6- 模拟集成电路50786.ppt

6.2 差分式放大电路差分式放大电路6 6 模拟集成电路模拟集成电路6.4 集成电路运算放大器集成电路运算放大器6.1 模拟模拟集成电路中的直流偏置技术集成电路中的直流偏置技术*6.3 差分式放大电路的传输特性差分式放大电路的传输特性2.2 理想运算放大器理想运算放大器2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路 2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用同相输入和反相输入放大电路的其他应用 *6.5 实际实际集成运算放大器集成运算放大器的主要参数和对应的主要参数和对应用用电路的影响电路的影响6.6 变跨导式模拟乘法器变跨导式模拟乘法器*6.7 放大电路中的噪声与干扰放大电路中的噪声与干扰集成电路集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。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、工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。功耗小。集成电路的分类：集成电路的分类：模拟集成电路、数字集成电路；模拟集成电路、数字集成电路；小、中、大、超大规模集成电路；小、中、大、超大规模集成电路；引言引言:一、集成电路的简述一、集成电路的简述1.各元件在同一个芯片上，对称性好。各元件在同一个芯片上，对称性好。2.用有源元件代替无源器件用有源元件代替无源器件4.级间采用直接耦合方式级间采用直接耦合方式5.二极管一般用三极管的发射结构成。二极管一般用三极管的发射结构成。二、模拟集成电路的特点二、模拟集成电路的特点 几十几十 pF 以下的小电容用以下的小电容用PN结的结电容构成；大电容要结的结电容构成；大电容要外接。外接。3.采用复合结构的电路采用复合结构的电路高阻值电阻用三极管代替或外接。高阻值电阻用三极管代替或外接。三、三、BJTBJT在模拟集成电路的特殊应用在模拟集成电路的特殊应用becA AK Kb be e1 1、用、用BJTBJT构成二极管构成二极管2 2、用、用BJTBJT构成电流源构成电流源和高值电阻和高值电阻BJTBJTroIs若电流源的电流越恒定若电流源的电流越恒定,r ro o就越大就越大,可得到高值电阻。可得到高值电阻。四、电流源在放大四、电流源在放大电路中作为直流偏置的电路中作为直流偏置的应用及作用应用及作用RCvOC2+VCCviC1RBIsro作用作用:.提供稳定偏提供稳定偏置电流置电流I IB B；2.2.提高输提高输入电阻，入电阻，R Ri i=r rbebe/r/ro o、RCvOC2+VCCviC1RBroIsRCvOC2+VCCviC1RB作用作用:.提供稳定偏提供稳定偏置电流置电流I IE E和和I IC C,稳定稳定静态工作点；静态工作点；2.2.提高提高电压放大倍数。电压放大倍数。roIs作用作用:.提供稳定偏提供稳定偏置电流置电流I IE E和和I IC C,稳定稳定静态工作点；静态工作点；2.2.提高提高输入电阻，输入电阻，1 1、镜像电流源、镜像电流源(1).(1).参数计算参数计算:用用BJTBJT或或FETFET构成电流源构成电流源 6.1 6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术模拟集成电路中的直流偏置技术一、一、BJTBJT构成电流源电路构成电流源电路RRLT1T22IBIc2Ic1+VCCIREF-VEEVBE1VBE2IB1IB2（当较大时）（当较大时）roIREFRL显然显然I IC2C2与与R RL L无关，相当于无关，相当于向向R RL L提供恒定的电流。提供恒定的电流。因为因为T T1 1、T T2 2参数完全相同参数完全相同(2).(2).负载电流负载电流I IC2C2的确定的确定:()RRLT1T22IBIc2Ic1+VCCIREF-VEEVBE1VBE2IB1IB2若需若需 A A级级电流的电流源电流的电流源,则要求则要求R R很大很大,在在ICIC中难以实现中难以实现,可采用微可采用微电流源电路。电流源电路。R RL LT T1 1T T2 2+VCCIREFT3v vi-VEEv v0(3)(3)、电流源在放大电路的应用、电流源在放大电路的应用电流源在电路中，一方面提供电流源在电路中，一方面提供集电极电流；另一方面它也起集电极电流；另一方面它也起集电极电阻集电极电阻的作用。的作用。由于电流源的交流电阻大，常由于电流源的交流电阻大，常常在常在ICIC中作为有源负载，提高中作为有源负载，提高电压放大倍数。电压放大倍数。2 2、微电流、微电流源源T2管射极串有电阻管射极串有电阻Re2RRLT1T2Ic c2Ic c1+VCCIREF-VEEVBE1VBE2Re2Ie2T T1 1、T T2 2参数不要求对称参数不要求对称特点：特点：（）（）I IC2C2与与R RL L无关，相当于无关，相当于向向R RL L提供恒定的电流提供恒定的电流。（）（）1 1管对管对T T2 2管具有温度管具有温度补偿作用补偿作用,热稳定性好。热稳定性好。3 3、多路电流源、多路电流源RTT2 IBIc2Ic+VCCIREFReRe1Re2Re3Ic3Ic1T1T3T0（1 1）、电路结构：）、电路结构：RTT2 IBIc2Ic+VCCIREFReRe1Re2Re3Ic3Ic1T1T3T0（2 2）、工作原理、）、工作原理、参数计算参数计算1、差模输入信号差模输入信号：2、共模输入信号共模输入信号：差模电压增益差模电压增益 A Avdvd:2 2、共模电压增益、共模电压增益 A Avc c:6.2 6.2 差分式放大电路差分式放大电路 用于输入级用于输入级(一）、输入信号的分类一）、输入信号的分类差分式差分式放大电路放大电路vi1vi2vo3、任意输入信号：任意输入信号：v vi1i1=v vidid，v vi2i2=-=-v vidid1212由有用信号决定的输入信号。由有用信号决定的输入信号。v vi1i1=v=vi2i2=v vicic主要由有温度、干扰等引起的主要由有温度、干扰等引起的 等效输入信号。等效输入信号。（二）、术语（二）、术语一、概念一、概念对放大电路而言，其值越对放大电路而言，其值越大越好。大越好。对放大电路而言，其值越对放大电路而言，其值越小越好。小越好。一对任何输入信号一对任何输入信号可分解为差模输入和共模输入的线性组合可分解为差模输入和共模输入的线性组合 差模和共模信号同时存在时差模和共模信号同时存在时,可由叠加原理求总输出可由叠加原理求总输出其中：其中：例如：例如：v vi1i1=10mV,v=10mV,vi2i2=6mV,=6mV,其中其中v vicic=(v=(vi1i1+v+vi2i2)/2=8mV,)/2=8mV,v vidid=v=vi1i1-v-vi2i2=4mV,=4mV,则原信号可分解为：则原信号可分解为：v vi1i1=mV+mV+mVmVv vi i=mV-mV-mVmV（三）、零点漂移及抑制（三）、零点漂移及抑制viRB+VCCRCTv0当有用信号当有用信号v vi i=0=0时时,由于温度变化及干扰等共模信号的存由于温度变化及干扰等共模信号的存在在,可以测出输出电压可以测出输出电压v v0 0并不为零并不为零,而而为缓慢地、无规则地变化着，出现不为缓慢地、无规则地变化着，出现不应有的输出信号。应有的输出信号。t tv v0 0把温度变化及干扰等共模信把温度变化及干扰等共模信号在放大电路的输出端造成号在放大电路的输出端造成的的缓慢地、无规则地变化的缓慢地、无规则地变化的输出信号称为输出信号称为零点漂移。零点漂移。的输出称为的输出称为零点漂移电压零点漂移电压v v0c0c；对应对应把它折算到输入端的电压称为把它折算到输入端的电压称为等效输入漂移电压等效输入漂移电压v vicicvocvic零点漂移的抑制零点漂移的抑制须在多级放须在多级放大电路的最前级大电路的最前级（输入级）（输入级）开始，作为输入级的放大电开始，作为输入级的放大电路应路应采用差分式放大电路。采用差分式放大电路。二、二、BJTBJT射极耦合差分式放大电路的结构、分类射极耦合差分式放大电路的结构、分类vi1+VCCRC1T1RC2T2vi2roVEEvo1vo2ic1ic2Io+-+-vE由两个结构对称、由两个结构对称、特性及参数相同的特性及参数相同的单级放大电路组成。单级放大电路组成。恒流源提供直流偏置。恒流源提供直流偏置。电路由正电源电路由正电源+VCC和和 负电源负电源-VEE供电。供电。（一）、结构（一）、结构 基本型基本型RCRC有两个输入端：有两个输入端：同相输入端、反相输入端同相输入端、反相输入端同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端vi1+VCCRCT1RCT2vi2roVEEvo1vo2ic1ic2Io+-+-vE双端输入双端输入双端输出双端输出双端输入双端输入单端输出单端输出单输输入单输输入双端输出双端输出单端输入单端输入单端输出单端输出（二）、分类（二）、分类共四种电路形式共四种电路形式（一）、静态分析（一）、静态分析电路完全电路完全对称，对称，算一个管子即可算一个管子即可三、射极耦合差分式放大电路的分析三、射极耦合差分式放大电路的分析 RC1=RC2=RCic1ic2vi1+-vi2+-+VCCRCT1RCT2roVEEvo1vo2IovE VCE2Q QVCE1Q Q IC1Q QIC2Q Q1、差模信号双端输入情况的动态分析、差模信号双端输入情况的动态分析（二）、动态分析（二）、动态分析差模信号交流通道差模信号交流通道(1)、步骤：原电路、步骤：原电路置零置零置零置零置零置零vi1+VCCRCT1RCT2vi2roVEEic1ic2IovEvo1vo2vovi1T1RCT2vi2ic1ic2vEvo1vo2voroRC对差模信号对差模信号导线导线代替代替vi1T1RCT2vi2ic1ic2vEvo1vo2voRC差模信号差模信号交流通路交流通路差模微变等效电路差模微变等效电路vi1T1RCT2vi2ic1ic2vEvo1vo2voRC差模信号交流通路差模信号交流通路差模信号交流通道差模信号交流通道差模微变等效电路差模微变等效电路差模动态分析步骤差模动态分析步骤 ibvo1RC rbeibvorbeibvo2RC ibvi1vi2vi1+VCCRCT1RCT2vi2roVEEic1ic2IovEvo1vo2vovi1T1RCT2vi2ic1ic2vEvo1vo2voRC ibvo1RCrbeibvorbeibvo2RC ibvi1vi2差模信号交流通路差模信号交流通路差模微变等效电路差模微变等效电路原电路原电路差模动态分析步骤差模动态分析步骤vo ibvo1RCrbeibrbeibvo2RC ibvi1vi2（2）、动态值的计算）、动态值的计算差模电压放大倍数差模电压放大倍数差模输入电阻差模输入电阻差模输出电阻差模输出电阻R RododR Ridida.双端入双端入双端出双端出的情况的情况b.双端入双端入单端出单端出的情况的情况差模电压放大倍数差模电压放大倍数差模输入电阻差模输入电阻差模输出电阻差模输出电阻差模电压差模电压放大倍数大放大倍数大差模输入差模输入电阻很小电阻很小Rod如何解决如何解决？差模动态分析差模动态分析vovi1+VCCRCT1RCT2vi2roic1ic2IovEvo2vi1T1RCT2vi2ic1ic2vEvo1vo2RC1voRLo1 12 2R RL L1 12 2R RL Lv01 1Qv vo1 o1 和和 v vo2o2 大小相等，大小相等，Q相位相反。相位相反。负载中点必为零电位。负载中点必为零电位。差模信号交流通路差模信号交流通路差模微变等效电路差模微变等效电路原电路原电路思考思考：若在若在T1、T2的集电极接负载电阻的集电极接负载电阻RL，它的，它的差模差模信号交流通路、信号交流通路、差模微变等效电路、动态值如何？差模微变等效电路、动态值如何？ibRCrbeibvi2 ibRCrbevo1vo2voibvi2VEE ibRCrbeibvi2 ibRCrbevo1vo2voibvi2差模电压放大倍数差模电压放大倍数差模输入电阻差模输入电阻差模输出电阻差模输出电阻a.双端入双端入双端出双端出的情况的情况b.双端入双端入单端出单端出的情况的情况差模电压放大倍数差模电压放大倍数差模输入电阻差模输入电阻差模输出电阻差模输出电阻差模动态分析差模动态分析、差模信号单端输入情况的动态分析、差模信号单端输入情况的动态分析vid+VCCRCT1RCT2roVEEic1ic2IovEvo1vo2vovidT1RCT2ic1ic2vEvo1vo2voRCrororo很大很大 ro可开路可开路vid 近似均分在两管的近似均分在两管的b、e间。间。由于两管电路完全对称由于两管电路完全对称+vid1 12 2+vid1 12 2vidT1RCT2ic1ic2vEvo1vo2voRC单端输入的电路工作情况与双端输入时的电路工单端输入的电路工作情况与双端输入时的电路工作情况近似一致作情况近似一致,动态值的计算也一样。动态值的计算也一样。、共模信号双端输入情况的动态分析、共模信号双端输入情况的动态分析共模信号交流通道共模信号交流通道(1)、步骤：原电路、步骤：原电路置零置零置零置零置零置零vi1+VCCRCT1RCT2vi2roVEEic1ic2IovEvoc1voc2vocvicT1RCT2vicic1ic2vEvoc1voc2vocroRC对共模信号对共模信号共模信号交流通路共模信号交流通路不能不能导线导线代替代替2ie2ro2rovicT1RCT2vicic1ic2voc1voc2vocRCvEvEieie共模信号交流通路共模信号交流通路共模信号交流通道共模信号交流通道共模微变等效电路共模微变等效电路vi1T1RCT2vi2ic1ic2voc1voc2vocRCvEvE2ro2roRC2roic1vicib1 ib1ie1rbevoc1共模放大倍数计算共模放大倍数计算T1管的共模微变等效电路管的共模微变等效电路同理：同理：2.双端输出的共模增益双端输出的共模增益1.单端输出的共模增益单端输出的共模增益当当ro越大，越大，共模增益越小，抑制共模信号（零点漂移）的能力越强。共模增益越小，抑制共模信号（零点漂移）的能力越强。四、共模抑制比四、共模抑制比例例:AVD=-200 AVC=0.1KCMR=KCMR(dB)=(分贝分贝)则则 KCMR=20 lg (-200)/0.1=66 dB双端输出时双端输出时理想地理想地 AVC=0KCMR 为为衡量差动放大器衡量差动放大器放大差模信号，抑制共模信号的能力，引入了放大差模信号，抑制共模信号的能力，引入了.共模抑制比共模抑制比6.4 6.4 集成电路运算放大器集成电路运算放大器（简称：运放）（简称：运放）一、集成运算放大器的基本结构及符号一、集成运算放大器的基本结构及符号差分放大电路差分放大电路（输入级）（输入级）-vi+电压放大电路电压放大电路（中间级）（中间级）互补功率放大器互补功率放大器（输出级）（输出级）vo直流偏置直流偏置电流源电流源、基本结构、基本结构2 2、符号、符号vnuo_+vp-+vpvnvo国际标准符号国际标准符号国内标准符号国内标准符号同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端-对直流信号、交流信号放大对直流信号、交流信号放大1 1、对输入级的要求：、对输入级的要求：尽量减小零点漂移、提高尽量减小零点漂移、提高KCMRR （采用差分放大器）；采用差分放大器）；输入阻抗输入阻抗Ri 尽可能大（尽可能大（采用复合采用复合三极管或场效应管）；通频带要宽（采用复合三极管）。三极管或场效应管）；通频带要宽（采用复合三极管）。2 2、对中间级的要求：、对中间级的要求：足够大的电压放大倍数（采用带足够大的电压放大倍数（采用带有源负载的高增益放大器）。有源负载的高增益放大器）。3 3、对输出级的要求：、对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足主要提高带负载能力，给出足够的输出电流够的输出电流io ，即输出阻抗，即输出阻抗R Ro小（小（采用互补功率放采用互补功率放大器）。大器）。二、对集成运放内部各级的要求二、对集成运放内部各级的要求4 4、对直流偏置电流源的要求：、对直流偏置电流源的要求：提供稳定的几乎不随提供稳定的几乎不随 温度而变化的偏置电流，以稳定工作点（采用高精温度而变化的偏置电流，以稳定工作点（采用高精度电流源）。度电流源）。5、对各级之间连接要求：、对各级之间连接要求：级间采用直接耦合方式。级间采用直接耦合方式。三、集成运放的类型三、集成运放的类型1、通用型通用型:性能指标适合一般性使用，其特点是电源电性能指标适合一般性使用，其特点是电源电压适应范围广压适应范围广,允许有较大的输入电压等允许有较大的输入电压等,如如CF741等。等。还有还有宽带型宽带型、高压型高压型等等。使用时须查阅集成运放手册，等等。使用时须查阅集成运放手册，详细了解它们的各种参数，作为使用和选择的依据。详细了解它们的各种参数，作为使用和选择的依据。2 2、低功耗型低功耗型:静态功耗静态功耗2mW2mW，如，如XF253XF253等。等。3 3、高精度型高精度型:失调电压温度系数在失调电压温度系数在1V1V左右左右,能保证能保证组成的电路对微弱信号检测的准确性组成的电路对微弱信号检测的准确性,如如CF75CF75、CF7650CF7650等。等。4 4、高阻型：高阻型：输入电阻可达输入电阻可达10101212,如如F55F55系列等。系列等。四、集成运放内部结构举例，以四、集成运放内部结构举例，以BJTLM741为例为例32.偏置电路：偏置电路：T10T11（微电流源）向（微电流源）向T3、T4提供基极偏置电流；提供基极偏置电流；T8T9（镜像电流源）向（镜像电流源）向T1、T2提供集电极偏置电流；提供集电极偏置电流；T12T13（镜像电流源）（镜像电流源）,其中其中T13的路向输出级中的的路向输出级中的T14、T15复合管提供复合管提供偏置电流偏置电流,B路向中间级的路向中间级的T17提供偏置电流提供偏置电流,同时有源负载同时有源负载,提高中间提高中间级电压增益级电压增益,T22T23（镜像电流源）向（镜像电流源）向T21提供集电极偏置电流提供集电极偏置电流。3.中间级中间级:由由T16、T17组成，其中组成，其中T16 为共集电极放大电路为共集电极放大电路,提高输提高输入电阻入电阻,它的基极接受由它的基极接受由6传来的有用信号传来的有用信号,作为中间级的输入端作为中间级的输入端;T17为共射极放大电路为共射极放大电路,它的集电极负载为它的集电极负载为T13B组成的有源负载，可组成的有源负载，可获得很高的电压增益并将放大的信号传到获得很高的电压增益并将放大的信号传到T24组成的缓冲级组成的缓冲级;通过通过T24的发射极又将信号传到输出级中的的发射极又将信号传到输出级中的T20的基极的基极,达到阻抗匹配的作用。达到阻抗匹配的作用。4.4.输出级输出级:由由T14T14、T20T20组成互补对称组成互补对称OCLOCL功率放大电路功率放大电路;T18;T18、T19T19向向T14T14、T20T20的基极间提供偏压的基极间提供偏压,从而消除功率放大电路的交越失从而消除功率放大电路的交越失真真;T15;T15、T21T21分别作为分别作为T14T14、T20T20的旁路的旁路,限制限制T14T14、T20T20的电流的电流,从从而保护功率管而保护功率管T14T14、T20T20。（正电源）（正电源）（负电源）（负电源）1.1.输入级：输入级：由由T1T1、T3T3和和T2T2、T4T4组成共集组成共集-共基复合差分放大电共基复合差分放大电路，提高输入电阻、共模抑制比，改善频率响应，其中路，提高输入电阻、共模抑制比，改善频率响应，其中T1T1 T2T2为共为共集电路、集电路、T3T3 T4T4为共基电路；由为共基电路；由T5T5 T7T7组成高精度电流源，向组成高精度电流源，向T3T3、T4T4提供集电极偏置电流，同时也作为提供集电极偏置电流，同时也作为T4T4的有源负载，提高输入极电的有源负载，提高输入极电压增益；由压增益；由T4T4的集电极将输入信号传输到中间级做进一步的放大。的集电极将输入信号传输到中间级做进一步的放大。（同相输入端）（同相输入端）（反相输入端）（反相输入端）六、六、集成运放的外型封装结构集成运放的外型封装结构金属封装器件以管键为辨认标志，由器件顶上向下看，管键朝金属封装器件以管键为辨认标志，由器件顶上向下看，管键朝向自己，管键右方第一根引线为引脚向自己，管键右方第一根引线为引脚1 1。双列直插式以缺口为辨。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引线为引脚1 1，然后逆时针围绕器件，依次数出其余引脚数。，然后逆时针围绕器件，依次数出其余引脚数。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，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，金属壳封装有如上图所示，金属壳封装有8 8、1010、1212管脚等种类，双列直插式管脚等种类，双列直插式有有8 8、1010、1212、1414、1616管脚等种类。管脚等种类。2.2.2 2 理想理想运算放大器运算放大器-+vpvnvo一、理想集成运放的主要参数一、理想集成运放的主要参数1.1.开环差模电压放大倍数：开环差模电压放大倍数：Av Av；2.2.输入电阻：输入电阻：R Ri i ；3.3.输出电阻：输出电阻：Ro0 Ro0；4.4.带宽：带宽：BWBW6.6.转换速率：转换速率：S SR R ；5.5.共模抑制比：共模抑制比：K KCMRCMR ；vivo+VOM-VOMAv越大，运放的线性范围越小，越大，运放的线性范围越小，对于理想运放而言，对于理想运放而言，当反相输入端和同相输入端不等时，输出电压是一个当反相输入端和同相输入端不等时，输出电压是一个恒定的值，失去放大作用。恒定的值，失去放大作用。必须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V VOMOM=12V=12V，A Ao o=10=106 6，则，则|u ui i|=12|=12 V V时，运放处于线性区。时，运放处于线性区。线性线性放大区放大区二、运放的电压传输特性曲线二、运放的电压传输特性曲线:vo=f(vi)=f(vp-vn)的曲线。的曲线。-+vpvnvov vi ivp-vn当当v vi i不等于零时，即不等于零时，即当反相输入端的电压当反相输入端的电压和同相输入端的电压不等时和同相输入端的电压不等时,形成输出电压形成输出电压vo；当当时，时，输出电压输出电压vo被被限制在正、负饱和极限值上，不再随限制在正、负饱和极限值上，不再随vi变化而变化而变化，进入饱和区变化，进入饱和区。二、理想运放的特点二、理想运放的特点.虚短虚短.虚断虚断-+vpvnvov vi i0 0ipin一、反相输入的比例运算电路一、反相输入的比例运算电路2.3 2.3 基本线性运放电路基本线性运放电路比例运算比例运算 ip=in=0放大倍数：放大倍数：vpvnip+-voinifiiv vi iR2R1Rf1 1、反相输入端对地之间无电阻的情况、反相输入端对地之间无电阻的情况vp=0=vni1=ifR2=R1 /Rf当两个输入端分别对地的电阻相当两个输入端分别对地的电阻相等时，才能保证输入级的对称。等时，才能保证输入级的对称。平衡电阻平衡电阻:一、反相输入的比例运算电路一、反相输入的比例运算电路 ip=in=0电压放大倍数：电压放大倍数：vpvnip+-voinifiiv vi iR2R1Rf、反相输入端对地之间有电阻的情况、反相输入端对地之间有电阻的情况vp=0=vnii=if(ii=if+in+i3)i3R3i3=0结论：对结论：对反相输入的比例运算电路反相输入的比例运算电路而言，反相输入端对地之间而言，反相输入端对地之间有无电阻，电压放大倍数都一样。有无电阻，电压放大倍数都一样。R2=R1 /R/Rf平衡电阻平衡电阻:二、同相输入的比例运算电路二、同相输入的比例运算电路 ip=in=0电压放大倍数：电压放大倍数：1 1、同相输入端对地之间无电阻的情况、同相输入端对地之间无电阻的情况vp=0=vnii=ifvpvnip+-voiniiv vi iR2R1Rfif二、同相输入的比例运算电路二、同相输入的比例运算电路 ip=in=0电压放大倍数：电压放大倍数：、同相输入端对地之间有电阻的情况、同相输入端对地之间有电阻的情况=vnii=ifvpvnip+-voiniiv vi iR2R1Rfifi3R3结论：对结论：对同相输入的比例运算电路同相输入的比例运算电路而言，同相输入端对地之间而言，同相输入端对地之间有无电阻，电压放大倍数不一样。有无电阻，电压放大倍数不一样。ifvpvnip+-voiniiv vi iR2R1Rf三、同相输入的比例运算电路的特例三、同相输入的比例运算电路的特例-电压跟随器电压跟随器vpvn+-vov vi iR2R1=Rf=0由由同相输入的比例运算电路电压放大倍数，同相输入的比例运算电路电压放大倍数，可知：当可知：当 R1=、Rf=0时，时，Av=1,从而可构成电压跟随器。从而可构成电压跟随器。同相输入的比例运算电路同相输入的比例运算电路电压跟随器电压跟随器特点：特点：2.4 2.4 同相输入和反相输入放大电路的其他应用同相输入和反相输入放大电路的其他应用加法、减法、积分、微分运算电路加法、减法、积分、微分运算电路引言引言:运放电路的分析方法运放电路的分析方法方法一方法一:利用利用同相输入和反相输入放大电路的放同相输入和反相输入放大电路的放大倍数公式及叠加原理。大倍数公式及叠加原理。方法二方法二:利用利用虚短、虚断的概念进行推导。虚短、虚断的概念进行推导。该法特点：该法特点：计算量小且快捷，但不能适用于所有的计算量小且快捷，但不能适用于所有的 运放电路运放电路。该法特点：该法特点：推导、整理较繁琐，推导、整理较繁琐，但适用于所有的但适用于所有的运放运放 电路电路。一、求差电路（减法运算）一、求差电路（减法运算）R1R4vi1vi2+-voR2R3+R1R4vi1+-voR2R3R1R4vi2+-voR2R3vi1、vi2共同作用共同作用vi1 单独共同作用单独共同作用vi2 单独共同作用单独共同作用当当R R1 1=R=R2 2=R R3 3=R=R4 4时，时，vo=vi2-vi1当当R R1 1=R R2 2,R,R3 3=R R4 4时，时，vo=-(vi1-vi2)R4R1 1差分放大电路差分放大电路二、求和电路二、求和电路(加法运算加法运算)(同相求和、反相求和电路同相求和、反相求和电路)1 1、反相求和运算电路、反相求和运算电路R3R1vi1+-vovi2R2R1R3vi1+-voR2R1R3+-vovi2R2+vi1、vi2共同作用共同作用vi1 单独共同作用单独共同作用vi2 单独共同作用单独共同作用当当R R1 1=R=R2 2=R R3 3时，时，-vo=vi1+vi2、同相求和运算电路、同相求和运算电路R1R4vi1+-vovi2R2R3R1R4vi1+-R2R3vovoR1R4+-vi2R2R3+vi1、vi2共同作用共同作用vi1 单独共同作用单独共同作用vi2 单独共同作用单独共同作用当当R R1 1=R=R2 2=R R3 3=R=R4 4时，时，vo=vi1+vi2例：例：试求下图所示电路的电压试求下图所示电路的电压voR5R2vi1+-vovi2R1vi3vi4R3R4R6R5R2vi2+-vo2R1R3R4R6R5R2vi1+-vo1R1R3R4R6R5R2+-vo3R1R3R4R6vi3R5R2+-vo4R1R3R4R6vi4+v0=v01+v02+v0 3+v04解：解：例例2：试求下图所示电路的电压增益试求下图所示电路的电压增益A Av v vpvnip+-voinviR1R2R3R4 i4v4i2i1i3 i1=i2 ip=in=0又又 i2+i4=i3解：解：vivo三、仪用放大器三、仪用放大器V=+5VRRRRtviRt：热敏电阻热敏电阻集成化集成化:仪表放大器仪表放大器Rt=f(T 0C)voR3R3R4R4R2+-+-+-R1R2v3v41 1、应用举例、应用举例voR3R3R4R4R2vi2+-+-+-vi1R1R2v3v4iR1vi1vi22 2、分析、分析根据虚短概念可得：根据虚短概念可得：A A2 2A A1 1A A3 3运放运放A A1 1、A A2 2的反相输的反相输入端的电位分别为入端的电位分别为vi1、vi2根据虚断概念可得：根据虚断概念可得：iR2=iR1、iR3=iR1即即R R1 1 与两个与两个 R R2 2 构成串联，构成串联，iR2iR3四、积分运算电路与微分运算电路四、积分运算电路与微分运算电路（一）、微分运算（一）、微分运算vivoRi1i2C+-+-vc由虚短概念可得：由虚短概念可得：由虚短概念可得：由虚短概念可得：（二）、积分运算（二）、积分运算vivoRi1i2C+-+-vc由虚短概念可得：由虚短概念可得：由虚短概念可得：由虚短概念可得：6.6 变跨导式模拟乘法器变跨导式模拟乘法器一、一、变跨导式二象限模拟乘法器的结构及工作原理变跨导式二象限模拟乘法器的结构及工作原理voR1R1R2R2+-+-+-A1A2A3IE1vx+VCCRCT1RCT2T3-VEE+-vyT4RIEEIE2v01+-IRef-v01+1.1.结构及工作原理结构及工作原理2 2、特点及符号、特点及符号voR1R1R2R2+-+-+-A1A2A3IE1vx+VCCRCT1RCT2T3-VEE+-vyT4RIEEIE2v01+-IRef-v01+KvXvyvyvxvo模拟乘法器的符号模拟乘法器的符号特点：特点：该该模拟乘法器精度不高，且只能模拟乘法器精度不高，且只能工作在工作在vy为正值（为正值（vx为可正、负值）。为可正、负值）。故称为二象限故称为二象限乘法器。乘法器。二、二、变跨导式四象限模拟乘法器的结构及工作原理变跨导式四象限模拟乘法器的结构及工作原理三、三、模拟乘法器的应用模拟乘法器的应用1 1、乘方运算电路乘方运算电路vo=Kvi2.平方运算电路平方运算电路KvXvyvivovyvxvo1=Kvi2vo2=K2vi3vo=Kn-1vinKvXvyviKvXvyvyvxvyvxKvXvyvyvxvon-1个个模拟乘法器模拟乘法器n次方运算电路次方运算电路2 2、除法运算电路除法运算电路KvXvyv2vx2R1+-vovx1R2RPini1i2vn3 3、开平方运算电路开平方运算电路KvXvyv2vxR+-voviRRPvyini1i2vn4 4、压控放大电路压控放大电路5 5、调制、解调电路调制、解调电路