模电-第六章-集成运算放大电路.ppt

第六章 模拟集成电路主要内容l l 集成放大电路的特点l l 电流源l l 差分放大电路l l 集成电路运算放大器l l 实际集成运放的主要参数l l 变跨导式模拟乘法器l l 放大电路中的噪声与干扰引言 集成放大电路的特点把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为集成电路(ICIntegrated Circuits)。它的体积小，而性能却很好。集成电路按其功能来分，有数字集成电路和模拟集成电路。模拟集成电路种类繁多，有运算放大器、宽频带放大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁相环、模数和数模转换器、稳压电源和音像设备中常用的其他模拟集成电路等。模拟集成电路是本章的主干内容。它是集成电路设计与制造工艺不断发展的成果。本章首先讨论模拟集成电路中普遍使用的直流偏置技术，即用集成工艺制造的BJT 或FET 的各种电流源。电流源除可为电路提供稳定的直流偏置外，还可作放大电路的有源负载以获得高增益。其次，模拟集成电路的另一组成单元是用BJT 和FET 组成的差分式放大电路，将重点讨论其工作原理和主要技术指标的计算。接着分析两种集成运放的实际电路，介绍集成运放的技术参数。随后，对变跨导模拟乘法器及其应用也作简要的讨论。最后，对放大电路中的噪声和干扰的来源及其抑制措施作简要的介绍。集成放大电路的特点1、电路结构与元件参数具有对称性2、用有源器件代替无源器件3、采用复合结构的电路4、采用直接耦合方式5、二极管由三极管构成主要的单元电路：1.电流源 2.差分放大电路61.1 BJT电流源电路作用：向各个放大级提供合适的偏置电流。1、镜像电流源RV VIEE CCREF+B B BI I I=2 1b122CREF CII I-=B REF C CI I I I 21 2-=)21/(2b+=REF CI IREF CI I21，则 若bIREFIC1RT1T2IB2IB1iC2=IO=IC2=IREF+VCC2IBVBE1=VBE2镜像电流源VEE(忽略VBE)常将IC2看作IREF的镜像，称此电路图为镜像电流源镜像电流源电路图a及代表符号b受R 值限制，仅为mA 数量级电流源输出特性的电流在一定范围内是恒定的，其斜率的倒数为动态输出电阻，即镜像电流源输出特性2、微电流源e2 C e2 E BE BER I R I V V2 2 2 1=-很小2 1 BE BE BEV V V-=很小Re22BECVIRT1T2IREFIC1IB1IB2IC2+VCC2IBVBE1VBE2微电流源Re2VEE即用阻值不大的Re2即可获得微小的工作电流，称为微电流源。T2工作在输入特性的弯曲部分。T2输出电阻也较大3.高输出阻抗电流源这是镜像电流源的另一种改进电路。电路图如右，电路的基准电流为根据BJT 的结构知识可知A1和A3分别是T1和T3的相对结面积电流源作T3射极电阻，rO很大，见P1374 组合电流源在多级集成电路放大器中，往往使用一个基准电流以获得多个电流源。图6.1.4示出了一个典型的例子。通过R1的电流IREF 就是四个电流源的基准电流。T1和T2、T4和T5构成镜像电流源。而T1和T3、T4和T6则构成了微电流源。在工程实际中，形象地将上部一组电路叫做电流源，而下部一组电路叫做电流阱。用途：1.电流源具有直流电阻小，交流电阻大的特点；作有源负载共射电路的电压增益为：对 于 此 电 路Rc就 是 镜像电流源的交流电阻，因此增益为比用电阻Rc作负载时提高了。放大管镜像电流源 镜像电流源 镜像电流源例：图中电路为F007偏置电路的一部分，VCC=VEE=15V，所有的三极管UBE=0.7V，其中NPN三极管的2，横向PNP三极管的=2，电阻R5=39k。估算基准电流IREF；分析电路中各三极管组 成何种电流源；估算T13的集电极电流 IC13；2.用作偏置电路若要求IC10=28A，试估算电阻R4的阻值。+VCC-VEER5R4T13T12T10T11IREFIC10IC13解：IREF=VCC+VEE-2VBER5IC13=IREF（1-）b+224 C10CCTR IIIU1011lnR4=CTIC10IIUC1011lnT10、T11构成微电流源，T12、T13构成镜像电流源+VCC-VEER5R4T13T12T10T11IREFIC10IC13图6.1.5 MOSFET镜像电流源a 所示，T1、T2是N 沟道增强型MOSFETa 所示的BJT 镜像电流源类似。6.1.2 FET 电流源1.MOSFET 镜像电流源基本电路1.MOSFET 镜像电流源a 所示，由于T1的漏、栅两极相连，只要VDD VT，它必然运行于饱和区。假设两管的特性全同，输出电压vO足够大以至T2处于饱和区，相同的VGS，则输出电流Io将与基准电流IREF近似相等，即当器件具有不同的宽长比时，借助宽长比这一参数可以近似地描述两器件电流之间关系，即相同条件下，如=0，电流与宽长比成比例如果用T3代替R,b 所示的常用镜像电流源，因T1T3特性相同，且工作在放大区，当MOSFET 的=0 时，输出电流为图6.1.5 MOSFET镜像电流源常用电路 2 MOSFET 多路电流源b 所示镜像电流源电路的扩展。基准电流IREF由T0和T1以及正、负电源确定，根据前述各管漏极电流近似地与其宽长比(W L)成比例的关系，则有其中3 JFET 电流源 如将N 沟道结型场效应管(JFET)a 所示，其输出特性就是JFETb 所示。图中标出了可用范围，即从VDS=VP 到击穿电压VBR。电流源的动态输出电阻等于输出特性的斜率的倒数。VGS=06.2 差分式放大电路 差分式放大电路在性能方面有许多优点，是模拟集成电路的又一重要组成单元。本节先介绍差分式放大电路的一般结构，然后讨论BJT 差分式放大电路和FET 差分式放大电路.6.2.1 差分式放大电路的一般结构1.用三端器件组成的差分式放大电路图6.2.1 是用两个特性相同的三端器件(含BJT、FET)T1、T2所组成的差分式放大电路，电流源IO 具有恒流特性，并带有高阻值的动态输出电阻(图中略)，因而电路具有稳定的直流偏置和很强的抑制共模信号的能力。图6.2.1 是用两个特性相同的三端器件(含BJT、FET)T1、T2所组成的差分式放大电路，下端公共接点e 处连接一电流源IO。两器件的输入端I1、I2分别接输入信号电压，两输出端O1、O2.2 差模信号和共模信号的概念 什么叫差模和共模信号?这是应当首先建立的重要概念。输入电压vi1和vi2之差称为差模电压，用下式来定义：同理，两输入电压vi1和vi2的算术平均值称为共模电压，定义为用差模和共模电压表示两输入电压时为由上面二式可知，两输入端的共模信号vic的大小相等，而极性是相同的，而两输入端的差模电压+vid/2 和-vid/2 的大小相等而极性则是相反的。类似地，对于两管的差模输出电压和共模输出电压可由下两式来表达：式中单管的输出电压分别为:；差模电压增益共模电压增益对线性放大电路而言6.2.2 射极耦合差分式放大电路 1 基本电路 在图6.2.1 中，如选用两只特性全同的BJT T1 和 T2，则可得如图6.2.2 所示射极耦合差分式放大电路。图 6.2.2 射极耦合差分式放大电路。2.工作原理（1）静态分析图 6.2.2 射极耦合差分式放大电路。（2）动态分析动态仅输入差模信号，大小相等，相位相反。大小相等，信号被放大。这种输入方式称为差模输入。相位相反。图 6.2.2 射极耦合差分式放大电路。输入信号仅为共模信号vic在差分式放大电路中，温度变化或电源电压波动等都会引起两管集电极电流（电压）有相同的变化。其效果相当于在两个输入端加入了共模信号vic,两输出端输出的共模电压相同。因此双端输出时的输出电压vo=0.输入信号为差模信号vid与共模信号vic,的叠加 v22idic iv v-=21idic ivv v+=当输入信号电压时,输出电压为在双端输出时即双端输出差放电路只放大差模信号，而抑制了共模信号。根据这一原理，差分式放大电路可以用来抑制温度等外界因素的变化对电路性能的影响。由于这个缘故，差分式放大电路常用来作为多级直接耦合放大器的输入级，它对共模信号有很强的抑制能力，以改善整个电路的性能。3 主要技术指标的计算(1)差模电压增益双端输入、双端输出的差模电压增益。在图6.2.2 所示的电路中，若输入为差模方式，即则因一管的电流增加，另一管的电流减小，在电路完全对称的条件下，ic1的增加量等于ic2的减少量，所以流过电流源的电流IO不变，vea 所示。图 6.2.2 射极耦合差分式放大电路。图6.2.3(a)交流通路图6.2.3（a)交流通路图6.2.3（b)半边等效电路当从两管集电极作双端输出，未接RL时其差模电压增益与单管共射放大电路的电压增益相同，即接RL时其差模电压增益为其中 综上分析可知，在电路完全对称、双端输入、双端输出的情况下，图6.2.2 的电路与单边电路的电压增益相等。可见该电路是用成倍的元器件以换取抑制共模信号的能力。双端输入、单端输出的差模电压增益 如输出电压取自其中一管的集电极(vo1或vo2)，则称为单端输出，此时由于只取出一管的集电极电压变化量，当RL=时，电压增益只有双端输出时的一半，因此，当分别从T1或T2的集电极输出时，则有这种接法常用于将双端输入信号转换为单端输出信号，集成运放的中间级有时就采用这样的接法。单端输入的差模电压增益在实际系统中，有时要求放大电路的输入电路有一端接地。这种输入方式称为单端输入(或不对称输入)。电路如图6.2.4,实际电流源的动态输出电阻，一般很大，可认为ro支路相当于开路，输入信号电压近似地均分在两管的输入回路上.等效于双端输入电路工作状态与6.2.3 图相同，其指标计算与双端输入电路相同。(2)共模电压增益双端输出的共模电压增益a 所示。因两管对称图6.2.5a即对每管而言，相当于射极接了2 ro的电阻。b 为共模输入半边小信号等效电路。共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。图6.2.5b 共模输入半边小信号等效电路其双端输出的共模电压增益为实际上，要达到电路完全对称是不可能的，但即使这样，这种电路抑制共模信号的能力还是很强的。共模信号即对两边输入相同或接近相同的干扰信号，因此，共模电压增益越小，说明放大电路的性能越好。单端输出的共模电压增益 ro越大，抑制共模信号（零漂）能力越强。即两个集电极任一端共模输出电压与共模信号电压之比：图6.2.5b 共模输入半边小信号等效电路(3)共模抑制比KCMR定义:放大电路差模信号的电压增益与共模信号的电压增益之比的绝对值，即双端输出，理想情况单端输出抑制共模信号（零漂）能力越强则单端输出时的总输出电压由且单端输出时（4）频率响应对 双 入 双 出，高 频 响 应 与 共 射 电 路 相 同，因 采 用 直接耦合方式，故低频响应极好。单端输出时的总输出电压由上式可知，在设计放大电路时，必须至少使共模抑制比大于共模信号与差模信号之比，例如，设KCMR 1000，vic 1 mV，vid 1 V，则上式中的第二项与第一项相等，这就是说，差模信号和共模信号所得到的输出电压相等。显然，如果将 KCMR值增至10000，则式中的第二项只有第一项的十分之一，再一次说明共模抑制比愈高，抑制共模信号的能力愈强。几种方式指标比较输出方式 双出 单出 双出 单出双端输入单端输入这里设不接负载RL接RL则RC变为4.几种方式指标比较输出方式 双出 单出 双出 单出（思考题 思考题）双端输入单端输入(4)当输出接一12k 负载时的电压增益.解：求:例(1)静态(2)电压增益vB20 为什么？(3)(4)RL(1)电路的静态工作点；(2)双端输入、双端输出的差模电压增益AVd、差模输入电阻Rid输出电阻RO；(3)当电流源的rO=83 k 时，单端输出时AVd1、AVC1和KCMR1的值；(4)当电流源IO不变，差模输入电压Vid=0,共模输人电压ViC=5V 或5 V 时的VCE值各为多少?解：(1)静态工作点及rbe 由于IO=1mA，差分对管的集电极电流和电压分别为ic2ic1图6.2.2因所以ic2ic1(2)双端输入、双端输出时的AVd，Rid和RO(3)单端输出时ic2ic1图6.2.2(4)ViC=5V 或5 V 时的VCE值各为多少?ic2ic1图6.2.2当可得当可得 由上分析可知，当共模电压ViC变化时，电流源IO和IC1、IC2不变，但VCE变了，这意味工作点变了，当ViC=5 V 时，T1、T2进入饱和区，这说明对输入的共模电压要限制在一定的范围内，才保证T1和T2工作在线性放大区。ic2ic1图6.2.2 4 带有源负载的射极耦合差分式放大电路(1)电路组成(双入单出差分式放大电路）电路如图6.2.6 所示，T1、T2对管是差分放大管，对管3,4 组成镜像电流源作为T1、T2的有源负载，5,6 对管电流源为电路提供稳定的静态电流。(2)工作原理静态时，电路的电流源电流故该电路又称比例电流源电路。差分电路的静态偏置电流为IC1=IC2 IC3=IC4=IC5/2=IO/2，此时的输出电流io IC4 IC2 0，没有信号电流输出。当加入信号电压时，T1 电流增加、T2 电流减小，即iC1=iC2,流入电流源的电流不变,ve0，a 所示，图中画出的电流为信号电流，所以输出电流io iC4 iC2 iC1（iC1）2 iC1。由图可见，带有源负载差分放大电路的输出电流是基本单端输出差放的两倍。图6.2.7(3)电压增益a，在负载开路时可画出差模信号的半边电路T4、T2b 所示，图6.2.7a,b 可知按照KCL 有由此可得单端输出电压增益前已得到基本差分电路双端输出的电压增益为而对带有源负载的射极耦合差分式放大电路有可见，单端输出的电压增益接近于双端输出的电压增益，该电路的输出电阻 rce2/rce4差模输入电阻Rid2 rbe共模输入电阻RiC 1/2 rbe 2（1）ro5ro5很大，故共模增益很小，可忽略。6.2.3 源极耦合差分式放大电路前面所讨论的射极耦合差分式放大电路对共模输入信号有相当强的抑制能力，但它的差模输入阻抗很低。因此，在高输入阻抗模拟集成电路中，常采用输入电阻高、输入偏置电流很小的源极耦合差分式放大电路。图6.2.8 带有源负载的源极耦合CMOS差分式放大电路(1)工作原理 在偏置电路中，T5、T6和T7各管的栅极均与漏极相连，电路的基准电流IREF=IS5=ID6=ID7=IO T1与T2，T3与T4，T7与T8特性全同。当接入输入信号电压,两输出端d1和d2之间有信号电压输出。双端输入双端输出差模电压增益Avd设输出信号电压分别为式中分别为T1和T3的互导和动态漏源电阻。双端输入单端输出(d2端输出)的差模电压增益为Avd2Avd(1/2)，而书上的分析是错误的。图6.2.8 放大电路图6.2.8 电路的交流通路T2T4漏极结点的小信号等效电路T2T4漏极结点的小信号等效电路如上图所示，当输出端不接负载时，输出端d2的电压为T2T4漏极结点的小信号等效电路如上图所示，当输出端不接负载时，输出端d2的电压为于是双端输入单端输出(d2端输出)的差模电压增益Avd2为由上式看出，带有源负载差分放大电路T2单端输出的电压增益和双端输出的电压增益相同。整个分析就是id4=id1的错误导致的。带有源负载的CMOS差分式放大电路不仅输入电阻很高，同时NMOSFET 放大管以PMOSFET 为负载管，因负载管具有较大的交流等效电阻，从而能得到较高的电压增益。但应指出的是MOSFET 与BJT 相比，在相同偏流ID=IC的条件下，BJT 的互导和输出电阻比MOSFET 大很多，故BJT 组成的放大电路有更高的电压增益，因此利用两种器件各自的优点，将两种器件串级连接组成BiCMOS差分式放大电路(读者可参阅有关文献)广泛用于模拟集成电路中。2.JFET 差分式放大电路 JFET 差分放大电路如图6.2.10 所示。JFET 差分式放大电路的电路结构、工作原理和分析方法与BJT 基本差分式放大电路基本相同，并具有相同的电路特点，只不过是用JFET 的小信号等效电路来分析计算而已。双端输入双端输出的电压增益为而双端输入单端输出的电压增益为由JFET 构成的差分式放大电路的输入电阻可达1012，输入偏置电流约为100 pA 数量级；而MOSFET 差分式放大电路的输入电阻则可达1015，而输入偏置电流在10 pA 以下。A1vivo103A2vivo105答：两个放大电路是否都可以放大0.1mV 的信号？end增加了Re电压增益输出漂移电压均为 200 mV输出漂移电压均为 200 mV输入端漂移电压为 0.2 mV输入端漂移电压为 0.002 mVA1不可以，A2可以 1.若在基本差分式放大电路中增加两个电阻Re（如图所示）。则动态指标将有何变化？答：双端输出差模增益差模输入电阻单端输出共模增益共模输入电阻增加了Re增加了Re 2.差分式放大电路如图所示。分析下列输入和输出的相位关系：反相vC1与vi1end同相vC2与vi1同相vC1与vi2反相vC2与vi2反相vO与vi1同相vO与vi23.静态时，两个输入端是否有静态偏置电流？有！6.3 差分式放大电路的传输特性 前面讨论了差分式放大电路在小信号线性工作状态下的放大作用。而当大信号工作时，差分式放大电路的放大作用有什么变化呢?这就需要知道差分式放大电路的传输特性曲线。差放的传输特性曲线就是放大电路输出差模信号随输入差模信号变化的曲线.了解传输特性对正确分析、设计电路都是有帮助的。下面以图6.2.2 所示电路为例进行讨论。ic2ic1图6.2.2结论：（1）双端输出时，差模电压放大倍数基本上与单管放大电路的放大倍数相同；单端输出时，约为双端输出的一半。（2）双端输出时的输出电阻为单端输出时的两倍。（3）双端输出时的共模抑制比高于单端输出的共模抑制比。（4）单端输出时可选择不同的三极管输出，以便得到与输入电压同相或反相的输出电压。（5）各种接法的输入电阻基本相等。集成运算放大器是一种高性能的多级直接耦合放大电路，从第2.1 节的介绍中知道它的主要组成单元有差分输入级、电压放大级和负载能力强的输出级。此外，还有为各级提供合适静态工作电流的偏置电路和一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等。6.4 集成电路运算放大器集成运放按制造工艺分有BJT、CMOS和兼容型的BiFET 型。BJT 型运放一般输人偏置电流及器件功耗较大，它的输出级可提供较大的负载电流；CMOS型运放输入电阻高、功耗低，可在低电源电压下工作；BiFET 兼容型运放一般以FET 作为输入级，它具有高输入电阻、高精度和低噪声的特点。本节只要求定性了解内部电路结构和原理分析，重点在了解性能和选用。6.4.1 CMOS MCl4573 集成电路运算放大器1 电路结构和工作原理T1和T2组成源极耦合差放输入级，而T3和T4作T1、T2的有源负载。T5和T6构成镜像电流源为差放输入级提供直流偏置，其基准电流可通过外接电阻RREF来确定。输出级由T7组成共源放大电路，T8为T7提供偏置电流，并作为有源负载。CC为内部补偿电容其作用是保证系统的稳定性。2 电路技术指标的分析计算(1)直流分析 在图6.4.1 中，设T5、T6 的参数相同，则基准电流IREF和输入级偏置电流因d1 接T3 和T4 的栅极，此式成立6.4.2 BJTLM741 集成运算放大器 本节介绍一种通用型集成运算放大器741作为BJT 模拟集成电路的典型例子，其原理电路如图6.4.2 所示。电路的组成：6.4.1 简单的集成电路运算放大器1.集成运放内部组成框图 BJTLM741 集成运算放大器其原理电路如图6.4.2 所示。电路的组成：24 个BJT、10 个电阻和1 个电容组成。1，偏置电路采用3 个电流源电路:T8T9;（微源T10T11）;T12T13;2，输入级：T1T6组成的差分式放大电路，其中T1-T3,T2-T4组成共集共基复合差分电路，T5T6为有源负载。3，中间电压放大级：T16,T17组成共集共射4，输出级：T14T20组成的互补对称电路。6.3.2 通用型集成电路运算放大器BA集成运放741实质上是一个具有高放大倍数的多级直 接耦合放大电路。组成：输入级、中间级、输出级、偏置电路差分放大电路共射放大电路互补对称射极 输 出 器恒流源电 路基本差放长尾差放恒流源差放有源负载复合管镜像电流源比例电流源微电流源互补对称电路准互补对称电路保护电路6.5 集成电路运算放大器的主要参数1.输入失调电压VIO在室温及标准电源电压下，输入电压为零时，为了使集成运放3.输入失调电流IIO：（1）输入失调电压温漂 VIO/T（2）输入失调电流温漂 IIO/T的输出电压为零，在输入端加的补偿电压。2.输入偏置电流IIB：两个输入端静态电流的平均值：4.温度漂移：温度变化引起输出电压产生 VIO（IIO）6.5 集成电路运算放大器的主要参数5.最大差模输入电压Vidmax6.最大共模输入电压Vicmax7.最大输出电流Iomax;运放允许耗散最大功率PCO.集成运放的反相和同相输入端之间所能承受的最大电压值。集成运放所能承受的最大共模输入电压值。集成运放所能承受的最大输出电流值。6.5 集成电路运算放大器的主要参数8.开环差模电压增益AVO9.开环带宽BW(fH)741型为7HZ10.单位增益带宽 BWG(fT)741型为1.4MHZ11.转换速率SRend+Vomx-Vomx-Vomx+VomxfTfH 以上介绍了集成运放的主要参数，根据性能和应用场合的不同，运放可分为通用型和专用型。通用型运放的各种指标比较均衡全面，适用于一般工程的要求。为了满足一些特殊要求，目前制造出具有特殊功能的专用型运放，可分为高输人电阻、低漂移、低噪声、高精度、高速、宽带、低功耗、高压、大功率、仪用型、程控型和互导型等。现将几种专用型运放的参数列表6.5.1 中，大家自行比较它们的特性，可根据具体要求选用。6.5.2 集成运放应用中的实际问题 1 如何选用集成运放?根据技术要求应首选通用型运放，当通用型运放难以满足要求时，才考虑专用型运放，这是因为通用型器件的各项参数比较均衡，做到技术性与经济性的统一。至于专用型运放，虽然某项技术参数很突出，但其他参数则难以兼顾，例如低噪声运放的带宽往往设计得较窄，而高速型与高精度常常有矛盾，如此等等。2 集成运放选定后，根据参数的定义，分析其可能引起的误差，从而在所设计的电路中采取相应的措施加以消除或减少。下面以输入失调电压VIO、输入失调电流IIO和输入偏置电流IlB三参数不为零时所引起的误差为例进行分析。VIO和IIO,IIB不为零时实际运放的等效电路两输入端的等效电压和等效电阻()()2 12 1/1/R I V R R VI R R RIO IO f OIB f+=即有以消除 引起的输出误差电压可 时，由 当要使VO为0，需在输入端加补偿电压或电流，电路如下：当电路为积分运算时，即 换成电容C，则时 间 越 长，误 差 越 大，且 易 使 输 出 进 入 饱 和状态。()()2 12 1/1/R I V R R VI R R RIO IO f OIB f+=即有以消除 引起的输出误差电压可 时，由 当(a)调零电路(b)反相端加入补偿电路 模拟集成乘法器是实现两个模拟量相乘的非线性电子器件，它不仅应用于模拟运算方面，而且广泛地应用于通信、测量系统、医疗仪器和控制系统，进行模拟信号的变换与处理，已成为模拟集成电路的重要分支之一。实现模拟量的相乘方法很多，其中变跨导相乘的方法是以差分式电路为基础，它的电路性能好，又便于集成化，在模拟集成乘法器中得到了广泛的应用。下面简要介绍变跨导式四象限模拟乘法器。6.6 变跨导式模拟乘法器6.6.1 变跨导式模拟乘法器的工作原理 变跨导式模拟乘法器是在射极耦合差分式放大电路的基础上发展起来的，与6.2.2 节所讨论的差分式放大电路的差异在于电流源IO=iEE受输入电压vYa 所示。由式(6.2.10)的关系得图中故T1T2 构成压可得把gm和iEE的表达式由图6.6.2 的电路（1）（2）由1、2 式在图中假定同理可得当x 很小时或时，上式可6.6.2 模拟乘法器的应用 利用集成模拟乘法器和集成运放相组合，通过各种不同的外接电路，可组成各种运算电路，还可组成各种函数发生器、调制解调和锁相环电路等。下面介绍几种基本应用。1 运算电路乘方运算电路 利用四象限乘法器(如MLT04)a 所示，输出电压为 从理论上讲，用多个乘法器串联可组成任意次幂的运算电路，如图b 所示，输出电压为 但是，实际上串联的乘法器数超过3 时，运算误差的积累，就使得电路的精度变差，在要求较高时就难以满足除法运算电路只有vx2为正极性时，才能保证负反馈，除法器才能正常工作。开平方电路 利用乘方运算电路作为运放的反馈通路，就构成开平方运算电路，如图6.6.5 所示。vi0 才能工作2 压控放大器(VCA)电路如图6.6.6 所示，乘法器的一个输入 端加一直流控制电压Vc，另一输入端加一信号电压vs时，乘法器就成了增益为K Vc的放大器。当Vc为可调电压时，就得到可控增益放大器。3 调制和解调 调制 现以无线电调幅广播为例来说明调幅原理。在这种调制过程中，一般情况下，音频信号需用高频信号通过无线方式来运载，这里的高频信号称为载波信号，音频信号称为调制信号。将音频信号“装载”于高频信号的过程称为调制。a 中，解调 调幅波的解调亦称检波，是调幅的逆过程，即从调幅波提取调制(音频)信号的过程称为解调，相乘检波器的工作频率一般在10MHZ 以下。一般选用开关乘法器，如MC1596 型。6.7 放大电路中的噪声与干扰一、放大电路中的噪声1、噪声的种类及性质（1）、电阻的热噪声、热噪声（2）、三极管的噪声、散粒噪声、闪砾噪声2、放大电路的噪声指标：噪声系数噪声系数 NF=输入端信噪比输出端信噪比（11）选用低噪声的元器件）选用低噪声的元器件3、减小噪声的措施（22）选用合适的放大电路）选用合适的放大电路（33）加滤波环节或加入负反馈电路）加滤波环节或加入负反馈电路二、放大电路中的干扰1、杂散电磁场干扰和抑制措施（11）原因）原因（22）措施：）措施：（合理布局合理布局；屏蔽屏蔽）2、由于接地点安排不正确引起的干扰3、共同端没有正确连接而产生的干扰4、由于直流电源电压波动引起的干扰5、由于交流电源串入的干扰小 结 电流源电路是模拟集成电路的基本单元电路，其特点是直流电阻小，动态输出电阻(小信号电阻)很大，并具有温度补偿作用。常用来作为放大电 路的有源负载和决定放大电路各级Q 点的偏置电流。差分式放大电路是模拟集成电路的重要组成单元，特别是作为集成运放的输入级，它既能放大直流信号，又能放大交流信号；它对差模信号具有很强的放大能力，而对共模信号却具有很强的抑制能力。由于电路输入、输出方式的不同组合，共有四种典型电路。分析这些电路时，要着重分析两边电路输入信号分量的不同，至于具体指标的计算与共射(或共源)的单级电路基本一致。作业：6.1.1,6.1.4,6.2.2,6.2.7,6.2.10,习题选讲差模输入电阻Rid2 Rs+rbe1+（1+）Re=2 0.1+1.53+51 0.1=13.5k单端输出电阻（用叠加原理求得）解：由图可列节点方程解方程得