第三章差分放大器课件.ppt
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1、第三章第三章 集成运算放大器集成运算放大器l1、差分放大器、差分放大器l2、集成运算放大器的基本单元电路、集成运算放大器的基本单元电路l3、集成运算放大器的典型电路和参数、集成运算放大器的典型电路和参数集成运算放大器集成运算放大器高增益的直接耦合的集成高增益的直接耦合的集成的多级放大器。的多级放大器。集成电路的工艺特点:集成电路的工艺特点:(1)元器件具有良好的一致性和同向偏差,因而特别有利于实现)元器件具有良好的一致性和同向偏差,因而特别有利于实现需要对称结构的电路。需要对称结构的电路。(2)集成电路的芯片面积小,集成度高,所以功耗很小,在毫瓦)集成电路的芯片面积小,集成度高,所以功耗很小,
2、在毫瓦以下。以下。(3)不易制造大电阻。需要大电阻时,往往使用有源负载。)不易制造大电阻。需要大电阻时,往往使用有源负载。(4)只能制作几十)只能制作几十pF以下的小电容。因此,集成放大器都采用以下的小电容。因此,集成放大器都采用直接耦合方式。如需大电容,只有外接。直接耦合方式。如需大电容,只有外接。(5)不能制造电感,如需电感,也只能外接。)不能制造电感,如需电感,也只能外接。什么是集成运算放大器?什么是集成运算放大器?集成运放的外型封装结构集成运放的外型封装结构 集成运放常见的封装方式是金属封装和双列直插式塑料封集成运放常见的封装方式是金属封装和双列直插式塑料封装,如上图所示,金属壳封装有
3、装,如上图所示,金属壳封装有8、10、12管脚等种类,双列管脚等种类,双列直插式有直插式有8、14、16管脚等种类。管脚等种类。双列直插式以缺口为辨认标记,由器件顶上向下看,标记双列直插式以缺口为辨认标记,由器件顶上向下看,标记朝向自己,标记右方第一根引线为引脚朝向自己,标记右方第一根引线为引脚1,然后逆时针围绕器,然后逆时针围绕器件,依次数出其余引脚数。件,依次数出其余引脚数。直接耦合放大电路的特殊问题直接耦合放大电路的特殊问题零点漂移零点漂移零漂现象零漂现象:产生零漂的原因产生零漂的原因:零点漂移的衡量方法:零点漂移的衡量方法:由温度变化引起的。由温度变化引起的。当温度变当温度变化使第一级
4、放大器的静态工作化使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时,这种变化点发生微小变化时,这种变化量会被后面的电路逐级放大,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最终在输出端产生较大的电压漂移。因而零点漂移也叫漂移。因而零点漂移也叫温漂温漂。输入输入ui=0时,输出有缓慢变时,输出有缓慢变化的电压产生。化的电压产生。将输出漂移电压按电压增益折算到输入端将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。计算。uo0t+_-Re1b1Rc1RT1ouuiTV2CCRe2VEE+_例如例如100=v1A若输出有若输出有1V的漂移电的漂移电压压。则等效输入有则等效输入有100 uV的漂移电压的漂移电
5、压假设假设第一级是关键第一级是关键100=v2A3.减小零漂的措施减小零漂的措施用非线性元件进行温度补偿用非线性元件进行温度补偿采用差分采用差分(动动)放大电路放大电路等效等效 100 uV漂移漂移 1 V10000=vA+_-Re1b1Rc1RT1ouuiTV2CCRe2VEE+_ 3.1 3.1 差分差分(动动)放大器放大器3.1.1 基本差分基本差分(动动)放大器放大器VCCVEERC1RC2RS1RS2RET1T2+_vi+_vi1+_vi2+_vo1、结构、结构21CCRR21SSRR21beberr 该电路采用两个相同参数的该电路采用两个相同参数的BJT,其外围电路完全相同,即电路
6、两边完全对称,其外围电路完全相同,即电路两边完全对称2、抑制零点漂移的原理、抑制零点漂移的原理:Vo=VC1-VC2 =0当当vi1=vi2 =0 时,时,当温度变化时当温度变化时:VC1=VC2设设T Ic1 ,Ic2 Vc1 ,Vc2 Vo=Vc1-Vc2=0VCCVEERC1RC2RS1RS2RET1T2+_vi+_vi1+_vi2+_voVCCVEERC1RC2RS1RS2RET1T2+_vi+_vi1+_vi2+_vo3、静态工作点的计算:静态工作点的计算:021BBVVVVVVVBEBEBE7.01111VVVEE7.021)()(121EEEEEEVVRII1EI2EI1CI2C
7、IBEEEEEVVRI1221212CCEBEEEEEIIRVVII1121CBBIII1121CCCCCCRIVVVVCCVEERC1RC2RS1RS2RET1T2+_vo-直流通路直流通路1EV2EV1CV2CV4、电路特性的分析电路特性的分析两个基本概念两个基本概念:共模信号和差模信号共模信号和差模信号1、共模信号:大小相等、极性相同的按共同模式变化的信号。共模信号:大小相等、极性相同的按共同模式变化的信号。主要指不希望放大的漂移信号或干扰信号,主要指不希望放大的漂移信号或干扰信号,用用vic(输入共(输入共模信号),模信号),voc(输出共模信号)(输出共模信号)表示表示。2、差模信号
8、:大小相等、极性相反的信号。差模信号:大小相等、极性相反的信号。主要指希望放大的有用信号,主要指希望放大的有用信号,用用vid(输入差模信号),(输入差模信号),vod(输出差模信号)(输出差模信号)表示表示。实际上,对于任何实际上,对于任何输入信号和输出信号,都是差模信号和输入信号和输出信号,都是差模信号和共模信号的合成共模信号的合成。(1)差模放大倍数差模放大倍数RcRc+T1T2差模输入时的交流通路差模输入时的交流通路+1idV2idV1odV2odVodVSRSR+21ididvv+VCC-VEERC1RC2RSRSRET1T2+_vid1+_vid2+_vovid1tvid2tie1
9、ie20EV+RCRCRSRSidVodV2odV1odV2idV1idV+RCRCRSRSidVodV2odV1odV2idV1idV11212122idodididododidodVDVVVVVVVVA双端输入双端输入-双端输出双端输出RS+RCRCRSidVodV2odV1odV2idV1idVhiehiebfeIhbfeIh111VSCfeidodVDAhieRRhVVA单管共发射极基本放大器单管共发射极基本放大器11121)(2VSCfeidodVDAhieRRhVVA11212122idodididododidodVDVVVVVVVVA双端输入双端输入-双端输出双端输出112112
10、0idodididodidodVDVVVVVVVA双端输入双端输入-单端输出单端输出+VCC-VEERC1RC2RSRSRET1T2+_vid1+_vid2+_vo+VCC-VEERC1RC2RSRSRET1T2+_vid1+_vid2+_voRLRcRcT1T2差模输入时的交流通路差模输入时的交流通路+1idV2idVodVSRSR+2LR2LRRS+RCRCRSidVodV2odV1odV2idV1idVhiehiebfeIhbfeIh2LR2LR11212122idodididododidodVDVVVVVVVVA双端输入双端输入-双端输出双端输出hieRRRhVVASLCfeidodV
11、D)2/(11单管共发射极基本放大器单管共发射极基本放大器+RCRCRSidVodV2odV1odV2idV1idVhiehiebfeIhbfeIh2LR2LRRSRcRcT1T2差模输入时的交流通路差模输入时的交流通路+1idV2idV1odVSRSR+LR112112idodididodidodVDVVVVVVVA双端输入双端输入-单端输出单端输出)(2)/(11ieSLCfeidodVDhRRRhVVA(2)共模放大倍数共模放大倍数+VCC-VEERC1RC2RBRBRET1T2+_+_icVocV1EI2EIEVEEERIV12RCRCRBRB2RET1T2+_+_icV2REocV+
12、_1ocV2ocV共模输入时的交流通路共模输入时的交流通路RCRCRBRB2RET1T2+_+_icV2REocV+_1ocV2ocV共模输入时的交流通路共模输入时的交流通路021OCOCOCVVV021icococicocVCVVVVVA双端输入双端输入单端输出单端输出_RCRCRBRB2RET1T2+_icV2REocV+_1ocVicocicocVCVVVVA211RCRCRBRB2RET1T2+_icV2REocV+_1ocVicocicocVCVVVVA211RCRCRBRB2RET1T2+icV2RE+_1ocVEfeieBCfeicocVCRhhRRhVVA2)1(11RCRB2
13、RE+icV+_1ocV_iehbfeIhECVCRRA21(3)(3)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。其值是差分放大器的一个重要指标。其值越大越大,对共模信号抑制能力越强对共模信号抑制能力越强,放大器性能越好。放大器性能越好。ieEfeVCVDhRRhAAKB11CMR,或 双端输出时双端输出时KCMR可认为等于无穷大,可认为等于无穷大,单端输出时共模抑制比:单端输出时共模抑制比:VCVDCMRAAKdBAAKVCVDCMRlg20(4)(4)输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻)(2)(21111ieBbieBbbididididhRIhRII
14、VIVRCodRR2RB+RCRCRBidVodV2odV1odV2idV1idVhiehiebfeIhbfeIhRidRod1bI差模输入电阻和输出电阻差模输入电阻和输出电阻双端输入双端输入双端输出双端输出共模输入电阻和输出电阻共模输入电阻和输出电阻双端输入双端输入单端输出单端输出RCRB2RE+icV+_1ocV_iehbfeIhRic1Ro1icIEfeEfeieBicicicRhRhhRIVR22)1(11EfeicicRhRR21CoRR 等效很大的交流电阻,直等效很大的交流电阻,直流电阻并不大。流电阻并不大。恒流源使共模放大倍数减小,而恒流源使共模放大倍数减小,而不影响差模放大倍数
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