第八章集成运算放大器及应用 基本要状: 理解差动放大电路的工作原理 了解集成电路运算放大器的性能指标。 理解分析理想集成运放线性工作区和非 线性工作区的重要依据; 掌握基本运算放大电路的计算方法。 81直接耦合与零点漂移82差动放大电路83运放主要参数84基本运算放大器
第八章 集成运算放大器及应用 • 基本要求： • 理解差动放大电路的工作原理； • 了解集成电路运算放大器的性能指标。 • 理解分析理想集成运放线性工作区和非 线性工作区的重要依据; • 掌握基本运算放大电路的计算方法。 8.1 直接耦合与零点漂移 8.2 差动放大电路 8.3 运放主要参数 8.4 基本运算放大器
81直接耦合与零点漂移 集成电路运算放大器是一种具有高放大倍 数的多级直接耦合放大电路。 当多级直接耦合放大电路的输入端短路(u 0),输出端电压它并不保持恒值,而在 缓慢地、无规则地变化着,这种现象就称 为零点漂移。 产生零点漂移的主要原因是三极管受温度 的影响。抑制零点漂移要着重于第一级。 有效的措施之一是采用差动放大电路
8.1 直接耦合与零点漂移 • 集成电路运算放大器是一种具有高放大倍 数的多级直接耦合放大电路。 • 当多级直接耦合放大电路的输入端短路( ui ＝0 )，输出端电压它并不保持恒值，而在 缓慢地、无规则地变化着，这种现象就称 为零点漂移。 • 产生零点漂移的主要原因是三极管受温度 的影响。 抑制零点漂移要着重于第一级。 有效的措施之一是采用差动放大电路
8.2差动放大电路 电路结构 tUcc 特点:对称 Rci Rc 静态分析 +oo- 12=0) RB1LBI 1B2 KB? R R R Bl B2 飞c1=c2 tEl LE2 LiBEL LLBER R El R E2 B1=B2 LE Ia1=1B2=1B E CEl CE2 CE O CEI CE2 =0 三动态分析 四输入输出的四种接法 五电路的相位关系
8. 2 差动放大电路 一 . 电路结构 特点：对称 二.静态分析 （ui1 = ui2 = 0 ) RB1 = RB2 RC1 = RC2 RE1 = RE2 1 = 2 B B B I = I = I 1 2 UCE1 =UCE2 =UCE 三 动态分析 四 输入输出的四种接法 UO = UCE1 −UCE2 = 0 C C C E I I I I 2 1 1 = 2 = = 五 电路的相位关系
综上所述: +Ucc 1)电路(对称性)具有抑制 Rcl Rc tulo 零点漂移的作用; RBILBI LB2R 2)RE的主要作用是引入电+ LEl E2 IBEL l BE 流负反馈,稳定电路工作点, R 抑制单个管子的零点漂移。1 -UEE ·3)电源(-UE)的作用是: a)对三极管T1、T2提供基极电流; b)补偿/在RE上产生的直流压降,使V 则 CE 输出电压有较大的变化范
综上所述： • 1）电路(对称性)具有抑制 零点漂移的作用； • 2）RE 的主要作用是引入电 流负反馈，稳定电路工作点， 抑制单个管子的零点漂移。 • 3）电源（-UEE）的作用是： • a）对三极管T 1、T 2 提供基极电流； • b）补偿I E 在RE 上产生的直流压降，使VE = 0，则UCE = VC，输出电压有较大的变化范 围
三动态分析(h1≠0,L2≠0) 1共模输入信号( Common- mode input) 若1=2时,称 +Ucc 信号,记为 R 12 +1o- RIBi IB2 R 分折 tEl IE2 IBEt ILBE 电路是完全对称;t 则a1=u2 R ll=u1-l(2=0, UEE A.=0 uc 差动放大电路对共模信号没有电压放大作用
• 1.共模输入信号（Common--mode input） • 若ui1 = ui2 时，称 ui1 为共模 信号，记为 记为： uic= ui1= ui2。 三.动态分析（ui1≠0， ui2 ≠ 0 ) • 分析： ∴电路是完全对称； 则uc1 = uc2 uo =uc1－uc2= 0， Auc = 0 • 差动放大电路对共模信号没有电压放大作用
2.差模输入信号( Differential- mode input) 若 时,称为 +Ucc lil ● 差模输入信号,记为 Rcl R id1 12或 +1o- RBIABI LB2 RB? 分析: 口+|n,,TA口0 lEl LE2 lBEI IBE b2/CS c2 I Hi? R 2 =0 E 0,RE对差模信 UEE RE 号电流不起作用。 设:uidn>0,ui2<0; Widl-Wid2=2uidl ou O1 02 2 uo1
• 若 ui1 = －ui2 时，称为 差模输入信号，记为 uid1=- uid2或“ uid =(uid1- uid2) ” 。 • 分析： ∵ ib1 =－ib2，i c1 =－i c2， i e1 =－i e2， i e = 0 ∴ uRE = 0 ， RE 对差模信 号电流不起作用。 设: uid1 ＞0 , uid2 ＜0 ; ∴ uid = uid1 - uid2 =2uid1， 2. 差模输入信号 （Differential--mode input） uO = uO1 - uO2 = 2 uO1
Uo 2t R cl foci lo R id ud I Lo1 1oT B.RC∥RL R B2 B R R。+ R。+ B B e lids (c1和c2间接入R lid ·双端输入、双端输出时 差模信号通路 电压放大倍数为单管电压 放大倍数。 B C 双端输入、单端输出时,"Rc O1 弹单 E U.,2 微变等效电路
差模信号通路 1 1 1 2 2 ud i O id O ud A U U U U A = = = B be C L B be C R r R R R r R + = − + = − 2 1 // (c1和c2间接入RL ) 1 1 1 1 2 1 2 u d i d O i d O u d A U U U U A 单 = = = 微变等效电路 • 双端输入、双端输出时， 电压放大倍数为单管电压 放大倍数。 • 双端输入、单端输出时
3比较输入信号 表述:当两个输入信号既共模,又非差模,它 们的大小和极性是任意的,这样的输入信号称为 比较输入信号。 分析:对于任何和2都可以将其分解成共模 信号和差模信号的叠加,即 il=uc f uidl i2 C id 1 id2 2 udAudl u:tui A.=0 uc 根据叠加原理uo= Au+Aun=An(u1-l2) 电路对差模信号有放大作用,故称差动放大电路
• 表述：当两个输入信号既非共模，又非差模，它 们的大小和极性是任意的，这样的输入信号称为 比较输入信号。 • 分析：对于任何ui1 和 ui2 都可以将其分解成共模 信号和差模信号的叠加，即 ui1 = uc + uid1 ui2 = uc + uid2 ( ) 1 2 1 2 2 1 2 1 uid = −uid = uid = ui − ui ( u u ) 2 1 uc = i1 + i 2 3.比较输入信号 Auc=0 Aud= Aud1 • 根据叠加原理 uo =Aud uid+ Aucuic= Aud ( ui1- ui2) • 电路对差模信号有放大作用，故称差动放大电路
四差动放大电路的四种接法 1.双端输入、双端输出 +Ucc UidUi1-Ui 2,0=001-002 R +ido R ioi io u L 2.单端输入、双端输出 RBitBi LB2 RB? T T ,uo=u01u02 lBEI lBE o/uit同上 R1 3双端输入、单端输出 U JEE Uid-Wi1-Ui2,uo=uo1 ud单 L 差动放大电路电 4.单端输入、单端输出 或u12 压放大倍数只与 A2 输出形式有关 ud单
四. 差动放大电路的四种接法 1 .双端输入、双端输出 uid=ui1-ui2, u0=u01-u02 Aud = uo /uid=Au1 2 .单端输入、双端输出 ui1或ui2 =0, u0=u01-u02 Aud = uo /uid 同上 3 .双端输入、单端输出 uid=ui1-ui2, u0=u01 Aud单 = Aud /2 4 .单端输入、单端输出 ui1或ui2 =0, u0=u01 Aud单 = Aud /2 差动放大电路电 压放大倍数只与 输出形式有关
五.电路的相位关系 因为输入电压与输出电压o反相,所 以称1端为反相输入端。而输入电压2与 输出电压l同相,所以称l12端为同相输入 端 集成运放作为完整的独立器件,图形符 号只画出三个信号端,即2个输入端,1个输 出端,ν为反相输入端,v端为同相输入端。 图彤符号
五. 电路的相位关系 因为输入电压ui1 与输出电压uO 反相，所 以称ui1 端为反相输入端。而输入电压ui2 与 输出电压uO 同相，所以称ui2 端为同相输入 端。 集成运放作为完整的独立器件，图形符 号只画出三个信号端，即2个输入端，1个输 出端, v- 为反相输入端, v+ 端为同相输入端。 v+ v-