《模拟电子》课程PPT教学课件：第六章 集成电路运算放大器（6.2）差分式放大电路

6集成电路运算放大器 6集成电路运算放大器中的电流源 62差分式放大电路 63集成电路运算放大器 64集成电路运算放大器的主要参数 6.5专用型集成电路运算放大器 6.6放大电路中的噪声与干扰

1 6.2 差分式放大电路 6 集成电路运算放大器 6.1 集成电路运算放大器中的电流源 6.3 集成电路运算放大器 6.4 集成电路运算放大器的主要参数 6.5 专用型集成电路运算放大器 6.6 放大电路中的噪声与干扰 * *

多级放大电路 R R Avo2v2 Vo2 V3 Rs 输入级一R1↑中间放大级—个输出级一R。↓ 共集、共射 共射、共基 共集 R个/2个信号直接耦合 R特别小 相减 零漂 第4章 第62节 第61节 第5章 场效应管差分放大电路电流源 功率放大电路 第8、9、10章 性能 第6章 运算放大器应用 集成运算放大器一海 第7章 反馈技术、方法 各种功能电路 CK NEX 2

2 多级放大电路 + – Vo RL R Io s Ii + – Vs + – Vi – Vi1 + – Vo1 + 放大电路 – Vi2 + – Vo2 + 放大电路 – Vi3 + – Vo3 + 放大电路 – Vi1 + Ro1 – Vo1 + – + Ri1 AVO1Vi1 – Vi2 + Ro2 – Vo2 + – + Ri2 AVO2Vi2 – Vi3 + Ro3 – Vo3 + – + Ri3 AVO3Vi3 输入级—Ri 中间放大级—AV  输出级—Ro  共集、共射 共射、共基 共集 第4章 场效应管 第6.2节 差分放大电路 2个信号 相减 第5章 功率放大电路 直接耦合 零漂 Ri RL特别小 第6.1节 电流源 第6章 集成运算放大器 性能 改善 第7章 反馈技术、方法 第8、9、10章 运算放大器应用 各种功能电路

6.2差分式放大电路 62.0概述 直接耦合放大电路的零点漂移问题 差分的基本概念 621基本差分式放大电路 电路组成及工作原理·抑制零点漂移原理 主要指标分析计算·几种方式指标比较 26.22FET差分式放大电路 623差分式放大电路的传输特性 (HOME CK NEX 3

3 6.2 差分式放大电路  直接耦合放大电路的零点漂移问题 6.2.0 概述  差分的基本概念  电路组成及工作原理  抑制零点漂移原理 6.2.1 基本差分式放大电路 6.2.2 FET差分式放大电路 6.2.3 差分式放大电路的传输特性  主要指标分析计算  几种方式指标比较 * *

620述1.直接耦合放电源电压波动也是原因之 ●直接耦合放大电路 tVcc 没有电容、变压器 R 可以放大直流信号 T T3 v;=0→v=6V T v;=0.1mⅤ→v=7v △p R Re Av△v; 0=104 零点漂移问题 #集成运算放大器要采用直接耦合? 零漂:输入短路时,输出 仍有缓慢变化的电压产生。 主要原因:温度变化引起,也称温漂。 温漂指标:温度每升高1度时,输出漂移电压按电压增益 折算到输入端的等效输入漂移电压值 HOME CK NEX 4

4 1. 直接耦合放大电路的零点漂移问题 6.2.0 概述  直接耦合放大电路  零点漂移问题 可以放大直流信号 vi  0  vo  6V vi  0.1mV  vo  7V 4 i o  10    v v AV # 集成运算放大器要采用直接耦合？ 零漂：输 入 短 路 时 ， 输 出 仍有缓慢变化的电压产生。 主要原因： 温度变化引起，也称温漂。 温漂指标： 温度每升高1度时，输出漂移电压按电压增益 折算到输入端的等效输入漂移电压值。 电源电压波动也是原因之一 没有电容、变压器

厚考题 电压增益 输出漂移电压 输入端漂移电 均为200mV 压为02mV 10 输入端漂移电 压为0.002mV 105 V: A 2 两个放大电路是否都可以放大01mV的信号? 答:A1不可以,A2可以 (HOME CK NEX 5

5 A1 vi vo 10 3 A2 vi vo 10 5 答： 两个放大电路是否都可以放大0.1mV的信号？ 电增压加增了益Re 输出漂移电压 均为 200 mV 输出漂移电压 输入端漂移电 均为 200 mV 压为 0.2 mV 输入端漂移电 压为 0.002 mV A1不可以， A2可以

例如 漂移 漂移 10mV+100uV 1 V+10 mV CC 假设A=100 R A2=100,A3=1。 T2 若第一级漂了100uV, 则输出漂移1V R c2 若第二级也漂漂了10y 了100uV 直接耦合放大电 漂移 则输出漂移10mV。第一级是关键! 1V+10 mV ●减小零漂的措施 用非线性元件进行温度补偿 调制解调方式。如“斩波稳零放大器” 采用差分式放大电路 HOME CK NEX 6

6 例如 = 100, AV1 若第一级漂了100 uV， 则输出漂移 1 V。 若第二级也漂 了100 uV， 则输出漂移 10 mV。 假设 第一级是关键！ AV2 = 100, AV3 = 1 。  减小零漂的措施 用非线性元件进行温度补偿 调制解调方式。如“斩波稳零放大器” 采用差分式放大电路 漂了 100 uV 漂移 10 mV+100 uV 漂移 1 V+ 10 mV 漂移 1 V+ 10 mV

62.0概述 2.差分的基本概念 放大电路 差分功能:实现2个信号相减 AvV A 0 i2)=Anvil -? 同相输入端反相输入端+ 差分 应用背景:电桥测量 v 放大 R+AR R-AR R+△R 10v V=-+△R=5V+19mV/°C 2R 22R R-AR R+AR R一△R 12 △R=5V-19mV/°C 2R 22R 例如铂电阻测温 实际输出为v=A√(v1-v2)+ RT=R0(1+aT)=100.+T×0.38592/°C CK NEX 7

7 2. 差分的基本概念 6.2.0 概述 –Vi + –Vo + 放大电路 差分 放大 + - vi1 + - vi2 RT = R0 (1  aT )  100  T  0.385 /C = ( ) o V i1 i2 v A v  v = V i A v - +  差分功能：实现2个信号相减 V i1 V i2  A v  A v 同相输入端 反相输入端  应用背景：电桥测量 V 10V R-R R-R R+R R+R 例如铂电阻测温 5V 19mV/ C 2 2 2 i1           R R V V V R R R v 5V 19mV/ C 2 2 2 i2           R R V V V R R R v 实际输出为 vo  AV (vi1  vi2 )   + - vo

62.0概述 2.差分的基本概念 ●差模与共模: 差分 差模信号vn=vn1-v2 v 12 放大 共模信号v=(v1+v2) 2 例:vn=5V+19mV/C 总输出电压v=v+v=AoV+Acv,n=5-19my/ ●分析思路:叠加定理 差模电压增益 ANd Vid"ud"i=0 i =vic 2V 共模电压增益Avc=W"/=0("2=h-"1 2 共模抑制比K ⅤD cmA。反映抑制零漂能力m2=% CK NEX

8 2. 差分的基本概念 6.2.0 概述  差模与共模： 差分 放大 + - vi1 + - vi2 + - vo + -vid - + id = i1 i2 差模信号 v v  v ( ) 2 1 ic = i1 i2 共模信号 v v  v o = o o VD id VC ic v v  v  A v  A v vi1  5V  19mV/ C 总输出电压 vi2  5V  19mV/ C 2 = id i1 ic v v v  2 v v v id i2 = ic  0 = id ic o id o VD    v v v v v 差模电压增益 A 0 = ic id o ic o VC    v v v v v 共模电压增益 A 共模抑制比 VC 反映抑制零漂能力 VD CMR = A A K 例：  分析思路：叠加定理 2 = id i1 v v  2 = id i2 v v  i1 = ic v v i2 = ic v v

测试一选择填空 1.差分放大电路中,当V1=300mV,V2=200mV时,分解为 共模输入信号Vs=,差模输入信号Vsd a 500mv b 100mV c 250mv d 50mV 2.差分放大电路中,当V1=200mV,V2=0mV时,分解为共 模输入信号V。=,差模输入信号Vd 3.在单端输出差分放大电路中,差模电压增益A1a=50,共模 电压增益4=0.5,若输入电压V=80mV,V260mV,输出 电压V2= a.-1035Vb.-0.965Vc.0.965Vd.1.035V Vo2=AvdXVsd +Avc XVsc =50×20mv-0.5×70mv=1000my-35mv (HOME CK NEX 9

9 测试—选择填空 1. 差分放大电路中，当Vs1 =300mV，Vsd2 =200mV时，分解为 共模输入信号Vsc = ，差模输入信号Vsd = 。 a. 500mV b. 100mV c. 250mV d. 50mV 3. 在单端输出差分放大电路中，差模电压增益AVd =50，共模 电压增益AVc = –0.5，若输入电压Vs1 =80mV，Vs2 =60mV，输出 电压Vo2 = 。 a. –1.035V b. –0.965V c. 0.965V d. 1.035V Vo2=Avd×Vsd +Avc×Vsc =50×20mv – 0.5×70mv =1000mv-35mv 2. 差分放大电路中，当Vs1 =200mV，Vsd2 =0mV时，分解为共 模输入信号Vsc = ，差模输入信号Vsd =

621基本差分式放大电路 ●电路组成及工作原理●主要指标分析计算 ●组成特点 动态分析思路 ●静态分析 ●双端输入 动态分析 ●差模增益 ●共模增益 输入差模信号 共模抑制比 ●输入共模信号 ●输入、输出电阻 号抑制零点漂移原理单端输入 带恒流源的差分电路 ●几种接法性能对比 CK NEX 10

10 6.2.1 基本差分式放大电路 电路组成及工作原理 l 组成特点 l 静态分析 l 动态分析 l 输入差模信号 l 输入共模信号 抑制零点漂移原理 主要指标分析计算 l 动态分析思路 l 双端输入 l 差模增益 l 共模增益 l 共模抑制比 l 输入、输出电阻 l 单端输入 带恒流源的差分电路 几种接法性能对比