集成运放的基本组成部分(1)

Au1ΔuId
ΔuO = ΔuC1 – ΔuC2
= 2 ΔuC1
Ad =
ΔuO ΔuId
= Au1
=
2·
1 2
Au1ΔuId
牺牲一个放大管的放大倍数换取对零点漂移的抑制，
但不理想，因电路不可能完全对称，
单端输出时失去对零点漂移的抑制能力。
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共模放大倍数 共模抑制比
Ac
=
Δuo Δuic
VCC
VEE R5
2U BE
15 15 2 0.7 mA 39
0.73mA
Ic10
R5 IREF
Ic13
VT10
R4
VT11
-VEE
② VT12与VT13组成镜像电流源，
VT10 、 VT11与R4组成微电流源。
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③不能简单认为Ic13 ≈ IREF 。
I C13
I REF
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二、差分放大输入级
1. 基本形式差分放大电路
+VCC
（1）电路组成
Rb1
Rc1 + uO -
Rc2
Rb2
两个输入、两
R1
个输出
两管静态工作 点相同
+
uid
-
+1 -2
uid
+1 -2
uid
VT1
VT2
R2
电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻 元件的参数值都相等。
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对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作 用。
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（2）差模输入电压和共模输入电压
差模输入 + 电压
uid
-
Rb1
R1
+1 -2
uid
+1 -2
uid
Rc1 + uO -
Rc2
源自文库VT1
VT2
R2
差模输入电压 uId
两个输入电压大小相等、极性相反。
+VCC Rb2
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+VCC
UB
2IE
-
-VEE
VEE - UBEQ R + 2(1+ β)
IBQ R
Re
IBQR + UBEQ + 2 IEQRe = VEE
1 1
2
0.73 1
1
2
mA
0.365mA
④ 可认为 IC11 ≈ IREF 。
VT12
+VCC
VT13
IC10
VT10
R4
R5 IREF
IC13
IC11
VT11
-VEE
R4
UT IC10
ln
IC11 IC10
26 103 28 106
0.73 103 ln 28 106
3103 3k
静态时，ui1 = ui2 = 0 uO= uC1 － uC2 = 0
温度变化时， uC1
+
和uC2 变化一致， u
O 保持不变。
uid
-
Rb1
R1
+1 -2
uid
+1 -2
uid
Rc1 + uO -
Rc2
VT1
VT2
+VCC Rb2
R2
当温度升高时ICUC （两管变化量相等）
uo= (uC1 + uC1 ) － (uC2 + uC2 ) = 0
共模输入 电压
Rb
Rc
+ uO -
Rc
Rb
R
R
VT1 VT2
+
uIc-
共模输入电压 uIc
两个输入电压大小相等、极性也相同。
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实际上，在差分放大电路的两个输入端加上任意大小、任意极
性的输入电压uI1和uI2 ，都可以将它们认为是某个差模输入电
压和某个共模输入电压的组合。
其中差模输入电压uId和共模输入电压uIc的值分别为:
VCC - UBE1 R
R
IC2
I REF
1 1
2
2IB
IC2
IC1
IB1
IB2
IREF - 2IB
当β >>2 时
VT1 +
UBE1
+
VT2
UBE2
IC2 ≈ IREF
=
VCC
- UBE1 R
-
-
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2. 比例电流源
UBE1 + IE1R1
+VCC IREF
R
R1 R2
IREF
= UBE2 + IE2R2
共模抑制比
KCMR
Ad Ac
差模放大倍数
KCMR (dB) 20lg
Ad Ac
( 分贝
)
共模放大倍数
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。
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2. 长尾式差分放大电路 (1) 电路组成
R
+
uid
-
+1 -2
uid
+1 -2
uid
R
引入共模负反馈 降低单管零点漂移 提高了共模抑制比
Rc
+ uO -
Rc
VT1 VT2
+VCC
Re -VEE
补偿Re 上的直流压降，
提供静态基极电流
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(2) 静态分析
βIBQ
仿真
VCC
+
uid
-
- ICQ Rc
R
+1 -2
uid
+1 -2
uid
R
IC
IB
Rc
UC
+ uO
+
VT1
UBE
-
Re
IC +VCC
- Rc
UC IB
VT2
+
-UBE
2IB Ic1
IC2
IE1R1 ≈ IE2R2
IB1
VT1 +
IE1
-UBE1
IB2
+ VT2
UBE2
-
IE2
IC2 ≈
R1 R2
IC1 ≈
R1
R1 R2
REF
UBE1 ≈ UBE2
R2
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3. 微电流源
UBE1 – UBE2 = IE2Re
UBE
IC IS(e UT 1)
≈ IC2Re
第三节 集成运放的基本组成部分
偏置电路 差分放大输入级 中间级 输出级
下页 总目录
集成运放的基本组成部分
克服零 点漂移
提供电压 放大倍数
输入级
中间级
提供负载所 需功率及效
率
输出级
偏置电路 集成运放的基本组成
向各放大级 提供合适的 偏置电流
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一、偏置电路
1. 镜像电流源
+VCC IREF
①估算基准电流IREF ；
②分析电路中各三极管组成何种电流
源；
③估算VT13的集电极电流IC13 ；
IC10
④若要求IC10 =28μA，试估算电阻R4的 VT10
阻值。
R4
VT12
+VCC
VT13
R5 IREF
IC13
VT11
-VEE
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解： ①由图可得
VT12
+VCC
VT13
I REF
UBE ≈ UT ln
IC IS
+VCC R
IREF 2IB
Ic1
IB1
VT1 +
-UBE1
IC2
IB2
+ VT2
UBE-2 Re
IE2
UBE1 – UBE2
≈ UT ( ln
IC1 IS1
IC2
– ln IS2
)
≈ IC2 Re
l UT
n
IC1 IC2
≈ IC2 Re
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[例5.3.1] 图示为集成运放LM741偏置电路的一部分，假设VCC = VEE =15V ，所有三极管的UBE =0.7V ，其中NPN三极管的β>>2， 横向PNP三极管的β= 2 ，电阻R5 =39kΩ 。
uId uI1 uI2 1
uIc 2 (uI1 uI2 )
[例5.3.2] uI1 = 5 mV, uI2 = 1 mV
则: uId = 4 mV
uIc = 3 mV
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（3）差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比
差模电压放大倍数 Ad
ΔuC1 = - ΔuC2 =
1 2