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第三章差放电路本讲稿第一页，共五十五页集成电路集成电路IC(Integrated Circuit):将整个电路的各个将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。元件做在同一个半导体基片上。集成电路的优点：集成电路的优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。耗小。集成运算放大器简介集成运算放大器简介 运放实质：直接耦合的高增益多级放大器运放实质：直接耦合的高增益多级放大器本章将分析恒流源与差放单元电路及运放的基本知识本章将分析恒流源与差放单元电路及运放的基本知识本讲稿第二页，共五十五页3.1 3.1 恒流源电路恒流源电路 1、镜像恒流源电路、镜像恒流源电路 2、微电流源电路、微电流源电路 3、比例恒流源电路、比例恒流源电路 4、多路恒流源电路、多路恒流源电路本讲稿第三页，共五十五页1、镜像恒流源电路、镜像恒流源电路IRIC1IC2IoI2B+VCCT2T1RRL本讲稿第四页，共五十五页IRIC1IC2IOI2B+VCCT2T1RRL 视视IO为为IR的镜像。的镜像。无无论论RL的的值值如如何何，IC2的的电流值将保持不变。电流值将保持不变。本讲稿第五页，共五十五页2、微电流源电路、微电流源电路 IO=UBE/RE=UTln(IR/IO)/RE IO IE2=(UBE1-UBE2)/RE=UBE/RE电路分析：电路分析：当电源电压波动引起当电源电压波动引起IR变化变化时，由于对数函数的缓慢变化特时，由于对数函数的缓慢变化特性，其性，其 IO 的变化比较小。的变化比较小。结论：输出电流小，稳定性好结论：输出电流小，稳定性好。本讲稿第六页，共五十五页3、比例恒流源电路、比例恒流源电路电路特点电路特点：在镜像恒流源的基：在镜像恒流源的基础上增加两个发射极电阻，就础上增加两个发射极电阻，就可使输出电流与基准电流成一可使输出电流与基准电流成一定的比例关系。定的比例关系。IO/IR=RE1/RE2该电路中输出电流和基准电流该电路中输出电流和基准电流的比例关系由两射极电阻之比的比例关系由两射极电阻之比值决定，故称其为比例恒流源值决定，故称其为比例恒流源。本讲稿第七页，共五十五页v存在问题：随着多路恒流源路数增加，各晶存在问题：随着多路恒流源路数增加，各晶体管的基极电流之和增加，因而体管的基极电流之和增加，因而IC1与与IR之间差之间差值增大。这样各路输出电流与基准电流间的值增大。这样各路输出电流与基准电流间的传输比将出现较大误差。传输比将出现较大误差。4、多路恒流源电路、多路恒流源电路 v用一个基准电流用一个基准电流IR获得多个恒定电流获得多个恒定电流IO1、IO2、IO(n-1)。其原理同比例恒流源电路。其原理同比例恒流源电路。本讲稿第八页，共五十五页多路恒流源电路的改进电路多路恒流源电路的改进电路IB/(1+)本讲稿第九页，共五十五页恒流源的应用恒流源的应用：恒流源直流电阻小，交流电阻恒流源直流电阻小，交流电阻大，常用作有源负载大，常用作有源负载。本讲稿第十页，共五十五页问题问题:零点漂移。零点漂移。前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得当当 ui 等于零时，等于零时，uo不等于零。不等于零。uiRC1R1T1+VCCuoRC2T2R2RE2uot0有时会将有时会将信号淹没信号淹没3.2 3.2 差动放大电路差动放大电路直接耦合电路的特殊问题直接耦合电路的特殊问题本讲稿第十一页，共五十五页一、基本结构一、基本结构特点：特点：结构对称、特性相同。结构对称、特性相同。3.2.1 差动放大电路的组成与工作原理差动放大电路的组成与工作原理ui1ui2+VCCuoRCR1T1RBRCR1T2RB本讲稿第十二页，共五十五页零漂相抵消零漂相抵消uo=UC1-UC2 =0uo=(UC1+uC1 )-(UC2+uC2)=0当当 ui1=ui2=0 时：时：当温度变化时：当温度变化时：+VCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2本讲稿第十三页，共五十五页uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui21、差模信号、差模信号(differential mode)差模输入信号：差模输入信号：ui1=-ui2（大小相等，极性相反）大小相等，极性相反）设设uC1=UC1+uC1，uC2=UC2+uC2。因因ui1=-ui2，uC1=-uC2 uo=uC1-uC2=uC1-uC2=2 uC1 差模电压放大倍数：差模电压放大倍数：+VCC(很大，很大，1)本讲稿第十四页，共五十五页2、共模信号、共模信号(common mode)+VCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2共模输入信号：共模输入信号：ui1=ui2（大小相等，极性相同）大小相等，极性相同）理想情况：理想情况：ui1=ui2 uC1=uC2 uo=0 共模电压放大倍数：共模电压放大倍数：（很小，（很小，u-uo=UOH u+u-uo=UOL（2）i+=i-=0Aod越大，运放的线性范围越小，必须越大，运放的线性范围越小，必须在在输出与输入之间输出与输入之间加加负反馈负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。才能使其扩大输入信号的线性范围。例：若例：若UOM=12V，Aod=106，则则|ui|12 V时，运放时，运放 处于线性区。处于线性区。UOHu+-u-uoUOL本讲稿第五十二页，共五十五页负反馈的概念负反馈的概念 凡是将放大电路输出端的信号（电压或电凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为号迭加，就称为反馈反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈负反馈。若引。若引回的信号增强了输入信号，就称为回的信号增强了输入信号，就称为正反馈正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号，所以判这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，位关系，同相同相是是正反馈正反馈，反相反相是是负反馈负反馈。本讲稿第五十三页，共五十五页放大器放大器输出输出输入输入取取+加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈取取-削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈开环开环闭环闭环反馈网络反馈网络叠加叠加反馈反馈信号信号实际被放大信号实际被放大信号反馈框图：反馈框图：本讲稿第五十四页，共五十五页判断负反馈的方法判断负反馈的方法瞬时极性法瞬时极性法假设输入端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、假设输入端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输入端，若输入信号与原输入信号比较、放大后，再回到输入端，若输入信号与原输入信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。uo_+RFR1R2uiiiiFA+uoR1RFR2ui负反馈负反馈正反馈正反馈本讲稿第五十五页，共五十五页