模电课件3刘润华

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1、Chapter3集成运算放大器集成运放简介集成运放的单元电路通用型集成运算放大器集成运放的主要参数集成运算放大器的电压传输特性和理想模型专用型集成运算放大器13.1集成运放简介3.1.1简介集成电路是60年代初期发展起来的。采用半导体制造工艺,在一小块硅单晶片上制作具有特定功能的电子线路。集成电路分为:模拟集成电路与数字集成电路。在模拟集成电路中,运算放大器(早期用于模拟计算机的数学运算)发展最早,应用最广泛。随着集成技术与集成工艺的迅速发展,其他类型的模拟集成电路也取得了非常大的进展,如混频器、调制器、宽带放大

2、器、高频放大器、功率放大器、电压比较器、A/D或D/A转换器等2中间级输入级偏置电路输出级ui+ui集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路。采用具有两个输入端子的差动放大电路增益的主要贡献者,通常是共射组态的放大电路由有较强带负载能力的互补推挽电路组成多数由恒流源电路组成3.1.2组成33.1.3特点集成运放在内部结构上充分利用集成工艺的特点。1、集成工艺难以制作电感和较大容量的电容(一般只能制作200pF以下的电容)。集成运放均采用直接耦合方式。2、集成电路中的电阻多是半导体的体电阻,阻值越大,所占硅片面

3、积越大。故利用有源电阻作为大阻值的电阻。3、集成工艺较易制作良好匹配性的同种元、器件,在集成运放中广泛采用对称性电路结构。43.2.1差动放大电路差动放大电路的组成与原理差动放大电路的分析计算集成运放的许多重要参数均取决于输入级。差动输入是集成运放中重要的基本单元电路,它能有效地抑制零点漂移,提供一定的增益,具有低噪声等性能。3.2集成运放的单元电路5一、差动放大电路的组成与原理差动放大电路是由两个结构对称、参数完全相同的共射放大电路组成。输入信号分别由2个BJT的基极输入;1、典型差放电路组成输出取自2个管子的

4、集电极之间。62、差模信号与共模信号的概念差模信号:指在两个输入端加上幅度相等,极性相反的信号。共模信号:指在两个输入端加上幅度相等,极性相同的信号。7一般信号设差放两个输入信号为:ui1、ui2。定义输入信号的差模分量为:输入信号的共模分量为:——差模增益——共模增益8根据线性电路叠加定理,可得一般输入信号时差放输出电压的表达式电路的输入信号一般是差模和共模信号共存的。可分解为差模分量信号与共模分量信号:ui1=10mV,ui2=8mV则uid=2mV,uic=9mVui1=1+9mV,ui2=-1+9mV93

5、、差放抑制共模信号的原理(1)发射极电阻Re的作用通过引入很强的负反馈作用,能自动控制IE基本不变。稳定过程如下:TUICIE1(IE2)2IERE因VEE不变UBE1(UBE2)IB1(IB2)IE1(IE2)Re——共模抑制电阻10(2)输出端取电压差(uo1uo2)抑制法当输入端加共模(ui1=ui2)信号时,2个输出端电压有uo1=uo2输出端取电压差时,uoc=uo1uo2=0理想差放对共模信号没有放大能力(完全被抑制)。由温度漂移产生的输出电压变化,折算到输入端,就相当与在输入

6、端引入了共模信号。差放可有效抑制温漂。11二、差动放大电路的分析计算1、差放的静态分析静态时:ui1=ui2=0设电路完全对称。由VEE回路得VEE=IBRb+UBE+2IERe通常,β>>1,UBE<

7、----单)主要讨论的问题有:差模电压放大倍数差模输入电阻输出电阻(1)差模特性2、差放的动态分析13a)双端输入-双端输出因输入差模信号,Re上信号电流方向相反,无信号压降,可视为短路。RL两端电压变化方向相反,中间电位不变,相当于等效地。故RL分为相等的两部分。RL/2+uo-14RL/2+uo-15b)双端输入、单端输出这种方式用于将双端差分信号转换成单端输出信号,可用于输出负载接地的情况。16c)单端输入-双端输出单端输入信号可以转换为双端输入。这种方式用于将单端信号转换成双端差分信号,可用于输出负载不接

8、地的情况。ui1=ui2=ui/2Re对ie分流极小,可忽略。则17d)单端输入、单端输出设ui1=ui,ui2=0若uo=uo1,——反相放大若uo=uo2,——同相放大ui2=ui,ui1=0的情况与此相类似。18(2)共模特性输入共模信号时,2管产生的交流电流ie数值相同,Re上总共模信号电流方向为2ie。在画单管回路时,为保证Re电压不变,每单管发射极电阻应折算

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