模拟电子技术基础第6章-多级放大电路和集成运算放大器课件.ppt

1、共119页 第1页第第6 6章章 多级放大电路和集成运算放大器多级放大电路和集成运算放大器6.1 6.1 多级放大电路的耦合方式与集成运算放大器简介多级放大电路的耦合方式与集成运算放大器简介6.2 6.2 集成电路运算放大器中的电流源集成电路运算放大器中的电流源6.3 6.3 差分放大电路差分放大电路 6.4 6.4 直接耦合多级放大电路及简单集成运算放大电路分析直接耦合多级放大电路及简单集成运算放大电路分析 6.5 6.5 集成电路运算放大器的主要技术指标和集成运放的选择集成电路运算放大器的主要技术指标和集成运放的选择 6.6 6.6 集成运放的传输特性及理想运放电路的分析依据集成运放的传输

2、特性及理想运放电路的分析依据 6.7 6.7 集成运放使用中的几个问题集成运放使用中的几个问题 共119页 第2页多个基本的单级放大电路合理地连接起来构成多级放大电路，多个基本的单级放大电路合理地连接起来构成多级放大电路，能够满足放大电路多个方面的性能要求。能够满足放大电路多个方面的性能要求。各级放大电路之间的连接方式称为耦合方式各级放大电路之间的连接方式称为耦合方式 6.1 多级放大电路的耦合方式与集成运算放大器简介多级放大电路的耦合方式与集成运算放大器简介本节主要包括：本节主要包括：6.1.1 6.1.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式6.1.2 6.1.2 集成运算放大器简

3、介集成运算放大器简介iUi1U1 iR1oR1i1UOAU+-+-inRonRinUonAU+-+-LR+-onoUUo1i2UU2iR1oR2i2UOAU+-+-o2UinU+-1A2AnA共119页 第3页1.1.直接耦合直接耦合:前级的输出直接接到后级的输入前级的输出直接接到后级的输入6.1.1 6.1.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式6.1 多级放大电路的耦合方式与集成运算放大器简介多级放大电路的耦合方式与集成运算放大器简介共119页 第4页1.直接耦合直接耦合6.1.1 6.1.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式优点：低频优点：低频特性好，易特性好，易于

4、集成；于集成；缺点：各级缺点：各级静态工作点静态工作点互相影响，互相影响，零点漂移零点漂移严严重重NPN和和PNP管混合使用管混合使用共119页 第5页2.2.阻容耦合阻容耦合6.1.1 6.1.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式优点：优点：各级静态工各级静态工作点互相独立，分作点互相独立，分析设计方便，第一析设计方便，第一级的零点漂移被耦级的零点漂移被耦合电容阻断，不能合电容阻断，不能传输到下级。传输到下级。缺点：缺点：低频特性差，低频特性差，不易集成；不易集成；共119页 第6页6.1.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式 直接耦合直接耦合 阻容耦合阻容耦合共11

5、9页 第7页6.1.2 集成运算放大器简介采用半导体工艺，将三极管、二极管、电阻、电容以及它们之间的连线所组成的整个电路集成在一块半导体基片上，加上适当的封装，构成一个完整的具有一定功能的电路,称为集成电路（IC）。集成电路按功能分为集成电路按功能分为：数字集成电路和模拟集成电路。模模拟集成电路种类繁多，主要有拟集成电路种类繁多，主要有：运算放大器、宽频带放大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁相环、模数和数模转换器、稳压电源和音像设备中常用的其它模拟集成电路等。在模拟集成电路中，集成运算放大器（集成运放）是应用最为广泛的一种。本章主要讨论多级放大电路的组成，集成运放的基本单元电路，典型集成运放

6、电路及其性能指标。介绍几种专用集成运放，并对集成运放使用中的问题作简要介绍。共119页 第8页 电路结构与参数具有对称性 用有源器件代替无源器件 采用复合结构的电路 级间采用直接耦合方式 电路中使用的二极管，多用作温度补偿元件或用作电 位移动，大多由BJT的发射结构成。集成电路运算放大器的特点：集成电路运算放大器的特点：6.1.2 集成运算放大器简介共119页 第9页集成电路运算放大器的一般构成集成电路运算放大器的一般构成 6.1.2 集成运算放大器简介共119页 第10页 1)偏置电路偏置电路给放大部分提供稳定的偏置电流，在集成电路中，该偏置电给放大部分提供稳定的偏置电流，在集成电路中，该偏

7、置电流由电流源这种单元电路来构成，同时电流源电路常作为放大电路中的有流由电流源这种单元电路来构成，同时电流源电路常作为放大电路中的有源负载，因此源负载，因此电流源电路电流源电路是集成电路中的一种基本电路。是集成电路中的一种基本电路。2)为了克服集成电路中由于级间直接耦合带来的零点漂移问题，集成电为了克服集成电路中由于级间直接耦合带来的零点漂移问题，集成电路中的输入级一般采用差分式电路结构，因此路中的输入级一般采用差分式电路结构，因此差分电路的分析和计算差分电路的分析和计算是本是本章的重点。章的重点。3)作为电气工程师，大多数情况下，是根据设计要求，选用适当的集成作为电气工程师，大多数情况下，是

8、根据设计要求，选用适当的集成电路来实现要求的功能，因此，掌握集成电路的电路来实现要求的功能，因此，掌握集成电路的外特性及其参数外特性及其参数，对集成，对集成电路的应用至关重要。电路的应用至关重要。6.1.2 集成运算放大器简介共119页 第11页6.1 6.1 多级放大电路多级放大电路及集成运算放大器简介及集成运算放大器简介-小结小结 6.1.1 多级放大电路的耦合方式 直接耦合直接耦合 阻容耦合阻容耦合 6.1.2 集成运算放大器简介共119页 第12页6.2 集成放大集成放大电路电路中的电流源中的电流源 主要内容：主要内容：6.2.16.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源镜像电流源微

9、电流源比例电流源多路电流源 6.2.2 电流源的应用电流源的应用 电流源作为偏置电路电流源作有源负载 共119页 第13页恒流特性分析：恒流特性分析：设设T0T0，T1T1参数对称，则：参数对称，则：无论无论R RL L的值如何，的值如何，I IC1C1的电流值将保持不变。表现出恒流特性。同时的电流值将保持不变。表现出恒流特性。同时可把可把I IC1C1看成看成I IC0C0的镜像，故称为镜像电流源。的镜像，故称为镜像电流源。6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 1.1.镜像电流源镜像电流源当当BJT的的比较大时，基极电比较大时，基极电流流IB可以忽略，则：可以忽略，则：C1C0CII

10、IBE0BE1BE=UUUC1C0BC11222()RCIIIIIICCBECCRVUVIRRC1RR2III共119页 第14页交流电阻（输出电阻）交流电阻（输出电阻）由于由于T2的集电极电流基的集电极电流基本不变。所以变化量很小本不变。所以变化量很小一般一般ro在几百千欧以上在几百千欧以上6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 ToTuri1ToceTurri共119页 第15页6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 本电路的问题：本电路的问题：当当 不是足够大时，基极电流就不能忽略，IC0（IC1）和IR就存在一定的差别，为此引入带有缓冲级的镜像电流源，如图。共119页 第1

11、6页6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 利用T2的电流放大作用，由IE2向T0，T1提供合适的基极电流，同时减小了对IB2的要求，使IR和IC0更加接近。以上电路适合于较大负载电流（mA级）的场合，若需要较小的电流值，就需要R的值很大，在集成电路中难以实现，因此需要能提供微电流的恒流源。E2C1C0RB2RB1C1RRRC1R=1221(1)21(1)IIIIIIIIIIIIICCCCR2BEVUVIRR共119页 第17页由于由于很小，很小，所以所以IC1也很小也很小2.2.微电流源微电流源6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 解之：解之：0111ReReBEBEBECEU

12、UUII0111ReReBEBEBEECUUUII110ln,lnCRBETBETSSIIUUUUII11lnlnReRCTTCSSIIUUIIITRC1eC1lnUIIRITReC1C1lnUIRIIBEU1(1)BETuUCSiIe共119页 第18页6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 3.比例电流源BE0E0e0BE1E1e1UI RUI RBE0BE10UUE0e0E1e1I RI R2E1C1E0R,IIIIe0C1Re1RIIR共119页 第19页4.4.多路电流源多路电流源 6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 多路输出的电流源电路如图,基准电流为IR，求IC1

13、，IC2和IC3 C0RBIII当当较大时，较大时，C0RII共119页 第20页6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 由于各管的 相同，则 E0e0Re0E1e1E2e2E3e3I RI RI RI RI R所以 e0C1E1Re1RIIIRe0C2E2Re2RIIIRe0C3E3Re2RIIIR当当IR确定后，改变各射确定后，改变各射极电阻，可以获得不同极电阻，可以获得不同比例的输出电流。比例的输出电流。,BEU共119页 第21页6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 MOS管多路电流源共119页 第22页6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 多集电极管构成的多路电

14、流源共119页 第23页例：例：F007中的电流源中的电流源6.2.2 电流源的应用电流源的应用 共119页 第24页6.2.2 电流源的应用电流源的应用 1.电流源作为偏置电路 共119页 第25页6.2.2 电流源的应用电流源的应用 2 2电流源作有源负载电流源作有源负载 如图，T1构成共射极放大电路，T2，T3和R构成T1的集电极有源负载，其电压增益：在此电路中，rce2就是恒流源的输出电阻，可认为是，则其电压增益：ce1ce2Lbbe1(/)rrRRroUi=UAULUbbe1=RARr当T1的集电极电阻为Rc时，CLUbbe1(/)=RRARr共119页 第26页6.2.2 电流源的

15、应用电流源的应用 2电流源作有源负载 做差分电路的有源负载。做差分电路的有源负载。共119页 第27页本本 节节 小小 结结 6.2 6.2 集成电路运算放大器中的电流源集成电路运算放大器中的电流源6.2.1 6.2.1 几种常见的电流源几种常见的电流源 1.1.镜像电流源镜像电流源2.2.微电流源微电流源3.3.比例电流源比例电流源4.4.多路电流源多路电流源 6.2.2 6.2.2 电流源的应用电流源的应用 1.1.电流源作为偏置电路电流源作为偏置电路 2.2.电流源作有源负载电流源作有源负载共119页 第28页6.3 差分放大电路差分放大电路 6.3.1 6.3.1 直接耦合放大电路的零

16、点漂移直接耦合放大电路的零点漂移6.3.2 6.3.2 差分放大电路的组成及静态分析差分放大电路的组成及静态分析 6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第29页6.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合多级放大电路如图，级和级之间采用直接连接，没有耦合电容，因此其低频响应特性很好，下限截止频率几乎可以到零，因此，很适合放大变化缓慢或直流信号。1直接耦合放大电路直接耦合放大电路共119页 第30页 2.2.直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移 零点漂移：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生的现象。6

17、.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移共119页 第31页主要原因主要原因：温度变化引起三极管参数波动，电源电压波动引起输出波动，并逐级传递和放大，也称温漂或零漂。衡量温漂大小的指标衡量温漂大小的指标：温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效电压值。问题问题：阻容耦合电路有无零点漂移问题？6.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移共119页 第32页例如，直接耦合电路如图 若若第一级漂移移了100 uV，则最后的输出漂移为 1 V。若第二级也漂了100 uV，则输出要再漂移 10 mV。由于第一级出现的零漂被逐级放大，对整个输出的

18、影响最大，所以抑制零漂，第一级是关键。6.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移123100,100,1UUUAAA共119页 第33页3.3.减小零漂的措施减小零漂的措施 采用负反馈：如工作点稳定电路 用非线性元件进行温度补偿 采用差分式放大电路4 4差分放大电路抑制零点漂移基本原理差分放大电路抑制零点漂移基本原理 线性放大电路中，若有两个独立的输入端和一个输出端，输入信号分别为 ，输出信号为 ，在电路理想对称的情况下，输出电压为：其中：为两个输入电压的差，称为差模输入电压，简称差模输入。UDA为差模电压增益。为差模电压增益。oI1I2()UDuAuuIdI1I2uuu

19、6.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移I1I2,uuou共119页 第34页而定义：为两个输入电压的算术平均值，称为两个输入电压的共模电压，简称共模输入。IcI1I21()2uuu6.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移共119页 第35页若已知实际中,输出不仅与差模输入有关,也与共模输入有关,在差模电压和共模电压共同作用下，放大电路的输出为各自输出的和，即其中：,分别为差模电压增益和共模电压增益。UDAUCA这种电路称为差分式放大电路，这种电路称为差分式放大电路，简称差分电路简称差分电路。差分电路为什么能够抑制零点漂移？差分电路为什么能够抑制

20、零点漂移？1222IdIIcIdIIcuuuuuuIcI1I21()2uuuIdI1I2uuu6.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移oUDIdUCIcuA uA uIdIc,uu共119页 第36页若能做到若能做到 或很小，由于或很小，由于零点漂移属于两个输入端均有零点漂移属于两个输入端均有的共模电压的共模电压，且两个输入端中的这部分电压相同，则放大，且两个输入端中的这部分电压相同，则放大电路输出只与输入的差成比例，输入端相同的电压在输出电路输出只与输入的差成比例，输入端相同的电压在输出端中不反映，即抑制了零点漂移。端中不反映，即抑制了零点漂移。oUDIdUCIcuA

21、 uA u6.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移UC0A共119页 第37页1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理用两只特性完全相同的管子，组成两半完全相同的共射极放大用两只特性完全相同的管子，组成两半完全相同的共射极放大电路，使信号从两管的基极输入，从集电极输出，组成了一种电路，使信号从两管的基极输入，从集电极输出，组成了一种基本的差动放大电路。基本的差动放大电路。6.3.2 差分放大电路的组成及静态分析差分放大电路的组成及静态分析 共119页 第38页1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理如果如果T1和和T2的特性（包括温度特性）完全一致，这样的一对管

22、的特性（包括温度特性）完全一致，这样的一对管子称为子称为差分对管。差分对管。6.3.2 差分放大电路的组成及静态分析差分放大电路的组成及静态分析 共119页 第39页1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理电路对差模信号，输出为各单端输出电路对差模信号，输出为各单端输出 的求差，为了提高的求差，为了提高每半边电路对差模信号的放大能力，每半边电路对差模信号的放大能力，将将Re合并合并，使其上的电压，使其上的电压变化不反映差模信号变化不反映差模信号,得右图电路。得右图电路。则只对共模信号有负反馈，则只对共模信号有负反馈，可以降低共模放大倍数，对差模信号无负反馈，提高了差模放大可以降低共模放大倍

23、数，对差模信号无负反馈，提高了差模放大倍数。倍数。C1C2,uu6.3.2 差分放大电路的组成及静态分析差分放大电路的组成及静态分析 共119页 第40页1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理为便于调节，也为使信号源和电源共地，进一步简化得长尾式差为便于调节，也为使信号源和电源共地，进一步简化得长尾式差分放大电路。分放大电路。6.3.2 差分放大电路的组成及静态分析差分放大电路的组成及静态分析 共119页 第41页1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理当当T1T1，T2T2有相同的漂移时，即有相同的漂移时，即 ,则因为则因为:输出无漂移。即对输出无漂移。即对 中变化方向相同的中变化

24、方向相同的部分，输出部分，输出 为零为零,即抑制了零点漂移，这种变化模式相同即抑制了零点漂移，这种变化模式相同的两个信号称为共模信号。的两个信号称为共模信号。而对而对 中变化方向相反的部分，输出中变化方向相反的部分，输出 不为零不为零,这种这种变化模式不同的两个信号称为差模信号。变化模式不同的两个信号称为差模信号。此差分放大电路对共此差分放大电路对共模信号没有放大能力，而对差模信号具有放大能模信号没有放大能力，而对差模信号具有放大能力。力。I1I2,uuC1C2uu OC1C20uuu OuI1I2,uuOu6.3.2 差分放大电路的组成及静态分析差分放大电路的组成及静态分析 共119页 第4

25、2页1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理为了进一步提高射极的动态电阻，以降低对共模信号的放大为了进一步提高射极的动态电阻，以降低对共模信号的放大作用，常用恒流源代替作用，常用恒流源代替Re,得下图电路，其中恒流源的动态电得下图电路，其中恒流源的动态电阻记为阻记为r0。这种电路以双倍的元器件换取抑制零漂的能力。这种电路以双倍的元器件换取抑制零漂的能力。6.3.2 差分放大电路的组成及静态分析差分放大电路的组成及静态分析 共119页 第43页1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理实用中，电路很难达到完全对称，因此，在输入为实用中，电路很难达到完全对称，因此，在输入为0的情况下，的情况

26、下，为使输出也为为使输出也为0，常采用如图的调零电路。计算时，调零电阻，常采用如图的调零电路。计算时，调零电阻在每半边各有一半的电阻值。在每半边各有一半的电阻值。6.3.2 差分放大电路的组成及静态分析差分放大电路的组成及静态分析 共119页 第44页1.1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理常见的差分电路：常见的差分电路：6.3.2 差分放大电路的组成及静态分析差分放大电路的组成及静态分析 共119页 第45页6.3.2 差分放大电路的组成及静态分析差分放大电路的组成及静态分析 2 2差分放大电路的静态分析差分放大电路的静态分析1IIEQBQ静态分析：静态分析：I1I20,0uub1EE2

27、BQBEQEQeIRUIRVCCCEQCQEQCQCBEQUUUVIRUEEe2BEQEQVUIRb10BQIR共119页 第46页输入输入 从从T1T1和和T2T2的之间送入的之间送入,即从差分电路的双端输入即从差分电路的双端输入,如如图。则每一端的输入为图。则每一端的输入为：1.1.双端输入、双端输出双端输入、双端输出负载跨接在两个集电极之间，对差模输入，负载中间电位负载跨接在两个集电极之间，对差模输入，负载中间电位不变，在差模信号等效电路中该点电位为不变，在差模信号等效电路中该点电位为0.0.I1I2Id12uuu 6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标

28、计算Idu共119页 第47页，由于电路对称，所以：差模电压增益：对差模信号，射极电位不变，故对差模信号，射极相当于直接接地，同时直流电源接地，由此得差模信号等效电路如图。I1I2Id12uuu c1o1c2o2,uuuuo1o2uu odc1c2o1o2o1o1UDIdI1I2I1I2I1I122uuuuuuuAuuuuuuu 6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第48页故可先求出每半边电路的放大倍数。对半边电路，负载电阻RL 的中点为差模信号的电位零点。故半边电路的微变等效电路如图。6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输

29、出方式及主要指标计算共119页 第49页若负载开路，则 差模电压增益差模电压增益：1odo1UDIdI111/2()BCLbbeBi RRuuAuuRri UD1/2CLbbeRRARr odo1UDIdI1CbbeuuRAuuRr 6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第50页共模电压增益共模电压增益：共模输入引起的 大小及方向相同，故为零，即共模输出信号为零，则共模电压增益：ocUCIc0uAuo1o2,uuUC0Aoco1o20uuu 6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第51页共模抑制

30、比共模抑制比:ODCMROCAKAODCMROC20lg dBAKACMRK 对双端输入、双端输出情形，由于 1.1.双端输入、双端输出双端输入、双端输出UC0A则：则：UD1/2CLbbeRRARr 6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算输出电阻：输出电阻：输入电阻：输入电阻：ibbeRRr2oCRR输出电阻：输出电阻：共119页 第52页2.2.双端输入、单端输出双端输入、单端输出差模输入情况：差模增益：odo1o1o1UDIdI1I2I1I111(/)222CLbbeuuuuRRAuuuuuRr I1I2Id12uuu 6.3.3 6.3.3 输入输

31、出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算输入电阻：输入电阻：ibbeRRr输出电阻：输出电阻：oCRR共119页 第53页共模输入情况：共模等效电路：6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第54页当：当：11 ocUCIc/()(1)2Re(1)2ReBLLbbeBBbbeui RcRRcRAuRriiRr(1)2RebbeRr1 UC/2ReCLRRA 共模增益则：则：6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第55页共模抑制比(负载开路)UC(/)/(1)2Re2ReCLCLbbeRRRR

32、ARrcLUD1(/)2bbeRRARr UDUC(1)2Re2()(1)ReRebebCMRbbebbebbeArRKARrRrRr6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第56页若双端输出，则差模、共模电压放大倍数及其他参数与双端输入、双端输出时相同。若单端输出，则结果和双端输入、单端输出时相同。3.3.单端输入、双端输出单端输入、双端输出差模输入：差模输入：共模输入：共模输入：,22IIuu,22IIuu6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第57页若为任意输入，则可分解为共模输入和差模输入

33、的叠加。4.4.单端输入、单端输出单端输入、单端输出5.5.共模、差模信号同时输入的情况共模、差模信号同时输入的情况12211)2(IdIIIcIIuuuuuuIdIcoodocUDUCuuuA uA u1-2IdIICuuu12IdIICuuu6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第58页如：则：如图。若差分电路对称，则不会有共模输出，只有差模输出，其值为：若差分电路不完全对称，则既有差模输出，也有共模输出，其值为：VumVuIcId8,4oIdIcUDUCuAuAuoUD12()IIuAuu1210mV,6mVIIuu6.3.3 6.3.3

34、 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第59页6.6.应用举例。应用举例。电路如图。其中 其他电阻值已知。求：a)求RL接在C1与C2 之间时的输出电压b)求RL接在C1与地之间时的输出电压11210,0,50,16,10,LIIRK RvmV vmV11210,0,50,16,10,LIIRK RvmV vmVou1ou15k,10k,10k,100cLepRRRR12,12CCEEVV VV1I1I20,50,16mV,10mVRuu6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第60页解：由于输入中差模、共模电压同时存

35、在，因此输出为：为此需要求出 及 ，需要用到 ，因此，需要先进行静态分析。UDAU CArbe双端输出时：U C0A 单端输出时：UD11/21(1)2CLbePARrRRRUD1/112(1)2CLbePARrRRR1UC11(1)2Re2CbePRARrRodcUDIUCIuA uA u12211)2(IdIIIcIIuuuuuu6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第61页1.静态分析：在输入回路有：接地解之：21,IIuu1(1)2(1)2PBBBeEEBERR III RVU10.011(1)2(1)2EEBEBPeVUImARRR6

36、.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第62页(1)EBIICBII则：有：(1)2.65TbebbEUkIrr6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第63页2.动态分析：作用，直流电源接地。将输入分解成差模分量和共模分量：a)双端输出时：差模电压增益：UC0A 双端输出时，共模电压增益：输出电压：UD11/21(1)2cLbePRRARrR12,IIuuIdI1I2IcI1I261()132uuumVuuumVoIdIc59.6*60357.6mVUDUCuA uA umV 6.3.3 6.3.

37、3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第64页b)单端输出时：差模电压增益：共模电压增益：单端输出电压：共模抑制比：UD1/12(1)2cLbePRRARrR UC1/12(1)22cLcLebePeRRRRARRrRR o1IdIc29.8 60.3 13(173.4 3.9)177.3mVUDUCuA uA umVUDUC99CMRAKA6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第65页UDAUCACMRK0cL/2ReRR 0cL/2ReRR bbeReRr bbeReRr输出方式输出方式双出双出单出单出双出双出

38、单出单出4几种输出方式的指标比较RrbbeRR)21/(LcRrbbeRR)21/(LcRrbbeRR)/(21LcRrbbeRR)/(21Lc双端输入双端输入单端输入单端输入共119页 第66页提高差模增益的途径：提高差模增益的途径：用有源负载代替原来的无源负载Rc，电路如图。差差模电压增益为：模电压增益为：26(/)1122ceceLLUDbeberrRRArr简化电路简化电路6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算共119页 第67页场效应管构成的差分放大电路 双端输入、双端输出时，差模电压增益为：共模电压增益为：共模电压增益为：0UCAUDdL1(/

39、)2mAgRR 6.3.3 6.3.3 输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算双端输入、单端输出时，差模电压增益为：UDdL(/)mAgRR 共119页 第68页6.3 差分放大电路-小小 结结6.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移6.3.2 差分放大电路的构成及静态分析差分放大电路的构成及静态分析 1.差分放大电路的构成差分放大电路的构成 2.差分放大电路的静态分析差分放大电路的静态分析6.3.3.输入输出方式及主要指标计算输入输出方式及主要指标计算 1.双端输入双端输出双端输入双端输出 2.双端输入单端输出双端输入单端输出 3.单端输入双端输出单端输

40、入双端输出 4.单端输入单端输出单端输入单端输出提高差模增益的途径几种输出方式的指标比较共119页 第69页6.4 6.4 多级放大电路及简单集成运算放大电路多级放大电路及简单集成运算放大电路6.4.1 多级放大电路多级放大电路6.4.2 简单集成运算放大电路简单集成运算放大电路共119页 第70页6.4 6.4 多级放大电路及简单集成运算放大电路多级放大电路及简单集成运算放大电路6.4.1 6.4.1 多级放大电路多级放大电路iUi1U1 iR1oR1i1UOAU+-+-inRonRinUonAU+-+-LR+-onoUUo1i2UU2iR1oR2i2UOAU+-+-o2UinU+-1A2A

41、nA多级放大电路的放大倍数是组成它的各级放大电路放大倍数的乘积。计多级放大电路的放大倍数是组成它的各级放大电路放大倍数的乘积。计算前级的放大倍数时，后级电路的输入电阻均应作为前级电路的负载；算前级的放大倍数时，后级电路的输入电阻均应作为前级电路的负载；当计算后级的放大倍数时，前级作为后级的信号源，该信号源的内阻为当计算后级的放大倍数时，前级作为后级的信号源，该信号源的内阻为前级放大电路的输出电阻前级放大电路的输出电阻。ooo1o2o121ii1ii2in.nUUUUnUjjUUU UUAA AAAUUU UU共119页 第71页6.4 多级放大电路及简单集成运算放大电路6.4.1 6.4.1

42、多级放大电路多级放大电路iUi1U1 iR1oR1i1UOAU+-+-inRonRinUonAU+-+-LR+-onoUUo1i2UU2iR1oR2i2UOAU+-+-o2UinU+-1A2AnA多级放大电路的输入电阻是其第一级的输入电阻多级放大电路的输入电阻是其第一级的输入电阻:多级放大电路的输出电阻是其最后一级的输出电阻多级放大电路的输出电阻是其最后一级的输出电阻:当共集放大电路作为输入级时，它的输入电阻与其负载，即第二级的当共集放大电路作为输入级时，它的输入电阻与其负载，即第二级的输入电阻有关；而当共集放大电路作为输出级时，它的输出电阻与其输入电阻有关；而当共集放大电路作为输出级时，它的

43、输出电阻与其信号源内阻，即倒数第二级的输出电阻有关信号源内阻，即倒数第二级的输出电阻有关。1iiRRoonRR/1SbeOeRrRR/SSbRRR/1ibbeLRRrRLeL/RRR 共119页 第72页例例:已知已知 。求电压增益求电压增益,输入电阻和输出电阻。输入电阻和输出电阻。6.4.1 6.4.1 多级放大电路多级放大电路150,863ber1.1.阻容耦合多级放大电路阻容耦合多级放大电路共119页 第73页解：解：1)求电压增益求电压增益12UUUAA Ao1c1i2U1be1(/)iURRAUr i22be22L/(1)(/R)beRRrR其中：其中：6.4.1 6.4.1 多级放

44、大电路多级放大电路a)第一级增益第一级增益共119页 第74页be2E26(mV)200(1)984.6(mA)rI mA69.1B2C2IIi22be22L/(1)(/R)=61KbeRRrRCCBEB2b2e2120.733.9 A(1)R150(150)4VUIRo1c1i2U1ibe1(/)217.5URRAUr 带入得：带入得：6.4.1 6.4.1 多级放大电路多级放大电路共119页 第75页c)c)整体增益整体增益b)第二级增益第二级增益U221oiUAUUU1U2217.5AAA 6.4.1 6.4.1 多级放大电路多级放大电路共119页 第76页2)输入电阻输入电阻ii1b1

45、be1be1/863RRRrr3)输出电阻输出电阻s2b2be2oe2o1b2be2e2c1b2be2e2(/)/1(/)/1(/)/1(4k/150k)0.9846k 4k/150 95RRrRRRRrRRRrR6.4.1 6.4.1 多级放大电路多级放大电路共119页 第77页6.4.1 6.4.1 多级放大电路多级放大电路1).1).直接耦合多级放大电路的组成直接耦合多级放大电路的组成2).2).电路分析计算电路分析计算求电路总的增益求电路总的增益2.2.直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路共119页 第78页2).2).电路分析计算电路分析计算6.4.1 6.4.1 直接耦合多级放

46、大电路直接耦合多级放大电路a）交流小信号等效电路）交流小信号等效电路 共119页 第79页2.2.电路分析计算电路分析计算6.4.1 6.4.1 直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路b b）求增益）求增益 11i2U1be1(/)12RRAr 334433343333 4333 4323232322()(1)bbibbibiiUbibibiiIIRIIRIRRAIRIRIRR U31A共119页 第80页2.2.电路分析计算电路分析计算第二级和第三极的输入电阻为第二级和第三极的输入电阻为6.5.1 6.5.1 直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路2334(1)ibebeRrr36677

47、(1)(1)ibebeLRrrR共119页 第81页1 1双极结型晶体管构成的集成运放双极结型晶体管构成的集成运放2 2场效应晶体管构成的集成运放场效应晶体管构成的集成运放6.4.2 6.4.2 简单集成运算放大电路简单集成运算放大电路集成电路运算放大器主要由以下几部分组成共119页 第82页F007集成电路运算放大器的原理图如图6.4.2 6.4.2 简单集成运算放大电路简单集成运算放大电路1双极结型晶体管构成的集成运放双极结型晶体管构成的集成运放共119页 第83页F007集成电路运算放大器的简化原理图6.4.2 6.4.2 简单集成运算放大电路简单集成运算放大电路共119页 第84页 2

48、 2场效应晶体管构成的集成运放场效应晶体管构成的集成运放6.4.2 6.4.2 简单集成运算放大电路简单集成运算放大电路共119页 第85页由此可见，运算放大器有两个输入端,即反相输入端N和同相输入端P，一个输出端。与此相对应，运算放大器的代表符号如图6.4.2 6.4.2 简单集成运算放大电路简单集成运算放大电路共119页 第86页1 1双极结型晶体管构成的集成运放双极结型晶体管构成的集成运放2 2场效应晶体管构成的集成运放场效应晶体管构成的集成运放6.4.2 6.4.2 简单集成运算放大电路简单集成运算放大电路-小结小结共119页 第87页6.5 6.5 集成电路运算放大器的主要技术指标和

49、集成运放的选择集成电路运算放大器的主要技术指标和集成运放的选择6.5.1 6.5.1 集成电路运算放大器的主要性能指标集成电路运算放大器的主要性能指标6.5.2 6.5.2 集成电路运算放大器的低频等效电路集成电路运算放大器的低频等效电路6.5.3 6.5.3 集成电路运算放大器的分类集成电路运算放大器的分类6.5.4 6.5.4 集成电路运算放大器的选择集成电路运算放大器的选择共119页 第88页6.5.1 6.5.1 集成电路运算放大器的主要性能指标集成电路运算放大器的主要性能指标 是指集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无负反是指集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无负反馈情况下差模

50、输出电压与差模输入电压的比值馈情况下差模输出电压与差模输入电压的比值:与输出电压的大小有关，通常是在规定的输出电压幅与输出电压的大小有关，通常是在规定的输出电压幅度（如度（如=10V10V）下测得的值。）下测得的值。又是频率的函数，频率高又是频率的函数，频率高于某一数值后，数值开始下降。运放的于某一数值后，数值开始下降。运放的 常用对数表示常用对数表示,单位为分贝单位为分贝(dB)(dB)，通常可达，通常可达10105 5以上，约为以上，约为1000dB1000dB。odODIduAu1.1.开环差模电压增益开环差模电压增益ODAODAODAODAODA共119页 第89页6.5.1 6.5.