武汉大学模电第六章PPT课件
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模电课件 第六章
c2 c1
i ＋
V1
V2
c1
u－id
I
－UEE
I
I
I
ic1 1 ic 2 ic1
uBE 2 uBE 1
1 e UT
uid
1 e UT
I
I
I
ic 2 1 ic1 ic 2
uBE 1 uBE 2
1 e UT
uid
1 eUT
第六章 集成运算放大器电路原理
iC1,iC2 I
iC2
iC1
I
Ir
Ir
第六章 集成运算放大器电路原理 多集电极晶体管镜像电流源
3.比例电流源
第六章 集成运算放大器电路原理
UBE1 IE1R1 UBE2 IE2R2 U BE1 U BE 2
IE1R1 IE2R2
IC2
IE2
R1
I E1
R1 R2
Ir
Ir
UCC U BE1 Rr R1
4.微电流电流源
第六章 集成运算放大器电路原理
第六章 集成运算放大器电路原理
iC1,iC2
第六章 集成运算放大器电I 路原理
iC2 Q
iC1
I 2
iC1
iC2
6 UT 4 UT2 UT 0 2UT 4UT 6UT uid
可见，增益AU正比于恒流源电流I。那 么，改变I就可以控制增益。
如果使I受到另外一个信号ub的控制， 那么就可以实现信号的相乘。
)(UGS
UGSTH )2
W1
W2
L1
L2
IO W2 / L2 Ir W1 / L1
二. CMOS共源放大第器六章 集成运算放大器电路原理
第六章 集成运算放大器电路原理 三.CMOS差动放大器
《模拟电路第六章》PPT课件
反馈组态 电压串联 电压并联 电流串联 电流并联
Auf 或Ausf
Auf
U Uoi
U Uof
1 Fuu
Ausf
U Uos
1 Fiu
1 Rs
Auf
U Uoi
1 Fui
RL'
Ausf
U Uos
1 Fii
RL' Rs
与负载无关
与总负载成 线性关系
通常 A uf(， A usf)、 A 、 F 、 A f 符号相同。
' i
的叠加关系
U i' U i U f或 I i' I i I f－－负反馈 U i' U i U f或 I i' I i I f－－正反馈
3. 正、负反馈的判断
uDuIuF
uF
R1 R1 R2
uO
uF
反馈量是仅仅决定于输出量的物理量。
反馈量仅决定于输出量
反馈电流
净输入电流减小，引入了负反馈
一、负反馈放大电路的方框图 二、负反馈放大电路放大倍数的一般表达式 三、深度负反馈的实质 四、基于反馈系数的放大倍数的估算方法 五、基于理想运放的放大倍数的计算方法
一、负反馈放大电路的方框图
负反馈放大电路 的基本放大电路
断开反馈，且 考虑反馈网络 的负载效应
反馈网络
决定反馈量和输出量关系 的所有元件所组成的网络
Uo If Rs
பைடு நூலகம்
1 Fiu
1 Rs
2. 电压并联负反馈电路
Fiu
If U o
Ausf
U Uos
1 Fiu
1 Rs
iR2
uN uO R2
Fiu
精品课件-模拟电子技术-第6章
第六章 集成运算放大器
6.2.2 长尾式差动放大电路
图6 – 5 长尾式差动放大电路
第六章 集成运算放大器
1. 静态工作点的稳定性
静态时, 输入短路, 由于流过电阻Re的电流为IE1 和IE2之和, 且电路对称,IE1=IE2,故
U EE U BE 2I R E1 e I B Rs1
I B1
(1)由于电路难以绝对对称,所以输出仍然存在零漂。 (2)由于每一管子没有采取消除零漂的措施,所以当温度 变化范围十分大时,有可能差动放大管进入截止或饱和,使放 大电路失去放大能力。 (3)在实际工作中,常常需要对地输出,即从c1或c2对地输 出(这种输出我们称为单端输出),而这时的零漂与单管放大电 路的一样,仍然十分严重。 为此，人们又提出了长尾式差动放大电路。
第六章 集成运算放大器
第六章 集成运算放大器
6.1 零点漂移 6.2 差动放大电路 6.3 电流源电路 6.4 集成运算放大器介绍 6.5 集成运放的性能指标
第六章 集成运算放大器
图6-1 集成运放框图
第六章 集成运算放大器
6.1 零点漂移
运算放大器均是采用直接耦合方式。在第二章对直接耦 合方式的特点及问题作了介绍,这里主要讨论直接耦合放大电 路的零点漂移问题。
第六章 集成运算放大器
图6 – 3 差动放大电路的基本形式
第六章 集成运算放大器
1. 共模信号及共模电压放大倍数Auc 所谓共模信号,是指在差动放大管V1和V2的基极接入幅度 相等、极性相同的信号,如图6-4(a)所示,即
Uic1 Uic2
下标ic表示为共模输入信号。通常,共模信号都是无用信号。
I E1
1
,
Rs1 Rs2 Rs
模电第六章(童诗白)讲解的ppt
& Xd
& Xf
& A & F
& Uo
电流反馈
电压反馈
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5
• 对输出端的影响：串联反馈在输入级与反馈网络的连接 对输出端的影响： 处断开；并联反馈使输入端对地短路。 处断开；并联反馈使输入端对地短路。
+ +
& Ud
+ & U -
& A
f
& Xo
& Ii
& Id
& If
& Xo
解：据图示瞬时极性： 据图示瞬时极性：
& & & Ib = (Ii − I f ) ↓
所以，为并联负反馈。 所以，为并联负反馈。 & 短路， 若将 U 0 短路，同时将输 入信号接地， 入信号接地 ， 使输入量对 反馈网络的影响， 反馈网络的影响，则：
C1 Rs + us –
I& f
& Ic2
I&i I&b
6.1 反馈的基本概念及判断方法 6.2 负反馈放大电路的四种基本组态 6.3 负反馈放大电路的计算 6.4 深度负反馈放大电路放大倍数 的分析 6.5 负反馈对放大电路性能的影响 6.6 负反馈放大电路的稳定性 6.7* 放大电路中其它形式的负反 馈 本章小结 内容简介
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4
2. 基本放大电路的计算
(1) 开环时反馈网络的负载效应
• 对输入端的影响：电流反馈使输出电流所在回路开路； 对输入端的影响：电流反馈使输出电流所在回路开路； 电压反馈使输出端短路。 电压反馈使输出端短路。
模电6 ppt课件
2020/11/13
(6-12)
三、过零比较器: (UR =0时) uo
ui
+
+ uo
+UOM 0
ui
-UOM
+
+ uo ui
2020/11/13
uo
+UOM
0 -UOM
ui
(6-13)
例：利用电压比较器将正
ui
弦波变为方波。
ui
+
+ uo
uo
+Uom -Uom
2020/11/13
t t
(6-14)
-Uom 传输特性
特点：运放处于开环状态。
当ui > UR时 , uo = +Uom 2020/11/13 当ui < UR时 , uo = -Uom
(6-11)
二、 若ui从反相端输入 uo
UR
+
ui
+ uo
+Uom
0
UR
ui
-Uom
当ui < UR时 , uo = +Uom 当ui >UR时 , uo = -Uom
电路改进：用稳压管稳定输出电压。
uo
ui
+
uo
+
+UZ
UZ
0
ui
-UZ
电压比较器的另一种形式
——将双向稳压管接在
负反馈回路上
ui
2020/11/13
UZ
R
+
R´
+
uo
(6-15)
比较器的特点
1. 电路简单。
ui
2. 当Ao不够大时，
模拟电子技术课件第六章
U TH − RU = − 2 Z = u+ R3 + R2
+ R2 Uz R2 + R3
R2
R3 +Uz
电容C放电，uC下降
u 当uC=u-<u+时， O=UZ
返回电容C充电状态。
R2 Uz R2 + R3
3. 周期与频率的计算（P182 自学）
26
6.5.1 矩形波产生电路
4. 占空比可变的矩形波产生电路
2
6.2 正弦波振荡电路的振荡条件(P172)
正弦波振荡电路就是一个无输入信号的正反馈放大器 。
Xi = 0
•
• •
•
•
•
X i′
Xo
X i′
•
A
•
A
Xo
Xf
•
•
Xf
•
F
F
自激振荡的条件： 而X f = FX o = FAXi '
X f = Xi '
即 AF = 1
3
1. 振荡条件
AF = 1
因为： A(ω ) = | A | ∠ϕ A
14
6.4.1 变压器反馈式LC振荡电路
Is
1 LC并联回路选频特性
等效阻抗
1 ( R + jωL) jωC Z= 1 + R + jωL jωC
一般有 R << ωL 则
Z= L C 1 ) ωC
•
U
R + j(ωL −
当 ω = ω0 = 谐振时
1 LC
时， 电路谐振。 ω 0 =
1 LC
为谐振频率
首端 L1 中间端 L2 尾端 C
+ R2 Uz R2 + R3
R2
R3 +Uz
电容C放电，uC下降
u 当uC=u-<u+时， O=UZ
返回电容C充电状态。
R2 Uz R2 + R3
3. 周期与频率的计算（P182 自学）
26
6.5.1 矩形波产生电路
4. 占空比可变的矩形波产生电路
2
6.2 正弦波振荡电路的振荡条件(P172)
正弦波振荡电路就是一个无输入信号的正反馈放大器 。
Xi = 0
•
• •
•
•
•
X i′
Xo
X i′
•
A
•
A
Xo
Xf
•
•
Xf
•
F
F
自激振荡的条件： 而X f = FX o = FAXi '
X f = Xi '
即 AF = 1
3
1. 振荡条件
AF = 1
因为： A(ω ) = | A | ∠ϕ A
14
6.4.1 变压器反馈式LC振荡电路
Is
1 LC并联回路选频特性
等效阻抗
1 ( R + jωL) jωC Z= 1 + R + jωL jωC
一般有 R << ωL 则
Z= L C 1 ) ωC
•
U
R + j(ωL −
当 ω = ω0 = 谐振时
1 LC
时， 电路谐振。 ω 0 =
1 LC
为谐振频率
首端 L1 中间端 L2 尾端 C
模电课件第6章
所以IC2也很小。
ro≈rce2（1＋
Re2 ）
rbe2 Re2
（参考射极偏置共射放大电路的输出电阻 R）o
当电源电压发生变化时，IC2的变化远小于IREF的变化，电
源电压波动对IC2影响不大,故：此电流源有很高的恒定性。
6.1.1 BJT电流源电路
3. 高输出阻抗电流源
IR EF V CC V B3E R V B E 2 V EE
电流源：是指电流恒定的电源
电流源的作用
为放大电路提供稳定的偏置电流
可作为放大电路的有源负载，以 便提高放大电路的电压增益
电流源的特点： 直流电阻小，交流电阻大
6.1.1 BJT电流源电路
CH6 模拟集成电路
1. 镜像电流源
T1、T2的参数全同 即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2
VB E2=VB E1 IE2 = IE1 IC2 =IC1
CH6 模拟集成电路
1. MOSFET镜像电流源
IOID 2IRE F V D DV R SS V G S
当器件具有不同的宽长比时
IO
W2 W1
/ /
L2 L1
IRE
F
（=0）
ro= rds2
MOSFET基本镜像电路流
6.1.2 FET电流源电路
1. MOSFET镜像电流源
用T3代替R，T1~T3特性相同，
CH6 模拟集成电路
6.2.1 差分式放大电路的一般结构
1. 用三端器件组成的差分式放大电路
由于电源具有恒流 特性，并带有高阻 值的动态输出电阻， 因而电路具有稳定 的直流偏置和很强 的抑制共模信号的 能力。
CH6 模拟集成电路
一般集成运算放大器都采用直接耦合方式，即级—级之间 不用任何耦合件，这样信号损失小，效率高，频响好，频带宽。 但前后级Q点会相互影响，产生零点漂移，即当温度变化使第一 级放大器静态点发生微小变化时，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 。
模电第六章_ppt课件
v o1 v o2 vo Avd = v i1 v i2 vid
Rc 2 v o1 rbe 2 v i1
以双倍的元器件换 取抑制零漂的能力
接入负载时
1 β(R c || R L) 2 A vd = r be
<B> 双入、单出
v o1 vo 1 Rc 1 Avd1 = Av d vid 2 v i1 2 2 rbe
V = V BE2 BE1
则 I =I E2 E1 , IC2= IC1
I R EF I C 1 2 I B IC2 2 IB
2 I C 2 (1 ) 当 2 时，IC2和IREF是镜像关系。
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源
当BJT的β较大时，基极电流IB可以忽略
6.2 差分式放大电路
6.2.0 概述 6.2.1 差分式放大电路的一般结构 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 6.2.3 源极耦合差分式放大电路
6.2.0 概述
1. 直接耦合放大电路
# 为什么一般的集成运 算放大器都要采用直接 耦合方式？
可以放大直流信号
2.直接耦合放大电路 电源电压波动 的零点漂移 也是原因之一
V V ( V ) V V CC BE E E CC E E Io＝IC2≈IREF＝ R R
无论C2支路的负载值如何， IC2的电 流值将保持不变。
代表符号
动态(交流)电阻
i 1 C 2 r ( ) o I B 2 v CE 2
rce
一般ro在几百千欧以上
差模输入电阻
不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放 大电路的两倍。
R r id = 2 be
Rc 2 v o1 rbe 2 v i1
以双倍的元器件换 取抑制零漂的能力
接入负载时
1 β(R c || R L) 2 A vd = r be
<B> 双入、单出
v o1 vo 1 Rc 1 Avd1 = Av d vid 2 v i1 2 2 rbe
V = V BE2 BE1
则 I =I E2 E1 , IC2= IC1
I R EF I C 1 2 I B IC2 2 IB
2 I C 2 (1 ) 当 2 时，IC2和IREF是镜像关系。
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源
当BJT的β较大时，基极电流IB可以忽略
6.2 差分式放大电路
6.2.0 概述 6.2.1 差分式放大电路的一般结构 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 6.2.3 源极耦合差分式放大电路
6.2.0 概述
1. 直接耦合放大电路
# 为什么一般的集成运 算放大器都要采用直接 耦合方式？
可以放大直流信号
2.直接耦合放大电路 电源电压波动 的零点漂移 也是原因之一
V V ( V ) V V CC BE E E CC E E Io＝IC2≈IREF＝ R R
无论C2支路的负载值如何， IC2的电 流值将保持不变。
代表符号
动态(交流)电阻
i 1 C 2 r ( ) o I B 2 v CE 2
rce
一般ro在几百千欧以上
差模输入电阻
不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放 大电路的两倍。
R r id = 2 be
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(3) 叠加原理
.
R1 N
Rf
–
A +
R2 P
R3
vO
14
例
减法电路
(1) 利用反相信号求和
vO
Rf 2 R2
Rf 1 R1
vS1
Rf 2 R2
v S2
特点：有虚地、结构简单
输入电阻小
(2)利用差分式电路
vO(1R R1 f)R2R 3R3vS2R R1 f vS1
vS1
特点：电阻要配对、无虚地、
输入电阻不等
分析方法小结：
(1) 基本的虚短、虚断
vS2
(2) 分解为基本电路（多个运放）
一、反相放大器
电压并联负反馈
Rf
虚短、虚断
R1 v- if
v- v 0 (虚地)
vI v- v- vO
R1
Rf
vO
Rf R1
vI
vi
i1 v+
RP
Rp=Rf//R1
vo
性能特点
输入电阻小（Ri = R1 ） 运放共模输入电压 0 有虚地 —— 设计简单
平衡电阻 输入端对地的 静态电阻相等，保证静态 时输入差分级的对称性。
电压—电流转换器 Rf
Rf
i1 v -
i2
is
Rs v
vo
i1 v -
i2
vs
R1 v
vo
i 3 R3
RP
i 4 R2
ZL iL
v- v 0
Ri
v i1
0
R sR i,则 i2i1is
voi2Rf isRf
vs iLZL iLZLvo
R1
Rf
vo
iLZL R3
iLiLRZ2L
取 Rf 1 . R1R3 R2
6.2 集成运放组成的基本运算电路
一、加减法电路
R2 vS2
vS1 R1
Rf
iI
– N
vO
+ P
反相比例加法
同相比例加法
vNvP 0
v S1 - v N v S2 - v N v N - v O
R1
R2
Rf
vOR 2(R R1f vSR 1fR R2f vS2)
vS2
iI
vS1 R1
– N
+ P
i
＝
L
－
vs R2
8
四、差动放大器
vO(1R R1 f)R2R 3R3vS2R R1 f vS1
vS1
R1 N
Rf
–
vO
取R R1 f R R2 3，A 则 vdvviodR R1 f
vS2
A +
输入电阻
R id
v id i
2R1
R2
特点：
P
R3
虚短 vidiR1iR1
电阻要配对、无虚地、
电阻很大时才能获得
高增益和高输入阻抗
.
9
五、仪器放大器
第一级A1 、A2
当vI1vI2时
vO 1(1RR2 /12)vI1 vO 2(1RR2 /12)vI2
当vI1vI2时
vO1 vI1
vO2vI2 vO 0
第二级A3差分电路
vORRf (vO 2vO 1) v.OR Rf (12R R21)(vi2vi1) 10
按功能分类
放大 — 信号传递，
运算 —
AV、AI、AR（V/I）、AG（I/V）
、 、 、 d d、 x tlnx、 ex、 、
处理 — 滤波、峰值、有效值、绝对值、限幅
比较 — 判断电压大小
信号产生 — 正弦、方波、三角波（第9章）
按工作区域分类
线性应用 非线性应用 —— 电压比较器
线性应用的条件
vO1 R
vP
vN
vO
R R Rf
vI 1vPvI 2vP vP0
R1
R2
R3
R
vP(R1//R2//R3)(vR I11vR 反. 相器
vO (1RRf )vP
11
例
(1) 求vO 表达式 (2) 说明A1 , A2各构成 什么功能电路。
解:
第一级A1反相比例
vo1
Rf 1 R1
必须引入负反馈，用Xf 抵消Xi ，使 Vid < Vim，运放工作在线性区。
由于AVO , 为深度负反馈，可用 虚短和虚断。
vID
vO AVO
0
虚短 vP= vN
虚断
iI
v ID ri
0
增益与负载无关
O
1~2V
V+ =15V
V om= 14V
70V
P- N
V-
V+
vP
+
vN
vO
B
V-
6.1 集成运算放大器构成的放大电路
R vS2
1R2
P RfR3
(2)
R1 N
Rf
vS1
–
vO
A
+
vS2
R2 P
R3
方法二，叠加定理
vS1单独作用， vS2 =0 : 反相比例
由(1)得： vPR2R 3R3vS 2
vO'
Rf R1
vS1
vO((R R 11R R 11 R R ff))vN(R 2R R R31fR v3S)v1S2R R1 f.vSv1 S2单v独O "作用(1，R R vS1f1)=(R 0 2:R 同3R 相133比)vS例2
概述
理想运放的特性
+
1、开环电压增益 Aod=∞
2、差模输入电阻 Rid=∞
iI
+
3、输入偏置电流 IB1=IB2=0+
AvovI ro
vI
ri – +
+
4、输出电阻 R0=0
–
–
vO
–
5、共模抑制比 KCMR=∞
6、频带宽度 BW=∞
7、输入失调电压、输入失调电流以及 它们的漂移均为零
集成运放的应用
vS1
第二级A2反相加法
vO
Rf 2 R2
v S2
Rf2 R2
v O1
多级运放结构
vO
Rf 2 R2
Rf 1 R1
vS1
Rf 2 R2
v S2
利用反相信号求和
以实现减法运算
.
12
例
求vO 表达式
解: 方法一，虚短、虚断
vN vR1P N
Rf
vS1vS2vP vP0
R2
R–3 A
(1v)O
vS1vN vN+vO
例1 设计要求：
为了用低值电阻实现高电压增益的 反相比例运算
Ri = 1M ，AV = -100 i1 i2
vvII R 1 R 1 i1
R2 Rf
vN
i2
--
v+P
A +
A
vM
R2 R1
vI
vO vO
i2 i3 i4
i1
i4
R4
解取 RRRR：2243：AR R R=>==Vf2 >1R91 =9kR1RvR vkA 53R=OI1 V R,iR/R2R ==4/R i1R(1=f k1RRM/ /11 R1fi1 Mf3)M 0M 0v R M3 vO v 0O (R R 1v22 M v O (1 R 103R R R R R 4 2v3R 1 2 1M v4R R I) (R 4 3 14)vvvM M IR R R 4 24 v((O 1 R R R 24 3)R R R 4 3)4vI RR 2R 34)R vI1
二、同相放大器
Rf
电压串联负反馈
R1
v－
虚短、虚断
-
v＋
A +
vO
vI
v- vvI
0v- v- vO
R1
Rf
R2 = R1//Rf
vO
(1
Rf R1
)vI
性能特点
输入电阻大（Ri = ）
vI
运放共模输入电压 vi
对运放KCMR 要求较高
v－
-
v＋
A +
vO
电压跟随器
三、电流与电压转换器
电流—电压转换器