1、6 6 集成电路运算放大器集成电路运算放大器 电子电路电子电路 分立元件电路分立元件电路 集成电路集成电路 数字集成电路数字集成电路 模拟集成电路模拟集成电路 运放运放 功放功放 小规模小规模SSI 10个个 从集成度分从集成度分 中规模中规模MSI 10100个个（三极管的个数）（三极管的个数）大规模大规模LSI 100 1000个个 超大规模超大规模VLSI 1000 1000000 甚大规模甚大规模 1000000以上以上 优点：体积小，重量轻，功耗低，可靠性高，优点：体积小，重量轻，功耗低，可靠性高，价格低价格低模拟集成电路的特点：模拟集成电路的特点：电路结构与元件参数具有对称性电路结
2、构与元件参数具有对称性有源元件代替无源元件有源元件代替无源元件采用复合结构的电路采用复合结构的电路级间采用直接耦合方式级间采用直接耦合方式二极管采用二极管采用BJT的发射结构成的发射结构成 讨论集成运放的基本单元讨论集成运放的基本单元-电流源电流源和和差分放大电路差分放大电路6.1 集成运算放大器中的电 流 源 6.2 差分放大电路6.3集成运算放大器6.4集成运算放大器的主要参数6.1 6.1 电电 流流 源源 电流源是一个输出电流恒定的电源电路，与电电流源是一个输出电流恒定的电源电路，与电压源相对应。压源相对应。1 电 流 源 概 述2 三极管基本电流源3 集成电路电流源4 电流源用作有源
3、负载 1 1 电电 流流 源源 概概 述述(1)(1)电流源电路是一个电流负反馈电路，电流源电路是一个电流负反馈电路，并利用并利用PN结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿，结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。以减小温度对电流的影响。(2)(2)电流源电路用于模拟集成放大器中电流源电路用于模拟集成放大器中以稳定静态工作点，这对直接耦合放大器是十分重要的。以稳定静态工作点，这对直接耦合放大器是十分重要的。(3)(3)用电流源做有源负载，可获得增益高、用电流源做有源负载，可获得增益高、动态范围大的特性。动态范围大的特性。(4)(4)电流源还可单独制成稳流电源使用。电流源
4、还可单独制成稳流电源使用。(5)(5)在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：镜像电流源、精密电流源、镜像电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等。微电流源、多路电流源等。2 2 三极管基本电流源三极管基本电流源 用普通的三极管接成电流负反馈电路，即可构成一个用普通的三极管接成电流负反馈电路，即可构成一个基本的电流源电路。分压偏置基本放大电路就具有这一功基本的电流源电路。分压偏置基本放大电路就具有这一功能，其电路如图能，其电路如图6.1.16.1.1所示。所示。分压偏置电路对分压偏置电路对工作点具有稳定作用，工作点具有稳定作用，也就是对也就是对I IO O
5、有稳定作有稳定作用，具有稳流特性。用，具有稳流特性。电流源的内阻大，内电流源的内阻大，内阻越大稳流特性越好。阻越大稳流特性越好。(a)(b)图图6.1.1 三极管电流源三极管电流源 下面就通过图下面就通过图6.1.26.1.2所示的所示的等效电路等效电路来求该来求该电路的内阻电路的内阻，以探讨其稳流特性以探讨其稳流特性。由图可得。由图可得0)()(0)(.o.bece.b.o.o.o.bebe.bb.bIIRrIIVIIRrIRI解法见下页解法见下页图图6.1.2 求求Ro微变等效电路微变等效电路 可见三极管基本电流源的内阻较三极管放大区可见三极管基本电流源的内阻较三极管放大区的输出电阻的输出
6、电阻rce又有较大提高又有较大提高。解解得得)+(1)+(1=ceebebece.o.oo rRrRRrIVR 3 3 集成电路电流源集成电路电流源 3.13.1镜像电流源镜像电流源三极管三极管T1、T2匹配，匹配，则则,BE2BE1BE21VVV )21(222CB2CB1CR IIIIII 且且RVVIBECCR ，当当2 时时,R2CII，IC2和和IR是是镜镜像像关关系系。镜像电流源电路如图镜像电流源电路如图6.1.36.1.3所示，所示，它的特点是工作三极管的集电极电流它的特点是工作三极管的集电极电流是电流源电路的镜像是电流源电路的镜像(电流相等）。电流相等）。图图6.1.3 6.1
7、.3 镜像电流源镜像电流源3.2 3.2 精密镜像电流源精密镜像电流源 精密镜像电流源和普通镜像电流源相精密镜像电流源和普通镜像电流源相比，其精度提高了比，其精度提高了 倍。电路如图倍。电路如图6.1.46.1.4所示。所示。由于有由于有T3存在，存在，IB3和将比镜像电和将比镜像电流源的流源的2IB小小3倍。倍。因此因此IC2和和IREF更加更加接近。接近。图图6.1.4 精密电流源精密电流源3.3 3.3 微电流源微电流源 e2BEE2C2oBEBE2BE1e2E2e2E2BE2BE1/=RVIIIVVVRIRIVV 微电流源电路如图微电流源电路如图6.1.56.1.5所示，通过接入所示，
8、通过接入Re电阻得到一个比基准电流小许多倍的微电流源，电阻得到一个比基准电流小许多倍的微电流源，适用微功耗的集成电路中。适用微功耗的集成电路中。由图可得：由图可得：图图6.1.5 微电流源微电流源Io的稳定性比的稳定性比IREF好。好。3.4 3.4 比例电流源比例电流源 在镜像电流源电路的基础上，增加两个发射极在镜像电流源电路的基础上，增加两个发射极电阻，使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关电阻，使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系，即可构成系，即可构成比例电流源比例电流源。其电路如图。其电路如图6.1.6所示。所示。因两三极管基极对地电位相等，于因两三极管基极对地电位相等，于是有是有
9、 Re2e1oe2e1RoRE1oE2e2E2e1E1BE2BE1e2E2BE2e1E1BE1,=IRRIRRIIIIIIRIRIVVRIVRIV 因因 图图6.1.6比例电流源比例电流源4 4 多路电流源多路电流源 通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作点通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作点电流，即可构成多路电流源，电路见图电流，即可构成多路电流源，电路见图6.1.7。图中。图中一个基准电流一个基准电流IREF可获得多个恒可获得多个恒定电流定电流IC1、IC2。图图6.1.7 多电流源多电流源BI,Re,ReRRReRe/2221112e21e1EREFECEREFECEEREFEREF
10、CBREFCRIIIRIIIIIIIIIIII 当 较大时 由于各管的由于各管的 相同相同BEV,4 4 电流源用作有源负载电流源用作有源负载 图图6.1.86.1.8电流源用作有源负载电流源用作有源负载电流源具有交流电流源具有交流电阻大的特点，电阻大的特点，在集成电路中作在集成电路中作为负载使用。图为负载使用。图中中T1是放大管，是放大管，T2和和T3组成电流组成电流源作为源作为T1集电极集电极的有源负载，是的有源负载，是电压增益增大。电压增益增大。例。例。P231 6.1.3；P269 6.1.1，6.1.2多级放大电路的放大倍数多级放大电路的放大倍数 niinAAAAAA1=321补充补
11、充 多级放大电路概述多级放大电路概述2 2 零点漂移零点漂移1 1 耦合形式耦合形式 1 1 耦合形式耦合形式 多级放大电路的连接，产生了单元电路间的级多级放大电路的连接，产生了单元电路间的级联问题，即耦合问题。放大电路的级间耦合必须联问题，即耦合问题。放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输，且保证各级的静态工作点正要保证信号的传输，且保证各级的静态工作点正确。确。有隔直作用，故前后级的有隔直作用，故前后级的Q Q点不相互影响；点不相互影响；C C的容抗的容抗很小，交流电压可忽略，很小，交流电压可忽略，v vo1o1=v=vi2i2；应用于分立元件；应用于分立元件电路，在集成电路中，大的电路，
12、在集成电路中，大的C C很难制造，故不用。很难制造，故不用。直接耦合直接耦合电抗性元件耦合电抗性元件耦合 前级的输出端直接接到后级的输入端前级的输出端直接接到后级的输入端直接耦合电路直接耦合电路可放大缓慢变化或直流量的信号，不用可放大缓慢变化或直流量的信号，不用C C，便于集成；有良好的低频特性，低频，便于集成；有良好的低频特性，低频段段AvAv不降低，展宽了通频带；但存在前不降低，展宽了通频带；但存在前后级后级Q Q点相互影响和零点漂移的问题。点相互影响和零点漂移的问题。级间采用电容和下级输入电阻或级间采用电容和下级输入电阻或变压器耦合。变压器耦合。根据输入信号的根据输入信号的性质性质，就可
13、决定级间耦合电路的形式。，就可决定级间耦合电路的形式。耦合电路的简化形式如耦合电路的简化形式如图图1 1所示。所示。直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，应认真加以解决。互相影响，应认真加以解决。(a)阻容耦合阻容耦合 (b)直接耦合直接耦合 (c)变压器耦合变压器耦合 图图1 耦合电路的形式耦合电路的形式2 2 零点漂移零点漂移零点漂移零点漂移(如图如图2 2）Vo多级直接耦合放大电路votVi=0图图2 零点漂移零点漂移放大电路放大电路v vi i=0 0 时，输出端时，输出端v vo o还有缓慢的、无规还有缓慢的、无规则的变化电压输出，偏离原来
14、的起始点而上下漂则的变化电压输出，偏离原来的起始点而上下漂动的，这种现象叫动的，这种现象叫零点漂移零点漂移。评价放大电路的零点漂移的指标评价放大电路的零点漂移的指标温漂温漂 v vi i=v vo o/|Av|/|Av|T T 通常把温度变化通常把温度变化1 1 C在输出级的漂移电压除在输出级的漂移电压除以放大倍数，折算到输入级的等效输入漂移电压。以放大倍数，折算到输入级的等效输入漂移电压。例如例如 V/C。1 基本基本差分放大电路差分放大电路2 差分放大电路的传输特性差分放大电路的传输特性6.2 6.2 差分放大电路差分放大电路1 基本基本差分放大电路差分放大电路 1.1 1.1 差分放大电
15、路的组成差分放大电路的组成 1.2 1.2 工作原理工作原理 1.3 1.3 主要技术指标的计算主要技术指标的计算1.1 1.1 差分放大电路的组成差分放大电路的组成 差分放大电路是由差分放大电路是由对称对称的两个基本放大电路，的两个基本放大电路，通过通过射极公共电阻耦合射极公共电阻耦合构成的。如图构成的。如图6.2.16.2.1所示。所示。对称的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对称的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等。对应相等。图图6.2.16.2.1差分放大电路差分放大电路即：即：1=2=VBE1=VBE2=VBE rbe1=rbe2=rbe RC1=RC2=RC Rb1=R
16、b2=Rb1.2 1.2 工作原理工作原理差分放大电路的输入和差分放大电路的输入和输出方式：输出方式：4 4种种 差分放大电路可以有两个输出端，一个是集电极差分放大电路可以有两个输出端，一个是集电极C1，另一个是集电极，另一个是集电极C2。从。从C1 和和C2输出称为输出称为双端输出双端输出，仅从集电极仅从集电极 C1或或C2 对地输出称为对地输出称为单端输出单端输出。图图6.2.16.2.1差分放大电路差分放大电路 信号的输入方式：若信号同时加到同相输入端和反信号的输入方式：若信号同时加到同相输入端和反相输入端，称为相输入端，称为双端输入；双端输入；若信号仅从一个输入端若信号仅从一个输入端对
17、对地地加入，称为加入，称为单端输入。单端输入。图图6.2.2共模信号和差模信号示意图共模信号和差模信号示意图 差模信号差模信号 共模信号共模信号 是指在两个是指在两个输入端加上幅度输入端加上幅度相等，极性相反相等，极性相反的信号。的信号。是指在两个是指在两个输入端加上幅度输入端加上幅度相等，极性相同相等，极性相同的信号。的信号。输入信号分以下几种：输入信号分以下几种：例例:Vi1=10mv,Vi2=6mvVid=Vi2-Vi1=4mv Vi1=Vic+Vid/2=8mv+2mvVic=(Vi2+Vi1)=8mv Vi2=Vic-Vid/2=8mv-2mv Vi1和和Vi2,即非共模，又非差模，
18、即非共模，又非差模，大小、极性任意大小、极性任意比较信号比较信号BEEBECCEEEeCEcCCCCBC+=2=VVVVVVVRIVRIVVII esBEEEB2)1(=RRVVI 差分放大电路的静态计算差分放大电路的静态计算 差分放大电路的静态和动态计算方法与基本放大电差分放大电路的静态和动态计算方法与基本放大电路基本相同。为了使差分放大电路在静态时，其输入端路基本相同。为了使差分放大电路在静态时，其输入端基本上是零电位，将基本上是零电位，将Re从接地改为接负电源从接地改为接负电源VEE。由由IB的计算式可知，的计算式可知，Re对对一半差分电路而言，只有一半差分电路而言，只有2 Re 才能获
19、得相同的电压降。才能获得相同的电压降。图图6.2.3双电源差分放大电路双电源差分放大电路(动画6-2-3)如图如图6.2.3所示。由于接入负电源，所示。由于接入负电源，所以偏置电阻所以偏置电阻Rb可以取消，改为可以取消，改为VEE和和Re提提供基极偏置电流。供基极偏置电流。基极电流为基极电流为:差分放大电路的动态计算差分放大电路的动态计算 差模状态动态计算差模状态动态计算 共模状态动态计算共模状态动态计算 恒流源差分放大电路恒流源差分放大电路 差模状态动态计算差模状态动态计算 差分放大电路的差模工作状态分为四种差分放大电路的差模工作状态分为四种:1.双端输入、双端输出双端输入、双端输出（双双-
20、双双）2.双端输入、单端输出双端输入、单端输出（双双-单单）3.单端输入、双端输出单端输入、双端输出（单单-双双）4.单端输入、单端输出单端输入、单端输出（单单-单单）主要讨论的问题有：主要讨论的问题有：差模电压放大倍数差模电压放大倍数 差模输入电阻差模输入电阻 输出电阻输出电阻 图图6.2.4双端输入双端输出双端输入双端输出(1)(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数AVD 双端输入差放电路如图双端输入差放电路如图6.2.46.2.4所示。负载电阻接所示。负载电阻接在两集电极之间。在两集电极之间。vi 接在两输入端之间，也可看成接在两输入端之间，也可看成 vi/2各接在两输入端与地之间。各接
21、在两输入端与地之间。未接负载时未接负载时besc11212122rRRvvvvvvvvAioiiooidoVD 双端输入双端输出差模电压放大倍数双端输入双端输出差模电压放大倍数 在电路完全对称，双入双出在电路完全对称，双入双出时，差分电路与单边电路的电压时，差分电路与单边电路的电压增益相等，但用成倍的元件换增益相等，但用成倍的元件换取对零漂的抑制。取对零漂的抑制。接接RL，RL的中点为交流的地，的中点为交流的地，所以，对半边电路等效为所以，对半边电路等效为RL/2besLc)2/(rRRRAVD 接负载时接负载时常多级直接耦合放大电常多级直接耦合放大电路的输入级和中间级路的输入级和中间级 be
22、s0222rRRvvACidVD (1)(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数AVD双端输入单端输出差模电压放大倍数双端输入单端输出差模电压放大倍数 双端输入单端输出因只利双端输入单端输出因只利用了一个集电极输出的变化量，用了一个集电极输出的变化量，所以它的差模电压放大倍数是所以它的差模电压放大倍数是双端输出的二分之一，但不能双端输出的二分之一，但不能抑制零点漂移。抑制零点漂移。图图6.2.5双端输入单端输出双端输入单端输出besLc)/(rRRRAVD 这种方式适用于将这种方式适用于将差分信号（双入）转换为差分信号（双入）转换为单端输出的信号，常用于单端输出的信号，常用于多级直接耦合放大电多
23、级直接耦合放大电路的输入级和中间级路的输入级和中间级。bes1010112212rRRAvvvvACVDiidVD 单端输入双端输出差模电压放大倍数单端输入双端输出差模电压放大倍数 单端输入信号可以单端输入信号可以转换为双端输入，其转转换为双端输入，其转换过程见图换过程见图6.2.6。右侧。右侧的的Rs+rbe归算到发射极回归算到发射极回路的值路的值(Rs+rbe)/(1+)Re，故，故 Re 对对 Ie 分流极小，分流极小，可忽略，于是有可忽略，于是有besLc)2/(rRRRAVD 这种方式用于将单这种方式用于将单端信号转换成双端差分端信号转换成双端差分信号信号,常用于多级直接常用于多级直
24、接耦合放大电路的输入级。耦合放大电路的输入级。图图6.2.6 单端输入转换为双端输入单端输入转换为双端输入vi1=vi2 =vi/2 besLc2/2,1rRRRAVD 单端输入单端输出单端输入单端输出 通过从通过从 T1 或或 T2 的集电极输出，可以得到的集电极输出，可以得到输出与输入之间或电位反相或电位同相的关系。输出与输入之间或电位反相或电位同相的关系。从从T1的基极输入信号，从的基极输入信号，从C1 输出，为反相；输出，为反相；从从C2 输出为同相。输出为同相。(2)(2)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，差模输不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻入电阻Rid
25、是基本放大电路的两倍。是基本放大电路的两倍。besid2rRR(3)(3)输出电阻输出电阻 输出电阻在输出电阻在 单端输出时，单端输出时，双端输出时，双端输出时，coRR co2RR 共模状态动态计算共模状态动态计算 例如温漂信号属共模信号，它对差分放例如温漂信号属共模信号，它对差分放大电路中大电路中Ic1和和Ic2的影响相同。的影响相同。图图6.2.2共模信号示意图共模信号示意图 计算共模放大倍数计算共模放大倍数AVC的微变等效电路，如图的微变等效电路，如图 6.2.8 所示。其中所示。其中Re用用2Re等效，这与差模时不同。等效，这与差模时不同。AVC的大小，取决于差分电路的对称性，双端输
26、出的大小，取决于差分电路的对称性，双端输出时可以认为等于零。时可以认为等于零。(1)(1)共模放大倍数共模放大倍数A AVCVC图图6.2.8 共模微变等效电路共模微变等效电路eLebesLi2O2i1O1C1i121iCOCC22)1(0=RRRrRRvvvvAvvvvvAVooV 单端输出时为单端输出时为(2)(2)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是差分放大器的一个重要指标。要指标。VCVDAAK CMR dBlg20CMRVCVDAAK，或或beseeLbesLVC1VD1CMR2/)(2/rRRRRrRRAAK 双端输出时双端输出时KCMR可认为等
27、于可认为等于无穷大无穷大，单端单端输出时输出时共模抑制比。共模抑制比。Re越大，共模抑制比越大越大，共模抑制比越大，放大差模信号抑制共模信号能力越强。，放大差模信号抑制共模信号能力越强。(动画动画6-2-9)输入比较信号：输入比较信号：恒流源差分放大电路恒流源差分放大电路 为了提高共模抑制比应加大为了提高共模抑制比应加大Re。但。但Re加大后，为加大后，为保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济的。保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济的。为此可用恒流源为此可用恒流源T3来代替来代替Re。恒流源动态电阻大，可提高恒流源动态电阻大，可提高共模抑制比。同时恒流源的共模抑制比。同时恒流源的管压
28、降只有几伏，可不必提管压降只有几伏，可不必提高负电源之值。这种电路称高负电源之值。这种电路称为恒流源差分放大电路，电为恒流源差分放大电路，电路如图路如图6.2.9所示。所示。图图6.2.9恒流源差分放大电路恒流源差分放大电路III21=C2C1 图图6.2.9恒流源共模等效电路恒流源共模等效电路图图6.2.9恒流源差模等效电路恒流源差模等效电路恒流源差分放大电路恒流源差分放大电路书中图书中图6.2.2恒流源差分放大电路恒流源差分放大电路差分放大电路几种接法的差分放大电路几种接法的性能指标比较见性能指标比较见P239页页思考题：思考题：P242 6.2.16.2.4BEcCCCECCEBEEcC
29、CCCC1B2B1C1C1=-=/=21=VRIVVVVVVRIVVIIIIII 例题例题1.1.如图是一个单端输入、双端如图是一个单端输入、双端 +12+12V V 输出的长尾式差动放大器。已知晶体管的输出的长尾式差动放大器。已知晶体管的 3030 3030 100,100,0.60.6V,V,+-+-240240。求：。求：+1 1 (1)(1)静态时静态时、集电极集电极 1 1 电位电位(对地对地)、；-5757 (2)(2)该电路的差模电压放大倍数该电路的差模电压放大倍数 -12-12V V2.2.下图所示的对称下图所示的对称 2020 +12+12V V 差动放大电路差动放大电路,已
30、知已知50,50,2020 2020 1 1 试求试求:1 1 1010 +-,的静态值的静态值;T T T T +100100 当输出端不接负载当输出端不接负载 5151 时如果时如果=10=10，2020 5151 则输出电压则输出电压？-6-6V V 若输出端接若输出端接 =20K=20K时时,10,10 则输出电压则输出电压？(=10)2.2.解解:(1).:(1).求求、的静态值。由于的静态值。由于=1=1很很大，可以认为开路。大，可以认为开路。、对称对称,求一求一管即可。管即可。2(12(1)2.632.63 0.1320.132;26.326.3V V 0.630.63 9.36
31、9.36 2020 +12V +12V 2020 2020 1 1 1 1 1010 +-T T T T +100100 5151 2020 5151 -6V -6V 1010 2020 +12V +12V 2020 2020 1 1 1 1 1010 +-T T T T +100100 5151 2020 5151 -6V -6V 1010 (2)(2)300300(1(1)26()26()10.3510.35K K 49 49 输出电压输出电压:0.490.49 (3).(3).当当20K20K时，时，/(0.5/(0.5)16.4 16.4 输出电压输出电压0.16 3.3.在图示的差动
32、电路中，在图示的差动电路中，+12+12 已知已知、管的管的 1515 1515 均为均为8080，。1 1 1 1 试求：双端输出时的差模增益、试求：双端输出时的差模增益、差模输入电阻及输出电阻。差模输入电阻及输出电阻。200200 5.15.1 -12 3.3.解解:题图中令题图中令w w200200，5.15.1，则可求得，则可求得、分别为分别为 12-0.6 12-0.6 w/2+w/2+100+5100 100+5100 2.32.3 /2/21.151.15从而可求出从而可求出为为 2626（1 1）26 26 300300（1 18080）2.12.1 1.151.15 +12+
33、12 1515 1515 1 1 1 1 200200 5.15.1 -12 放大器的差模增益、差模输入电放大器的差模增益、差模输入电阻及输出电阻分别为阻及输出电阻分别为 (1+(1+)w/2w/2 80 8015 15-107-107 1+2.1+(1+80)1+2.1+(1+80)0.10.1(1+(1+)w/2w/222.1+8122.1+810.10.120.420.4 2 2c c2 215153030 +12+12 1515 1515 1 1 1 1 200200 5.15.1 -12 4.4.放大电路如图所示放大电路如图所示,(1)(1)当输入端当输入端时时,输出电压输出电压5.
34、15.1;当输入端当输入端1616时时,9.79.7,试求放大器的电压增益。试求放大器的电压增益。(2)(2)输入端输入端时时,如温度变化使输出电压如温度变化使输出电压由由5.15.1变化为变化为4.54.5,这时折合到输入端的零点漂移为何值这时折合到输入端的零点漂移为何值?+(+12(+12V)V)1010 5.15.1 1515 100100 +1 1 5.15.1 -+(+12(+12V)V)1010 5.15.1 1515 100100 +1 1 5.15.1 -解：解：=(5.1-9.7)/(0-16=(5.1-9.7)/(0-161010)=2.875 )=2.875 因为输出漂移
35、电压因为输出漂移电压=4.5-5.1=-0.6=4.5-5.1=-0.6，所以折算到输入，所以折算到输入端的漂移电压为端的漂移电压为0.6/287.5=-2.08 作业：作业：p270 6.2.1,6.2.36.3 6.3 集成运算放大器集成运算放大器 运算放大器是由运算放大器是由直接耦合直接耦合多级放大电多级放大电路集成制造的路集成制造的高增益高增益放大器，它是模拟集放大器，它是模拟集成电路最重要的品种，广泛应用于各种电成电路最重要的品种，广泛应用于各种电子电路之中。子电路之中。运算放大器的结构运算放大器的结构 1.11.1方框图方框图 1.21.2运算放大器的引线运算放大器的引线 1.31
36、.3运算放大器的符号运算放大器的符号1.11.1方框图方框图 集成运算放大器是一个高增益直接耦合集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，它的原理框图如图放大电路，它的原理框图如图6.3.16.3.1所示。所示。图图 6.3.1 运算放大器原理框图运算放大器原理框图 1.输入级输入级要使用高性能的要使用高性能的差分放大电路差分放大电路，它，它必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端输入双端输出的形式。输入双端输出的形式。4.偏置电流源偏置电流源为上述各级电路提供稳定和为上述各级电路提供稳定和 合合适的偏置电流，一般由各种适的偏置电流，一般由各种恒流
37、源电路恒流源电路组成。组成。3.互补输出级互补输出级要求输出电阻低，带负载能力要求输出电阻低，带负载能力强，能输出大功率。一般由强，能输出大功率。一般由互补对称电路或电互补对称电路或电压跟随器压跟随器组成。组成。2.中间放大级中间放大级要提供高的电压增益，以保证要提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的路和带有源负载的高增益放大器高增益放大器。1.21.2运算放大器的引线运算放大器的引线 运算放大器的符号中有运算放大器的符号中有三个引线端，两个三个引线端，两个输入端，一个输出端输入端，一个输出端。一个称为。一个
38、称为同相输入端同相输入端，即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用符号符号+或或IN+表示；另一个称为表示；另一个称为反相输入反相输入端端，即该端输入信号变化的极性与输出端相异，即该端输入信号变化的极性与输出端相异，用符号用符号“-”或或“IN-”-”表示。表示。输出端输出端一般画在一般画在输入端的另一侧，在符号边框内标有输入端的另一侧，在符号边框内标有+号。号。实际的运算放大器通常必须有正、负电源端，实际的运算放大器通常必须有正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端。有的品种还有补偿端和调零端。1.31.3运算放大器的符号运算放大器的符号(1)(1)集
39、成放大器的符号集成放大器的符号 按照国家标准符号如图按照国家标准符号如图6.3.2所示。所示。(a)(b)图图6.3.2 模拟集成放大器的符号模拟集成放大器的符号 (a)国家标准符号国家标准符号 (b)原符号原符号例。简单的集成运放电路的分析（例。简单的集成运放电路的分析（P244）运算放大器外形图运算放大器外形图运算放大器外形图运算放大器外形图6.4 6.4 运算放大器的主要参数运算放大器的主要参数 运算放大器的技术指标很多，其中一运算放大器的技术指标很多，其中一部分与差分放大器和功率放大器相同，另部分与差分放大器和功率放大器相同，另一部分则是根据运算放大器本身的特点而一部分则是根据运算放大
40、器本身的特点而设立的。各种主要参数均比较适中的是通设立的。各种主要参数均比较适中的是通用型运算放大器，对某些项技术指标有特用型运算放大器，对某些项技术指标有特殊要求的是各种特种运算放大器。殊要求的是各种特种运算放大器。1 1 运算放大器的静态技术指标运算放大器的静态技术指标 2 2 运算放大器的动态技术指标运算放大器的动态技术指标 1 1 运算放大器的静态技术指标运算放大器的静态技术指标 1.输入失调电压输入失调电压Vio ：(input offset voltage)输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内即为折
41、算到输入端的失调电压。是表征运放内部电路部电路对称性对称性的指标。的指标。2.输入失调电流输入失调电流 Iio：(input offset current)在在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。差，用于表征差分级输入电流不对称的程度。3.输入偏置电流输入偏置电流IB：(input bias current)运放运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分放大对管输入电流的大小。放大对管输入电流的大小。4.输入失调电压温漂输入失调电压温漂 dVio/dT5.输入失调电流温
42、漂输入失调电流温漂dIio/dT 在规定工作温度范围内，输入失在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。化量之比值。在规定工作温度范围内，输入失调电在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比流随温度的变化量与温度变化量之比值。值。6.最大差模输入电压最大差模输入电压Vidmax 7.最大共模输入电压最大共模输入电压Vicmax(maximum differential mode input voltage)运放两输入端能承受的最大差模输入电压，运放两输入端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时超过此电压时,差分管将出现
43、反向击穿现象。差分管将出现反向击穿现象。(maximum common mode input voltage)在保证运放正常工作条件下，在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。共模电压超共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力。大器失去共模抑制能力。2 2 运算放大器的动态技术指标运算放大器的动态技术指标 1.开环差模电压放大倍数开环差模电压放大倍数 Avd ：(open loop voltage gain)运放在无外加反馈条件下，输出电运放在无外加反馈条件下，输出电压的变化量与输入电压的变化量之比。压
44、的变化量与输入电压的变化量之比。2.差模输入电阻差模输入电阻rid：(input resistance)输入差输入差模信号时，运放的输入电阻。模信号时，运放的输入电阻。3.共模抑制比共模抑制比 KCMR：(common mode rejection ratio)与差分放大电路中的定义相同，是差模电压与差分放大电路中的定义相同，是差模电压增益增益 Avd 与共模电压增益与共模电压增益 Avc 之比，常用分贝数之比，常用分贝数来表示。来表示。KCMR=20lg(Avd/Avc)(dB)5.单位增益带宽单位增益带宽 BWG(f T)(unit gain band width)Avd 下降到下降到1时
45、所对应的频率，定义时所对应的频率，定义为单位增益带宽为单位增益带宽 f T。4.开环开环带宽带宽BW（f H）：(-3dB band width)运算运算放大器的差模电压放大倍数在高频段下降放大器的差模电压放大倍数在高频段下降3dB所定义的带宽所定义的带宽 f H。6.转换速率转换速率S R(压摆率压摆率)(slew rate)反映运反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速率速率SR的表达式为的表达式为 maxoRddtVS(动画动画6-3-3)OMfVS 2R RS为了使输出电压不因为了使输出电压不因 的限制而产生失真，的限制而产生失真，必须使
46、运放的必须使运放的 为：为：RS第第6 6章模电作业章模电作业一一.是非题是非题 1.1.交流放大器中没有零点漂移现象，直流放大器中存在零点漂移现象。交流放大器中没有零点漂移现象，直流放大器中存在零点漂移现象。2.2.注意选择元件，使电路尽可能对称，可以减小差动放大器的零点漂移。注意选择元件，使电路尽可能对称，可以减小差动放大器的零点漂移。3.3.共模信号都是直流信号，差模信号都是交流信号。共模信号都是直流信号，差模信号都是交流信号。4.4.典型差动放大器电路的共模电阻典型差动放大器电路的共模电阻愈大，愈大，愈大，因此愈大，因此可无限地增可无限地增大。大。5.5.差动放大器的差模放大倍数愈大，
47、共模抑制比愈小，则其性能愈好。差动放大器的差模放大倍数愈大，共模抑制比愈小，则其性能愈好。6.6.差动放大器有四种接法，放大倍数取决于输出端的接法，而与输入端的接法无差动放大器有四种接法，放大倍数取决于输出端的接法，而与输入端的接法无关。关。7.7.差动放大器有四种接法，输出电阻取决于输出端的接法，而与输入端的接法无差动放大器有四种接法，输出电阻取决于输出端的接法，而与输入端的接法无关。关。8.8.典型的差动放大器中的发射极电阻典型的差动放大器中的发射极电阻对差模信号和共模信号都有负反馈作用对差模信号和共模信号都有负反馈作用，牺牲了差模放大倍数，但提高了共模抑制比。，牺牲了差模放大倍数，但提高
48、了共模抑制比。9.9.一个理想的差动放大电路，只能放大差模信号，不能放大共模信号。一个理想的差动放大电路，只能放大差模信号，不能放大共模信号。10.10.差动放大电路中的长尾电阻差动放大电路中的长尾电阻对共模信号和差模信号都有负反馈作用，因对共模信号和差模信号都有负反馈作用，因此，这种电路是靠牺牲差模电压放大倍数来换取对共模信号的抑制作用的。此，这种电路是靠牺牲差模电压放大倍数来换取对共模信号的抑制作用的。11.11.在线性工作范围内的差动放大电路，只要其共模抑制比足够大，则不论是双在线性工作范围内的差动放大电路，只要其共模抑制比足够大，则不论是双端输出还是单端输出，其输出电压的大小均与两个输
49、入端电压的差值成正比，而端输出还是单端输出，其输出电压的大小均与两个输入端电压的差值成正比，而与两个输入电压本身的大小无关与两个输入电压本身的大小无关 。12.12.对于长尾式差动放大电路，不论是单端输入还是双端输入，在差模交流通路对于长尾式差动放大电路，不论是单端输入还是双端输入，在差模交流通路中，射极电中，射极电阻阻一概可视为短路。一概可视为短路。二选择题二选择题 1.1.放大缓慢变化的信号应采用放大缓慢变化的信号应采用_。()直接耦合放大器；直接耦合放大器；()阻容耦合放大器；阻容耦合放大器；()全波桥式整流电路全波桥式整流电路;(;()变压器耦合放大器。变压器耦合放大器。2.2.两直接
50、耦合放大器两直接耦合放大器和和，=200=200，零漂输出，零漂输出10mV10mV；另一个；另一个 =50=50，4mV4mV，则，则_。()零漂优于零漂优于；()零漂比零漂比差；差；()、零漂相同；零漂相同；()无法判断。无法判断。A A 3.3.差动放大器抑制零点漂移的效果取决于差动放大器抑制零点漂移的效果取决于_。()两个晶体三极管的放大倍数；两个晶体三极管的放大倍数；()两个晶体三极管的对称程度；两个晶体三极管的对称程度；()各个晶体三极管的零点漂移；各个晶体三极管的零点漂移；4.4.在典型的差动放大器中，在典型的差动放大器中，的作用是的作用是_。()对差模信号构成负反馈以提高放大器
