电工电子

共模抑制比ＫCMR (衡量输入级各参 数对称程度的标志，它的大小反映 运算放大器抑制共模信号的能力) 其定义为：差模电压放大倍数与共 模电压放大倍数之比。 绝对值ＫCMR越大，表明运放的共模 抑制能力越强。
K CMR
Aud Auc

8.3运算放大器的主要参数和工作特点
集成运算放大器的图形符号（输入级均采用差放电路）
－ ＋
5
＋
6
输出端子
4
调零电位器 －12V
调零电位器的可调 端与管脚4相连
8.1直接耦合放大器
• 交流放大器放大的信号是随时间变化较快的周期性 信号。但自动控制系统需要放大的信号往往是一些 变化极为缓慢的非周期性信号或某一直流量的变化 ，这类信号统称直流信号。直流放大器不能使用阻 容耦合或变压器耦合方式，应采用直接耦合方式。 这种直接耦合、能放大直流信号的放大器称为直接 耦合放大器。 • 直流放大器有两个主要问题：一个是级间互相影响 问题；一个是零点漂移问题。
“∞”表示开环增益极高 “+”为同相输入端； “-”为反相输入端。 一、集成运算放大器的主要参数（见书） 为简化分析过程，同时又能满足实际工程的需要，常把 集成运放理想化，集成运放的理想化主要参数为： ①开环差模电压放大倍数Auo→∞ ②输入电阻rid→∞ ③输出电阻ro→0 ④共模抑制比ＫCMR→∞
图示为常用μA741集成运放芯片产品实物图 μA741集成运放的8个管脚排列图如下：
输出端
空脚
正电源端
8 7 6 5
调零端
μA741
1 2 3 4
调零端 反相输入端
同相输入端 负电源端
μA741集成运放外部接线图
7
＋12V
∞
反相输入端 同相输入端
管脚1和5分别与调零电位 器的两个固定端相连
2
3 1
表示运算放大器;
二、集成运算放大 器的工作特点
1、输入电流等于零
运放的开环输入电阻ｒ id→∞很大，因此两个输 入端电流都很小，可认为 近似等于零：
2、同相输入端的电位等于反 相输入端的电位
U 0 A0 (U i U i )
i i 0
这是运算放大器线性 工作状态的第一个基本 特点。称为“虚断”
2）差模信号：两输入端分别 加入大小相等而极性相反的信 号。即ui1=-ui2
A ud =
u0 1 = ( A1 A2 ) A1 A2 uid 2 u01 RC ib RC ui1 ( RB1 rbe )ib RB1 rbe RC Aud RB1
学习内容一 运算放大器简介
运算放大器是一种高放大倍数的多级直接耦合放大 器，简称运放。它因早期用于电子模拟计算机中进行各 种数字运算而得名。目前，运算放大器的功能已经远远 超出了计算机范围。 前一章讲的放大电路，都是由互相分开的晶体管、 电阻、电容等元件组成的，称为分立元件电路。随着半 导体器件制造工艺的发展，在20世纪60年代初开始出现 了将整个电路中的晶体管、电阻、电容和导线集中制作 在一小块(面积约0.5-2mm2)硅片上，封装成为一个整体 器件，称为集成电路。按其功能的不同，集成电路可分 为模拟集成电路和数字集成电路两类。
输出级一般是射 极输出器构成的 互补对称式电路 。目的是实现与 负载的匹配，有 较大的功率输出 和较强的带负载 能力。
集成运放内部主要有上述三个部分，其外部还常 接有偏置电路，以便向各级提供合适的工作电流。
集成运放图形符号
∞ ＋ u0
uu+
－
＋
有两个输入端，一个输出端。标有“-”号的输入 端称为反相输入端，信号仅由此端输入时，输出 电压u0与输入电压u-相位相反；标“+”号的输入 端称为同相输入端，信号仅由此端输入时，输出 电压u0与输入电压ｕ+相位相同。
例如，一个有用的直流信号 uid加到串联电阻2R的两端，但 因中点接地，2R的上端为正电 位，下端为负电位 1 1 ui1 uid ui 2 uid 2 2
Aud A1
通常RB1＞＞rbe
差放电路对差模输入有放大 作用，这正是“差放”名称 的由来。
3.共模抑制比
差模信号是有用信号，共模信号是无用信号或者是干扰噪声等 有害信号。所以在差动放大器的输出电压中，总希望差模输出电压 越大越好，而共模输出电压越小越好。为了表明差动放大器对差模 信号的放大能力及对共模信号的抑制能力，常用共模抑制比作为一 项重要技术指标。
8.2差动放大电路
差动放大电路，简称差放。它可使零漂减小至微伏数量级
T1、T2是两只特性相同的三极管，RB1是输入回路电阻 ，RB2是基极偏流电阻，R是输入端分压电阻，ui1，ui2 分别为两管的输入信号，输出电压u0由两管的集电极 之间取出。
1.静态分析
无任何输入信号时，因电路 两边的参数完全对称，静态 值完全相同，故两边输出电 压Ｕ01、Ｕ02相等，总输出 电压Ｕ0＝Ｕ01－Ｕ02＝０
2.动态分析
• 1）共模信号：输入两管的信 号大小相等且极性相同。 • 即：ui1=ui2 • 例如，温度升高引起零漂时 ，因两管特性完全相同，两 边电路参数也完全相同，故 两管输出的电压漂移相同， 相当于两管同时输入同样的 干扰信号。
u01 A1ui1 u02 A2ui 2 u0 =u01 u02 0
集成运放的型号和种类很多，内部电路也各有差 异，但它们的基本组成部分相同，如下图所示：
+ ui _
输入级
中间放大级
输出级
u0
输入级是运算放大 器的关键部分，一 般采用具有恒流源 的双输入端的由差 动放大电路构成。 目的是减小零点漂 移，提高输入电阻
中间级一般由共 射放大电路构成 ，能提供足够的 电压放大倍数。 （用复合管）
关于零点 漂移问题
在直接耦合的多级放大器中，输入端对地短路，令输入信号 为零(ui＝0),使之处于静态状态时，输出端会出现不规则变化的 电压,这种现象称为零点漂移。简称零漂。 为什么会产生零点漂移呢?内部原因在于级间耦合，外部原因 是温度变化、电源电压波动、晶体管老化等，而主要是温度变化 ，所以零漂又称温漂。当温度变化引起晶体管参数变化时，放大 器的静态工作点将随之变动。 零漂主要来自第一级静态电位的干扰变动，因此，抑制零漂 也应主要从输入级着手。抑制零漂最有效的电路结构就是差动放 大电路。
u0 A uc = =0 uic
共模：common-mode
差放电路对共模输入起抑制作用
1 u01 A1ui1 A1 ( uid ) 2 1 u02 A2ui 2 A2 ( uid ) 2 1 u0 u01 u02 ( A1 A2 )uid 2
差模：differential- mode
因A0值很高，而输出电压Ｕ0是一个 有限数值，故
Ui Ui
Ui Ui
U0 0 A0
ui ui
这就说明运放的两个输入端电位近似 Biblioteka Baidu等“虚短”。当有一个输入端接地 时，另一个输入端非常接近地电位， 称为“虚地”