第七章 基本放大电路4

IC1+IC2 =IC3 =IE3 ↑
结论： 保持恒流， 结论：IC3保持恒流，对共模 信号抑制， 信号抑制，对差模信号相当 于短路
IC3 ↓
UCC RC RB1 T1 ui1 I T3 RE R2 -UEE +uoT2 ui2 RC RB1 R1
UCC RC RB1 T1 ui1 +uoT2 ui2 RC RB1
RC // R L AC = ≈ 2R E 1 R B + rbe + (1 + β ) RW + 2 R E 2
βRC // R L
RC RB + ui1 -
RL + + uc1
1 RW + 2 RE 2
RB ib
RC RL βib
rbe
1 RW + 2 RE 2
+ uc1 -
ui1 -
大时， 当RE大时，AC小
u id = 1 (u i1 u i 2 ) 2
uic称为输入信号的共模分量。 称为输入信号的共模分量。
uid称为差模分量 。
电路对共模分量没有放大作用，只对差模分量有放大作用。 电路对共模分量没有放大作用，只对差模分量有放大作用。
二、 典型差动放大电路
RC
UCC RB IB
UCC
1．电路的结构(长尾式) ．电路的结构(长尾式)
Aod Uo = 20 lg U id
实际运放的A 一般在100dB左右 实际运放的 od一般在 左右
（3）输入失调电压UIO和输入失调电压温漂 ）输入失调电压 输入失调电压是输出电压为零时，在输入端所加的补偿电压。 输入失调电压是输出电压为零时，在输入端所加的补偿电压。 它的大小反映了输入级差动管的对称程度，一般运放的U 它的大小反映了输入级差动管的对称程度，一般运放的 IO 值在1~10mV。UIO随温度变化，其变化率称为输入失调电 随温度变化， 值在 。 压温漂， 压温漂， dU IO 。 α UIO = dT
第一级是关键
用非线性元件进行温度补偿 采用差分式放大电路
2．输出电压与信号输入方式的关系 ．
UCC RB2 RB1 + ui1 RC +uoT1 T2 RC RB2 RB1 + ui2 -
（1）共模输入 ：两个输入电压大小相对，极性相同，即： 两个输入电压大小相对，极性相同， ） 输出电压为零，即差动放大电路的共模放大倍数为零。 输出电压为零，即差动放大电路的共模放大倍数为零。 （2）差模输入：两个输入电压大小相等，极性相反，即： ）差模输入：两个输入电压大小相等，极性相反，
三、 理想运放及特点
集成运算放大器符号
国内符号： 国内符号：
反相输入端 u－ 同相输入端 u+
－ ∞ ＋ ＋
7、8 集成运算放大电路 、
一、 集成运算放大器的组成
输入级 电压放大级 输出级
偏置电路
输入级一般都采用差动放大电路，要求其输入电阻高、零点漂 输入级一般都采用差动放大电路，要求其输入电阻高、 一般都采用差动放大电路 移小，能抑制干扰信号， 移小，能抑制干扰信号，输入级是提高集成运放质量的关键部 分。 电压放大级的主要作用是提高电压增益 的主要作用是提高电压增益， 电压放大级的主要作用是提高电压增益，一般由一级或多级的 共射放大电路组成 输出级与负载相连接，要求其输出电阻低、带负载能力强， 输出级与负载相连接，要求其输出电阻低、带负载能力强， 与负载相连接 能够输出足够大的电压和电流， 能够输出足够大的电压和电流，一般由互补对称放大电路或 射极输出器组成。 射极输出器组成。 偏置电路是为各级电路提供稳定和合适的偏置 是为各级电路提供稳定和合适的偏置， 偏置电路 是为各级电路提供稳定和合适的偏置 ， 决定各级的 静态工作点，一般由各种恒流源电路组成。 静态工作点，一般由各种恒流源电路组成。
u i1 = u i 2
u i 2 = u i1 u0 uc1 uc 2 uC1 Au = = = = A1 ui ui1 ui 2 ui1
（3）比较输入 ） 两个输入电压，既非共模，又非差模， 两个输入电压，既非共模，又非差模，它们的大小和极性是任意 的。
1 u ic = (u i1 + u i 2 ) 2
RC RB + ui1 +
T1 IE RE IE UEE
+uoT1 uo1 RL uo2 RW RE UEE
+ - T2
RC RB + ui2 -
I BQ =
U EE U BEQ RB + 2(1 + β ) RE
≈
U EE 2(1 + β ) RE
2．静态分析 ． 电位器R 电位器 W是微调电路对称的
当输入共模信号时， 因此， 当输入共模信号时，ui1=ui2因此，uo1=uo2，uo=0，共模电压放 ， 大倍数Ac=0，但如果负载不是接在两管的集电极之间，即所谓 大倍数 ，但如果负载不是接在两管的集电极之间， 的双端输出，而是接在单管的集电极和地之间，即单端输出时， 的双端输出，而是接在单管的集电极和地之间，即单端输出时， 共模放大倍数将不为零， 共模放大倍数将不为零，而是为
（3）高阻型 ） 差模输入阻抗大于100M 的集成运放称为高阻型运放，其输入偏 的集成运放称为高阻型运放， 差模输入阻抗大于 置电流I 为几至几十pA，主要应用于精密放大电路、有源滤波器、 置电流 IB为几至几十 ，主要应用于精密放大电路、有源滤波器、 取样—保持电路及 保持电路及A/D和D/A转换电路中。 转换电路中。 取样 保持电路及 和 转换电路中 （4）高压型 ） 电源电压和最大输出电压超过土22V的集成运放称为高压型运放。 的集成运放称为高压型运放。 电源电压和最大输出电压超过土 的集成运放称为高压型运放 （5）大功率型 ） 兼有高输出电压和高输出电流的集成运放称为大功率型运放。 兼有高输出电压和高输出电流的集成运放称为大功率型运放。 （6）低功耗型 ） 电源电压为± 电源电压为 ± 15V时，最大功耗不大于 时 最大功耗不大于6mW或工作在低电源电压 或工作在低电源电压 具有低静态功耗，并保持良好性能指标的集成运放。 时，具有低静态功耗，并保持良好性能指标的集成运放。 （7）宽带型 ） 单位增益带宽BWG大于 大于10MHZ的集成运放称为宽带型运放，主要 的集成运放称为宽带型运放， 单位增益带宽 应用于滤波电路中。 应用于滤波电路中。
例如 假设
AV2
漂移 10 mV+100 uV
漂移 1 V+ 10 mV
AV1 = 100, = 100, AV3 = 1 。
若第一级漂了100 uV， 若第一级漂了 ， 则输出漂移 1 V。 。 若第二级也漂 了100 uV， ， 则输出漂移 10 mV。 。 3. 减小零漂的措施
漂了 100 uV 漂移 1 V+ 10 mV
KCMRR=20 log
db(分贝 分贝) 分贝
本电路 KCMRR→ ∞
Ad=-200Ac=0.1 例: KCMRR=20 log | (-200)/0.1| =66 db |
三、 恒流源式的差动放大电路
电路结构: 电路结构
RC uo RC T2
+UCC
T1 ui1 E
R1 ui2
IC3 T3
电路特点： 电路特点： IC3具有恒流特性
R
3
R
2
-UEE
抑制温漂的原理
RC T1 ui1 IC3 T3 R3 IE3 -UEE R2 E uo T2 ui2 R1 +UCC RC
R2 UB3= R1+R2 （UCC-UEE） +（-UEE） （ 认为稳定 UE3↑ =IE3R3-UEE UBE3 ↓=UB3-UE3
T °C↑ ↑
IC1 ↑ IC2 ↑
RB I BQ + U BEQ + 2 RE I EQ U EE = 0Βιβλιοθήκη I CQ ≈ I EQ = βI BQ
U EE = 2RE
RC U EE 2RE
U CEQ = U CC + U EE RC I CQ 2 R E I EQ = U CC
3．动态分析 ． 当输入差模信号时， 引起I 变化量大小相等. 当输入差模信号时，因ui1 , ui2引起 E1 , IE2变化量大小相等 不变， 方向相反故电流 IE不变，即：△UE=0， ， 动态等效电路为： 动态等效电路为：
2．集成运放的分类 ． 集成运放分为通用型和专用型二大类，通用型运放的各项参 集成运放分为通用型和专用型二大类， 数都比较适中，无突出的指标，应用范围最广泛。 数都比较适中，无突出的指标，应用范围最广泛。 专用型运放是指某些单项指标达到比较高要求的运放，有高 专用型运放是指某些单项指标达到比较高要求的运放， 精度型、高速型、高阻型、高压型、大功率型、 精度型、高速型、高阻型、高压型、大功率型、低功耗型和 宽带型等，下面分别介绍。 宽带型等，下面分别介绍。 （1）高精度型 ） 主要特点是漂移和噪声很低， 主要特点是漂移和噪声很低，而开环增益和共模抑制比很 主要应用于精密放大电路中。 高，主要应用于精密放大电路中。 （2）高速型 ） 转换速率S 大于30V/s的集成运放属于高速型运放，主要 的集成运放属于高速型运放， 转换速率 R大于 的集成运放属于高速型运放 应用于A/D和D/A转换器、有源滤波器及高速采样 保持电 转换器、 应用于 和 转换器 有源滤波器及高速采样—保持电 路中。 路中。
结论：差动放大电路能放大差模信号而抑制共模信号。 结论：差动放大电路能放大差模信号而抑制共模信号。 放大差模信号 为了衡量抑制共模信号的能力—引入共模抑制比 为了衡量抑制共模信号的能力 引入共模抑制比
共模抑制比(CMRR)的定义 的定义 共模抑制比 CMRR — Common Mode Rejection Ratio Ad AC