第五章 集成运算放大器

R1
I2
+VCC T6 T7
– + ui1
T1 I1 T2
R2
ui2 R3
– T3
T4
T5
+
+ T8
+
T9
uo
-VEE
5.2.4 通用型集成运算放大器
当ui1>0, ui2=0 (接地)时, uo>0, ui1称为同相输入端； 当ui2>0, ui1=0 (接地)时, uo<0, ui2称为反相输入端。
ib 2Re
βib Rcuo1 Rc βib RL
2Re
Rb rbe
5.1.7 双输入、单输出的差动放大电路
3、对共模信号的抑制作用 uo1 R R ib L L Ac uic (Rb rbe)ib (1 )2Reib Rb rbe 2(1 )Re
R R L L (1 )2Re 2R e
5.1.6 双输入、双输出的差动放大电路
2、对共模信号的抑制作用 共模输入时 ui1 ui2 uic ib1 ib2 ic1 ic2 uc1 uc2 uo uc1 uc2 0 共模输出为零。
+VCC Rb
Rc + Rc +u – u – oc o
T1 e T2
5.2.2 集成运放的组成及其各部分的作用
运算放大器由四个部分组成： uP uN
输入级 电压放大级 偏置电路 输出级
uo
2、中间级 中间级是整个放大电路的主放大器。 采用共射(共源)放大电路, 具有较强的放大能力。 采用复合管做放大管, 以恒流源做集电极负载, 电压放大倍数可达千倍以上 。
5.2.2 集成运放的组成及其各部分的作用
R1
I2 +VCC T6 T7
+ ui1
T1 I1 T2
+ ui2 R 3
R2
T5
T4
+ T3
–
– T 8
–
T9
uo
-VEE
5.2.4 通用型集成运算放大器
+VCC ui1 ui2

ui1 uo -VEE RP ui2



uo

ui1
ui2
uo
5.2.5 集成运算放大器的电压传输特性
1、静态分析
+VCC
Rb
ui1ui2 0 IB1 IB2 IC1 IC2 UCE1 UCE2 VC1 VC2
UO VC1 VC2 0
+ ui1 –
Rc + u – Rc o
T1 T2
Rb + ui2 –
Re -VEE
静态时输出直流电压为零。
RbIB UBE 2ReIE VEE 0 RbIB UBE 2Re(1 )IB VEE 0 IB IE(IC) UCE
从T2 的集电极输出时： Ac Re A K CMR d Ac Rb rbe βib Rb rbe Re 愈大， ib 共模放大倍数愈小， uic 2Re Rc uo1 RL 共模抑制比越高， 2Re Rc ib 电路的性能愈好。
Rb rbe βib
R L 2R e
1 RL Ad ( ) 2 Rb rbe
5.1.6 双输入、双输出的差动放大电路
3、对差模信号的放大作用
+VCC Rc +u – Rc +u od o– Rc Rb + uod – Rc Rb + –uid/2 –
+ uid u
2– –
+
Rb
i1
T1 e T2
Re -VEE
Rb
+uid – u 2 –i2 –
+
RL
T1 T2
+ u– id/2
2、对差模信号的放大作用
Rc Rb + ui1 – T1 + uo1 – T2 Rc +VCC Rb + ui2 – Rb + u– id/2 Rc + uod RL – T1 T2 Rc Rb
u ui1 id 2
Re -VEE
+ –uid/2 –
u ui2 id 2
uid
Rb ui1 rbe ib ui2 rbe Rb
第五章 集成运算放大器
5.1 差动放大电路 5.2 集成运算放大器
5.1.4 长尾式差动放大电路的组成
差动放大电路是由典型的工作点稳定电路演变而来的。
+VCC Rc1 + u – Rc2 o Rb1 Rb2 T1 T2 Re -VEE
+ ui1 –
+ ui2 –
① 电路的结构对称，T1,T2 特性相同，参数对称； ② 正负两个电源，发射结正偏，集电结反偏， T1,T2 工作在放大状态； ③ 基极输入， 两个输入端；集电极输出，两个输出端； uo = uC1 - uC2 ④ 两管的发射极连在一起接发射极电阻。
5.2.2 集成运放的组成及其各部分的作用
运算放大器由四个部分组成： uP uN
输入级 电压放大级 偏置电路 输出级
uo uP uN


uo
1、输入级 (前置级) 采用双端输入的高性能差动放大电路, 输入电阻高, 差模放大倍数大, 共模抑制比高， 静态电流小。 当信号从uP端输入时, uo与uP 同相位, uP为同相输入端； 当信号从uN端输入时, uo与uN 反相, uN为反相输入端；
R1 I2
R2 R3 R2 UBE (1 )UBE UR23 UCE R3 R3
+VCC
R2
T6 T5 T8
T7
ui1
T1 I1
T2
ui2 R3
T3
uo
T9 -VEE
T4
5.2.4 通用型集成运算放大器
当ui1>0, ui2=0 (接地)时, uo>0, ui1称为同相输入端；
5.2.3 基本电流源电路
5.2.4 通用型集成运算放大器
2015-3-23
5.2.1 集成运放的电路特点
集成运算放大器—— 多级放大电路 (1) 硅片上不能制作大电容，故级间采用直接耦合方式； (2) 硅片上不宜制作高阻值电阻，故用有源器件 (晶体管 或场效应管) 取代电阻； (3) 硅片上不能制作电感，如需电感，只能外接。 受环境温度和干扰 (4) 电路结构与元件参数具有一致性， 等影响后的变化也相同，所以大量采用各种差分放大电 路(作输入级) 和恒流源电路（作偏置电路或有源负载)； 只增加元件不增加工序， (5) 制作不同形式的集成电路， 通常用复杂的电路形式来实现提高各方面性能的目的； (6) 采用复合结构的电路以得到各方面性能俱佳的效果; (7) 二极管用晶体管的发射结构成。
c
+ uod –
Rc Rb + –uid/2 –
T1
T2
uo1
uod
βib
Rc uo2
5.1.6 双输入、双输出的差动放大电路
3、对差模信号的放大作用 uo1 Rc uo2 Rc Ad1 Ad2 ui1 Rb rbe ui2 Rb rbe uod uo1 uo2 2uo1 uo1 uo2 Rc Ad uid ui1 ui2 2ui1 ui1 ui2 Rb rbe 与单管放大电路的电压放大倍数相同， 用成倍的元器件换取抑制零点漂移的能力； R L 有负载时 Ad Rb rbe RL RL Rc // 2 Ri 2(Rb rbe) Ro 2Rc Ad Ac 0 K CMR Ac
工作原理：
VCC R IR UBE1 IR IC1 2IB IC1 2
IC1 IC1 IR
当β足够大时
IC2 IC1 IR
5.2.4 通用型集成运算放大器
第一级： T1T2组成双入-单出差分放大电路； 第二级： T3T4组成复合管共射放大电路； 第三级： T6~T9组成复合管互补对称输出电路； R2R3和T5组成UBE倍增电路， 用来消除交越失真。 合理选择R3和R4， 可以得到UBE任意倍数的直流电压。
Rb
RL
5.1.7 双输入、单输出的差动放大电路
3、对共模信号的抑制作用
Rc Rb + ui1 – T1 +VCC Rb
+ uo1 –
T2
Rc
Rc

Rc + uo1 RL – T1 T2
Rb + ui2 – + u –ic
2Re
Rb
2Re
ui1 ui2 uic
Re -VEE
Rb uic
rbe ib
运算放大器由四个部分组成： uP uN
输入级 电压放大级 偏置电路 输出级
uo
3、输出级 采用互补对称输出电路, 输出功率大, 输出电压线性 范围宽, 输出电阻小, 带负载能力强，非线性失真小。 4、偏置电路 采用电流源电路为集成运放各级提供合适的集电极或 发射极、漏极静态电流, 确定合适的静态工作点。
βibR
c
uo1
RL
ib
βibRc
5.1.7 双输入、单输出的差动放大电路
2、对差模信号的放大作用 uo1 Rc uo1 uo1 1( ) Ad uid ui1 ui2 2ui1 2 Rb rbe
是单管放大电路的电压放大倍数的一半。 R 1 有负载时 Ad 2 ( R rL ) R L Rc // RL b be Ri 2(Rb rbe) Ro Rc Rb 从T2 的集电极输出时： ui1 rbe ib uo1 R c βi b RL 1 u id Ad ( ) 2 Rb rbe ui2 rbe Rc βi b 其它不变。 ib