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1、UCE1一、直接耦合放大电路问题一：Q点互相影响RRB1C1uiuoTT12RC2E2R问题二：T1管接近饱和会造成放大倍数下降DZ第1页/共70页 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，亦称为差分放大电路。难题：由于电容很难集成，因此集成电路中一般采用直接耦合，但直接耦合存在“温漂”，怎么解决？二、差动（差分）放大电路第2页/共70页u差分放大电路的工作原理 a.两只完全相同的管；b.两个输入端，两个输出端；c.元件参数对称；特点：+ui2T1T2RCRB1+UCC+ui1RCRB1+uO RB2RB2RE第3页/共70页uo=VC1 V
2、C2 =0uo=(VC1+VC1 )(VC2+VC2)=0静态时，ui1=ui2 =0当温度升高时ICVC （两管变化量相等）对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。+ui2T1T2RCRB1+UCC+ui1RCRB1+uO RB2RB2RE第4页/共70页共模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相同。差模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相反。（1）共模信号（2）差模信号差模和共模信号重点第5页/共70页（3）比较信号 Ui1Ui2设：差模分量为 Uid=Ui1-Ui2 共模分量为 Uic=（Ui1+Ui2）/2得：Ui1 =
3、Uic+Uid/2 Ui2=Uic-Uid/2第6页/共70页差模信号输入ui1=ui2差模输入电压uid=ui1 ui2 =2ui1 使得：ic1=ic2uo1=uo2差模输出电压uod=uC1 uC2=uo1 (uo2)=2uo1大小相同 极性相反动态分析差模ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC2差模电压放大倍数第7页/共70页带RL时RLRid=2rbe差模输入电阻差模输出电阻Rod=2RCui1V1V2RCRCuodui2uo1uo2第8页/共70页共模信号输入ui1=ui2共模电压放大倍数大小相同 极性相同动态分析共模ui1V1+VCCV2VEERCRCR
4、EEuodui2uC1uC2第9页/共70页差动放大电路质量好坏最重要的技术指标理想电路的共模抑制比共模抑制比 KCMR K KCMRCMR越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。第10页/共70页+VCCRCRERB1RB2 稳定“Q”的原理：T IC UE UBE IBIC 请回忆左边电路是如何稳定Q点？发射极电阻RE的作用第11页/共70页稳定电路的工作点，提高对共模信号的抑制能力温度IC1IC2IEUReUBE1UBE2IB1IB2IC1IC2T1T2RCRB+UCC+ui1RCRB+ui2RPRe
5、EE+uO 发射极电阻Re的作用共模反馈电阻基本上不影响差模信号的放大效果重点第12页/共70页结论结论1、差分放大电路应该对差模信号有良好的放大能力，而对共模信号有较强的抑制能力。2、共模抑制比越大表明电路抑制共模信号的能力越好。重点第13页/共70页复习复习1、什么是共模和差模信号？什么是共模抑制比？2、差分放大电路最突出的优点是什么？3、长尾式差分放大电路的Re作用是什么？第14页/共70页输入级 中间级输出级偏置电路第二节 集成运算放大器简介一、集成运算放大器的组成一、集成运算放大器的组成通常由差动放大电路构成，目的是为了减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗。通常由共发射极放大电路构成
6、，目的是为了获得较高的电压放大倍数。通常由互补对称电路构成，目的是为了减小输出电阻，提高电路的带负载能力。一般由各种恒流源电路构成，作用是为上述各级电路提供稳定、合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。第15页/共70页 集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，标标“+”的输入端称为同相输入端，输入信号由此端的输入端称为同相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相同；标输入时，输出信号与输入信号相位相同；标“”的的输入端称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输输入端称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相反。出信
7、号与输入信号相位相反。A +同相输入端反相输入端uouu+第16页/共70页二、芯片的封装方式第17页/共70页三、集成运放的主要参数1.开环差模电压放大倍数Aud：指集成运放本身（无外加反馈回路）的差模电压放大倍数。它体现了集成运放的电压放大能力，一般在104107之间。Aud越大，电路越稳定，运算精度也越高。2.开环共模电压放大倍数Auc：它反映集成运放抗温漂、抗共模干扰的能力，优质的集成运放Auc应接近于零。3.共模抑制比KCMR：用来综合衡量集成运放的放大能力和抗温漂、抗共模干扰的能力，一般应大于一般应大于80dB。第18页/共70页4.输入偏置电流5.输入失调电流6.输入失调电压7.
8、带宽 高增益高输入阻抗低输出阻抗理想运放第19页/共70页四、集成运算放大器的理想模型集成运算放大器的理想模型集成运放的理想化参数：集成运放的理想化参数：A Audud=、r ri id d=、r ro o=0=0、K KCMRCMR=、等、等非线性区（饱和区）非线性区（饱和区）非线性区分析依据：当i0，即时，oOM当i0，即1时，结论：当 AoF1 很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。反馈深度深度负反馈第43页/共70页同相，所以则有：负反馈使放大倍数下降。引入负反馈使电路的稳定性提高。(2)中，(1)(3)若称为深度负反馈，此时在深度
9、负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。第44页/共70页负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；减小非线性失真；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。第45页/共70页减少非线性失真uf加入负反馈无负反馈FufAuiuo+uiduo大小略大略大略小略小略小略小略大略大uiA接近正弦波改善了波形失真第46页/共70页改变放大电路的输入和输出电阻一、对输入电阻的影响1.串联负反馈使输入电阻增大Rif深度负反馈：ii A FuiuidufRiAFuid重点第47页/共70页2.并联负反馈使输入电阻减小Rif深度负反馈：ifiidii A FuiRiAFiid重点第48页/共70页二、对输出
10、电阻的影响1.电压负反馈 F 与 A 并联，使输出电阻减小。AFRoRofA 为负载开路时的源电压放大倍数。深度负反馈：2.电流负反馈 F 与 A 串联，使输出电阻增大。AFRoRofA 为负载短路时的源电压放大倍数。深度负反馈：重点第49页/共70页根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型欲提高输入电阻，采用串联反馈；欲降低输入电阻，采用并联反馈；要求高内阻输出，采用电流反馈；要求低内阻输出，采用电压反馈。第50页/共70页运放工作在线性区的分析依据相当于两输入端之间短路，但又未真正短路，故称“虚短”。相当于两输入端之间断路，但又未真正断路，故称“虚断”。2.iP iN 0 1.uP uN输入
11、电阻i+所以uouP+uNRid，uo 是有限值，第51页/共70页uo+uu+运放工作在饱和区的依据ridiuoOU UO(sat)O(sat)U UO(sat)O(sat)非线性区 非线性区 iP=iN 0 当时，注 意第52页/共70页1、加上负反馈工作在线性区2、开环或加上正反馈工作在非线性区理想运放的两个工作区(2)电信号处理电路：有源滤波、整流。(2)整形电路：比较器(1)电信号运算电路：比例、加法、减法、微分、积分、对数、反对数、乘法、除法等(1)电信号产生电路：正弦波、非正弦波 第53页/共70页1.反相比例运算电路比例运算电路由运放工作在线性区的依据可得闭环电压放大倍数平衡电
12、阻若则ifR1R2uoRFiiui+反相器重点第54页/共70页由运放工作在线性区的依据可得ifR1R2uoRFiiui+Ri特点：1.为深度电压并联负反馈，Auf=Rf /R 12.输入电阻较小Ri =R1第55页/共70页应用：电流-电压变换器（I/U）输出端的负载电流iS第56页/共70页2.同相比例运算电路由运放工作在线性区的依据得闭环电压放大倍数若则或ifR1R2uoRFiiui+电压跟随器比例运算电路重点第57页/共70页ifR1R2uoRFiiui+1.为深度电压串联负反馈Auf =1+Rf /R12.输入电阻大Rif =由运放工作在线性区的依据得第58页/共70页u+=u-=u
13、sio=i1=us/R11.输出电流与负载大小无关2.恒压源转换成为恒流源特点：电压电流转换器第59页/共70页平衡电阻uoifR12R2RFii2ui2+R11ii1ui1+加减运算电路1.反相加法电路由运放工作在线性区的依据得若 Rf=R11=R22 则 uO=(ui1+ui2)第60页/共70页R2/R3/R4=R1/Rf若 R2=R3=R4，则 uO=uI1+uI2 Rf=2R1 2.同相加法运算平衡电阻第61页/共70页两个输入端都有信号输入因为ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+平衡电阻3.减法运算电路第62页/共70页减法运算实际是差分电路ifR1R2uoRFiiui1+R3+ui2+3.减法运算电路一般R1=R2；RF=R3uo=RF/R1(ui2 ui1)第63页/共70页1、积分运算当 uI=UI 时，设 uC(0)=0 时间常数 =R1Cf积分电路输出电压：tuIOtuOO积分与微分运算电路第64页/共70页积分电路应用延迟方波 三角波移相900第65页/共70页微分运算电路R2=Rf虚地虚断RfC1=时间常数微分电路输出电压uItOuOtO积分与微分运算电路第66页/共70页第67页/共70页第68页/共70页第69页/共70页感谢您的观看。第70页/共70页