《模拟电子技术》第三章集成运算放大器电路详解

Rb1 I e1 ( 2 Re ) 1
I e1可求，I b1也可求 I e1 I e2 I C1 I C2
U CE1 U CE2
UCE1 U CC U EE I C1 RC 2I e1Re
3.3.2 长尾式差动放大电路
2.动态分析
差模电压放大倍数
Aud =
R’ 为平衡电阻 R' R1 // Rf
3.5.2 同相比例器
电压跟随器
Auf 1, ri , ro 0
R’ 为平衡电阻 R' R1 // Rf
输出端相当于理想电压源， 带负载能力极强。
3.5.3 反相比例器
由理想运放的特性
虚断：ip 0 in 虚短：up un 0
二、电压传输特性
划分为三个区：uid= u+ -u 线性区
u id 负饱和区
正饱和区
uod= Aud uod= - Uom uod= + Uom
3.5.1 理想运算放大器的条件与符号
三、理想运算放大器工作在线性区的特点
uod=Auduid=Aud（uP－uN）
uid＝uP－uN≈0，即uP≈uN，
u uo2 uod o1 ui1 ui2 uid

Rc 2uo1 rbe Rb 2ui1
1 RL ) 2 rbe Rb
接入负载时
Aud =
β ( Rc //
3.3.2 长尾式差动放大电路
2.动态分析
共模电压放大倍数
uo1 uo2 uoc Auc = 0 uiC uic
3.1.2 集成运算放大器的电路结构特点
1、电路元件上采用有源器件代替大电阻； 2、用晶体管代替二极管，用复合管结构代替 晶体管； 3、采用同一硅片制成，元件参数一致性好， 元件参数具有对称性； 4、电路结构上采用直接耦合。
§3.2 电流源电路
3.2.1 单管电流源电路 1.电路结构形式
R1 I R1 I R2 R2 RE -UEE IB T
解： A1 构成同相比例运算电路， A2 构成反相比例运算电路。
虚短：u 1 u 1；虚断：ui u 1 , i 1 0 i1 R2 100k uo1 (1 )ui (1 )ui 11ui R1 10k 虚短：u 2 u 2；虚断：u - 2 0, i 2 0 i 2 uo R5 500k uo1 11ui 55ui R4 100k
ii in if if
ui u n u n u o R1 Rf R u o f ui R1 u R Auf o f ui R1
R’ 为平衡电阻 R' R1 // Rf
3.5.3 反相比例器
例题：电路及有关元件的参数如图所示，
求输出电压uo和输入电压ui的运算关系。
电路模型
ro 100Ω （很小）
3.5.1 理想运算放大器的条件与符号
一、理想运算放大器的技术指标 开环放大倍数 Aud→∞ 差模输入电阻 rid→∞ 输出电阻 ro≈0 共模抑制比 KCMRR→∞
输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流均为零。
3.5.1 理想运算放大器的条件与符号
一、理想运算放大器的技术指标
第三章 集成运算放大器电路
§3.1 概述
§3.2 电流源电路
§3.3 差动放大电路 §3.4 集成运算放大器 §3.5 集成运算放大器的简单应用电路
§3.1 概述
3.1.1 集成运算放大器的电路组成
输 入 级：由差动放大电路构成。可减小零点漂移和抑制干扰。 中 间 级：共射（共源）极放大电路。用于电压放大。 输 出 级：互补对称放大电路。降低输出电阻，提高带载能力。 偏置电路：由恒流源电路构成。确定运放各级的静态工作点。
3.3.6 差动放大电路小结
1）差模输入电阻与输入方式无关； 2）输出电阻取决于输出方式。
§3.5 集成运算放大器的简单应用电路 3.5.1 理想运算放大器的条件与符号
一、理想运算放大器的技术指标
通常：
开环电压增益
Aod的105 （很高）
输入电阻
r i 106 Ω （很大）
输出电阻
虚断仍然成立。
(u p un ) (u p un )
rid iid 0 i p in 0
3.5.2 同相比例器
由理想运放Baidu Nhomakorabea特性
虚断：ip 0 in 虚短：ui up un
ii in if if
u n uo u n R1 Rf Rf uo (1 )un R1 u R Auf o 1 f ui R1
K CMRR 20 lg Aud Auc dB
共模电压放大倍数
共模抑制比 K CMRR
uid 差模输入电阻 rid iid
uo ( RL , us 0) 输出电阻 ro io
3.3.2 长尾式差动放大电路
1.静态分析
U EE - U BE1 = I b1 Rb1 2I e1Re
当
当
uid UT
uid 4UT
时，uod与uid呈线性关系，斜率为Aid；
时，传输特性趋于水平。
3.3.5 差动放大电路分析举例
1.静态分析
I e1 I e2 I C1 I C2
2.动态分析
U CE1 U CE2
差模电压放大倍数 共模电压放大倍数
共模抑制比 差模输入电阻 输出电阻
uid ui2 = uic 2
uO2 = uOC uOd 2
uid 两输入信号为 ui1 = uic 2
两输出信号为 uO1 = uOC
uOd 2
3.3.1 基本差动放大电路
3.差动放大电路的主要性能指标
差模电压放大倍数
uod Aud = uid uoc Auc = uic
A ud Auc
2.工作原理分析
U BE1 I E1RE1 U BE2 I E2 RE2
U BE1 U BE2 I E1RE1 I E2 RE2
当 1时，I E1 I C1 I R，I E2 I C2
I o I C2
RE1 IR RE2
3.2.4 微电流源电路
称为虚假短路，简称虚短 由于输入电阻rid→∞ 由于Aod→∞，uud为有限值，
ip＝-in＝(up－un)/rid≈0，
这种现象称为虚断。
3.5.1 理想运算放大器的条件与符号
四、理想运算放大器工作在非线性区的特点
电压传输特性中的线性区极小。 开环或正反馈时，工作在非线性区。 虚短不成立。
U om uo U om
T1 T2
RC
RB R
ui
__
ui1 ui2
+
__
两个完全对称的共射级放大电路.
3.3.1 基本差动放大电路
1.电路组成
ui=0时
RB + R RB +
__
2.抑制零点漂移的工作原理
+UCC
RC I I C2 RC C1 u __ o +
RC
RB
+UCC
R
ui
__
u R i1
I B1
T1
T1
u + o __
具有恒流源的差动放大电路
三极管T3工作在放大区时, 具有恒流源特性. 温度变化时,T3的发射极 电位和发射极电流也基 本保持稳定. 接入T3后, T1 T2集电极 电流不会因温度的变化 而同时增大或减小。 共模信号得到了抑制。
3.3.3 差动放大电路的改进形式
具有调零功能的差动放大电路
3.3.4 差动放大电路的电压传输性
2.工作原理分析
R2 U R2 U EE R1 R2 U R2 U BE IE RE
IC IE
电路参数选定后，IC为输出 恒流源IO。 其动态电阻ro相当大，可近似 为理想电流源。
3.2.2 镜像电流源电路 1.电路结构形式
2.工作原理分析
I C2 I C1 I R 2 I B I R 2I C
1.电路结构形式
2.工作原理分析
I O I C2 I E2 U BE1 U BE2 RE
I C2为 μA级电流。
设计电流源：
先确定基准电流和输出电流数值， 然后求出R 和RE的值。
§3.3 差动放大电路
3.3.1 基本差动放大电路
1.电路组成
+UCC
RB + R +
__
RC
u + o __
实际上:只要Re足够大
Auc 0
以双倍的元器件换取 抑制零漂的能力
3.3.2 长尾式差动放大电路
2.动态分析
共模抑制比
K CMRR Aud Auc
差模输入电阻
uid rid 2( Rb rbe ) iid
输出电阻
ro 2Rc
3.3.2 长尾式差动放大电路
3.3.3 差动放大电路的改进形式
T2
T2
RC
RB R
ui2 __
+
I B2
两个完全对称的共射级放大电路.
3.3.1 基本差动放大电路
1.电路组成
2.抑制零点漂移的工作原理 3.差动放大电路的主要性能指标
若输入任意信号，可以看成差模信号与共模信号的叠加.
差模信号为 uid
= ui1 ui2
1 共模信号为 uic = (ui1 ui2 ) 2

I o I C2
U CC U BE IR R
I o I C2
IO rO
IC2 可看作是 IR 的镜像。 IR 受电源变化的影响大 β值较小时,IC2 与 IR 的差别较大 集成电路中R 不可能太大。
ro rce2
用于大工作电流的场合（mA级）
3.2.3 比例电流源电路
1.电路结构形式