第3章集成运算放大器000002-资料

Rb T1
+
+
u-o 1
RL
+
u-o 2
E
T2 Rb
+
因ui1 = ui2， uo1 = uo2
u i1
u ic
－
uo= 0 (理想化)。
IRe
R
_
e
V
EE
u ic
u i2
－
共模电压放大倍数
Auc 0
（1）双端输入双端输出
差模电压放大倍数
Aud



(Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
共模电压放大倍数
Rb rbe
)
Auc 0
R i d 2R brbe
Ro 2Rc
（4） 单端输入单端输出
+VCC
计算同双入单出：
Rc
Rc
Aud 2R Rbc //rRbLe
+ u i1
Rb T1 RL
+ u o1 －
T2 Rb
Auc


R 'L 2Re
－
iRe
R
_
e
V
EE
注意放大倍数的正负号：
求共模电压放大倍数：
Rc
Rc
Auc
=
uoc uic

uo1 uic
+
Rb
T1
RL
uo 1 －
+
T2 Rb +
= Rb
u
R'L rbe(1)2Re
i1
－
u ic
ie1
2 Re 2Re
ie2
u ic
u i2 －
R 'L 2Re
ib
+
+ Rb ui c
rb e
-
2 Re
+
ic
β ib RC
3.1.2 镜像电流源
基准电流：
+V CC IR R
IR
=VCCUBE R

V CC R
IC 1
2 IB
因为：UBE2=UBE1 IE2=IE1 T 1
IC 2 T2
所以： IC2 = IC1 IREF
无论T2的负载如何变化， IC2的电流值将保持不变。
微电流源
IC2IE2 UBE1UBE2
第3章 集成运算放大器
3.1 恒流源电路 3.1.1 晶体管恒流源 3.1.2 镜像电流源 3.1.3 有缘负载放大器
3.2 差动放大电路 3.3 集成运算放大器简介
3.3.1 运算放大器组成 3.3.2 互补对称功放电路 3.3.3 复合管 3.3.4 简单运算放大器
5.4 集成运算放大器的类型和型号命名方法 5.4.1 集成运算放大器的类型 5.4.2 集成运算放大器的型号命名方法
（3）不易制造大电阻。需要大电阻时，往往使用有源负载。
（4）只能制作几十pF以下的小电容。因此，集成放大器都采用 直接耦合方式。如需大电容，只有外接。
（5）不能制造电感，如需电感，也只能外接。
直耦放大电路的特殊问题——零点漂移
零漂现象：
uo
输 入 ui=0 时 ， ， 输 出 有 缓 慢 变化的电压产生。
有源负载放大器是指在集成运算反 照中用恒流源代替负载电阻组成有源负 载从而形成的放大器。
图示为有源负载单管共射放大电路。 图中T3是放大管，T2是有源负载， T2与T1组成镜像电流源，作为T3的偏置 电路。由于Ic2=I 保持恒定，T2的集电极 电阻rce2很大，因此该放大器可取得较 高的电压增益。
+
+
u i1 －
Ic3 T3 A
u i2 －
R3
R2 R1
B_
V EE
R 等 效 rc(e1rbe 3R 1/R 3 /R 2R 3)
4.差动放大器输入、输出方式的接法
ui1=ui2 =uic，
+ V CC
uid=0。
Rc
+ uo -
Rc
设ui1 ，ui2
uo1 ， uo2 。
本章难点:
差动放大器的各种电路形式和工作参数的分析
本章主要介绍集成运算放大器的基本知识，首先介绍 集成运算放大器的基本电路，集成运算放大器的基本组成， 在此基础上介绍简单的集成运算放大器电路，以及集成运 算放大器的分类，运算放大器的主要参数，最后提出理想 运算放大器的概念和特点。
3.1 恒流源电路
使两管均处于微弱导通
R2
状态，以消除交越失真。
＋ VCC
Ｔ１ uo
Ｔ２
RL
－ VCC
3.3.3 复合管
增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。
ib
c
iC
IcIc1Ic21Ib12(11)Ib1
Ib
Ib1
Ib1
b
T1
T2
1212
ie
ce
复合NPN型
iC
ib
b
T
1 2
R i d 2R brbe
设从T1的基极输入信号，如果从
Ro Rc
uo1 输出为负号；从uo2 输出为正号。
差动放大器动态参数计算总结
(1)差模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：
双端输出时：
Aud


(Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
单端输出时： Au
(2)共模电压放大倍数
R2 R1
流电阻并不大。
_
V EE
恒流源使共模放大倍数减小，而
不影响差模放大倍数，从而增加
共模抑制比。
恒流源差动放大电路的计算：
静态工作点：
UABVEER1R1R2
IC3

UAB0.7V R3
IC1

IC2

IC3 2
动态：
恒流源等效电阻：
+VCC
Rc
+ uo -
Rc
Rb T1
RL
T2 Rb
T8
T9 T12
Re2
U BE R e2
微电流源的特点：
+ V CC IR R
IC1 T1
（1）电流小（因为△UBE小）。 （2）电流稳定（电流负反馈）
IC2
T2 R e2 IE2
多路电流源
+V CC
IR
R
IC1
IC2
IC3
IC0
T0
T1
T2
T3
R0 R1
IE1 R 2 IE2 R 3
IE3
3.1.3 有源负载放大器
例如
假设 Au1=100,
Au2 =100
Au =10000
若输出有1 V的漂移
电压 。
+
ui
则等效输入有100 —
Rc1 Rb1
T1 Re1
Re2
+ VCC
+u o T2
- VEE
uV的漂移电压
等效 100 uV
漂移
3. 减小零漂的措施
第一级是关键
1V
用非线性元件进行温度补偿
采用差动放大电路
3.2 差动放大电路
R 'L/2R e
R brbe
3.3 集成运算放大器简介
3.3.1 运算放大器的组成
u u+u u-
差动输入级
电压放大级
偏置电路
输出级 uo u
3.3.2互补对称功放电路
工作原理 ：
电路中增加 D1、D2
R1
静态时，T1、T2两管发射
D1
结电压分别为二极管D1、u i D 2
D2的正向导通压降，致
0
产生零漂的原因：
由温度变化引起的。当温度
变化使第一级放大器的静态
工作点发生微小变化时，这
种变化量会被后面的电路逐
级放大，最终在输出端产生 较大的电压漂移。因而零点
+ ui
漂移也叫温漂。
—
Rc1 Rb1
T1 Re1
t
Re2
+ VCC
+u o T2
- VEE
零漂的衡量方法：将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。
iRe （=2 ie1 ）
画出共模等效
++ u ui1－i1－
电路
+ V CC
R Rc c
++
RRb b T T1 1
RL RL
u－－uoo11
R cR c T 2T 2 R bR b
u ui c ic
_ ie1i Re
2 Re 2RRe e
V
ie2
u iuc ic
EE
++ u iu2 i2 －－
恒流源电路为放大电路提供稳定的偏置电流，同时能 作为放大电路的负载。本节主要介绍常用的恒流源电路。
3.1.1 晶体管恒流源
+V CC
Rb1
Rc
Ic
T
R b2
Re
+V CC
R b1
Io
T
Io
V Re
R b2
（a）晶体管恒流源电路 （b）恒定电流的电流源 （c）晶体管恒流源二极管温度补偿电路
图3-1 恒流源电路
单端输出时，Ro Rc
双端输出时，Ro 2Rc
(5)共模抑制比
共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。
KCMR
Aud Auc
，或
KCMR20lgAAuudc dB
双端输出时KCMR可认为等于无穷大， 单端输出时共模抑制比：

K CM R
R 'L/2(R brb)e R e
3. 共模抑制比
K CMR =
Aud Auc
３. 恒流源差动放大电路
根据共模抑制比公式：
KCMR
Re
Rb rbe
+VCC
Rc
+ uo -
Rc
加大Re，可以提高共模抑
制比。为此可用恒流源T3来
代替Re 。
u
i
1
+
恒流源的作用
－
等效很大的交流电阻，直
Rb T1
RL
T2 Rb
+
u i2
T3
－
R3
++ VCC
T4 u+
o
T5
u ++
同 相输 入 端
Is
输 入级
中 间级
输 出级
+- VEE
2.集成运算放大器符号
国内符号：
反相输入端 uV+ 同相输入端 uV-
+∞
A －
+
uo 输出端
V
国际符号：
u- － u－+ ＋
集成运放的特点：
•电压增益高
uo •输入电阻大
•输出电阻小
3. 通用型集成运放F007
该电路为具有分压式电压负反馈偏置的共射极
电路，三极管处于放大状态，通过三极管输出曲 线可知，三极管工作在放大区，其输出曲线近似 平行于横轴，即Ib恒定时，Ic近似不变，其集射间 的动态电阻rce很大。因此该电路可以作为输出恒 定电流的电流源来使用，用如图 (b)中的符号所示。
如图 (c)所示为二极管温度补偿恒流源电路。 二极管D与三极管的发射结有相同的温度系数，当 温度发生变化时，VD等比同步补偿VBE的变化，使 Io更加稳定。
5.5 集成运算放大器的主要性能参数
5.6 理想运算放大器
5.6.1 理想运算放大器的主要技术指标 5.6.2 理想运算放大器在线性时的特性 5.6.3 理想运算放大器在非线性时的特性
本章重点:
1. 集成运算放大器的组成 2. 差动放大器的工作原理 3. 恒流源电路的工作原理 4. 集成运算放大器的类型及参数 5. 理想运算放大器的特性
I VCC-UBE1 R
T1 I
R
+
ui －
+V CC T2
+
T3 uo
－
有源负载共射放大器
3.2 差动放大电路 什么是集成运算放大器？
集成运算放大器——高增益的直接耦合的集成 的多级放大器。
集成电路的工艺特点：
（1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实现 需要对称结构的电路。
（2）集成电路的芯片面积小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦 以下。
Auc 0
+ V CC
Rc
+ uo -
Rc
Rb T1
+
u-o 1
RL
+
u-o 2
T2 Rb
差模输入电阻
+
u i1
R i d 2R brbe －
输出电阻
Ro 2Rc
+
u i2
R
_
e
V
－
EE
（2） 双端输入单端输出
差模电压放大倍数
Aud2RRbc//rRbLe
+ V CC
Rc
Rc
+
这种方式适用 于将差分信号转换
Rb T1 RL
u o1 －
T2 Rb
为单端输出的信号。 +
u i1 －
差模输入电阻
R id2 R brbe
+
u i2
R
_
e
V
－
EE
输出电阻 Ro Rc
共模电压放大倍数
ui1=ui2 =uic，
设ui1 ，ui2
ie1 ， ie1 。
2. 差模信号和共模信号及电压放大倍数
差模信号： 共模信号：
uid=ui1ui2
1 uic =2(ui1ui2)
+ V CC
Rc
Rc
差模电压增益：
Aud
=
uod u id
Rb
共模电压增益：
A uc
=
uoc u ic
+ u i1
－
总输出电压：
+ uo _
T1
T2
R
_
e
V
EE
Rb
+ u i2 －
u o= u o d u o cA u u i d d A u u i cc
1.结构: 对称性结构
即：1=2=
Rc
+ V CC Rc
UBE1=UBE2= UBE
Rb
rbe1= rbe2= rbe
+
RC1=RC2= RC
u i1 －
Rb1=Rb2= Rb
+ uo _
T1
T2
R
_
e
V
EE
Rb
+ u i2 －
差动放大电路又称差分放大电路，它的输出电压与两个输入
电压之差成正比。它能较好地克服直接耦合放大器的零点漂移问 题，是集成运算放大器的基本组成单元。
rberb1 e r 1b2 e
ie
e
ib
b
复合NPN型
ib
b
复合PNP型
c
iC
T1 T2 ie
e c
iC
T1 T2 ie