【精品】PPT课件 一、集成运放电路简介共20页文档
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《第讲集成运放》PPT课件
2) 动态参数
(1)开环差模电压增益Aod 指集成运放工作在线性区，接入规定的负载，无负 反馈情况下的直流差模电压增益。Aod与输出电压V o的 大小有关。 (2)差模输入电阻rid 是指输入差模信号时运放的输入电阻。 (3)最大输出电压Uom 指运放工作在放大状态时，运放能够输出的最大电 压幅度。
3．差模输入时主要技术指标的计算
（1）双端输入双端输出
交流通路和差模等效电路 c
注意：
(a)差模输入时，vi1=-vi2=vid/2, 当一管电流ic1增加时， 另一管的电流ic2必然减 小。由于电路对称，ic1 的增加量必然等于ic2的减少量。所以流过恒流源（或Re） 的电流不变，ve=0. 故如图所示的交流通路中Re为0（短路）。 (b)差模输入时，vi1=-vi2=vid/2, 每一管上的电压仅为总的输入电压vid 的1/2。 故虽然电路由两管组成，但总的电压放大倍数仅与单管的相同。即Av=-BRc/rbe (c)如果在输出端接有负载电阻RL, 由于负载两端的电位变化量相等，变化方向 相反，故负载的中点处于交流地电位。因此，如图所示的交流通路中每一管的负 载为RL/2。此时，总的电压放大倍数与单管的相同。即Av=-BRL’/rbe. (d)由于双端输入，故输入电阻为两管输入电阻的串联，即Rid=2rbe (e) 由于双端输出，故输出电阻为两管输出电阻的串联，即Ro=2Rc
2. 抑制零点漂移的原理 （1）零点漂移
如果将直接耦合放大电路的输入端短路，其输出端应有一固定的 直流电压，即静态输出电压。但实际上输出电压将随着时间的推移， 偏离初始值而缓慢地随机波动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。 零漂实际上就是静态工作点的漂移。
（2）零漂产生的主要原因
a)温度的变化。温度的变化最终都将导致BJT的集电极电流IC的 变化，从而使静态工作点发生变化，使输出产生漂移。因此，零漂 有时也称为温漂。
《集成运放电路》PPT课件
KCMR越大，说明差放分辨 差模信号的能力越强，而抑制
共模信号的能力越强。
若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac = 0 输出电压 uo = Ad （ui1 － ui2 ） = Ad uid
若电路不完全对称，则 Ac 0， 实际输出电压 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信号对输出有影响 。
IC1=2.3温度的升高 IC1增加 1%，试计算输出电压
Uo变化了多少？
IC1 = 2.31.01 mA = 2.323 mA
UC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 V = 4.6 V
12 4.6 IB2 IRC1 IC1 3 2.32mA 0.147mA
这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制 系统中是常见的。
3. 共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio)
全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模 信号的能力。
共模抑制比 差模放大倍数
KCMR
Ad AC
KCMR (dB) 20lg
Ad AC
( 分贝
)
共模放大倍数
Uo= 6.325－7.75V = 0.575V 提高了7.42%
可见，当输入信号为零时，由于温度的变化，输
出电压发生了变化即有零点漂移现象。
零点漂移的危害：
直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。
严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效
信号电压还是漂移电压。
一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电
T1截止，T2基极电位 进一步降低，进入良
好的导通状态。
R1
D1
+ D2 uI - R2
集成运算放大电路 ppt课件
S
E0 E1
( U BE0U BE1 ) UT
S
U BE0
U BE1
UTln
IE0 I E1
I E1Re
Re
IE1 I C1
I E0
I C0
I
R
VCC
U BE0 R
超越 方程
设计过程很简单，首先确定IE0和IE1，然后选定R和Re。
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4.2.2 改进型电流源电路
1.加射极输出器的电流源
2 2 2 2 2 IC2
2
IC 2 (1 2 2 2 )I R I R
10 IC1 0.984I R
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4.2.3 多路电流源
（1）基于比例电流源的多路电流源
UBE0+IE0Re0 =UBE1+IE1Re1 =UBE2+IE2Re2 =UBE3+IE3Re4
IR
IC0
IB0
I B1
IC
2IC
IC
2
IR
若 PPT课2件，则IC IR
2.比例电流源
U
BE
0
IE0
Re0
U BE1
I E1
Re1
U BE
UT
ln
IE IS
I E1
Re1
IE0
Re0
UT
ln
IE0 I E1
2
IC0 IE0 IR
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2. 集成运放电路的组成
《第讲集成运放》PPT课件
二、两条重要的法则
1、 理想运放的两输入端之间的电压差为零——两输入端短路
UO Uo Ui 0 Aod
2、 理想运放的两输入端不取电流——两输入端之间开路 ∵Ui=0， 而 ri=∞
∴
Ui Ii 0 ri
即两差动输入端相当于短路，但短路中又无电流流过。
三、集成运放的工作区分为线性区和非线性区
5.2 差分式放大电路
5.2.1 差模信号和共模信号的概念 1.概念
差分式放大电路是一个双口网络，每个端口有两个端 子，可以输入两个信号，输出两个信号。其端口结构 示意图如图1所示。 普通放大电路也可
以看成是一个双口 网络，但每个端口 都有一个端子接地。 因此，只能输入一 个信号，输出一个 信号。
在同相比例运算电路的基础上，增加 一个输入支路，就构成了同相输入求和电 路，如图所示。 因运放具有 虚断的特性， 对运放同相输
入端的电位可
用叠加原理求
得:
同相求和运算电路
( R2 // R' )vi1 ( R1 // R' )vi2 v R1 ( R2 // R' ) R2 ( R1 // R' ) R 而 v vo Rf R v v
1、 线性区 在线性区，它的输出信号和输入信号满足如下的关系 Uo=Aod（U+-U-） 通常，集成运放的Aod很大，为了使其工作在线性区，大都引 入深度负反馈，以减小运放的净输入，保证输出电压不超出线 性范围。 特点:
（1）运放的同相输入端与反相输入端的电位相等，即U+=U-。
（2）理想运放的输入电流等于零。
共模电压增益： 双端输出时的共模电压增益是指电路的双端输出电压与共模输 入电压之比。在电路完全对称的情况下，vo1=vo2, vo=vo1-vo2=0共 模增益为 输入电阻,共模情况下，两输入端是并联的，因此 (2)单端输出 单端输出时的共模等效电路如图所示。它等效于一个射级电阻为 2ro的共射放大电路。
集成运算放大电路简介.pptx
接入30pF的校正电容起 相位补偿的作用，防止电路 产生自激振荡。
30pF
IC13 +VCC
R7
T15
R8
T16
T17
-VEE
图 4.3.1-3 中间级示意图
第4页/共23页
4. 输出级
T14、 T18 、T19准互补 对称电路；
D1、 D2 、R9、R10为 过流保护电路；
T15 、R7、R8为输出级 设置合适的静态工作点。
置电路的三级直接耦合放大电路。
• 第二代产品：采用了有源负载，简化了电路设计，使开
环增益明显提高，各方面性能指标比较均衡。
• 第三代产品：输入级采用超β管，β值高达1000~5000
倍，版图设计考虑了热效应的影响，减小了失调电压、失 调电流及它们的温漂，增大了共模抑制比和输入电阻。
• 第四代产品：采用了斩波稳零和动态稳零技术，使各性
4.3.2 单极型集成运 放
1.偏置电路
T1、T2 、T7构成多路电流源。
2.第一级
增强型PMOSFET对管T3、 T4
双端输入、单端输出的MOS差分
放大电路。
图4.3.5 C14573电路
图
由于第二级电路从T8的栅极输入，其输入电阻非常大，所以使第 一级具有很强的电压放大能力。
3.第二级 增强型NMOS管T8构成漏极带有源负载的共源放大电路。
其他技术指标还有：最大输出电压、静态功耗及输 出电阻等。
第12页/共23页
4.4.2 集成运放的低频等效电路
考虑各种失调因素 的等效电路图
不考虑各种失调因素的电路图
若将集成运放理想化，
则rid ，ro 0
第13页/共23页
4.5 集成运放的种类及选择
30pF
IC13 +VCC
R7
T15
R8
T16
T17
-VEE
图 4.3.1-3 中间级示意图
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4. 输出级
T14、 T18 、T19准互补 对称电路；
D1、 D2 、R9、R10为 过流保护电路；
T15 、R7、R8为输出级 设置合适的静态工作点。
置电路的三级直接耦合放大电路。
• 第二代产品：采用了有源负载，简化了电路设计，使开
环增益明显提高，各方面性能指标比较均衡。
• 第三代产品：输入级采用超β管，β值高达1000~5000
倍，版图设计考虑了热效应的影响，减小了失调电压、失 调电流及它们的温漂，增大了共模抑制比和输入电阻。
• 第四代产品：采用了斩波稳零和动态稳零技术，使各性
4.3.2 单极型集成运 放
1.偏置电路
T1、T2 、T7构成多路电流源。
2.第一级
增强型PMOSFET对管T3、 T4
双端输入、单端输出的MOS差分
放大电路。
图4.3.5 C14573电路
图
由于第二级电路从T8的栅极输入，其输入电阻非常大，所以使第 一级具有很强的电压放大能力。
3.第二级 增强型NMOS管T8构成漏极带有源负载的共源放大电路。
其他技术指标还有：最大输出电压、静态功耗及输 出电阻等。
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4.4.2 集成运放的低频等效电路
考虑各种失调因素 的等效电路图
不考虑各种失调因素的电路图
若将集成运放理想化，
则rid ，ro 0
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4.5 集成运放的种类及选择
集成运算放大器的简单介绍PPT课件
RF 常用做测量分析方法1：
R如u–+如F则i1果则u+–：R取i：21uR1R=uoRo2R12R=RRu=F1+R–R3i2(R22u3/+i，/2=uRiR13u3=u+–i放=1uo)RoR大1F/电(/1R路F由RR由uuF1虚)虚R短断2uuR可Ri可i3112得RR得33：uRuuR：Roi1321uuuiRR2RiF1F1uRui11 )
–Uo(sat)
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
第7页/共54页
3. 理想运放工作在线性区的特点
u– u+
i– i+
– +
∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– ) uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0
(1
RF R1
)
R3 R2 R3
ui 2
RF R1
ui1
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16.2.4 积分运算电路
if =? if
i1 R1 + ui – R2
+uC– CF
– +
+
+
uO
–
由虚短及虚断性质可得
i1 = if
i1
ui R1
iF
CF
duC dt
当电容CF的初始电压 为 uC(t0) 时，则有
ui R1
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信号传 输方向
实际运放开环
反相
+UCC 电压放大倍数
R如u–+如F则i1果则u+–：R取i：21uR1R=uoRo2R12R=RRu=F1+R–R3i2(R22u3/+i，/2=uRiR13u3=u+–i放=1uo)RoR大1F/电(/1R路F由RR由uuF1虚)虚R短断2uuR可Ri可i3112得RR得33：uRuuR：Roi1321uuuiRR2RiF1F1uRui11 )
–Uo(sat)
线性区： uo = Auo(u+– u–)
非线性区：
u+> u– 时， uo = +Uo(sat) u+< u– 时， uo = – Uo(sat)
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3. 理想运放工作在线性区的特点
u– u+
i– i+
– +
∞ +
因为 uo = Auo(u+– u– ) uo 所以(1) 差模输入电压约等于 0
(1
RF R1
)
R3 R2 R3
ui 2
RF R1
ui1
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16.2.4 积分运算电路
if =? if
i1 R1 + ui – R2
+uC– CF
– +
+
+
uO
–
由虚短及虚断性质可得
i1 = if
i1
ui R1
iF
CF
duC dt
当电容CF的初始电压 为 uC(t0) 时，则有
ui R1
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信号传 输方向
实际运放开环
反相
+UCC 电压放大倍数
集成运算放大器电路.pptx
Ir
IC1
IB3
IC1
IC3
IC1 IC2,
IC3
3 1 3
IE3
IE3
IC3
IC1
1
IC2
2
若三管特性相同，则β1=β2=β3=β,求解以上各
式可得
IC3
(1
2
2
2
2)Ir
(4–12)
第22页/共115页
利用交流等效电路可求出威尔逊电流源的动态内
阻 Ro为
Ro 2 rce
(4–13)
•
可见，威尔逊电流源不仅有较大的动态内阻，而且输出电流受β的
6所示的比例电流源电路。由图可知
因为 所以
UBE1 IE1R1 UBE2 IE2R2
U BE1
UT
ln
I E1 IS1
U BE 2
UT
ln
IE2 IS2
IS1
IE2 IS2
UBE1 UBE2
UT
ln
I E1 IE2
UT
ln
IE2 I E1
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(4–5) (4–6)
UCC
(>600mV)的10%。因此，可近似认为UBE1≈UBE2。这样，式(4–5)简化为
I E1R1 I E 2R2
若β1，则IE1≈Ir, IE2≈IC2,由此得出
IC2
R1 R2
Ir
(4–7) (4–8)
第16页/共115页
•
可见，IC2与Ir成比例关系，其比值由R1和R2确定。参考电流Ir现在
应按下式计算：
Ir
UCC U BE1 Rr R1
UCC Rr R1
(4–9)