第3章_集成电路运算放大电路

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1、第3章集成电路运算放大电路3.1差分放大电路3.2集成运算放大电路简介3.3集成运算放大器的基本运算电路3.4运算放大电路中的负反馈3.5集成运算放大器的应用3.1差分放大电路3.1.1直接耦合放大电路直接耦合放大电路的前后级之间没有耦合电容，如图3-1所示为两级直接耦合放大电路直接耦合放大电路的幅频特性曲线如图3-2所示。直接耦合似乎很简单，其实它所带来的问题远比阻容耦合严重。其中主要有两个问题需要解决:一个是前、后级的静态工作点互相影响的问题;另一个是所谓零点漂移的问题。下一页返回3.1差分放大电路1.前级与后级静态工作点的相互影响由图3-1可见，前级的集电极电位恒等于后级的基极

2、电位，而且前级的集电极电阻同时又是后级的偏流电阻，前、后级的静态工作点就互相影响，互相牵制。2.零点漂移实际上，把一个多级直接耦合放大电路的输入端短接，测其输出端电压时，如图3-3中记录仪所显示的那样，它并不保持恒值，而在缓慢地、无规则地变化着。这种现象就成为零点漂移下一页返回上一页3.1差分放大电路3.1.2差分放大电路抑制零漂的方法有多种，如采用温度补偿电路、稳压电源以及精选电路元件等方法。但有效且广泛采用的方法是输入级采用差分放大电路。1.差分放大电路的结构基本差分放大电路的结构如图3-4所示，它由完全相同的两个共发射极单管放大电路组成。下一页返回上一页3.1差分放大电路输入信

3、号从某个三极管的基极与“地”之间加入，称为单端输r入如ui,单端输入ui1ui2;而输入信号从两个基极之间加入，称为双端输入ui;，因此ui=ui1-ui2。若输出电压从某个三极管的集电极和“地”之间取出，称为单端输出，如uo1，uo2；而输出电压从两集电极之间取出，称为双端输出uo，显然uo=uo1-uo22.抑制零点漂移的原理在静态时，ui1=ui2，即在图3-4中将两个输入端短路，由于电路的对称性，两个三极管的集电极电流相等，集电极电位也相等下一页返回上一页3.1差分放大电路当温度升高时，两个三极管的集电极电流都会增大，集电极电位都会下降。由于电路是对称的，所以两个三极管的变化

4、量相等。由于两个三极管集电极电位的变化是互相抵消的，所以输出电压依然为零，可见零点漂移完全被抑制了。下一页返回上一页3.1差分放大电路3.信号输入对称差分放大电路(图3-2)的工作情况可以分为下列几种输入方式：(1)共模输入：若两个输入信号电压ui1，ui2的大小相等、极性相同。差分放大电路对共模信号没有放大能力，共模电压放大倍数为(2)差模输入：两个输入信号电压ui1，ui2的大小相等、极性相反T1管集电极输出电压uO1与T2管集电极输出电压uO2大小相等、极性相反，输出电压为uO=uO1-uO2=2uO1≠0，可见差分放大电路对差模信号有放大能力。下一页返回上一页3.1差分放大电

5、路差模电压放大倍数差模输入电阻差模输出电阻下一页返回上一页3.1差分放大电路(3)比较输入：两个输入信号电压的大小和相对极性是任意的，既非共模，又非差模比较输入可以分解为一对共模信号和一对差模信号的组合，即ui1=uic+uidui2=uic+uid；uic为共模信号，uid为共模信号上式可以分解为：uic=(ui1+ui2)uid=(ui1-ui2)输出电压的大小仅与输入电压的差值有关，而与信号本身的大小无关,这就是差分放大电路的差值特性。下一页返回上一页3.1差分放大电路4.共模抑制比共模抑制比，定义为Ad与Ac之比的绝对值，以KCMRR表示显然，共模抑制比越大，表示电路放大差模

6、信号和抑制共模信号的能力越强。下一页返回上一页3.1差分放大电路5.差分式放大电路的连接方式共有四种输入/输出方式的差分放大电路:双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。(1)单端输入，设ui=ui1，ui2=0可以有ui1=(ui+ui)ui1=(-ui+ui)单端输入时对共模的抑制与双输入时相比稍差，这样，就要求射极电阻足够的大。(2)单端输出下一页返回上一页3.1差分放大电路①单端输出时的差模电压放大倍数Ad，根据单端输出位置的不同，差模电压放大倍数可正可负。输入电阻与双端输入相同，即下一页返回上一页3.1差分放大电路②单端输出时的共模电压放大倍

7、数Ac。根据带射极电阻的单管共发射极放大电路的电压放大倍数公式，可得单端输出时差动放大电路的共模电压放大倍数为共模抑制比④单端输出时差动放大电路的输出电阻rod=RC为便于比较差动放大电路四种输入/输出形式的特点，这四种接法电路的基本情况见表3-1返回上一页3.2集成运算放大电路简介集成运算放大器简称集成运放，作为基本运算单元，可以完成加减、积分和微分、乘除等数学运算。集成运放具有可靠性高、使用方便、放大性能好(如极高的放大倍数、较宽的通频带、很低的零漂等