多级放大电路和集成课件.ppt

模 拟 电 子 技 术,,多级放大电路和集成 电路运算放大器,第,,三,章,3.1　多级放大电路,3.3 集成电路运算放大器,小结,3.2　差分放大电路,多级放大电路和集成 电路运算放大器第 三,引　言,3.1.1,级间耦合问题,3.1.2,多级放大电路的分析,3.1　多级放大电路,引　言 3.1.1 级间耦合问题 3.1.2,,为什么要多级放大？,在第2章，我们主要研究了由一个晶体管组成基本放大电路，它们的电压放大倍数一般只有几十倍但是在实际应用中，往往需要放大非常微弱的信号，上述的放大倍数是远远不够的为了获得更高的电压放大倍数，可以把多个基本放大电路连接起来，组成“多级放大电路”其中每一个基本放大电路叫做一“级”，而级与级之间的连接方式则叫做“耦合方式”实际上，单级放大电路中也存在电路与信号源以及负载之间的耦合问题引　言,为什么要多级放大？在第2章，我们主要研究了由一个晶体管,3.1.1,级间耦合问题,极间耦合形式：,直接,耦合,A,1,A,2,电路简单，能放大交、直流,信号，“,Q,” 互相影响，零点,漂移严重阻容,耦合,A,1,A,2,各级 “,Q,” 独立，只放大交流,信号，信号频率低时耦合电,容容抗大。

变压,器,耦合,A,1,A,2,,,,,,,用于选频放大器、,功率放大器等3.1.1 级间耦合问题 极间耦合形式：直接A1A2电路简,1、阻容耦合,阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接，其方框图所示阻容耦合放大电路的方框图,1、阻容耦合阻容耦合放大电路的方框图,单级阻容耦合放大电路,两极阻容耦合放大电路,单级阻容耦合放大电路两极阻容耦合放大电路,1）,各级的直流工作点相互独立,由于电容器隔直流而 通交流，所以它们的直流通路相互隔离、相互独立的，这样就给设计、调试和分析带来很大方便2）,在传输过程中，交流信号损失少只要耦合电容选得,足够大，则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地,加到后 级，实现逐级放大,优点：,3）电路的温漂小4）体积小，成本低1）各级的直流工作点相互独立由于电容器隔直流而,缺点：,2）低频特性差；,1）无法集成；,3）只能使信号直接通过，而不能改变其参数2、 变压器耦合,变压器可以通过磁路的耦合把一次侧的交流信号传送到二次侧，因此可以作为耦合元件变,压,器,耦,合,的,两,级,放,大,电,路,缺点：2）低频特性差；1）无法集成；3）只能使信号直接通过，,为什么要讲变压器耦合？,因为变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。

图4-5 变压器的等效电路,工作原理：,为什么要讲变压器耦合？因为变压器在传送交流信号的同时，可以实,优点,：,1）,变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的因为变压器不能传送直流信号2）,变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象3）变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换缺点：,1）高频和低频性能都很差；,2）体积大，成本高，无法集成优点：1）变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立,3 直接耦合,直接耦合和两级放大电路,存在两个问题：,1）第一级的静态工作点已接近饱和区2）由于采用同种类型的管子，级数不能太多1）直接耦合的具体形式,3 直接耦合直接耦合和两级放大电路存在两个问题：1）第一级的,为了解决第一个问题：可以采用如下的办法a）,,,R,R,B1,C1,u,i,u,o,T,T,1,2,U,CE1,,,,,,,,E2,,R,R,C2,(a) 加入电阻,R,E2,为了解决第一个问题：可以采用如下的办法a）RRB1C1u,R,R,B1,C1,,R,,C2,u,i,u,o,T,T,1,2,R,U,z,,,+,V,,D,z,,,,,,,,,CC,,（b）在,T2,的发射极加入稳压管,RRB1C1R C2uiuoTT12RUz+VDzCC（b）,R,R,,B1,C1,,R,,E2,u,i,u,o,T,T,1,2,,R,C2,,V,,CC,+,,,,,,,,,,,为了解决第二个问题：可以在电路中采用不同类型的管子，即NPN和PNP管配合使用，如下图所示,。

利用,NPN,型管和,PNP,型管进行电平移动,RRB1C1R E2uiuoTT12RC2VCC+为了解决,（1）,电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号,由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号2）,便于集成,由于电路中只有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成缺点：,优点,：,（1）各级的静态工作点不独立，相互影响,会给设计、计算和调试带来不便2）引入了零点漂移问题,零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重2）直接耦合放大电路的优缺点,（1）电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号由于级间是直接耦,（3）直接耦合放大电路中的零点漂移问题,1）何谓零点漂移？,2）产生零点漂移的原因,3）零点漂移的严重性及其抑制方法,电阻，管子参数的变化，电源电压的波动如果采用高精度电阻并经经过老化处理和采 用高稳定度的电源，则,晶体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟，就无法正确地将两者加以区分因此，为了使放大电路能正常工作，必须有效地抑制零点漂移3）直接耦合放大电路中的零点漂移问题1）何谓零点漂移？2）,注意：为什么只对直接耦合多级放大电路提出这一问题呢？原来温度的变化和零点漂移都是随时间缓慢变化的，如果放大电路各级之间采用阻容耦合，这种缓慢变化的信号不会逐级传递和放大，问题不会很严重。

但是，对直接耦合多级放大电路来说，输入级的零点漂移会逐级放大，在输出端造成严重的影响特别时当温度变化较大，放大电路级数多时，造成的影响尤为严重注意：为什么只对直接耦合多级放大电路提出这一问题呢？原来温度,抑制零点漂移的方法：,1）采用恒温措施，使晶体管工作温度稳定需要恒温室或槽，因此设备复杂，成本高2）采用温度补偿法就是在电路中用热敏元件或二极管（或晶体管的发射结）来与工作管的温度特性互相补偿最有效的方法是设计特殊形式的放大电路，用特性相同的两个管子来提供输出，使它们的零点漂移相互抵消这就是“差动放大电路”的设计思想3）采用直流负反馈稳定静态工作点4）各级之间采用阻容耦合抑制零点漂移的方法：1）采用恒温措施，使晶体管工作温度稳定4）零点漂移大小的衡量,△u,Idr,= △u,Odr,/A,u,△T,△u,Odr,是输出端的漂移电压；,△u,Idr,就是温度每变化1℃折合到放大电路输入端的漂移电压△T是温度的变化；,A,u,是电路的电压放大倍数；,4）零点漂移大小的衡量△uIdr= △uOdr/Au △T△,思路：根据电路的约束条件和管子的I,B,、I,C,和I,E,的相互关系，列出方程组求解。

如果电路中有特殊电位点，则应以此为突破口，简化求解过程3.1.2多级放大电路的分析,1、静态工作点的分析,变压器耦合,同第二章单级放大电路,阻容耦合,直接耦合,,,思路：根据电路的约束条件和管子的IB、IC和IE的相互关系，,例:1,如图所示的两级电压放大电路，,已知,β,1,=,β,2,=50, T,1,和T,2,均为3DG8D计算前、后级放大电路的静态值(,U,BE,=0.6V);,,R,B1,,C,1,C,2,,R,E1,+,+,+,–,,,,R,C2,C,3,,,,C,E,+,+,+24V,+,–,T,1,T2,,1M,,27k,,82k,,43k,,7.5k,,510,,10k,,,,,,o,U,.,U,i,.,例:1如图所示的两级电压放大电路， RB1C1C2RE,解:,,两级放大电路的静态值可分别计算R,B1,,C,1,C,2,,R,E1,+,+,+,–,,,,R,C2,C,3,,,,C,E,+,+,+24V,+,–,T,1,T2,,1M,,27k,,82k,,43k,,7.5k,,510,,10k,,,,,,o,U,.,U,i,.,解: 两级放大电路的静态值可分别计算。

RB1C1C,第一级是射极输出器:,第二级是分压式偏置电路,解:,第一级是射极输出器:第二级是分压式偏置电路解:,多级放大电路和集成课件,R,B1,,C,1,C,2,,R,E1,+,+,+,–,,,,R,C2,C,3,,,,C,E,+,+,+24V,+,–,U,i,.,T,1,T2,,1M,,27k,,82k,,43k,,7.5k,,510,,10k,,,,,,o,U,.,RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–U,2、动态性能分析,,,,A,u,1,第一级,,A,u,2,第二级,,A,un,末 级,u,i,u,o1,,,,R,L,R,S,u,o,u,s,u,o2,u,i2,u,i,n,i,i,=,A,u,1,·,A,u,2,,·,,·,,·,,A,un,A,u,1,(dB) =,A,u,1,(dB) +,A,u,2,(dB) +,·,,·,,·,+,A,un,,(dB),考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理!!!,,（1）放大倍数的计算,2、动态性能分析Au1第一级Au2第二级Aun末 级uiuo,（2）输入和输出电阻的计算,多级放大电路的,输入电阻,为第一级放大电路的输入电阻。

多级放大电路的,输出电阻,为最后一级放大电路的输出电阻2）输入和输出电阻的计算多级放大电路的输入电阻为第一级放大,例:2,如图所示的两级电压放大电路，,已知,β,1,=,β,2,=50, T,1,和T,2,均为3DG8DR,B1,,C,1,C,2,,R,E1,+,+,+,–,,,,R,C2,C,3,,,,C,E,+,+,+24V,+,–,T,1,T2,,1M,,27k,,82k,,43k,,7.5k,,510,,10k,,,,,,o,U,.,U,i,.,（1）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数2）求放大电路的输入电阻和输出电阻,例:2如图所示的两级电压放大电路， RB1C1C2RE,（1）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数,第一级放大电路为射极输出器,,2,b,I,2,c,I,,,,,r,be2,,R,C2,r,be1,,R,B1,1,b,I,1,c,I,,,,,R,E1,,,+,_,+,_,+,_,,,U,i,.,o,U,.,o1,U,.,（1）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射,第二级放大电路为共发射极放大电路,总电压放大倍数,,2,b,I,2,c,I,,,,,r,be2,,R,C2,r,be1,,R,B1,1,b,I,1,c,I,,,,,R,E1,,,+,_,+,_,+,_,,,U,i,.,o,U,.,o1,U,.,第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数2bI2cIr,(2),计算,,r,,i,和,r,,0,微变等效电路,,2,b,I,2,c,I,,,,,r,be2,,R,C2,r,be1,,R,B1,1,b,I,1,c,I,,,,,R,E1,,,+,_,+,_,+,_,,,,,U,i,.,o,U,.,o1,U,.,(2) 计算 r i和 r 0微变等效电路2bI2cIrbe,由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻,,r,i,等于第一级的输入电阻,r,i1,。

第一级是射极输出器，它的输入电阻,r,i1,与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻,,r,i2,由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级,,2,b,I,2,c,I,,,,,r,be2,,R,C2,r,be1,,R,B1,1,b,I,1,c,I,,,,,R,E1,,,+,_,+,_,+,_,,,,,U,i,.,o,U,.,o1,U,.,2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+,,,2,b,I,2,c,I,,,,,r,be2,,R,C2,r,be1,,R,B1,1,b,I,1,c,I,,,,,R,E1,,,+,_,+,_,+,_,,,,U,i,.,o,U,.,o1,U,.,2bI2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+,,1,= 60,,,2,= 100;,r,be1,= 2 k,,r,be2,= 2.2 k求,A,u,,,R,i,,,R,o,例 3:,1 = 60, 2 = 100; rbe1= 2 k,,[解],R,i2,= R,6,//,R,7,,//,r,be2,R,,L1,= R,3,//,R,i2,A,U,=A,U1,•,A,U2,R,i,= R,i1,= R,1,//,R,2,,//,,[,r,be1,+,(1+,,1,),R,4,],R,o,= R,8,=,4.7,k,[解]Ri2 = R6 // R7 // rbe2RL1,3、三种耦合方式放大电路的应用场合,阻容耦合放大电路：用于交流信号的放大。

变压器耦合放大电路：用于功率放大及调谐放大直接耦合放大电路：一般用于放大直流信号或缓慢变化的信号集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式为了抑制零漂，它的输入级采用特殊形式的差动放大电路3、三种耦合方式放大电路的应用场合阻容耦合放大电路：用于交流,3.2,差分放大电路,3.2.1 差分放大电路的工作原理,3.2.3 具有恒流源差分放大电路,3.2.2 差分放大电路的输入输出形式,3.2　差分放大电路3.2.1 差分放大电路的工作原理3.,3.2.1 差动放大电路的工作原理,(,Differential Amplifier,),一 电路组成及抑制零漂的工作原理,1、电路组成,特点：,a.两只完全相同的管子；,b.两个输入端，,两个输出端；,c.元件参数对称；,,3.2.1 差动放大电路的工作原理(Differential,2、抑制零漂的工作原理,,原理：,静态时，输入信号为零，即将输入端①和②短接由于两管特性相同，所以当温度或其他外界条件发生变化时，两管的集电极电流I,CQ1,和I,CQ2,的变化规律始终相同，结果使两管的集电极电位U,CQ1,、U,CQ2,始终相等，从而使U,OQ,=U,CQ1,-U,CQ2,≡0，因此消除了零点漂移。

具体实践：,在实践中，两个特性相同的管子采用“差分对管”，两半电路中对应的电阻可用电桥精密选配，尽可能保证阻值对称性精度满足要求结论：,可想而知，即使采取了这些措施，差动放大电路的两半电路仍不可能完全对称，也就是说，零点漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小2、抑制零漂的工作原理 原理：静态时，输入信,3、信号的输入方式和电路的响应,（1）差模输入方式,U,i1,=U,id,，U,i2,=U,id,差模输入信号为U,i1,－,,U,i2,=2,,U,id,差模输入方式,若U,i1,的瞬时极性与参考极性一致，则U,i2,的瞬时极性与参考极性相反则有：,u,i1,↑→i,b1,↑ →i,c1,↑ →u,c1,↓,u,i2,↓ →i,b2,↓ →i,c2,↓ →u,c2,↑,输出电压u,O,= u,C1,－,,u,C2,≠0，而是出现了信号，记为U,od,定义：A,d,=U,od,/2U,id,,3、信号的输入方式和电路的响应（1）差模输入方式Ui1=Ui,,,结论：差模电压放大倍数等于半电路电压放大倍数结论：差模电压放大倍数等于半电路电压放大倍数2）共模输入方式,U,i1,=U,i2,=U,ic,在共模输入信号作用下，差放两半电路中的电流和电压的变化完全相同。

u,i1,=u,i2,=0，u,o,=0,U,i1,=U,i2,=U,ic,时，U,oc,=0,定义：Ac=U,oc,/U,ic,共模输入方式下的差放电路,（2）共模输入方式Ui1=Ui2=Uic在共模输入信号作用下,Ac叫做共模电压放大倍数理论上讲，Ac为0，实际上,由于电路不完全对称，可能仍会有不大的U,oc,，一般Ac《1,既然U,OC,=0或者U,OC,很小，为什么还要讨论共模输入呢？,差放的两半电路完全对称，又处于同一工作环境，这时,温度变化以及其它干扰因素对这两半电路都有完全相同,的影响和作用，都等效成共模输入信号如果在Uic作用,下，Uoc=0或Ac=0，则说明差放有效地抑制了因温度变化,而引起的零漂Ac叫做共模电压放大倍数理论上讲，Ac为0，实际上既然UO,（3）任意输入方式,,输入端分别接U,i1,和U,i2,，这种输入方式带有一般性，叫“任意输入方式”U,ic,= (,U,i1,+,U,i2,) / 2,U,i1,=U,ic,+U,id,U,i2,=U,ic,+（-U,id,）,若,则,U,id,= (,U,i1,-,U,i2,) / 2,任意输入方式,（3）任意输入方式 输入端分别接Ui1和Ui2，这种输入方式,（3）任意输入方式,,输入端分别接U,i1,和U,i2,，这种输入方式带有一般性，,叫“任意输入方式”。

U,ic,= (,U,i1,+,U,i2,) / 2,U,i1,=U,ic,+U,id,U,i2,=U,ic,+（-U,id,）,若,则,U,id,= (,U,i1,-,U,i2,) / 2,例如,：,U,i1,=10mV,U,i2,=6mV,则,,U,id,=2mV,,,U,ic,=8mV,利用叠加原理得到,：,U,o,=A,d,·2U,id,+A,c,U,ic,=,A,d,（,U,i1,-,U,i2,）,结论：在任意输入方式下，被放大的是输入信号Ui1和Ui2的差值这也是这种电路为什么叫做“差动放大的原因”3）任意输入方式 输入端分别接Ui1和Ui2，这种输入方式,（4）存在的问题及改进的方案,以上研究的是基本的差动放大电路，它实际上不可能完全抑制零漂，因为两半电路不会完全对称另外，如果从一管输出，则与单管放大电路一样，对零漂毫无抑制能力，而这种“单端输出”方式的形式又是经常采用的稳定静态工作点，就是要减小I,CQ,的变化，而抑制零点漂移也同样是减小I,CQ,的变化即抑制零点漂移和稳定静态工作点是一回事因此可以借鉴工作点稳定电路中采用过的方法，在管子的射极上接一电阻这样，基本的差动放大电路就改进为如图4-15所示。

图4-15,（4）存在的问题及改进的方案以上研究的是基本的差动放大电路，,可以想见，R,E,越大，则工作点越稳定，零点漂移也越小但，R,E,太大，在一定的工作电流下，R,E,上的压降太大，,管子的动态范围就会变小，如图4-16所示为了保证一,定的静态工作电流和动态范围，而RE又希望取得大些，,常采用双电源供电，用电源V,EE,提供R,E,上所需的电压采用双电源供电后的的负载线也如图4-16所示，可以看,出在同一个I,CQ,下，输出电压的动态范围大多了可以想见，RE越大，则工作点越稳定，零点漂移也越小多级放大电路和集成课件,改进后的电路叫射极耦合差动放大电路也叫长尾电路射极耦合差动放大电路,,,,,,,,,,,,1,2,2,,,R,C,R,C,R,1,R,1,VT,1,VT,2,+,-,U,o,.,R,L,R,W,R,E,C,1,C,2,,,U,i,.,+,_,V,CC,V,EE,改进后的电路叫射极耦合差动放大电路也叫长尾电路射极耦合差动,因为有负电源V,EE,提供发射极正偏所需要的电压，所以R,B,可以去掉VT,1,和VT,2,的射极之间还接入了电位器R,W,，用于电路调零二 射极耦合差动放大电路的静态分析,静态工作点的计算：,,忽略,I,b，,有：,V,b1,=,V,b2,=0V,因为有负电源VEE提供发射极正偏所需要的电压，所以RB可以去,三 射极耦合差动放大电路的动态分析,以双端输入双端输出为例。

三 射极耦合差动放大电路的动态分析以双端输入双端输出为,在讨论基本差动放大电路时已经讨论过,（1）A,d,=A,d1,（2）对于任意输入信号U,i1,和U,i2,，可以用一个差模信号和一个共模信号叠加来表示其中,U,id,= (,U,i1,-,U,i2,) / 2,U,ic,= (,U,i1,+,U,i2,) / 2,因此总是分别求电路的差模电压放大倍数和共模电压放大倍数在讨论基本差动放大电路时已经讨论过（1）Ad=Ad1（2）对,1、差模电压放大倍数,关键在于画出差模信号作用下，半电路的交流通路和微变等效电路A、对差模信号，若一管的射极电流增大△I，,则另一管的射极电流必然减小△I，因而流过,射极电阻RE的总电流不变，即RW的滑动端,C点的电位恒定，相当于交流接地B、负载R,L,中点电位为交流地电位1、差模电压放大倍数关键在于画出差模信号作用下，半电路的交流,解释原因由此画出半电路的交流通路如图所示图4-19,解释原因由此画出半电路的交流通路如图所示图4-19,2、共模电压放大倍数,在理想情况下，共模电压放大倍数Ac=03、差模输入电阻R,id,图4-20 差模输入电阻的等效电路,2、共模电压放大倍数在理想情况下，共模电压放大倍数Ac=0。

R,id,=2[R,1,+r,be,+(1+,β,)R,w,/2],4、差模输出电阻,R,od,=2R,C,5、共模输入电阻,6、共模输出电阻,R,oc,=2R,C,Rid=2[R1+rbe+(1+β)Rw/2]4、差模输出电,10、差动放大电路的电压传输特性,,差放双入双出电压传输特性,7、共模抑制比,K,CMR,= ︱A,d,/A,c,︱,用分贝表示：,K,CMR,=20lg ︱ A,d,/A,c,︳,A,d,越大越好，A,c,越小越好，因此,K,CMR,越大越好,8、最大共模输入电压U,ICM,9、最大差模输入电压U,IDM,10、差动放大电路的电压传输特性差放双入双出电压传输特性7、,3.2.2.差分放大电路的输入输出形式,,差动放大器共有四种输入输出方式:,,1. 双端输入、双端输出（,双入双出,）,2. 双端输入、单端输出（,双入单出,）,3. 单端输入、双端输出（,单入双出,）,4. 单端输入、单端输出（,单入单出,）,主要讨论的问题有：,,差模电压放大倍数、共模电压放大倍数,差模输入电阻,输出电阻,3.2.2.差分放大电路的输入输出形式 差动放大器共有,1.双端输入双端输出,(1)差模电压放大倍数,,（2）共模电压放大倍数,（3）差模输入电阻,（4）输出电阻,输入幅值不同，,如何处理,,1.双端输入双端输出(1)差模电压放大倍数 （2）共模电压放,2. 双端输入单端输出,,这种方式适用于将,差分信号转换为单端输出,的信号。

1)差模电压放大倍数,,（2）差模输入电阻,（3）输出电阻,2. 双端输入单端输出 这种方式适用于将(1),（4）共模电压放大倍数,共模等效电路：,（4）共模电压放大倍数共模等效电路：,,3. 单端输入双端输出,单端输入等效双端输入:,,因为右侧的,R,b,+,r,be,归算到发射极回路的值[(,R,s,+,r,be,) /(1+,,)]<<,R,e,，故,R,e,对,I,e,分流sss极小，可忽略，于是有,v,i1,= －,v,i2,=,v,i,/,2,计算同双端输入双端输出：,3. 单端输入双端输出单端输入等效双端输入:vi1 =,4. 单端输入单端输出,,注意放大倍数的正负号：,设从T,1,的基极输入信号，如果从,C,1,输出，为负号；从,C,2,输出为正号计算同双入单出：,4. 单端输入单端输出 注意放大倍数的正负号：,(1)差模电压放大倍数,,与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：,,差动放大器动态参数计算总结,,双端输出时：,,单端输出时：,,(2)共模电压放大倍数,,与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：,,双端输出时：,,单端输出时：,(1)差模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，,,(3)差模输入电阻,,不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻,R,id,是基本放大电路的两倍。

单端输出时，,,,双端输出时，,,,(4)输出电阻,(3)差模输入电阻 不论是单端输入还,(5)共模抑制比,,共模抑制比,K,CMR,是差分放大器的一个重要指标或,,双端输出时,K,CMR,可认为等于无穷大，,单端输出时共模抑制比：,,,(5)共模抑制比 共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要,3.2.3 具有恒流源差分放大电路,1、电路的组成和工作原理,K,CMR,= A,d,/A,c,从以上两式看出要减小Ac，提高共模抑制比，应增大R,E,，但R,E,不能太大，因为R,E,上的压降由V,EE,提供在保持VT,1,、VT,2,两管的工作电流为一定值时，要加大R,E,，必须提高V,EE,，这是有困难的能不能找到这样一种元器件，它的直流电阻很小，而它的交流电阻却很大，这样静态时不需要很大的V,EE,，动态时的A,C,却很小，K,CMR,很大？,3.2.3 具有恒流源差分放大电路1、电路的组成和工作原理K,2、电流源电路,减少共模放大倍数的思路：,,增大,R,EE,用恒流源代替,R,EE,,特点：,直流电阻为有限值,动态电阻很大,1. 三极管电流源,简化画法,电流源,代替差,分电路,中的,R,EE,+V,CC,R,L,R,E,,,,R,B1,R,B2,,,,,I,C,,I,0,,u,i1,V,1,+V,CC,,,,,V,2,R,C,R,1,u,od,,u,i2,,,,,,R,C,–,V,EE,R,2,R,3,I,C3,V,3,,u,i1,V,1,+V,CC,,,,,V,2,R,C,u,od,,u,i2,,,R,C,V,EE,,I,0,,2、电流源电路减少共模放大倍数的思路： 增大 REE用恒流,3.具有电流源的差分放大电路,简化,画法,,u,i1,V,1,+V,CC,,,,,V,2,R,C,u,o,,u,i2,,,R,C,V,EE,,I,0,,u,i1,V,1,+V,CC,,,,,V,2,R,C,u,o,u,i2,,,,,R,C,V,EE,R,2,R,3,I,C3,V,3,,,V,4,I,REF,I,C4,R,1,3.具有电流源的差分放大电路简化ui1V1+VCCV2RCu,V,3,、V,4,,构成比例电流源电路,能调零的,差分电路,,u,i1,V,1,+V,CC,,,,,V,2,R,C,u,o,,u,i2,,,R,C,V,EE,,I,0,,R,P,V3、V4 构成比例电流源电路能调零的ui1V1+VCCV2,例 3.2.1,(,1,),求静态工作点；,(,2,),求电路的差模,A,u,d,，,R,id,，,R,o,。

[解],(,1,),求“,Q,”,,u,i1,V,1,+V,CC,,,,,V,2,R,C,u,o,u,i2,,,,,R,C,V,EE,R,2,R,3,I,C3,V,3,,,V,4,I,REF,+6 V,,6 V,100,,100,,7.5 k,,7.5 k,,6.2 k,,,100,,例 3.2.1(1)求静态工作点；(2)求电路的差模 Aud,,,= 100,I,CQ1,=,I,CQ2,= 0.5,I,0,U,CQ1,=,U,CQ2,= 6 – 0.42, 7.5 = 2.85 (V),(,2,),求,A,u,d,，,R,id,，,R,o,R,o,=,2,R,C,=,15 (k,), = 100ICQ1 = ICQ2 = 0.5 I0UCQ,,3.3,,集成电路运算放大器,3.3.1　集成运放基本知识,3.3.2 通用型集成运算放大器的组成及基本特性,3.3 集成电路运算放大器3.3.1　集成运放基本知识3,3.3.1 集成运放基本知识,一、通用型集成运放,(,Operational Amplifier,),的组成,1. 模拟集成电路的特点,1,),直接耦合：,采用差分电路形式，元件相对误差小；,2,),大电阻,用恒流源代替，大电容外接；,3,),二极管用三极管代替,(,B、C 极接在一起,)；,4,),高增益、高输入电阻、低输出电阻。

3.3.1 集成运放基本知识一、通用型集成运放(Opera,2. 组成方框图,输入级：,差分电路，大大减少温漂中间级：,采用,有源负载的共发射极电路，增益大输出级：,OCL 电路，带负载能力强,偏置电路：,镜像电流源，微电流源输入级,偏置电路,中间级,输出级,,,,+,,u,o,u,id,2. 组成方框图输入级：差分电路，大大减少温漂中间级：采用,输入级,中间级,输出级,输入级,V,1,、V,3,和 V,2,、V,4,3. 通用型集成运算放大器 741 简化电路,输入级中间级输出级输入级V1、V3 和 V2、V43. 通用,共集-共基组合差分电路,V,5,、V,6,有源负载,构成双端变单端电路,中间级,V,7,、V,8,复合管，共发射极,具有高增益,输出级,甲乙类互补对称,功率放大电路,(,OCL,),V,11,,V,13,采用单电源,(,OTL,),时，输入端静态电位应为 0.5,V,CC,共集-共基组合差分电路V5、V6有源负载构成双端变单端电路中,二、集成运算放大器电路符号及理想化条件,1. 运放的符号,习惯用符号,,,,,,,u,id,+,V,CC,–,V,EE,国家标准符号,u,o,,,,,,u,id,+,V,CC,–,V,EE,,,8,直流电源接法,(,V,CC,=,V,EE,),二、集成运算放大器电路符号及理想化条件1. 运放的符号习惯,等效电路,u,o,,,u,id,,,u,–,i,+,,,,,u,+,u,o,R,id,A,u,d,u,id,R,o,i,–,u,+,— 同相端输入电压,u,-,,— 反相端输入电压,u,id,—,差模输入电压,u,id,=,u,,–,,u,+,A,u,d,—,开环差模电压放大倍数,,u,o,=,A,u,d,(,u,+,–,u,,),等效电路uouidu–i+u+uoRidAud uidRoi,1,),,A,ud,,,2. 运放特性的理想化,6,),U,IO, 0，,I,IO, 0,理想运放：,4,),,K,CMR, ,5,),BW, ,2,),,R,id, ,3,),R,o,,,0,传输特性,理想,线,性,区,O,u,id,u,o,U,omax,–,U,omax,实际,u,o,,,u,id,,,u,–,i,+,,,,,u,+,u,o,R,id,A,u,d,u,id,R,o,i,–,1) Aud 2. 运放特性的理想化6)UIO  0,1,),,A,ud,,,2. 运放特性的理想化,6,),U,IO, 0，,I,IO, 0,理想,运放：,4,),,K,CMR, ,5,),BW, ,2,),,R,id, ,3,),R,o,,,0,传输特性,O,u,id,u,o,U,omax,–,U,omax,理想,线,性,区,实际,3. 理想运放工作性区的两个特点,1,),,u,+,,,u,–,(虚短),,证：,u,o,=,A,u,d,(,u,+,–,u,–,) =,A,u,d,u,id,u,+,–,,u,–,=,u,o,/,A,u,d,,0,2,),i,+,,,,i,–,,0,(虚断),证：,i,+,=,u,id,/,R,id,,0,同理,i,–,,0,u,o,,,u,id,,,u,–,i,+,,,,,u,+,u,o,R,id,A,u,d,u,id,R,o,i,–,,1) Aud 2. 运放特性的理想化6)UIO  0,4. 理想运放工作在非线性区的两个特点,1,),u,+,>,u,–,时，,u,o,=,U,omax,,,u,+,<,u,–,时,,,u,o,=,–,U,Omax,2,),i,+,,,i,–,,0,(虚断),,3.3.2通用型集成运算放大器的组成及基本特性,一、集成电路器件命名及主要性能指标,1. 国标 GB-3430-82 对集成电路的规定,4. 理想运放工作在非线性区的两个特点1)u+ > u–时，,第一部分,第二部分,第三,部分,第四部分,第五部分,字 母,符号国标,字 母,器件类型,数字,品种,字 母,工作条件,字 母,封 装,符,号,意 义,符,号,意 义,,符,号,意 义,符,号,意 义,,C,,中国,制造,,,T,H,E,C,F,D,W,J,B,TTL,HTL,ECL,CMOS,线性放大,音响电视,稳压器,接口电路,非线性,,C,E,R,M,,,0 ~ 70,C,-,40 ~ 85,C,-,55 ~ 85,C,-,55 ~125,C,W,B,F,D,P,J,K,T,陶瓷扁平,塑料扁平,全封闭扁平,陶瓷直插,塑料直插,黑陶瓷直插,金属菱形,金属圆形,第一部分第二部分第三第四部分第五部分字 母字 母数字字 母字,2. 主要参数,1,),,输入失调电压,U,IO,使,U,O,= 0，输入端施加的补偿电压,2,),,输入偏置电流,I,IB,几毫伏,U,O,= 0 时，,10 nA,,1,,A,3,),,输入失调电流,,I,IO,U,O,= 0 时，,1 nA,,0.1,,A,2. 主要参数1) 输入失调电压 U IO使 UO = 0，,4,),开环电压增益,A,u,d,100,,140 dB,5,),,差模输入电阻,R,id,输出电阻,R,o,几十千欧,,几兆欧,几十欧,,几百欧,6,),共模抑制比,,K,CMR,> 80 dB,4) 开环电压增益 Aud100  140 dB5) 差模,7,),,最大差模输入电压,U,IdM,共模输入,U,IC,过大，,K,,CMR,下降,当,U,Id,,过大时，反偏的 PN 结可能因反压过大而被击穿。

NPN 管,U,IdM,=,,5 V,横向 PNP 管,U,IdM,=,,30 V,CF,741 为,,30 V,8,),最大共模输入电压,U,ICM,9,),,最大输出电压幅度,U,OPP,输出级为 OCL 电路,一般比电源电压小一个,U,CE(sat),如电源电压, 15 V，,U,OPP,为,,13,,14 V,CF,741 为, 1,3 V,7) 最大差模输入电压 UIdM共模输入 U IC 过大，K,二,、,集成运放使用注意事项,(一),集成运放的封装和引脚排列,封装形式:,金属圆形、双列直插式、扁平式,封装材料:,陶瓷、金属、塑料,例:,塑封双列直插式,(,DIP,),CF741,DIP—,D,ual,I,n-Line,P,akage,二、集成运放使用注意事项(一) 集成运放的封装和引脚排列封装,(二) 集成运放使用注意事项,1. 查阅手册了解引脚的排列及功能；,2. 检查接线有否错误或虚连，输出端不能与地、电,源短路；,3. 输入信号应远小于,U,IdM,和,U,ICM,，以防阻塞或损,坏器件；,4. 电源不能接反或过高，拔器件时必须断电；,5. 输入端外接直流电阻要相等，小信号高精度直流,放大需调零。

二) 集成运放使用注意事项1. 查阅手册了解引脚的排列及功,小 结,第,3,章,小 结第 3 章,一、差分电路,1. 主要特点：,放大差模信号，抑制共模,信号(克服零点漂移),2. 四种输入、输出方式比较：,输入输,出方式,差模,u,id,共模,u,ic,差模电压放大倍数,A,u,d,差模,R,id,差模,R,od,共模抑制,比,K,CMR,双入,双出,u,id,,= u,i,u,ic,=,0,,,,,单入,双出,u,id,,= u,i,u,ic,=,0,,,,,双入,单出,u,id,,= u,i,u,ic,= u,i,/ 2,,,,,单入,单出,u,id,,= u,i,u,ic,= u,i,/ 2,,,,,很小,,,,一、差分电路1. 主要特点：放大差模信号，抑制共模信号(克服,。