电子技术第05讲(差放、运放)

-UEE
放 器
集成运算放大器符号
国内符号： 国内符号：
反相输入端 u－ 同相输入端 u+
－ ∞ ＋ ＋
∇
输出端 uo
国际符号： 国际符号：
u－ u+
－ ＋
uo
集成运算放大器的技术指标
开环差模电压放大倍数(开环增益) (1) 开环差模电压放大倍数(开环增益)大 Ao(Ad)=uo/(u+-u-)=105-107倍; (2) 共模抑制比高 KCMR=100db以上; =100db以上 以上; (3) 输入电阻大 >1MΩ 有的可达100 以上; 100M ri>1MΩ, 有的可达100MΩ以上; (4) 输出电阻小
几十Ω ro =几Ω-几十Ω
3.3.1 集成运算放大器的分析方法 —理想化 理想化 理想运放： 理想运放： Ao = ∞ KCMR= ∞ ri = ∞ ro = 0
集成运算放大器的分析方法
u+ =u－ ib-= ib+ =0
ib-
uo =Ao (u+– u－)
Ao→ ∞
u+– u－≈0 u+ ≈ u－ “虚短” 虚短” uo ri → ∞
3.2 集成运算放大器 3.2.1 差动放大器 3.2.2 集成运算放大器
1
3.2.1 差动放大电路 1 直接耦合放大电路的特殊问题 2 基本型差动放大器 3 双电源长尾式差动放大器 4 恒流源式差动放大器 5 差动电路的几种接法
1.直接耦合电路的特殊问题
+EC 建立静态工作点 R1 RC T ui RL uo
反馈电阻
iF i1 ui R1 RP
ibib+
输入电阻(小 输入电阻 小): uo ri=R1
(2) 同相比例运算放大器
iF u+= ui
ib- =0
ui
Rf RP
RP=Rf//RF
_ ∞ + +
∆ ∆ ∆ ∆
Au=1+
uo
iF=if
uo − u i u i = R 2F R 1f
5. 差放电路的几种接法
+UCC RC1 T2 E T3 T4 R3 R2 ui2 RC1 T1 ui1 RC2 T R1
1
RC2 T
2
单 端 输 出 , 至 下 一 级
双端输出 RE2 双端输入
-UEE 接法类型：单端输入，双端输入。单端输出，双端输出。 接法类型：单端输入，双端输入。单端输出，双端输出。
(3) 电压跟随器 RF
此电路是电压并 联负反馈， 联负反馈，输入电 阻大，输出电阻小， 阻大，输出电阻小， 在电路中作用与分 离元件的射极输出 器相同，但是电压 器相同， 跟随性能好。 跟随性能好。
ui
Rf RP
Au=1+ RF Rf
_ ∞ + +
∆ ∆ ∆ ∆
uo
当RF=0时, 时
Au=1
uo=ui
2.基本型差动放大器 基本型差动放大器
1.结构 对称性结构 结构: 结构
R1 RB RC uo= uC1 - uC2 uC1 T1 β +UCC
uo
uC2 β T2
RC
R1 RB
ui1
ui2
+UCC RC
R1 R
B
uC1 uo uC2
T1 β β T2
RC
R1 R
B
对称性
ui1
ui2
2.优点：抑制温漂 原理如下 优点： 原理如下: 优点 当ui1 = ui2 = 0 时， uC1 = uC2 uo= uC1 - uC2 = 0 当温度变化时： 当温度变化时： ∆ uC1 = ∆ uC2 uo= (uC1 + ∆uC1 ) - (uC2 + ∆ uC2 ) = 0
4. 恒流源式差放电路 电路结构: 电路结构
RC uo RC T2
+UCC
T1 ui1 E
R1 ui2
IC3 T3
电路特点： 电路特点： R IC3具有恒流特性 3
R
2
-UEE
恒流源的作用
恒流源相当于阻值很大的电阻。 恒流源相当于阻值很大的电阻。 恒流源不影响差模放大倍数。 恒流源不影响差模放大倍数。 恒流源使共模放大倍数减小， 恒流源使共模放大倍数减小，从而增 加共模抑制比。 加共模抑制比。理想的恒流源相当于 阻值为无穷大的电阻， 阻值为无穷大的电阻，所以共模抑制 比无穷大。 比无穷大。
3.共模电压放大倍数 C 共模电压放大倍数A 共模电压放大倍数
R1 R
B
+UCC RC R1 R T2
B
RC
uC1 uo uC2
T1 β β
uo= uC1 - uC2
ui2
ui1
大小相等，极性相同）， ），共模输入信号 当ui1 = ui2（大小相等，极性相同），共模输入信号 设ui1 ↑， ui2 ↑，使uC1 ↓， uC2 ↓。因ui1 = ui2，→ uC1 = uC2 ，
直接耦合放大器的级联
R1 RC1 T1 RC2 T2 RE2 +UCC
R2
ui
uo
问题: 问题 1.前后级 点相互影响。（须增加 E2） 前后级Q点相互影响。（须增加 前后级 点相互影响。（须增加R
2.零点漂移:前一级的温漂将作为后一级的输 .零点漂移: 入信号，被一级级放大， 入信号，被一级级放大，导致后级饱和或截 须增加两级之间的直流负反馈） 止。（须增加两级之间的直流负反馈）
RF Rf
R2 F uo = (1 + )ui R 1f
同相比例运算放大器输入电阻及反馈方式： 同相比例运算放大器输入电阻及反馈方式： 输入电阻及反馈方式 RF
反馈方式? 反馈方式
ui
Rf RP
_ ∞ + +
∆ ∆ ∆ ∆
uo
输入电压: 输入电压
输入电阻(高 输入电阻 高) 电压串联负反馈
Rf u+- u- = ui - R +R uo f F
→ uo=
0 (理想化 。但因两侧不完全对称， uo≠ 0 理想化)。 理想化 但因两侧不完全对称， uo 很小， 共模电压放大倍数 AC = u （很小，<1) i1
4.差模电压放大倍数 d 差模电压放大倍数A 差模电压放大倍数
R1 R
B
+UCC RC R1 R T2
B
RC
uC1 uo uC2
T1 β β
+
∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆
ui uo =− R1 R2 F u0 R2 F Au = =− u1i R1
反相比例运算放大器输入电阻及反馈方式： 反相比例运算放大器输入电阻及反馈方式： 输入电阻及反馈方式 RF _ ∞ + + 反馈方式： 反馈方式： i1=iF+ ib-→ ib-= i1-iF 电压并联负反馈 ∆ ∆ ∆ ∆
u－
ib+
－ ＋
∞
＋
u+
∇
ib- ≈ 0 ib+ ≈ 0
“虚断” 虚断” 虚断
输出电压变化范围: 输出电压变化范围 最大+U 最大 CC~ -UEE
集成运算放大器的分析方法: 集成运算放大器的分析方法:
放大倍数与负载无关， 放大倍数与负载无关，
ib-
u－
ib+
－ ＋
∞
＋
∇
因为r 因为ro = 0
u+
（2） RE对共模信号有抑制作用（原理同上，即由 ） 对共模信号有抑制作用（原理同上， 的负反馈作用， 基本不变） 于RE的负反馈作用，使IE基本不变） （3） RE对差模信号相当于短路 ） ui1 =- ui2 ，设ui1 ↑,ui2 ↓ → ib1 ↑,ib2 ↓ → ie1 ↑,ie2 ↓ |∆i →|∆ie1 | = - |∆ e2 | → IE不变 |∆
→ u o=
uC1 - uC2=- ∆ uC1- ∆ uC2 =- 2∆ uC1 ∆ uo uo uo =A 差模电压放大倍数 Ad = u -u = = 2ui1 i1 i2 ui
5.共模抑制比 CMR)的定义 共模抑制比(K 共模抑制比 的定义 KCMR
Ad = Ac
Ad AC db(分贝 分贝) 分贝
UE↑ =IERE+（-UEE） （
IB1 ↓、IB2 ↓
UBE1 ↓ 、UBE2 ↓
的作用： 射极电阻RE的作用： RC T1 ui1 IE RE uo T2
+UCC（+15V） ） 结论： 结论： RC IE具有恒 流特性 ui2 用恒流源代 替RE ，可使 电路进一步 改善
-UEE （-15V） ）
uo
T2
RC
ui1
RE -UEE （-15V） ）
ui2
双电源长尾式差放中双电源和射极电阻RE的作用 的作用： 射极电阻RE的作用：
（1）直流负反馈，稳定静态工作点 ）直流负反馈，
RC +UCC
uo
T1 T2
RC
RE
T °C↑ ↑
IC1 ↑ IC2 ↑ IC1 ↓ IC2 ↓
-UEE
IE ↑ =IC1+IC2
KCMR=20 log
例:
Ad=-200 Ac=0.1 KCMR=20 log | (-200)/0.1| =66 db |
3. 双电源长尾式差放
1.结构 结构
RC RB T1 ui1 RE –UEE T2 ui2 uo RC RB +UCC
特点：加入射极电阻 特点：加入射极电阻RE ；加入负电源 -UEE ， 采用正负双电源供电。 采用正负双电源供电。 为了使左右平衡， 为了使左右平衡，可 设置调零电位器: 设置调零电位器