第45章 集成运放及放大电路的频率响应(1)
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第三章 复习
. 多级放大电路的分析： 1、静态分析（静态工作点的计算） 2、动态分析（画微变等效电路、计算Au、Ri、Ro） . 差分放大电路： 1、差分放大电路的主要作用 2、差分放大电路的分析 1）静态分析（静态工作点的计算） 2）动态分析（画微变等效电路、计算Au、Ri、Ro）
5-1-1
例：电路如图所示，晶体管的β=50， rbb’ =100Ω （1）计算静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位； （2）求电路的Ad 、 Ri、RO。 解:（1）用戴维宁定理计算出左 边电路的电源和等效电阻为：
（4）输入失调电压UIO及其温漂dUIO/dT。
（5）输入失调电流IIO及其温漂dIIO/dT。 （6）输入偏置电流IIB。 （7）最大共模输入电压UIcmax。 （8）最大差模输入电压UIdmax。 （9）-3dB带宽fH。 （10）单位增益带宽fc。
（11）转换速率SR。
5-1-9
**二、 理想运放在线性工作区的特点
U CQ2 VCC 15V
5-1-3
（2）电路的Ad 、 Ri、RO。 26mA rbe rbb ' (1 ) 5.1k I EQ
' RL Ad 32.7 2( Rb rbe )
Ri 2(Rb rbe ) 10.4k
RO RC 10k
5.1 频率响应概述
5 - 1 - 14
在放大电路中 1）由于耦合电容的存在,对信号构成高通电路。
即对于频率足够高的信号,电容相当于短路,信号毫无损 失通过。（如果频率下降,容抗增大产生压降,使Au下降） 2）由于晶体管结电容的存在,对信号又构成低通
电路。即对于信号频率足够低时,相当于开路,对电路不
5 - 1 - 11
当集成运放工作在线性区，即满足“虚短”和 “虚短”的条件。 对于工作在线性区的应用电路， “虚短”和“虚断”是分析其输入信号和输出信 号关系的基本出发点。
uP uN
iP iN 0
5 - 1 - 12
第五章 放大电路的频率响应
. 频率响应概述
. 晶体管的高频等效模型
. 放大电路的频率响应
5 - 1 - 13
一、 频率响应的概念： 在放大电路中，放大倍数与信号频率的函数关系， 称为频率响应或频率特性。 放大电路中由于C，L及晶体管极间电容的存在，电 路对不同频率的信号具有不同的放大能力。 在第二章中2.1介绍电路性能时，简单说明了通频带 的概念。指出放大电路对某一频率范围的信号能正常放 大，这个频率范围称为通频带。 了解电路对不同频率信号的放大能力，在使用电路 前应查阅资料，了解通频带，确定电路的适用范围。
5-1-6
集成运放由四部分组成
输入级：是双端输入的高性能差分电路。 Ad 大，Ri 高，抑制 uIC能力强。 中间级：一般为共射放大电路，具有较大的 Au。 输出级：互补对称输出级，Ro 小，带负载能力强。 偏置电路：保证电路正常工作及提供能量来源。电子电 路中必不可少的一部分。
5-1-7
集成放大器的符号： （具体电路见：P197~200）
产生影响。而当频率升高时,极间电容将分流,从而导致 Au下降,产生相移。 由此可见，信号频率过高或过低都将影响放大电路 对信号的放大能力，导致Au下降。只有信号的频率在一 定范围内，信号才能被正常放大。
5 - 1 - 15
二、高通电路
UO Au Ui
如果令： τ
R 1 R j C
1 1 1 jRC
1、同相输入端电位近似等于反相输入端电位。 即: uP
uN
由于输入与输出的关系： uo =Aod(up– uN )，uo为有限 值，开环Aod很大，一般为105~107 ，理想时为无穷大， 因而净输入电压 u u 0
P N
于是有： u
P
uN
“虚短”是指集成运放的两个输入端电位无穷接近， 但又不是真正短路。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
RL V VCC 5V RC RL
' CC
R RC // RL 6.67k
' L
5-1-2
静态时T1和T2的集电极电流和 集电极电位分别为：
I CQ1 I CQ2 I CQ I EQ VEE U BEQ 2 Re 0.265mA
' I R' 3.23V UCQ1 VCC CQ L
up 与uO 相位相同， up—为同相输入端； uN 与uO相位相反， uN —为反相输入端。
输入与输出信号的关系： uo = Aod ( up– uN )
集成运放的电压放大倍数称为差模开环放大倍数, 记作Aod。通常Aod非常高，可达几十万倍。
5-1-8
集成运放的性能指标 （1）开环差模增益Aod：常用分贝（dB）表示，其分贝 数为20lg|Aod|。 （2）共模抑制比KCMR。 （3）差模输入电阻rid。
称两个输入端为“虚 短”。
5 - 1 - 10
2、两个输入端的输入电流均为零。
即：iP
iN 0
称两个输入端“虚断”
因为差模输入电阻 Rid 很大，理想时为无穷大； 净输入电压 up– uN 近似为零。 iI = (up– uN ) / Rid 所以两个输入端的输入电流也均为零. 也就是从集成运放输入端看进去相当于断路， 称两个输入端“虚断”。 “虚断”是指集成运放两个输入端的电流趋于零， 但又不是真正断路。 对于工作在线性区的应用电路，“虚短”和 “虚断”是分析其输入信号和输出信号关系的基本 出发点。
—— 时间常数 下限截止频率
RC
1 1 L τ RC
Au 1
L 2f L
1 fL 1 jf
1 fL 2RC
f j fL f 1 j fL
5-1-4
第四章
集成运算放大器 （简介）
. 集成运算放大器的组成
. 集成运算放大器的特点
5-1-5
第四章
集成运算放大器
一、 集成运放的组成
从外部看，集成运算放大器是一个双端输入， 单端输出，具有高差模放大倍数Ad，高Ri，低Ro, 能较好地抑制温漂的差动放大电路。 集成运算放大器特点: 1）高增益的多级放大电路—大的电压放大倍数 2）集成电路 3）直接耦合放大电路。
. 多级放大电路的分析： 1、静态分析（静态工作点的计算） 2、动态分析（画微变等效电路、计算Au、Ri、Ro） . 差分放大电路： 1、差分放大电路的主要作用 2、差分放大电路的分析 1）静态分析（静态工作点的计算） 2）动态分析（画微变等效电路、计算Au、Ri、Ro）
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例：电路如图所示，晶体管的β=50， rbb’ =100Ω （1）计算静态时T1和T2的集电极电流和集电极电位； （2）求电路的Ad 、 Ri、RO。 解:（1）用戴维宁定理计算出左 边电路的电源和等效电阻为：
（4）输入失调电压UIO及其温漂dUIO/dT。
（5）输入失调电流IIO及其温漂dIIO/dT。 （6）输入偏置电流IIB。 （7）最大共模输入电压UIcmax。 （8）最大差模输入电压UIdmax。 （9）-3dB带宽fH。 （10）单位增益带宽fc。
（11）转换速率SR。
5-1-9
**二、 理想运放在线性工作区的特点
U CQ2 VCC 15V
5-1-3
（2）电路的Ad 、 Ri、RO。 26mA rbe rbb ' (1 ) 5.1k I EQ
' RL Ad 32.7 2( Rb rbe )
Ri 2(Rb rbe ) 10.4k
RO RC 10k
5.1 频率响应概述
5 - 1 - 14
在放大电路中 1）由于耦合电容的存在,对信号构成高通电路。
即对于频率足够高的信号,电容相当于短路,信号毫无损 失通过。（如果频率下降,容抗增大产生压降,使Au下降） 2）由于晶体管结电容的存在,对信号又构成低通
电路。即对于信号频率足够低时,相当于开路,对电路不
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当集成运放工作在线性区，即满足“虚短”和 “虚短”的条件。 对于工作在线性区的应用电路， “虚短”和“虚断”是分析其输入信号和输出信 号关系的基本出发点。
uP uN
iP iN 0
5 - 1 - 12
第五章 放大电路的频率响应
. 频率响应概述
. 晶体管的高频等效模型
. 放大电路的频率响应
5 - 1 - 13
一、 频率响应的概念： 在放大电路中，放大倍数与信号频率的函数关系， 称为频率响应或频率特性。 放大电路中由于C，L及晶体管极间电容的存在，电 路对不同频率的信号具有不同的放大能力。 在第二章中2.1介绍电路性能时，简单说明了通频带 的概念。指出放大电路对某一频率范围的信号能正常放 大，这个频率范围称为通频带。 了解电路对不同频率信号的放大能力，在使用电路 前应查阅资料，了解通频带，确定电路的适用范围。
5-1-6
集成运放由四部分组成
输入级：是双端输入的高性能差分电路。 Ad 大，Ri 高，抑制 uIC能力强。 中间级：一般为共射放大电路，具有较大的 Au。 输出级：互补对称输出级，Ro 小，带负载能力强。 偏置电路：保证电路正常工作及提供能量来源。电子电 路中必不可少的一部分。
5-1-7
集成放大器的符号： （具体电路见：P197~200）
产生影响。而当频率升高时,极间电容将分流,从而导致 Au下降,产生相移。 由此可见，信号频率过高或过低都将影响放大电路 对信号的放大能力，导致Au下降。只有信号的频率在一 定范围内，信号才能被正常放大。
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二、高通电路
UO Au Ui
如果令： τ
R 1 R j C
1 1 1 jRC
1、同相输入端电位近似等于反相输入端电位。 即: uP
uN
由于输入与输出的关系： uo =Aod(up– uN )，uo为有限 值，开环Aod很大，一般为105~107 ，理想时为无穷大， 因而净输入电压 u u 0
P N
于是有： u
P
uN
“虚短”是指集成运放的两个输入端电位无穷接近， 但又不是真正短路。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
RL V VCC 5V RC RL
' CC
R RC // RL 6.67k
' L
5-1-2
静态时T1和T2的集电极电流和 集电极电位分别为：
I CQ1 I CQ2 I CQ I EQ VEE U BEQ 2 Re 0.265mA
' I R' 3.23V UCQ1 VCC CQ L
up 与uO 相位相同， up—为同相输入端； uN 与uO相位相反， uN —为反相输入端。
输入与输出信号的关系： uo = Aod ( up– uN )
集成运放的电压放大倍数称为差模开环放大倍数, 记作Aod。通常Aod非常高，可达几十万倍。
5-1-8
集成运放的性能指标 （1）开环差模增益Aod：常用分贝（dB）表示，其分贝 数为20lg|Aod|。 （2）共模抑制比KCMR。 （3）差模输入电阻rid。
称两个输入端为“虚 短”。
5 - 1 - 10
2、两个输入端的输入电流均为零。
即：iP
iN 0
称两个输入端“虚断”
因为差模输入电阻 Rid 很大，理想时为无穷大； 净输入电压 up– uN 近似为零。 iI = (up– uN ) / Rid 所以两个输入端的输入电流也均为零. 也就是从集成运放输入端看进去相当于断路， 称两个输入端“虚断”。 “虚断”是指集成运放两个输入端的电流趋于零， 但又不是真正断路。 对于工作在线性区的应用电路，“虚短”和 “虚断”是分析其输入信号和输出信号关系的基本 出发点。
—— 时间常数 下限截止频率
RC
1 1 L τ RC
Au 1
L 2f L
1 fL 1 jf
1 fL 2RC
f j fL f 1 j fL
5-1-4
第四章
集成运算放大器 （简介）
. 集成运算放大器的组成
. 集成运算放大器的特点
5-1-5
第四章
集成运算放大器
一、 集成运放的组成
从外部看，集成运算放大器是一个双端输入， 单端输出，具有高差模放大倍数Ad，高Ri，低Ro, 能较好地抑制温漂的差动放大电路。 集成运算放大器特点: 1）高增益的多级放大电路—大的电压放大倍数 2）集成电路 3）直接耦合放大电路。