差动放大电路与集成运算放大器

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1、第3章差动放大电路与集成运算放大器3.1差动放大电路3.2集成运算放大器3.1差动放大电路3.1.1零点漂移的概念在直接耦合多级放大电路中，由于各级之间的工作点相互联系、相互影响，会产生零点漂移现象。所谓零点漂移，是指放大电路在没有输入信号时，由于温度变化、电源电压波动、元器件老化等原因，使放大电路的工作点发生变化，这个变化量会被直接耦合放大电路逐级加以放大并传送到输出端，使输出电压偏离原来的起始点而上下漂动。产生零点漂移的原因，主要是晶体三极管的参数受温度的影响，所以零点漂移也称为温度漂移，简称温漂。3.1.2差动放大电

2、路的基本形式差动放大电路是一种具有两个输入端且电路结构对称的放大电路，其基本特点是只有两个输入端的输入信号间有差值时才能进行放大，即差动放大电路放大的是两个输入信号的差，所以称为差动放大电路。1.电路构成与特点图3.1所示为差动放大电路的基本形式，从电路结构上来看，它具有以下特点。（1）它由两个完全对称的共射电路组合而成。（2）电路采用正负双电源供电。图3.1典型基本差动放大电路2.差动放大电路抑制零点漂移的原理由于电路的对称性，温度的变化对VT1、VT2两管组成的左右两个放大电路的影响是一致的，相当于给两个放大电路同时加

3、入了大小和极性完全相同的输入信号。因此，在电路完全对称的情况下，两管的集电极电位始终相同，差动放大电路的输出为零，不会出现普通直接耦合放大电路中的漂移电压，可见，差动放大电路利用电路对称性抑制了零点漂移现象。3.静态分析当ui1=ui2=0时，由于电路完全对称，VT1、VT2的静态参数也完全相同。以VT1为例，其静态基极回路由-UEE、UBE和Re构成，但要注意，流过Re的电流是VT1、VT2两管射极电流之和，如图3.2所示，则VT1管的输入回路方程为：UEE=UBE+2IE1Re图3.2基本差动放大电路的直流通路静态时，

4、两管集电极对地电位相等，即UC1=UC2。故两管集电极之间电位差为零，即输出电压uo=UC1-UC2=0。4.差模信号与共模信号当两个输入信号ui1、ui2大小和极性都相同时，称为共模信号，记为uic，即ui1=ui2=uic。当ui1与ui2大小相同但极性相反时，即ui1=-ui2时，称为差模信号，记为uid。理想情况下，差放对共模信号没有放大能力。输入信号ui1、ui2的大小和极性往往是任意的，既不是一对差模信号，也不是一对共模信号。5.差模特性分析图3.1所示的典型基本差动放大电路，在输入差模信号时，双端输出的交流通

5、路如图3.3所示。图3.3基本差动放大电路差模输入时的交流通路在电路完全对称的情况下，这两个交流电流之和在Re两端产生的交流压降为零，因此，图3.3的差模输入交流通路中，射极电阻Re被短路。（1）差模电压放大倍数Aud（2）差模输入电阻rid（3）差模输出电阻rod图3.4带负载的差动放大电路6.共模特性分析输入共模信号时的交流通路如图3.5所示。图3.5共模输入时基本差放电路的交流通路流过Re的交流电流为单管射极电流的两倍，所以共模输入时的交流通路中，射极电阻不能被短路，其上有交流压降。（1）共模电压放大倍数Auc（2）

6、共模抑制比KCMR3.1.3差动放大电路的输入、输出形式当信号从一个输入端输入时称为单端输入；从两个输入端之间浮地输入时称为双端输入；当信号从一个输出端输出时称为单端输出；从两个输出端之间浮地输出时称为双端输出。因此，差动放大电路具有四种不同的工作状态：双端输入，双端输出；单端输入，双端输出；双端输入，单端输出；单端输入，单端输出。1.单端输入单端输入和双端输入并没有本质的区别，可以直接利用双端输入时的公式进行计算。2.单端输出单端输出的输出信号可以取自VT1或VT2的集电极。（1）单端输出时的差模电压放大倍数Aud1（2

7、）单端输出时的共模电压放大倍数Auc1（3）单端输出时的共模抑制比KCMR（4）单端输出时差动放大电路的输出电阻rod3.差动放大在四种工作状态下的性能特点比较3.1.4恒流源式差动放大电路考虑采用恒流源来代替原来的Re，因为恒流源的内阻较大，可以得到较好的共模抑制效果，同时利用恒流源的恒流特性给三极管提供更稳定的静态偏置电流。恒流源式差动放大电路如图3.8所示。图3.8恒流源式差动放大电路接入恒流三极管后，抑制了共模信号的变化。有时，为简化起见，常常用一个简化的恒流源符号来表示恒流管VT3的具体电路，如图3.9所示。图3

8、.9恒流源式差动放大电路的简化表示法3.2集成运算放大器3.2.1集成运算放大器的基本组成集成运算放大器实质上是一个具有高电压放大倍数的多级直接耦合放大电路。从20世纪60年代发展至今已经历了四代产品，类型和品种相当丰富，但在结构上基本一致，其内部通常包含四个基本组成部分：输入级、中间级、输出级以及偏置