数字电子技术基础简明教程集成运算放大器学习教案.pptx

数字数字(shz)电子技术基础简明教程集成电子技术基础简明教程集成运算放大器运算放大器第一页，共54页。第一节第一节 集成放大集成放大(fngd)电路的电路的特点特点集成电路集成电路集成电路集成电路(jchng-(jchng-dinl)dinl)的发展的发展的发展的发展集成电路集成电路集成电路集成电路(jchng-dinl)(jchng-dinl)的的的的分类分类分类分类集成放大电路的主要特点集成放大电路的主要特点集成放大电路的主要特点集成放大电路的主要特点第1页/共54页第二页，共54页。一、集成电路(jchng-dinl)的发展集成电路简称集成电路简称集成电路简称集成电路简称IC(Integrated Circuit)IC(Integrated Circuit)，是是是是2020世纪世纪世纪世纪6060年代初期发展起来的一种半导体器件，年代初期发展起来的一种半导体器件，年代初期发展起来的一种半导体器件，年代初期发展起来的一种半导体器件，它是在半导体制造工艺基础上，它是在半导体制造工艺基础上，它是在半导体制造工艺基础上，它是在半导体制造工艺基础上，将各种元器件和连线将各种元器件和连线将各种元器件和连线将各种元器件和连线(lin xin)(lin xin)等集成在一片硅片上而制成的，等集成在一片硅片上而制成的，等集成在一片硅片上而制成的，等集成在一片硅片上而制成的，因此密度高、引线短、外部接线大为减少，因此密度高、引线短、外部接线大为减少，因此密度高、引线短、外部接线大为减少，因此密度高、引线短、外部接线大为减少，提高了电子设备的可靠性和灵活性，同时降低了成本，提高了电子设备的可靠性和灵活性，同时降低了成本，提高了电子设备的可靠性和灵活性，同时降低了成本，提高了电子设备的可靠性和灵活性，同时降低了成本，为电子技术的应用开辟了一个新的时代。为电子技术的应用开辟了一个新的时代。为电子技术的应用开辟了一个新的时代。为电子技术的应用开辟了一个新的时代。第2页/共54页第三页，共54页。人们经常以电子人们经常以电子人们经常以电子人们经常以电子(dinz)(dinz)(dinz)(dinz)器件每一次重大变革作为衡量电器件每一次重大变革作为衡量电器件每一次重大变革作为衡量电器件每一次重大变革作为衡量电子子子子(dinz)(dinz)(dinz)(dinz)技术发展的标志。技术发展的标志。技术发展的标志。技术发展的标志。将将将将1904190419041904年出现的电真空器件（如真空三极管）称为第一代，年出现的电真空器件（如真空三极管）称为第一代，年出现的电真空器件（如真空三极管）称为第一代，年出现的电真空器件（如真空三极管）称为第一代，1948194819481948年出现的半导体器件（如半导体三极管）称为第二代，年出现的半导体器件（如半导体三极管）称为第二代，年出现的半导体器件（如半导体三极管）称为第二代，年出现的半导体器件（如半导体三极管）称为第二代，1959195919591959年出现的集成电路称为第三代，年出现的集成电路称为第三代，年出现的集成电路称为第三代，年出现的集成电路称为第三代，1974197419741974年出现的大规模集成电路称为第四代。年出现的大规模集成电路称为第四代。年出现的大规模集成电路称为第四代。年出现的大规模集成电路称为第四代。随着集成工艺的发展，电子随着集成工艺的发展，电子随着集成工艺的发展，电子随着集成工艺的发展，电子(dinz)(dinz)(dinz)(dinz)技术已经日益广泛地技术已经日益广泛地技术已经日益广泛地技术已经日益广泛地应用于人类社会的各个方面。应用于人类社会的各个方面。应用于人类社会的各个方面。应用于人类社会的各个方面。第3页/共54页第四页，共54页。二、集成电路(jchng-dinl)的分类1.1.按功能的不同按功能的不同按功能的不同按功能的不同(b tn)(b tn)可分为可分为可分为可分为数字集成电路数字集成电路数字集成电路数字集成电路(dinl)(dinl)：输入量和输出量为高、低两种电：输入量和输出量为高、低两种电：输入量和输出量为高、低两种电：输入量和输出量为高、低两种电平且具有一定逻辑关系的电路平且具有一定逻辑关系的电路平且具有一定逻辑关系的电路平且具有一定逻辑关系的电路(dinl)(dinl)模拟集成电路模拟集成电路模拟集成电路模拟集成电路(dinl)(dinl)：数字集成电路：数字集成电路：数字集成电路：数字集成电路(dinl)(dinl)以外的集以外的集以外的集以外的集成电路成电路成电路成电路(dinl)(dinl)统称为模拟集成电路统称为模拟集成电路统称为模拟集成电路统称为模拟集成电路(dinl)(dinl)2.2.按模拟集成电路的类型可分为按模拟集成电路的类型可分为按模拟集成电路的类型可分为按模拟集成电路的类型可分为集成运算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频放大集成运算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频放大集成运算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频放大集成运算放大器、集成功率放大器、集成高频放大器、集成中频放大器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器、集成数模和模数转换器器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器、集成数模和模数转换器器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器、集成数模和模数转换器器、集成比较器、集成乘法器、集成稳压器、集成数模和模数转换器以及锁相环等。以及锁相环等。以及锁相环等。以及锁相环等。3.3.按构成有源器件的类型可分为按构成有源器件的类型可分为按构成有源器件的类型可分为按构成有源器件的类型可分为双极型（三极管）双极型（三极管）双极型（三极管）双极型（三极管）和和和和单极型（场效应管）单极型（场效应管）单极型（场效应管）单极型（场效应管）。第4页/共54页第五页，共54页。三、集成电路(jchng-dinl)的特点1.1.参数精度不高，受温度影响较大，但对称性好。参数精度不高，受温度影响较大，但对称性好。参数精度不高，受温度影响较大，但对称性好。参数精度不高，受温度影响较大，但对称性好。2.2.电阻值范围有一定局限性，一般在几十欧到几十千欧之间。电阻值范围有一定局限性，一般在几十欧到几十千欧之间。电阻值范围有一定局限性，一般在几十欧到几十千欧之间。电阻值范围有一定局限性，一般在几十欧到几十千欧之间。3.3.常用三极管代替电阻，尤其是大电阻。常用三极管代替电阻，尤其是大电阻。常用三极管代替电阻，尤其是大电阻。常用三极管代替电阻，尤其是大电阻。4.4.集成电路工艺不适于制造几十皮法以上的电容器，放大级之集成电路工艺不适于制造几十皮法以上的电容器，放大级之集成电路工艺不适于制造几十皮法以上的电容器，放大级之集成电路工艺不适于制造几十皮法以上的电容器，放大级之间通常采用直接间通常采用直接间通常采用直接间通常采用直接(zhji)(zhji)耦合方式。耦合方式。耦合方式。耦合方式。5.5.一般情况下，一般情况下，一般情况下，一般情况下，PNPPNP管只能做成横向的，管只能做成横向的，管只能做成横向的，管只能做成横向的，值较小值较小值较小值较小 （10 10）。）。）。）。第5页/共54页第六页，共54页。第二节第二节 集成运放集成运放(yn fn)的主要技术的主要技术指标指标集成运放集成运放集成运放集成运放(yn fn)(yn fn)的符的符的符的符号号号号集成集成集成集成(j chn)(j chn)运放的技运放的技运放的技运放的技术指标术指标术指标术指标第6页/共54页第七页，共54页。一、集成运放(yn fn)的符号A A+-U U-U U+U Uo o由于集成由于集成由于集成由于集成(j chn)(j chn)运放的输入级通常由差分放大电路组成，运放的输入级通常由差分放大电路组成，运放的输入级通常由差分放大电路组成，运放的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端和一个输出端。因此一般具有两个输入端和一个输出端。因此一般具有两个输入端和一个输出端。因此一般具有两个输入端和一个输出端。反相输入端反相输入端反相输入端反相输入端输入信号与输出输入信号与输出输入信号与输出输入信号与输出(shch)(shch)信号的相信号的相信号的相信号的相位相反位相反位相反位相反同相输入端同相输入端同相输入端同相输入端输入信号与输出信输入信号与输出信输入信号与输出信输入信号与输出信号的相位相同号的相位相同号的相位相同号的相位相同输出端输出端输出端输出端开环放大倍数开环放大倍数开环放大倍数开环放大倍数第7页/共54页第八页，共54页。二、集成运放(yn fn)的主要技术指标1.开环差模电压开环差模电压(diny)增益增益 Aod它的定义是它的定义是它的定义是它的定义是 A Aod od=20lg20lg U Uo o U U-U U+AodAod是指运放无外加反馈情况下的直流差模增益，一般是指运放无外加反馈情况下的直流差模增益，一般是指运放无外加反馈情况下的直流差模增益，一般是指运放无外加反馈情况下的直流差模增益，一般(ybn)(ybn)用对数表示，单位为分贝。用对数表示，单位为分贝。用对数表示，单位为分贝。用对数表示，单位为分贝。A Aodod是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望A Aodod为无穷大。为无穷大。为无穷大。为无穷大。实际集成运放一般实际集成运放一般实际集成运放一般实际集成运放一般A Aodod为为为为100dB100dB左右，左右，左右，左右，高质量的集成运放高质量的集成运放高质量的集成运放高质量的集成运放A Aodod可达可达可达可达140dB140dB以上。以上。以上。以上。第8页/共54页第九页，共54页。2.输入输入(shr)失调电压失调电压 UIo3.输入输入(shr)失调电压温漂失调电压温漂 UIOd dU UIoIod dT T它的定义是它的定义是它的定义是它的定义是 UIO UIO=UIoUIo的定义是，为了使输出电压为零，在输入端所需要加的补偿电压。的定义是，为了使输出电压为零，在输入端所需要加的补偿电压。的定义是，为了使输出电压为零，在输入端所需要加的补偿电压。的定义是，为了使输出电压为零，在输入端所需要加的补偿电压。其数值其数值其数值其数值(shz)(shz)表征了输入级差分对管表征了输入级差分对管表征了输入级差分对管表征了输入级差分对管UBEUBE失配的程度，在一定程度上也反映失配的程度，在一定程度上也反映失配的程度，在一定程度上也反映失配的程度，在一定程度上也反映温漂的大小。温漂的大小。温漂的大小。温漂的大小。一般运放一般运放一般运放一般运放UIoUIo的值为的值为的值为的值为110mV110mV，高质量的在，高质量的在，高质量的在，高质量的在1mV1mV以下。以下。以下。以下。表示失调电压在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放温漂的重要指表示失调电压在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放温漂的重要指表示失调电压在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放温漂的重要指表示失调电压在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放温漂的重要指标。标。标。标。一般运放为每度一般运放为每度一般运放为每度一般运放为每度10102020 V V，高质量的低于每度，高质量的低于每度，高质量的低于每度，高质量的低于每度0.5 0.5 V V。第9页/共54页第十页，共54页。4.4.输入输入(shr)(shr)失调电流失调电流 IIO IIO5.5.输入失调输入失调(shtio)(shtio)电流温漂电流温漂 I I IOIO即即即即 I IIO IO=I IB1 B1-I IB2B2d dI IIoIod dT T I I IOIO的定义是的定义是的定义是的定义是 I IIO IO=IIOIIO的定义是当输出的定义是当输出的定义是当输出的定义是当输出(shch)(shch)电压等于零时，两个输入端偏置电流电压等于零时，两个输入端偏置电流电压等于零时，两个输入端偏置电流电压等于零时，两个输入端偏置电流之差，之差，之差，之差，用以描述差分对管输入电流的不对称情况，一般运放为几十至用以描述差分对管输入电流的不对称情况，一般运放为几十至用以描述差分对管输入电流的不对称情况，一般运放为几十至用以描述差分对管输入电流的不对称情况，一般运放为几十至一百一百一百一百nAnA，高质量的低于，高质量的低于，高质量的低于，高质量的低于1nA1nA。代表输入失调电流的温度系数。一般为每度几纳安，高质量的只有每代表输入失调电流的温度系数。一般为每度几纳安，高质量的只有每代表输入失调电流的温度系数。一般为每度几纳安，高质量的只有每代表输入失调电流的温度系数。一般为每度几纳安，高质量的只有每度几十皮安。度几十皮安。度几十皮安。度几十皮安。第10页/共54页第十一页，共54页。6.6.输入输入(shr)(shr)偏置电流偏置电流 IIB IIB即即即即 I IIB IB=（I IB1 B1+I IB2B2）1 12 2IIB IIB 是衡量差分对管输入电流绝对值大小的指标，是衡量差分对管输入电流绝对值大小的指标，是衡量差分对管输入电流绝对值大小的指标，是衡量差分对管输入电流绝对值大小的指标，它的值主要决定于集成运放输入级的静态集电极电流及输入级放大管的它的值主要决定于集成运放输入级的静态集电极电流及输入级放大管的它的值主要决定于集成运放输入级的静态集电极电流及输入级放大管的它的值主要决定于集成运放输入级的静态集电极电流及输入级放大管的 值。值。值。值。一般一般一般一般(ybn)(ybn)集成运放的输入偏置电流愈大，其失调电流愈大。集成运放的输入偏置电流愈大，其失调电流愈大。集成运放的输入偏置电流愈大，其失调电流愈大。集成运放的输入偏置电流愈大，其失调电流愈大。双极型三极管输入级的集成运放，其输入偏置电流约为几十双极型三极管输入级的集成运放，其输入偏置电流约为几十双极型三极管输入级的集成运放，其输入偏置电流约为几十双极型三极管输入级的集成运放，其输入偏置电流约为几十nAnA至至至至1A1A，场效应管输入级的集成运放，输入偏置电流在场效应管输入级的集成运放，输入偏置电流在场效应管输入级的集成运放，输入偏置电流在场效应管输入级的集成运放，输入偏置电流在1nA1nA以下。以下。以下。以下。IIBIIB的定义是当输入的定义是当输入的定义是当输入的定义是当输入(shr)(shr)电压等于零时，两个输入电压等于零时，两个输入电压等于零时，两个输入电压等于零时，两个输入(shr)(shr)端偏端偏端偏端偏置电流的平均值，置电流的平均值，置电流的平均值，置电流的平均值，第11页/共54页第十二页，共54页。7.7.差模输入电阻差模输入电阻 r ridid8.8.共模共模(n m)(n m)抑制抑制比比KCMRKCMR9.9.最大共模最大共模(n m)(n m)输入输入电压电压 UIcm UIcm U UIdIdr ridid的定义是的定义是的定义是的定义是 r ridid =I IIdId集成运放输入端所能承受的最大共模集成运放输入端所能承受的最大共模集成运放输入端所能承受的最大共模集成运放输入端所能承受的最大共模(n m)(n m)电压。电压。电压。电压。它的定义是它的定义是它的定义是它的定义是 K KCMRCMR =20lg20lgA Aodod A Acdcd用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。一般集成运放的一般集成运放的一般集成运放的一般集成运放的r ridid为几为几为几为几MM。用以衡量集成运放抑制温漂的能力。用以衡量集成运放抑制温漂的能力。用以衡量集成运放抑制温漂的能力。用以衡量集成运放抑制温漂的能力。多数集成运放的多数集成运放的多数集成运放的多数集成运放的K KCMRCMR在在在在80dB80dB以上，高质量的可达以上，高质量的可达以上，高质量的可达以上，高质量的可达160dB160dB。第12页/共54页第十三页，共54页。10.10.最大差模输入最大差模输入(shr)(shr)电压电压 UIdm UIdm11.-3dB11.-3dB带宽带宽(di(di kun)fHkun)fH12.12.单位增益单位增益(zngy)(zngy)带宽带宽 BWGBWG13.13.转换速率转换速率 S SR R集成运放反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大集成运放反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大集成运放反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大集成运放反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。电压。电压。电压。A Aodod下降下降下降下降 3dB 3dB 时的频率。时的频率。时的频率。时的频率。一般集成运放的一般集成运放的一般集成运放的一般集成运放的f fHH值较低，只有几赫至几千赫。值较低，只有几赫至几千赫。值较低，只有几赫至几千赫。值较低，只有几赫至几千赫。A Aodod降至降至降至降至 0dB 0dB 时的频率。时的频率。时的频率。时的频率。在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，输出电压的最在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，输出电压的最在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，输出电压的最在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，输出电压的最大变化率，单位为大变化率，单位为大变化率，单位为大变化率，单位为V/V/s s。描述集成运放对大幅度信号的适应能力。描述集成运放对大幅度信号的适应能力。描述集成运放对大幅度信号的适应能力。描述集成运放对大幅度信号的适应能力。第13页/共54页第十四页，共54页。第三节第三节 集成集成(j chn)运放的基本组运放的基本组成部分成部分偏置偏置偏置偏置(pin zh)(pin zh)电路电路电路电路差分差分差分差分(ch fn)(ch fn)放大输入级放大输入级放大输入级放大输入级中间级中间级中间级中间级输出级输出级输出级输出级第14页/共54页第十五页，共54页。向各放大级提向各放大级提向各放大级提向各放大级提供合适的偏置供合适的偏置供合适的偏置供合适的偏置(pin zh)(pin zh)电电电电流流流流克服零克服零克服零克服零点点点点(ln(ln din)din)漂漂漂漂移移移移提供负载提供负载提供负载提供负载(fzi)(fzi)所需所需所需所需功率及效率功率及效率功率及效率功率及效率提供电压提供电压提供电压提供电压放大倍数放大倍数放大倍数放大倍数集成运放的基本组成部分输入级输入级输入级输入级中间级中间级中间级中间级输出级输出级输出级输出级偏置电路偏置电路偏置电路偏置电路集成运放的基本组成第15页/共54页第十六页，共54页。I IB2 B2 I IB1 B1 V VT1 T1 V VT2 T2 U UBE2 BE2 U UBE1 BE1+-+R R+V VCCCC一、偏置(pin zh)电路1.1.镜像电流镜像电流镜像电流镜像电流(dinli)(dinli)源源源源V VCC CC-U UBE1BE1R RI IC2 C2 I IREF REF=V VCC CC-U UBE1BE1R RI IREFREF I IC1 C1 2 2I IB BI Ic2c2 I IREFREF-2-2I IB B当当当当 2 2 时时时时第16页/共54页第十七页，共54页。二、差分(ch fn)放大输入级第23页/共54页第二十四页，共54页。1 1、基本形式差分放大、基本形式差分放大、基本形式差分放大、基本形式差分放大(fngd)(fngd)电路电路电路电路 电路电路(dinl)由由两个特性完两个特性完全相同的基全相同的基本放大电路本放大电路(dinl)组组成。成。抑抑制制零零点点(ln din)漂漂移移的的原原理理静态时，静态时，Ui1=Ui2=0，由于电路对称，由于电路对称RCRCRB1RB1ui1ui2RB2RB2uiUCCuoV1 V2（1 1）电路组成）电路组成）电路组成）电路组成第24页/共54页第二十五页，共54页。温度上升，引起两边电流温度上升，引起两边电流(dinli)(dinli)变化变化 由于电路由于电路(dinl)(dinl)对称，零漂被抑对称，零漂被抑制。制。第25页/共54页第二十六页，共54页。（2 2）差模输入）差模输入）差模输入）差模输入(shr)(shr)电压和共模输入电压和共模输入电压和共模输入电压和共模输入(shr)(shr)电压电压电压电压差模输入差模输入差模输入差模输入(shr)(shr)电压电压电压电压 uId uId 两个输入两个输入两个输入两个输入(shr)(shr)电压大小相等、极性相反。电压大小相等、极性相反。电压大小相等、极性相反。电压大小相等、极性相反。差模输差模输差模输差模输入入入入(shr)(shr)电压电压电压电压+-u uo o+-+-+-u uididu uididu uidid1 12 21 12 2+V+VCCCCR R2 2R R1 1R Rb1b1R Rb2b2R Rc1c1R Rc2c2VTVT1 1VTVT2 2第26页/共54页第二十七页，共54页。共模输入电压共模输入电压共模输入电压共模输入电压 uIc uIc 两个两个两个两个(lin)(lin)输入电压大小相等、极性也相同。输入电压大小相等、极性也相同。输入电压大小相等、极性也相同。输入电压大小相等、极性也相同。+-u uo o+-u uIcIc+V+VCCCCR RR RR Rb bR Rb bR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2共模共模共模共模(n(n m)m)输入输入输入输入电压电压电压电压第27页/共54页第二十八页，共54页。实际上，在差分放大电路的两个实际上，在差分放大电路的两个实际上，在差分放大电路的两个实际上，在差分放大电路的两个(lin)(lin)输入端加上任意大小、输入端加上任意大小、输入端加上任意大小、输入端加上任意大小、任意极性的输入电压任意极性的输入电压任意极性的输入电压任意极性的输入电压uI1uI1和和和和uI2 uI2，都可以将它们认为是某个差模输入，都可以将它们认为是某个差模输入，都可以将它们认为是某个差模输入，都可以将它们认为是某个差模输入电压和某个共模输入电压的组合。电压和某个共模输入电压的组合。电压和某个共模输入电压的组合。电压和某个共模输入电压的组合。其中差模输入电压其中差模输入电压其中差模输入电压其中差模输入电压uIduId和共模和共模和共模和共模(n m)(n m)输入电压输入电压输入电压输入电压uIcuIc的值分的值分的值分的值分别为别为别为别为:例例5.3.2 uI1=5 mV,uI2=1 mV 则则:uId=4 mV uIc=3 mV 第28页/共54页第二十九页，共54页。（3 3）差模电压放大倍数）差模电压放大倍数）差模电压放大倍数）差模电压放大倍数(bish)(bish)、共模电压放大倍、共模电压放大倍、共模电压放大倍、共模电压放大倍数数数数(bish)(bish)和共模抑制比和共模抑制比和共模抑制比和共模抑制比差模输入差模输入差模输入差模输入(shr)(shr)电压电压电压电压+-u uo o+-+-+-u uididu uididu uidid1 12 21 12 2+V+VCCCCR R2 2R R1 1R Rb1b1R Rb2b2R Rc1c1R Rc2c2VTVT1 1VTVT2 2第29页/共54页第三十页，共54页。差模电压放大差模电压放大差模电压放大差模电压放大(fngd)(fngd)倍数倍数倍数倍数 Ad Ad u uo o =u uc1c1 u uc2c2=2=2 u uc1c11 12 2=2 2 A Au1u1 u ui i u uc1c1 =-=-u uc2c2 =1 12 2A Au1u1 u ui i牺牲一个放大管的放大倍数换取牺牲一个放大管的放大倍数换取(hunq)对零点漂移的抑对零点漂移的抑制，制，但不理想，因电路不可能完全对称，但不理想，因电路不可能完全对称，单端输出时失去对零点漂移的抑制能力。单端输出时失去对零点漂移的抑制能力。u uo o u ui i=A Au1u1A Ad d=第30页/共54页第三十一页，共54页。共模放大共模放大共模放大共模放大(fngd)(fngd)倍倍倍倍数数数数A Ac c =u uo o u uic ic共模共模共模共模(n m)(n m)抑制比抑制比抑制比抑制比差模放大差模放大差模放大差模放大(fngd)(fngd)倍数倍数倍数倍数共模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数 K KCMRCMR越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨越大，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。共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比第31页/共54页第三十二页，共54页。+-u uo o+-+-+-u uididu uididu uidid1 12 21 12 2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re e2.2.2.2.长尾式差分长尾式差分长尾式差分长尾式差分(ch fn)(ch fn)(ch fn)(ch fn)放大电路放大电路放大电路放大电路 引入共模引入共模引入共模引入共模(n m)(n m)负反馈负反馈负反馈负反馈降低单管零点漂移降低单管零点漂移降低单管零点漂移降低单管零点漂移提高了共模提高了共模提高了共模提高了共模(n m)(n m)抑制比抑制比抑制比抑制比补偿补偿补偿补偿Re Re 上的直流压降，提上的直流压降，提上的直流压降，提上的直流压降，提供静态供静态供静态供静态(jngti)(jngti)基极电流基极电流基极电流基极电流(1)(1)电路组成电路组成电路组成电路组成第32页/共54页第三十三页，共54页。+-u uo o+-+-+-u uididu uididu uidid1 12 21 12 2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re e(2)(2)静态静态静态静态(jngti)(jngti)分析分析分析分析I IBQBQR R +U UBEQBEQ +2 2 I IEQEQR Re e =V VEEEEV VEE EE-U UBEQBEQR R+2(1+2(1+)R Re eV VCCCC-I ICQ CQ R Rc c I IBQ BQ-I IBQ BQ R RI IB BI IB BI IC CI IC CU UC CU UC C+-U UBEBEU UBEBE+-2I2IE EU UB B第33页/共54页第三十四页，共54页。（3 3）动态分析动态分析动态分析动态分析A Ad d =u uo o u uI I=A Au1u1Ad=-R R+r rbebe（R Rc c/）1 12 2R RL L Rid=2 2（R R+r rbe be）Ro=2 2 R Rc c+-u uo o u uI1I1R RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2 u uI2I2R RR RL L1 12 2R RL L1 12 2+-u ui i u uc2c2 u uc1c1+u uI1I1R RR Rc cVTVT1 1R RL L1 12 2 u uc1c1-u uo o=2=2u uc1c1 u ui i=u uI1 I1-u uI2 I2 =2=2u uI1I1第34页/共54页第三十五页，共54页。例例例例5.3.35.3.35.3.35.3.3在长尾式在长尾式在长尾式在长尾式差分放大电路中常接差分放大电路中常接差分放大电路中常接差分放大电路中常接入调零电阻入调零电阻入调零电阻入调零电阻(dinz)Rw(dinz)Rw(dinz)Rw(dinz)Rw确保静态确保静态确保静态确保静态时输出为零，如右图时输出为零，如右图时输出为零，如右图时输出为零，如右图所示。所示。所示。所示。静态静态静态静态(jngti)(jngti)分分分分析：析：析：析：I IBQBQ=V VEE EE-U UBEQBEQR R+(+(1 1+)（2 2R Re e+0.50.5 Rw)U UCQCQ=V VCCCC-I ICQ CQ R Rc cI ICQCQ I IBQ BQ U UBQBQ=-=-I IBQ BQ R RI IBQBQR R +U UBEQBEQ +I IEQ EQ（2 2 R Re e +0.50.5 Rw)=V VEEEE+-u uo ou uI2I2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re e接Rw的长尾式差分放大电路R Rw wR RL Lu uI1I1第35页/共54页第三十六页，共54页。动态分析：动态分析：动态分析：动态分析：+u uI1I1R RR Rc cVTVT1 1R RL L1 12 2 u uc1c1-0.50.5R Rw wA Ad d=u uo o u uI I=A Au1u1A Ad d=-=-R R+r rbe be+（R Rc c/）1 12 2R RL L R Ro o=2 2 R Rc c u uI1I1=（R R+r rbebe）i ib b+0.50.5R Rw w i ie e u uc1c1=（R Rc c/）1 12 2R RL L i ib b（1 1+）R Rw w2 2R Ridid=2 2 R R+r rbe be+（1 1+）R Rw w2 2+-u uo o u uI1I1R RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2 u uI2I2R R交流通路R RL L1 12 2R RL L1 12 20.50.5R Rw w0.50.5R Rw w第36页/共54页第三十七页，共54页。3.3.3.3.恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路用恒流三极管代替阻值用恒流三极管代替阻值用恒流三极管代替阻值用恒流三极管代替阻值(z zh)(z zh)(z zh)(z zh)很大的长尾电阻很大的长尾电阻很大的长尾电阻很大的长尾电阻Re Re Re Re，既可有效抑制零漂，又便于集成。既可有效抑制零漂，又便于集成。既可有效抑制零漂，又便于集成。既可有效抑制零漂，又便于集成。（1 1）电路电路电路电路(dinl)(dinl)组成组成组成组成+-u uo ou uI2I2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER RL Lu uI1I1I I简化表示法恒流源式差分放大电路+-u uo ou uI2I2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re eR Rb1b1R RL Lu uI1I1R Rb2b2VTVT3 3第37页/共54页第三十八页，共54页。4.4.4.4.差分放大电路的输入差分放大电路的输入差分放大电路的输入差分放大电路的输入(shr)(shr)(shr)(shr)、输出接法、输出接法、输出接法、输出接法（1 1）差分差分差分差分(ch fn)(ch fn)输入、双端输出输入、双端输出输入、双端输出输入、双端输出+-u uo o+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEEu ui iI I+-第42页/共54页第四十三页，共54页。（2 2）差分输入差分输入差分输入差分输入(shr)(shr)、单端输出、单端输出、单端输出、单端输出将双端信号将双端信号(xnho)转化为单端信号转化为单端信号(xnho)。+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEEu ui iI I+-+-u uo o第43页/共54页第四十四页，共54页。（3 3）单端输入单端输入单端输入单端输入(shr)(shr)、双端输出、双端输出、双端输出、双端输出将单端信号转化将单端信号转化(zhunhu)为为双端输出。双端输出。+-u uo o+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEEu ui iI I+-第44页/共54页第四十五页，共54页。（4 4）单端输入单端输入单端输入单端输入(shr)(shr)、单端输出、单端输出、单端输出、单端输出抑制零漂能力较强抑制零漂能力较强,可使输入、输出可使输入、输出(shch)(shch)电压反相或同电压反相或同相。相。+-u uo o+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEEu ui iI I+-第45页/共54页第四十六页，共54页。结论结论结论结论(jiln)(jiln)：1.1.双端输出时双端输出时双端输出时双端输出时A Ad d A Au1u1R Ro o=2 2 R Rc c理想理想理想理想(lxing)(lxing)情况下情况下情况下情况下KCMR=KCMR=2.2.单端输出单端输出单端输出单端输出(shch)(shch)时时时时Ad =Au11 12 2R Ro o=R Rc cK KCMRCMR不如双端输出时高，不如双端输出时高，不如双端输出时高，不如双端输出时高，可选择从不同的三极管输出，使可选择从不同的三极管输出，使可选择从不同的三极管输出，使可选择从不同的三极管输出，使ui与与与与uo反相或同相。反相或同相。反相或同相。反相或同相。3.3.单端输入时单端输入时单端输入时单端输入时两个三极管仍基本工作在差分状态。两个三极管仍基本工作在差分状态。两个三极管仍基本工作在差分状态。两个三极管仍基本工作在差分状态。R Ridid 2 2（R R+r rbe be）第46页/共54页第四十七页，共54页。三、中间级1.1.有源负载有源负载有源负载有源负载(fzi)(fzi)要求有较高的电压增益和输入电阻，向输出级提供较大的推要求有较高的电压增益和输入电阻，向输出级提供较大的推动动(tu dng)电流，实现差分与单端信号间的转换。电流，实现差分与单端信号间的转换。I IVTVT2 2 R RVTVT3 3 VTVT1 1 u ui i u uo o-+-+V VCCCC放大放大放大放大(fngd(fngd)管管管管用三极管代替负载电用三极管代替负载电用三极管代替负载电用三极管代替负载电阻阻阻阻R RC C ，组成有源负载，组成有源负载，组成有源负载，组成有源负载，获得较高的电压放大获得较高的电压放大获得较高的电压放大获得较高的电压放大倍数倍数倍数倍数第47页/共54页第四十八页，共54页。2.2.复合管复合管复合管复合管集成运放的中间级采用复合管时，不仅可以得到很高的电流放集成运放的中间级采用复合管时，不仅可以得到很高的电流放集成运放的中间级采用复合管时，不仅可以得到很高的电流放集成运放的中间级采用复合管时，不仅可以得到很高的电流放大系数，以便大系数，以便大系数，以便大系数，以便(ybin)(ybin)提高本级的电压放大倍数，而且能够大提高本级的电压放大倍数，而且能够大提高本级的电压放大倍数，而且能够大提高本级的电压放大倍数，而且能够大大提高本级的输入电阻，以免对前级放大倍数产生不良影响。大提高本级的输入电阻，以免对前级放大倍数产生不良影响。大提高本级的输入电阻，以免对前级放大倍数产生不良影响。大提高本级的输入电阻，以免对前级放大倍数产生不良影响。V VT T1 1V VT T2 2VTVT3 3 R RVTVT4 4 u ui i u uo