i,2,R,E,V,EE,11/19/2024,4,双电源的作用：IB1、IB2由负电源-VEE提供。为了使左右,温度T,I,C,I,E,=,2I,C,U,E,U,BE,I,B,I,C,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,-V,EE,R,E,抑制温度漂移，稳定静态工作点。,R,E,的作用,设,u,i,1,=,u,i,2,=0，,静态时,I,C,稳定!,11/19/2024,5,温度TICIE =2ICUEUBEIBICRE 强负反馈,2.Q点的计算,I,C1,I,C2,I,B,I,B,I,E,u,i1,u,o,+V,CC,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,u,i2,-V,EE,R,E,一般可以认为,11/19/2024,6,2.Q点的计算IC1IC2IBIBIEui1uo+VCCR,例,具有集电极调零电位器Rp的差动式放大电路如所示。已知=50，V,BE1=,V,BE2,=0.7V，当Rp置中点位置时，求电路的静态工作点。,解：,静态时v,i1,=v,i2,=0，有,一般可以认为,11/19/2024,7,例 具有集电极调零电位器Rp的差动式放大电路如所示。已知=,3.动态分析,1,差模输入信号分量:,共模输入信号分量:,2,两,信号,大小相等、极性相反,两,信号,大小相等、极性相同,u,i1,u,o,+V,CC,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,u,i2,-V,EE,R,E,两输入端加,信号,(differential mode),(common mode),11/19/2024,8,3.动态分析1差模输入信号分量:共模输入信号分量:2两信号,3,实际对地输入:u,i1,u,i2,差模分量:,共模分量:,u,d,=u,i1,-u,i2,u,C,=,u,i1,=u,C,+,u,d,/2,u,i2,=u,C,u,d,/2,叠加,定义,2,u,i1,+,u,i2,例：,u,i1,=,20 mv,u,i2,=,10 mv,则：,u,d,=20-10=10mv,u,c,=(20,+10)/2=15mv,u,i1,=15+10/2=,20mv,u,i2,=15 10/2=,10 mv,u,i1,u,o,+V,CC,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,u,i2,-V,EE,R,E,11/19/2024,9,3实际对地输入:ui1,ui2差模分量:共模分量:ud,输入端,双端,单端,输出端,双端,单端,u,i1,+V,CC,u,i2,u,o,C,1,B,1,C,2,E,B,2,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,-V,EE,4.差放电路的4种接法,11/19/2024,10,输入端双端单端输出端双端单端ui1+VCCui2uoC1B1,双端输入、双端输出,仅差模信号!,两个输入信号的大小相等，极性相反,+V,CC,-V,EE,u,id,u,o,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,R,E,R,R,+,-,+,-,11/19/2024,11,双端输入、双端输出仅差模信号!两个输入信号的大小相等，极,R,E,对差模信号作用,u,i1,u,i2,i,c1,=-i,c2,i,RE,=i,e1,+,i,e2,=0,i,b1,i,c1,i,b2,i,c2,R,E,对差模信号不起作用，短接,u,RE,=0,i,RE,+V,CC,-V,EE,u,id,u,o,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,R,E,R,R,+,-,+,-,11/19/2024,12,RE对差模信号作用 ui1 ui2ic1 =-ic,差模信号交流通路,T,1,单边微变等效电路,u,i2,u,i1,R,R,u,od1,u,od2,u,od,C,1,B,1,C,2,E,B,2,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,i,b2,i,b1,i,c1,i,c2,R,B,u,i1,i,b1,u,od1,R,C,i,b1,R,B,c,1,b,1,e,r,be1,u,od,u,id,11/19/2024,13,差模信号交流通路T1单边微变等效电路 ui2 ui1RR u,双入双出放大倍数,单边差模放大倍数:,u,od1,R,B,b,1,e,c,1,R,C,i,b1,u,i1,r,be1,i,b1,c,1,R,B,R,B,b,1,e,R,C,i,b1,r,be1,i,b1,u,id,u,od,u,i1,u,od1,11/19/2024,14,双入双出放大倍数单边差模放大倍数:uod1RBb1ec1RC,若差动电路带负载R,L,(,接在c1与c2之间),对于差动信号而言，,R,L,中点电位为,0,放大倍数：,A,d,=A,d1,双端输出：,c,1,R,B,R,B,b,1,e,R,C,i,b1,r,be1,i,b1,u,id,u,od,11/19/2024,15,若差动电路带负载RL(接在c1与c2之间),对于差动信号而,R,o,=2,R,C,输入电阻：,输出电阻：,输入输出电阻:,C,1,R,B,R,B,B,1,E,R,C,i,b1,u,i1,r,be1,i,b1,u,id,u,od,u,od1,11/19/2024,16,Ro=2 RC 输入电阻：输出电阻：输入输出电阻:C1R,C,1,R,B,R,B,B,1,E,R,C,i,b1,r,be1,i,b1,u,id,u,od,u,i1,u,od1,双端输入、单端输出,单端输出,差模放大倍数为,A,d1,的一半！,11/19/2024,17,C1RBRBB1ERCib1rbe1ib1uiduodui,共模信号输入,u,oc,u,i,C,i,RE,=2,i,e1,-V,EE,+V,CC,R,E,C,1,B,1,C,2,E,B,2,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,两输入信号大小相等、极性相同。,共模信号!,i,e1,i,e2,11/19/2024,18,共模信号输入 uocuiCiRE=2ie1-VEE+VCCR,共,模信号,交流,通路,u,i,C,u,oc2,u,oc1,u,oc,2R,E,E,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,i,c1,i,c2,i,e1,u,i,C,i,e2,2R,E,i,RE,=,2,i,e1,双端输出,u,oc,=0,A,OC,=0!,11/19/2024,19,共模信号交流通路uiC uoc2 uoc1uoc2REERC,T,1,单边微变等效电路,u,i,C,u,oc1,i,b1,R,C,i,b1,2R,E,i,e1,r,be1,i,c1,u,oc1,i,b1,R,C,i,b1,2R,E,r,be1,R,B,很小！,单端（对地）输出,电路,共,模单端输出放大倍数:,11/19/2024,20,T1单边微变等效电路uiCuoc1ib1RCib12REi,差模电压放大倍数:,共模电压放大倍数:,K,CMRR,=,K,CMRR,=,(分贝),共模抑制比,定义：,11/19/2024,21,差模电压放大倍数:共模电压放大倍数:KCMRR=KCMR,共模,双端输出,电压放大倍数：,说明,双端输出,电路对共模信号无放大作用,，即完全抑制了共模信号，反映了它对零点漂移的抑制能力。,共模抑制比,越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号的能力越强。,共模,单端（对地）输出：,K,CMRR,K,CMRR,=,A,C1,=A,C2,很小！,共模,双端输出：,11/19/2024,22,共模双端输出电压放大倍数：说明双端输出电路对共模信号无放大作,单,端输入、双端输出,C,1,R,B,R,B,B,1,E,R,C,i,b1,r,be1,i,b1,u,i,u,Od,u,i1,u,Od1,一端接地,差模电压放大倍数:,输入信号,分解后,具有,共模信号分量和,差 模,信号分量，,存在共模电压放大倍数,A,C,和,差 模电压放大倍数,A,d,对,A,d,而言，双端与单端,输入效果,一样。,11/19/2024,23,单端输入、双端输出C1RBRBB1ERCib1rbe1,对,A,d,而言，双端与单端,输入效果,一样。,双(单)端输入,双端输出：,A,d,=A,d,1,双(单)端输入,单端输出：,小结,11/19/2024,24,对Ad而言，双端与单端输入效果一样。双(单)端输入双端输出：,差动放大电路各点极性,u,i1,u,o,+V,CC,R,C,R,B,R,C,R,B,u,i2,-V,EE,R,E,u,o1,u,o2,+,+,u,i1,与,u,o1 、,u,i2,u,o,反相，,与,u,o2、,同相。,u,i2,与,u,o2 、,u,i1,反相，,与,u,o1、,u,o,同相。,11/19/2024,25,差动放大电路各点极性ui1uo+VCCRCRBRCRBui2,恒流源,比,发射极电阻,R,E,对共模信号,具有更强的抑制作用。,改进的差动放大电路,11/19/2024,26,恒流源比发射极电阻RE对共模信号具有更强的抑制作用。改进的差,例,图示电路，设三极管的 r,bb,100，100。(1)求静态工作点；(2)求差模放大倍数；(3),当,v,i,为一直流电压16mV时，计算VT,l,，VT,2,集电极,对地的直流电压,(忽略,共模信号分量）,。,解,(1)R,E,上的电压,v,o,v,i,11/19/2024,27,例 图示电路，设三极管的 rbb100，100。,(2),差模放大倍数,96,5300,5100,100,=,=,=,be,C,d,r,R,A,b,(3),v,i,为,16mV,直流电压，经放大后为,V,mV,v,A,v,i,d,O,54,.,1,1536,16,96,=,=,=,=,VT1,集电极电压,V,v,V,V,O,C,C,68,.,8,54,.,1,2,1,45,.,9,2,1,1,1,=,-,=,-,=,VT2,集电极电压,V,v,V,V,O,C,C,2,.,10,54,.,1,2,1,45,.,9,2,1,2,2,=,+,=,+,=,v,o,v,i,11/19/2024,28,(2)差模放大倍数 9653005100100=,4.2 集成运算放大电路概述,将整个电路的各个元件做在一个半导体基片上。,集成电路:,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,4.2.1