浙江大学---模电--课件2-3复习进程.ppt

集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路浙江大学-模电-课件2-3集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路一、集成运放的典型结构输入级：差分放大电路中间级：CE（CS）电路低温漂、高共模抑制比、高输入电阻输出级：互补对称式射极跟随器结构高电压增益低输出电阻、较强带负载能力偏置电路：恒流源电路静态工作点合适、稳定，功耗低集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路二、集成运放的主要特点同一硅片相同工艺芯片面积小 功耗很低无法制造大容量电容采用直接耦合直接耦合方式元件参数具有良好的一致性和同向偏差采用结构对称结构对称为特征的电路工作电流极小(如几几十微安)采用微电流源微电流源作为偏置偏置及有源负载有源负载集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路v电路符号v低频小信号模型RidRod0Aod理想运放集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路2.3.2 集成运放中的电流源偏置电路集成运放中的电流源偏置电路一、基本镜像电流源T1和T2参数和特性完全相同，T1管的VCE=VBE=0.7V，保证不进入饱和区。所以有：使IC1和IL呈镜像关系镜像电流源当该电路具有一定的温度补偿作用RREF压降增加集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路二、跟随型镜像电流源由电阻 RREF 确定参考电流 IREF；两只特性完全相同的晶体管 T1、T2组成镜像电流源；T管作为射极跟随器，减小输出电流与参考电流的误差；Re3 用来增大T管的工作电流，提高T管的电流放大系数；温度补偿作用。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路三、多路电流源当参考电流IREF确定后，在各支路串入不同的射极电阻不同的射极电阻，可得到不同的输出电流。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路T10、T11微电流源T5、T6、T7三管电流源T8、T9镜像电流源输入级中间级输出级集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路2.3.3 差分放大电路差分放大电路 差分放大器为克服直接耦合放大器的零点漂移而推出。是集成运算放大器中十分重要的一级放大器。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路一、基本电路形式和工作原理由参数对称的元件 组成对称电路；T1、T2管构成 共射极放大电路；恒流源电路；两组直流电源；两个输入端；两个输出端。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路从结构可以看出，该电路有：两种输入方式双端输入两输入端同时对地输入信号。单端输入：一端接地，另一端输入信号。两种输出方式双端输出：输出信号取自两个集电极。单端输出：输出信号取自一个集电极对地信号。这一结构的指导思想是能有效地解决温度漂移（零点漂移问题）集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路IC1QIC2QIE=I0/2VO1QVO2QVCCICQRcVOQVO1QVO2Q0VEVBE0.7V直流分析由于电路结构对称，元件参数和特性相同，及恒流源作射极偏置，因而温度变化时VC1Q、VC2Q始终相等，VOQ0，有效地抑抑制温漂和零漂制温漂和零漂。若恒流源换成电阻？集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路差模成分反映被测信号的变化，需要进一步放大进一步放大。共模成分反映测量的初始条件或外界干扰，需要加以抑制加以抑制。被测信号的输入方式单端输入单端输入方式、双端输入双端输入方式差分放大电路的工作原理差模信号差模信号两个输入信号之差共模信号共模信号两个输入信号平均值输入信号集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路只考虑差模信号的输入；差分放大电路的输入端加上两个幅度相同、极性相反的信号。对差模信号进行放大、对共模信号进行抑制。差分放大电路的输入差分放大电路的输出差模输入方式共模输入方式只考虑共模信号的输入；差分放大电路的输入端加上两个幅度相同、极性相同的信号。差分电路特点集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路【例【例2.3.1】已知差分放大电路：vI1=5.01 V、vI2=4.99 V，A vd80，Avc0.01，求vO解：解：集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路二、差分放大电路动态性能指标的计算（A、Ri、Ro）差模电压放大倍数：输出电压的差模部分与输入电压的差模部分之比。差模输入时的交流通路集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路差模输入电阻：差模输出电阻：集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路共模参数Avc在一定程度上反映差分放大电路抑制共模干扰和温漂的能力，Avc 越小，则抑制温漂能力越强。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路常用分贝表示：共模抑制比：差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值。理想的差分放大电路双端输出时 KCMR 对T1和T2管影响相同的外界干扰信号,如电源电压波动,环境温度变化等都可以认为是共模信号。单端输出时，只有增大Re电阻才能减小共模增益，从而增大共模抑制比。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路【例【例2.3.2】解：解：差分放大电路如图所示，已知 =80，rbe=2 k。求该电路的：差模电压放大倍数 Avd、差模输入电阻 Ri 和输出电阻 Ro。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路三、差分放大电路的输入输出方式差分放大电路有两个输入端和两个输出端。差分放大电路的输入输出方式：单端输入单端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、双端输入双端输出。单端输入时：单端输出时：集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路【例【例2.3.3】已知=50，rbb=300，Rw在中间位置，求：(1)ICQ；(2)Avd、Ri和Ro；解解1：解解2：集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路解解3：解解4：(3)KCMR；(4)若vI1=16 mV，vI2=10 mV，求vO1。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路【例【例2.3.4】已知1=2=3=50，rbb=200，rce=200k，VBE=0.7V。（1）求静态工作点，计算rbe。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路（2）求差模电压增益。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路（3）求电流源电路输出电阻RO3列出两个回路方程联解后得集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路（4）求共模电压增益集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路（5）求共模抑制比集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路（6）求差模输入电阻和输出电阻集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路四、集成运放输入级的电路形式FET差分放大电路差模输入电阻很高，减小了输入偏置电流的不对称性。v场效应管组成的差分放大电路集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路漏极电流源电路源极电流源电路T1、T2差分管v场效应管三极管混合型差分放大电路集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路 电路是双端输入单端输出结构，由于漏极是三管电流源，使得单端输出具有双端输出的效果。当差模信号输入时当共模信号输入时单端输出同样具有双端输出时的共模抑制效果集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路一、运放中间级电压放大电路主要任务：具备高电压增益。Rc以恒流源恒流源代替；采用达林顿复合管复合管，提高；在输入级与中间级之间，增加一级CC电路进行阻抗变换。常用电路：共射/共源放大电路。电压增益：提高电压增益的措施：2.3.4 集成运放的中间级和输出级集成运放的中间级和输出级集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路v恒流源+复合管v恒流源+射级跟随器集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路T1T2互补对称式共集放大电路二、运放输出级互补对称输出电路v对输出级的要求：输出电阻小；输入电阻大；最大不失真输出电压尽可能大。v基本电路集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路乙类放大：导通角为=甲类放大：导通角为=2甲乙类放大：导通角介于介于和和2之间之间正半周（vi 0）时，T管导通，T管截止，+VCCT1RLGND。负半周（vi 0）时，T1管截止，T2管导通，GNDRLT2-VCC。T1T2静态静态（vi=0）时，T、T管均截止，vO0。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路最大输出电压为VCCVCES。当电源电压为15V时，最大不失真输出电压幅度一般为(1214)V。T1T2v最大输出电压幅度v输入电阻较高：集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路在输入信号小于三极管的开启电压时，T与T管均截止，产生交越失真。v交越失真集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路v甲乙类互补对称输出电路集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路741型运放电路图集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路2.3.5 集成运放的主要性能指标集成运放的主要性能指标一、集成运放的电压传输特性和三项基本参数v集成运放的电压传输曲线：在直流或低频条件下运放的输入、输出关系。实际运放实际运放的传输特性曲线 不通过坐标原点，称为输出失调输出失调。为了弥补输出失调电压，通常在运放输入级电路中设置了调零端调零端。在理想条件理想条件下，集成运放的 电压传输特性曲线通过坐标原点原点。运放的电压既可以用增量增量（或交流量）表示，也可以用瞬时量瞬时量表示。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路v开环差模电压放大倍数：v差模输入电阻：v输出电阻：v集成运放的低频小信号模型：集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路二、集成运放的失调参数v输入失调电压VIO：集成运放在vId=0时的输出电压称作输出失调电压，记作VOO。为使输出电压回零，需在输入端加反向补偿电压，称为输入失调电压。v输入失调电压温漂dVIO/dT：输入失调电压的温度系数，反映输入失调电压随温度而变化的程度。v输入失调电流IIO：反映集成运放输入端输入电流的不平衡程度。v输入失调电流温漂dIIO/dT：反映输入失调电流 IIO 随温度而变化的程度。v分析输出失调模型集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路三、集成运放的共模参数v共模抑制比：v最大共模输入电压VIcmax：当共模输入电压超出VIcmax时，将影响运放电路中相关晶体管的工作状态。运放失去正常的差模放大能力。v共模输入电阻：集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路四、集成运放的频域和时域参数v-3dB带宽 f H：BWf Hf Lf Hv全功率带宽 f p：表示当运放输出较大幅度电压时，为保证输出波形不产生因SR为有限值而引起的波形失真，运放所能工作的最高频率。v单位增益带宽：指运放差模开环电压增益Aod下降至0 dB 时的频率。v转换速率SR（也称压摆率）：是衡量运放在大幅度信号作用下工作速度工作速度的参数。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路五、集成运放应用时应考虑的几个问题v运放类型：通用型：其性能指标适合于一般性使用，产品量大面广；功率型：允许的供电电压较高可输出电流较大；低功耗型：静态功耗在1mw左右，可用于便携设备；高精度型：失调电压温漂在1V以下；高速型：转换速率在10V/s左右；高阻型：输入电阻在1012左右；宽带型：单位增益带宽在10MHz左右；高压型：允许供电电压在30V以上；跨导型：输入量为电压，输出为电流；差动电流型：输入为差分电流，输出为电压；其它：如程控型、电压跟随型等。11集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路 不要盲目追求指标先进；应尽量选择通用型运放；应考虑能避免冲击电压和电流的保护措施；要注意单元之间的输出电平配合问题；要注意性能指标的测量条件；在弱信号条件下使用时，应注意噪声系数不能太大。vv选择集成运放时需要注意的问题：选择集成运放时需要注意的问题：选择集成运放时需要注意的问题：选择集成运放时需要注意的问题：应根据输入信号的性质、负载的性质、应根据输入信号的性质、负载的性质、应根据输入信号的性质、负载的性质、应根据输入信号的性质、负载的性质、对运放精度的要求、环境条件等情况选择。对运放精度的要求、环境条件等情况选择。对运放精度的要求、环境条件等情况选择。对运放精度的要求、环境条件等情况选择。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路双端输出单端输出集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程 模拟电子电路模拟电子电路此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢