1、第第8章章集成运算放大电路集成运算放大电路8.1集成运算放大电路简介集成运算放大电路简介8.3集成运放中的电流源集成运放中的电流源8.4集成运放的主要技术指标和集成运放的主要技术指标和 集成运放的种类集成运放的种类8.2差分放大电路差分放大电路8.5集成运放的使用注意事项集成运放的使用注意事项1PPT课件8.1集成运算放大电路简介集成运算放大电路简介集成运算放大电路集成运算放大电路Integrated Operational Amplifier, 简称简称集成运放集成运放8.1.1 集成运放的电路特点：集成运放的电路特点：(1)很难制作大电容和大电感，所以集成运放电路多很难制作大电容和大电感，
2、所以集成运放电路多 采用采用直接耦合直接耦合方式。方式。(2) 单个元件的精度不高，易受温度影响，但相邻元件单个元件的精度不高，易受温度影响，但相邻元件 的性能参数比较一致，对称性好，所以集成运放中的性能参数比较一致，对称性好，所以集成运放中 大量采用大量采用差分放大电路和恒流源电路差分放大电路和恒流源电路。(3) 尽可能用尽可能用有源器件有源器件代替无源器件，利用代替无源器件，利用晶体管晶体管代替代替 较大的电阻。较大的电阻。(4)制作不同形式的集成电路只是掩模不同，所以集成制作不同形式的集成电路只是掩模不同，所以集成 运放允许采用运放允许采用复杂的电路形式复杂的电路形式。 2PPT课件8.
3、1.2集成运放的方框图集成运放的方框图实质上是一个具有高增益的直接耦合实质上是一个具有高增益的直接耦合多级多级放大电路。放大电路。图图 8-1集成运算的基本框图集成运算的基本框图输入级输入级中间级中间级输出级输出级偏置电路偏置电路uPuNuO3PPT课件集成运放各组成部分的作用集成运放各组成部分的作用1. 输入级输入级提供与输出同相和反相的两个输入端，并具有提供与输出同相和反相的两个输入端，并具有较高的输入电阻和抑制干扰及零点漂移较高的输入电阻和抑制干扰及零点漂移的能力，因而的能力，因而采用采用差分放大电路差分放大电路。2. 中间放大级中间放大级是运放的主放大器，其主要作用是是运放的主放大器，
4、其主要作用是提供较提供较高的电压放大倍数高的电压放大倍数，通常由二、三级直接耦合的，通常由二、三级直接耦合的共射共射极放大电路极放大电路组成。另外，中间放大级还具有将双端输组成。另外，中间放大级还具有将双端输出转换为单端输出的作用。出转换为单端输出的作用。3. 输出级输出级应具有输出电压线性范围宽、带负载能力强、应具有输出电压线性范围宽、带负载能力强、非线性失真小等特点，一般采用非线性失真小等特点，一般采用互补对称放大电路互补对称放大电路。4. 偏置电路偏置电路的主要作用是为各级放大电路提供稳定合适的主要作用是为各级放大电路提供稳定合适的静态工作电流，集成运放的偏置电路一般由各种的静态工作电流
5、，集成运放的偏置电路一般由各种恒恒流源流源组成。组成。 4PPT课件8.2 差分放大电路差分放大电路 差分放大电路（差分放大电路（Differential Amplifier）又称又称差动放大电路差动放大电路，简称，简称差放差放，是构成，是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路。多级直接耦合放大电路的基本单元电路。它具有它具有温漂小、便于集成温漂小、便于集成等特点，常用等特点，常用作集成运算放大器的作集成运算放大器的输入级输入级。 5PPT课件8.2.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象 1. 零点漂移现象及其产生的原因零点漂移现象及其产生的原因 直接耦合放大电路在
6、输入信号为零时，直接耦合放大电路在输入信号为零时，会出现输出端的直流电位缓慢变化的现会出现输出端的直流电位缓慢变化的现象，称为象，称为零点漂移零点漂移，简称零漂。，简称零漂。 图图8-2 零点漂移现象的测试电路零点漂移现象的测试电路 6PPT课件产生零点漂移的因素产生零点漂移的因素 电源电压波动、器件参数的改变、温度的变化等都可以产生零点电源电压波动、器件参数的改变、温度的变化等都可以产生零点漂移。其中漂移。其中温度的变化温度的变化是产生零点漂移的主要原因。因此零点漂是产生零点漂移的主要原因。因此零点漂移又被称为温度漂移，简称移又被称为温度漂移，简称温漂温漂。 在在阻容耦合放大电路阻容耦合放大
7、电路中，缓慢变化的零漂电压被电容等隔直元件中，缓慢变化的零漂电压被电容等隔直元件阻隔，不会被逐级放大，因此阻隔，不会被逐级放大，因此影响不大影响不大； 在在直接耦合放大电路直接耦合放大电路中，各级的零漂电压被后级电路逐级放大，中，各级的零漂电压被后级电路逐级放大，以至影响到整个电路的工作，显然第一级的零漂影响最为严重。以至影响到整个电路的工作，显然第一级的零漂影响最为严重。 电源电压的波动可以通过采用高精度的稳压电源来解决；电阻、电源电压的波动可以通过采用高精度的稳压电源来解决；电阻、电容等元件可选用高质量的产品；电容等元件可选用高质量的产品； 半导体三极管参数受温度的影响半导体三极管参数受温
8、度的影响产生的零漂是主要的因素。产生的零漂是主要的因素。 7PPT课件2. 抑制零点漂移的方法抑制零点漂移的方法（1） 选用高稳定性的元器件；选用高稳定性的元器件；（2） 元器件要经过老化处理再使用，以确保参元器件要经过老化处理再使用，以确保参数的稳定性；数的稳定性；（3） 采用稳定性高的稳压电源，减少电源电压采用稳定性高的稳压电源，减少电源电压波动的影响；波动的影响；（4） 采用采用温度补偿电路温度补偿电路，利用热敏元件来抵消，利用热敏元件来抵消放大管的变化；放大管的变化；（5） 在电路中引入在电路中引入直流负反馈直流负反馈；（6） 采用采用差分放大电路差分放大电路，这是目前应用最广的，这是
9、目前应用最广的电路，它常用作集成运放的输入级。电路，它常用作集成运放的输入级。 8PPT课件图图8-2 温度补偿电路温度补偿电路9PPT课件8.2.2 基本差分放大电路基本差分放大电路一一. .结构结构: :对称性结构对称性结构即：即： 1= 2= UBE1=UBE2= UBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb图图8-4 基本差分放大电路基本差分放大电路10PPT课件 1. 1. 差动放大电路一般有两个输入端：差动放大电路一般有两个输入端： 双端输入双端输入从两输入端同时加信号。从两输入端同时加信号。 单端输入单端输入仅从一个输入端仅从一个输入端对
10、地对地加信号。加信号。 2. 2. 差动放大电路可差动放大电路可以有两个输出端。以有两个输出端。 双端输出双端输出从从C1 和和C2输出。输出。 单端输出单端输出从从C1或或C2 对地输出对地输出。几个基本概念几个基本概念11PPT课件3. 差模信号与共模信号差模信号与共模信号i2i1id=uuu 差模信号：差模信号：)(21=i2i1icuuu 共模信号：共模信号：idodud=uuA差模电压增益：差模电压增益：icocuc=uuA共模电压增益：共模电压增益：总输出电压：总输出电压：icucidudocodo=uAuAuuu 12PPT课件抑制零漂的原理抑制零漂的原理:Uo= UC1 - U
11、C2 = 0当当ui1 = ui2 = 0 时，时，当温度变化时：当温度变化时：UC1 = UC2设设T ic1 ,ic2 uc1 , uc2 uo= uc1 - uc2 = 013PPT课件1、差模输入、差模输入-两个输入端的信号电压大小相等而极性相两个输入端的信号电压大小相等而极性相反，即反，即ui1=-ui2，ui1=1/2*ui，ui2=-1/2*ui , ui1-ui2=ui 由于电路结构对称，故由于电路结构对称，故Au1=Au2=A uo1=Au1ui1=Aui1=1/2*Aui uo2=Au2ui2=Aui2=-1/2*Aui uo=uo1-uo2=1/2Aui-(-1/2Aui
12、)=Aui 对输入信号的作用对输入信号的作用 图图8-5 差模输入的差模输入的基本差分放大电路基本差分放大电路 14PPT课件用两个晶体管组成的差动放大电路对用两个晶体管组成的差动放大电路对差模信号差模信号的的电压放大倍数（称电压放大倍数（称差模放大倍数差模放大倍数Ad）与单管放大与单管放大电路的电压放大倍数相同电路的电压放大倍数相同。实际上这种电路是。实际上这种电路是牺牲一个管子的放大作用来换取对零点漂移的抑制。牺牲一个管子的放大作用来换取对零点漂移的抑制。 图图8-5 差模输入的差模输入的基本差分放大电路基本差分放大电路 15PPT课件2、共模输入、共模输入-两个输入信号大小相等且极性也相
13、同，两个输入信号大小相等且极性也相同，即即ui1=ui2=uic图图8-6 共模输入的共模输入的基本差分放大电路基本差分放大电路 共模电压放大倍数：共模电压放大倍数：icocc=uuA由于电路结构对称，由于电路结构对称，两管集电极电位的两管集电极电位的变化量相等且极性相同，变化量相等且极性相同，因而双端输出电压因而双端输出电压uoc=0 16PPT课件1、温度温度对电路的影响相当于在电路输入端加入对电路的影响相当于在电路输入端加入共模信号共模信号，因此差分放大电路对温度的影响，因此差分放大电路对温度的影响有很强的抑制能力。有很强的抑制能力。2、在、在理想情况理想情况下，差分放大电路双端输出时共
14、模下，差分放大电路双端输出时共模电压放大倍数电压放大倍数Ac等于零等于零，即差分放大电路对，即差分放大电路对共模信号无放大作用。如果电路的对称性不好，共模信号无放大作用。如果电路的对称性不好，则在输出端会有输出电压，使共模电压放大倍数则在输出端会有输出电压，使共模电压放大倍数不为零，即不为零，即uo0，Ac0。 17PPT课件共模抑制比共模抑制比 为了综合考察差分放大电路对差模信号的放大为了综合考察差分放大电路对差模信号的放大能力和对共模信号的抑制能力，引入了一个指能力和对共模信号的抑制能力，引入了一个指标参数标参数共模抑制比共模抑制比KCMR， 差分放大电路的差模电压放大倍数差分放大电路的差
15、模电压放大倍数Ad越大，共越大，共模电压放大倍数模电压放大倍数Ac越小，抑制温漂能力就越强。越小，抑制温漂能力就越强。在电路参数理想对称情况下，在电路参数理想对称情况下，KCMR=。 cdCMR=AAK18PPT课件3、任意输入信号、任意输入信号：当当ui1=ui2=uic时，输入信号即为共模信号；时，输入信号即为共模信号；当当ui1ui2时，输入了差模信号的同时，时，输入了差模信号的同时，还可能输入了共模信号。还可能输入了共模信号。uo1=Adui1，uo2=Adui2uo=uo1-uo2=Ad(ui1-ui2）可见，输出电压与可见，输出电压与输入电压之差成正比输入电压之差成正比 图图8-4
16、 基本差分放大电路基本差分放大电路19PPT课件长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路 +_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV1、在差模信号作用下、在差模信号作用下Re中的电流变化为零，即中的电流变化为零，即Re对差模对差模信号无反馈作用信号无反馈作用，也就是说电阻，也就是说电阻Re对差模信号相当于短对差模信号相当于短路路。2、为了便于调节工作点，使电源和信号源能够、为了便于调节工作点，使电源和信号源能够“共地共地”，可将原接地端改为负电源可将原接地端改为负电源-VEE 20PPT课件eEERe)(7 . 0=RVVI 长尾式差分放大电路的基本工作原理长尾式差分放大电
17、路的基本工作原理 1. 静态工作点的计算：静态工作点的计算：0=i2i1 uu 忽略Ib，有：Ub1=Ub2=0VReCC2C121=IIII CE2CE1= UU)7 . 0(CCCC RIV CB1B1III 0=C2C1O UUU+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV21PPT课件(1)(1)加入差模信号加入差模信号 ui1i1=-=-ui2i2 = =uidid/2/2，2.2.电路的动态分析电路的动态分析 所以，所以，Re对差模对差模信号相当于短路。信号相当于短路。若若ui1 ,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 IRe不变不变 UE不变不变 ui
18、cic=0=0。+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV22PPT课件图图8-8 差分放大电路加差模信号差分放大电路加差模信号 23PPT课件becdrRRAbu求差模电压放大倍数求差模电压放大倍数： 因为因为ui1 =- ui2设设ui1 ,ui2 uo1 ,uo2 。电路对称电路对称uo1=uo2 uo= uo1 uo2=2 uo1 差模电压放大倍数差模电压放大倍数 2i1iOduuuuA 1iO122uu 1iO1uu +_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV24PPT课件差模输入电阻差模输入电阻 beid2rRRb 输出电阻输出电阻c
19、o2RR 思考：如果输出端接负载电阻思考：如果输出端接负载电阻RL，则以上求得的参数如何变化？则以上求得的参数如何变化？+_+_+VCCuuci1i2TT12RcRbRbRouREEeV25PPT课件beLcd)2/(rRRRAbu 差模电压放大倍数差模电压放大倍数 2i1iOduuuuA 1iO122uu 1iO1uu -+-2+REidb2TuTi1idb1RRucc+i22uRu-uEu+o1ouo2+ibberR-+Co1uRL-+ui1icib2bR差模输入电阻差模输入电阻: beid2rRRb 输出电阻输出电阻:co2RR 26PPT课件(2)(2)加入共模信号加入共模信号 ui1
20、i1= =ui2i2 = =uicic， uidid=0=0。设设ui1 ，ui2 uo1 ， uo2 。因因ui1 = ui2， uo1 = uo2 uo= 0 (理想化理想化)。共模电压放大倍数共模电压放大倍数 0ucA-+-_+uueuR1CCRETo1RL+i2uic+cuRobT+RebI2RVVo2cR+i1uEEicu27PPT课件8.2.3 具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路 28PPT课件 根据共模抑制比公式：根据共模抑制比公式：bebeCMRrRRK 加大加大Re，可以提高共模抑，可以提高共模抑制比。为此可用恒流源制比。为此可用恒流源T3来来代替代替Re 。等
21、效很大的交流电阻，直等效很大的交流电阻，直流电阻并不大。流电阻并不大。恒流源使共模放大倍数减小，而恒流源使共模放大倍数减小，而不影响差模放大倍数，从而增加不影响差模放大倍数，从而增加共模抑制比。共模抑制比。恒流源的作用恒流源的作用+-+_oVi2uuRi1+LuEERR+1TTRCCbRRVc2cb31RR2T329PPT课件带恒流源的差动放大电路的计算：带恒流源的差动放大电路的计算： 静态工作点静态工作点：+_-RRT+RbTCC1REEub2VRccV+i2uui1oRL3R1R2T3Ic3AB211EEABRRRVU 3ABC3V7 . 0RUI 2C3C2C1III 动态动态： 恒流源
22、等效电阻恒流源等效电阻：)/1(321be33ceRRRrRrR 等效等效30PPT课件8.2.4 差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法 差分放大器共有四种接法差分放大器共有四种接法: 1. 双端输入、双端输出（双端输入、双端输出（双入双出双入双出） 2. 双端输入、单端输出（双端输入、单端输出（双入单出双入单出） 3. 单端输入、双端输出（单端输入、双端输出（单入双出单入双出） 4. 单端输入、单端输出（单端输入、单端输出（单入单出单入单出） 主要讨论的问题有：主要讨论的问题有： 差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻差模输入电阻 输出电阻
23、输出电阻31PPT课件1.双端输入双端输出双端输入双端输出(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数 （2）共模电压放大倍数）共模电压放大倍数0uc A（3）差模输入电阻）差模输入电阻 beid2rRRb （4）输出电阻）输出电阻co2 RR -+-_-+oo2cu+bV2uuRLRi2+o1TeRRui1cVbCCuEE+R1TRbeLcdu)2/(rRRRAb 32PPT课件2. 双端输入单端输出双端输入单端输出（1） 静态时输出端的直流电位不为零。静态时输出端的直流电位不为零。 （2）输出信号只从一管的集电极取出，）输出信号只从一管的集电极取出，所以电压放大倍数仅为双端输出电路的一半。所以电
24、压放大倍数仅为双端输出电路的一半。 （3） 电路的零漂和共模抑制比电路的零漂和共模抑制比KCMR指标要低于双端输出电路。指标要低于双端输出电路。 33PPT课件 bebLcud2/rRRRA 这种方式适用这种方式适用于将差分信号转换于将差分信号转换为单端输出的信号。为单端输出的信号。(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数 （2）差模输入电阻）差模输入电阻beid2rRRb（3）输出电阻）输出电阻coRR+_cu+bV2uRLRi2o1TeRRi1cVbCCuEE+R1TR+34PPT课件（4）共模电压放大倍数）共模电压放大倍数+_cu+bV2uRLRi2o1TeRRi1cVbCCuEE+R1T
25、R+icuuiciRe ui1i1= =ui2i2 = =uicic， 设设ui1 ，ui2 ie1 ， ie1 。 iRe （=2 ie1 ） 画出共模等效画出共模等效电路电路uucic+b1uRicci1T2RRo1RuuT+i2bR+LieRe1Re22ie235PPT课件图图 8-11 双端输入单端输出电路对共模信号的等效电路双端输入单端输出电路对共模信号的等效电路 36PPT课件ico1icocuc=uuuuAebebL2)1 (=RrRReL2RR求共模电压放大倍数求共模电压放大倍数：uucic+b1uRicci1T2RRo1RuuT+i2bR+LieRe1Re22ie2+i-Rb
26、euLuRR+r-bo1CbbiicciRe237PPT课件 3. 单端输入双端输出单端输入双端输出图图8-12 单端输入双端输出电路单端输入双端输出电路 38PPT课件 单端输入等效双端输入单端输入等效双端输入: 因为因为Re从从T2发射极看进发射极看进去的等效电阻，故去的等效电阻，故 Re 可视为开可视为开路，于是有路，于是有beLcd)2/(rRRRAbu ui1 = ui2 = ui /2 计算同双端输入双端输出：计算同双端输入双端输出：0uc A beid2rRRb co2 RR _RRT+RbT1EEeb2ViuiRei1u+-i2u+-39PPT课件 beLcd2/rRRRAbu
27、 4. 单端输入单端输出单端输入单端输出 注意放大倍数的正负号：注意放大倍数的正负号： 设从设从T1的基极输入信号，如果从的基极输入信号，如果从uo1 输出为负号；从输出为负号；从uo2 输出为正号。输出为正号。 计算同双入单出：计算同双入单出： eLc2RRAu beid2rRRb coRR _+VRi1RbecV2TRR+LbcuEEo1uRRReTCC1i+40PPT课件 (1)(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 差分放大器动态参数计算总结差分放大器动态参数计算总结 双端输出时：双端输出时：
28、beLcdu)2/(rRRRAb 单端输出时：单端输出时： beLcud2/rRRRAb (2)(2)共模电压放大倍数共模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 双端输出时：双端输出时： 单端输出时：单端输出时：0uc AeLuc2RRA 41PPT课件 (3)(3)差模输入电阻差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。是基本放大电路的两倍。 单端输出时，单端输出时， 双端输出时，双端输出时， coRR co2RR beid2rRRb (4)(4)
29、输出电阻输出电阻42PPT课件(5)(5)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。是差分放大器的一个重要指标。bebeeLbebLCMR2/)(2/rRRRRrRRK ucudCMRAAK dBlg20ucudCMRAAK ，或 双端输出时双端输出时KCMR可认为等于无穷大，可认为等于无穷大， 单端输出时共模抑制比：单端输出时共模抑制比：43PPT课件例例8.1 电路如图电路如图8-8（a）所示，已知）所示，已知Rb=1 k，Rc=10 k，Re=5.3 k，VCC=12 V，VEE=6 V，晶体管的，晶体管的=100，rbe=2 k。（1） 求晶体管发射
30、极静态电流求晶体管发射极静态电流IEQ和静态管压降和静态管压降UCEQ；（；（2） 计算计算Ad、Ri和和Ro；（3） 将负载电阻将负载电阻RL=5.1 k接于输出端，计算（接于输出端，计算（2）中各参数。）中各参数。 解解: (1)7.7V0.7)V100.5(12URIVU0.5mAmA5.320.762RUVIBEQCCQCCCEQeBEQEEEQ(2)20k1022RR6k2)(12)r2(RR-3332110100rRRAcobebibebcd44PPT课件（3）由于负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变，）由于负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变，相当于接地，所以相当于接地，所以
31、RL被分成相等的两部分，被分成相等的两部分，分别接在分别接在T1管和管和T2管的管的c-e之间，其差模等效电路之间，其差模等效电路如图如图8-14所示。所示。 图图8-14带负载的差模等效电路带负载的差模等效电路 Lcdbe/268bRRARr6krR2Rbebi20k 2RRco45PPT课件例例8.2 图图8-15所示电路中，已知所示电路中，已知VCC= VEE =9 V， Rc=10 k，Rb= Rw= 100 ，I=1.2 mA，Rw的滑的滑动端位于中点，动端位于中点，晶体管晶体管=50，rbe=2.5 k，求：，求：（1）静态工作电流；）静态工作电流；（2）差模电压放大倍数）差模电压
32、放大倍数Ad。解：（解：（1）电路为恒流源差分放大电路，电路为恒流源差分放大电路，晶体管射极电流之和为晶体管射极电流之和为 I=1.2 mA，故故IEQ=ICQ=I/2=0.6 mA，IBQ=IEQ/(1+)12 A46PPT课件（2）Rw的中点在差模信号作用下相当于接地，等效电路的中点在差模信号作用下相当于接地，等效电路如图如图8-15（b）所示，从图中可求得差模电压放大倍数）所示，从图中可求得差模电压放大倍数图图8-15972)1 (2/2/WbecdRrRRuuuuAbidodidod47PPT课件8.3 集成运放中的电流源集成运放中的电流源 电流源电路不仅能输出比较稳定的电流，而且具有
33、较电流源电路不仅能输出比较稳定的电流，而且具有较大的交流等效电阻，在集成电路中常常用它给放大电大的交流等效电阻，在集成电路中常常用它给放大电路提供偏置电流或作为有源负载路提供偏置电流或作为有源负载。 在集成运算放大电路中，根据对称性的设计特点，在集成运算放大电路中，根据对称性的设计特点，常用的集成电流源有如下几种形式：常用的集成电流源有如下几种形式：1、基本电流源电路、基本电流源电路 镜像电流源镜像电流源 , 比例电流源比例电流源 ,微电流源微电流源 2、多路电流源、多路电流源 3、改进型电流源、改进型电流源 48PPT课件1、镜像电流源、镜像电流源CCBCBECCRI2I2IIRUVI基准电
34、流基准电流所以所以RC2II当满足当满足 2 时，则时，则RUVIIBECCRC1图图 8-16由于输出恒流由于输出恒流IC1和基准电和基准电流流IR基本相等，它们之基本相等，它们之间如同是镜像的关系，所间如同是镜像的关系，所以这种恒流源电路称为镜以这种恒流源电路称为镜像电流源像电流源。优点：结构简单，具有一优点：结构简单，具有一定的温度补偿作用。定的温度补偿作用。8.3.1 基本电流源电路基本电流源电路49PPT课件2、比例电流源、比例电流源由图可得由图可得UBE0 + IE0Re0 = UBE1 + IE1Re1由于由于晶体管特性完全对称，由于由于晶体管特性完全对称，UBE1=UBE0，=
35、0 ，所以，所以010eC01e1C)2(eCRRIIRIRI由此可得由此可得R1e0eC1IRRI两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的阻值成反比，故称为比例电流源。阻值成反比，故称为比例电流源。图图 8-17比例电流源比例电流源0eBE0CCRRRUVI，其其中中基基准准电电流流50PPT课件3、微电流源、微电流源 在镜像电流源的基础上在镜像电流源的基础上接入电阻接入电阻 Re。 引入引入Re使使 UBE1 UBE0，且且 IC1 1时，时，代入上式得，因为SETBEIIlnUUC1ReTC1IIlnRUI这是一个超越方程，不可能解出这是一
36、个超越方程，不可能解出IC1，但对于微电流源，但对于微电流源电路的设计是有用的。在实际应用中常常采用图解法电路的设计是有用的。在实际应用中常常采用图解法或试凑法解出电流或试凑法解出电流IC1 。RUVIBE0CCR其其中中基基准准电电流流52PPT课件 实际设计电路时，在实际设计电路时，在IR和要求的和要求的IC1的数的数值给定时，可以选择值给定时，可以选择Re，即，即就可以得到要求的电流就可以得到要求的电流IC1。 C1RC1TeIIlnIUR 53PPT课件8.3.2 多路电流源多路电流源 由于集成运放是由于集成运放是多级放大电路，需要给多多级放大电路，需要给多个放大管提供偏置电流和个放大
37、管提供偏置电流和有源负载，因此常用到多有源负载，因此常用到多路电流源。多路电流源是路电流源。多路电流源是用用同一个基准电流同一个基准电流，同时，同时产生产生几路输出电流几路输出电流的电流的电流源电路。源电路。 图图8-19 基于比例电流源的多路电流源基于比例电流源的多路电流源 54PPT课件e0C1Re1e0C2Re2e0C3Re3RIIRRIIRRIIR，当当IR确定后，改变各电流源射极电阻，确定后，改变各电流源射极电阻，可获得不同比例的输出电流。可获得不同比例的输出电流。 图图8-19 基于比例电流源的多路电流源基于比例电流源的多路电流源 55PPT课件8.3.3 改进型电流源改进型电流源
38、 1. 加射极输出器的电流源加射极输出器的电流源 2C10201RR1R12112(1)ECRBRBBBCIIIIIIIIIIIII BBBBEBEIIIUU1010210,，因为所以，所以，C121(1)RRIII 56PPT课件2、威尔逊电流源威尔逊电流源 图图8-21 威尔逊电流源威尔逊电流源 RRCCCCCBRCCECCCBCEIIIIIIIIIIIIIIIIII）（整理得22212222121122222222222022221257PPT课件8.3.4 以恒流源作为有源负载的差分放大电路以恒流源作为有源负载的差分放大电路 T1、T2是放大管，是放大管，T3 、T4 构成镜像电流源作
39、为构成镜像电流源作为T1、T2 集电极的等效负载电阻集电极的等效负载电阻Rc。设电路两边的参数完全对称，设电路两边的参数完全对称， 对于差模信号来说，对于差模信号来说，T1、T2集电极电流集电极电流 大小相等且方向相反，即大小相等且方向相反，即iC1=-iC2。 若忽略若忽略T3、T4的基极电流，的基极电流， 则则iC3=iC1=iC4， io=iC4-iC2=iC1-(-iC1)=2iC1， 可见，可见，输出电流是单端输出的两倍输出电流是单端输出的两倍， 负载上得到如同双端输出的电流。负载上得到如同双端输出的电流。对于对于共模信号，输出电流为零共模信号，输出电流为零。可见，用镜像电流源作差分
40、放大电路的有源集电极负载电阻，可见，用镜像电流源作差分放大电路的有源集电极负载电阻，可可以使单端输出具有与双端输出相同的差模放大倍数及共模抑制比以使单端输出具有与双端输出相同的差模放大倍数及共模抑制比。 图图8-22 有源负载共射放大电路有源负载共射放大电路58PPT课件8.4 集成运放的主要技术指标和集成运放的种类集成运放的主要技术指标和集成运放的种类 集成运算放大器的符号集成运算放大器的符号+A反相输入端反相输入端同相输入端同相输入端输输 出出 端端一、开环差模电压增益一、开环差模电压增益 Aod一般用对数表示，定义为一般用对数表示，定义为 UUUAlg20-Ood单位：分贝单位：分贝Ao
41、d是决定运放精度的重要因是决定运放精度的重要因素。理想情况素。理想情况 Aod 为无穷大；为无穷大； 实际情况实际情况 Aod 为为 100 140 dB。8.4.1 集成运放的主要技术指标集成运放的主要技术指标59PPT课件二、输入失调电压二、输入失调电压 UIO三、输入失调电压温漂三、输入失调电压温漂 UIO 定义：定义：为了使输出电压为零，在输入端所需要加的为了使输出电压为零，在输入端所需要加的补偿电压。它的大小反映了电路的不对称程度和调零的补偿电压。它的大小反映了电路的不对称程度和调零的难易。要求愈小愈好。难易。要求愈小愈好。 一般运放：一般运放：UIO 为为 1 10 mV；高质量运
42、放：高质量运放：UIO 为为 1 mV 以下。以下。定义：定义：TUUddIOIO一般运放为一般运放为 每度每度 10 20 V；高质量运放低于每度高质量运放低于每度 0.5 V 以下以下；表示失调电压在规表示失调电压在规定工作范围内的温定工作范围内的温度系数，是衡量运度系数，是衡量运放温漂的重要指标。放温漂的重要指标。60PPT课件四、输入失调电流四、输入失调电流 IIO五、输入失调电流温漂五、输入失调电流温漂 IIO当输出电压等于零时，两个输入端偏置电流当输出电压等于零时，两个输入端偏置电流之差，即之差，即定义：定义：B2B1IOIII 一般运放为一般运放为 几十几十 一百纳安；高质量的低
43、于一百纳安；高质量的低于 1 nA。定义：定义：TIIddIOIO 一般运放为一般运放为 每度几纳安；高质量的每度几十皮安。每度几纳安；高质量的每度几十皮安。用以描述差分对管输入电流的不对称情况。用以描述差分对管输入电流的不对称情况。代表输入失调电流的温度系数。代表输入失调电流的温度系数。61PPT课件六、输入偏置电流六、输入偏置电流 IIB七、差模输入电阻七、差模输入电阻 rid八、共模抑制比八、共模抑制比 KCMR定义：定义：输出电压等于零时，两个输入端偏置电流的输出电压等于零时，两个输入端偏置电流的平均值。平均值。)(21B2B1IBIII 定义：定义：IdIdidIUr 一般集成运放为
44、几兆欧。一般集成运放为几兆欧。定义：定义：开环差模电压增益与开环共模电压增益之比，一开环差模电压增益与开环共模电压增益之比，一般用对数表示，即般用对数表示，即衡量集成运放抑制温漂的能力，其值越大越好。多数集衡量集成运放抑制温漂的能力，其值越大越好。多数集成运放在成运放在 80 dB 以上，高质量的可达以上，高质量的可达 160 dB。衡量差分对管输入电流绝对值大小的指标。衡量差分对管输入电流绝对值大小的指标。衡量集成运放向信号源索取电流的大小。要求衡量集成运放向信号源索取电流的大小。要求rid愈大愈好愈大愈好ocodCMRlg20AAK 62PPT课件九、最大共模输入电压九、最大共模输入电压
45、UIcm 输入端所能承受的最大共模电压。超过此值，集成运输入端所能承受的最大共模电压。超过此值，集成运放的共模抑制性能将显著恶化。集成运放工作不正常放的共模抑制性能将显著恶化。集成运放工作不正常, 失失去差模放大能力。去差模放大能力。十、最大差模输入电压十、最大差模输入电压 UIdm 反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。超过此值，输入级差分对管中的一个管子的发射结可能超过此值，输入级差分对管中的一个管子的发射结可能被反向击穿。被反向击穿。十一、十一、 3 dB带宽带宽 fH表示表示 Aod 下降下降 3 dB 时的频率。一般集成运放时的频
46、率。一般集成运放 fH 只只有几赫至几千赫。有几赫至几千赫。63PPT课件十二、十二、 单位增益带宽单位增益带宽 BWGAod 降至降至 0 dB 时的频率，此时开环差模电压放大倍时的频率，此时开环差模电压放大倍数等于数等于 1 。衡量增益带宽积的大小。衡量增益带宽积的大小。十三、十三、 转换速率转换速率 SR 额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，输出电压的最大变化率。单位为输出电压的最大变化率。单位为 V / s 。描述集成运放。描述集成运放对大幅度信号的适应能力。对大幅度信号的适应能力。在实际工作中，输入信号的变化率一般不要大于集在实际工作中，输入信号的变化率一般不要大于集成运放的成运放的 SR 值。值。其他技术指标还有：最大输出电压、静态功耗及输其他技术指标还有：最大输出电压、静态功耗及输出电阻等。出电阻等。64PPT课件8.4.2 集成运放的种类 1.按性能指标分类 分为通用型和专用型两大类 2. 按运放供电电源分类 (1) 双电源集成运放。 (2) 单电源集成运放。 3. 按运放制作工艺分类（1） 双极型集成运放。（2） 单极型集成运放。（3） 双极-单极兼容型集成运放。 65PPT课件
