1 / 43

电子技术

电子技术. 模拟电路部分. 第六章 差动放大器与 集成运算放大器. 第四章 差动放大器与 集成运算放大器. §4.1 差动放大电路 §4.2 集成运放的内部结构及特点 §4.3 集成运放的主要性能指标. +U CC. R 1. R C 1. R C 2. T 1. T 2. u o. u i. R 2. R E 2. §6.1 差动放大电路. 6.1.1 直接耦合电路的特殊问题. 问题 1 : 前后级 Q 点相互影响。. 增加 R 2 、 R E 2 : 用于设置合适的 Q 点。. +U CC. R 1. R C 1.

caelan
Télécharger la présentation

电子技术

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 电子技术 模拟电路部分 第六章 差动放大器与 集成运算放大器

  2. 第四章 差动放大器与 集成运算放大器 §4.1 差动放大电路 §4.2 集成运放的内部结构及特点 §4.3 集成运放的主要性能指标

  3. +UCC R1 RC1 RC2 T1 T2 uo ui R2 RE2 §6.1 差动放大电路 6.1.1 直接耦合电路的特殊问题 问题1 :前后级Q点相互影响。 增加R2、RE2:用于设置合适的Q点。

  4. +UCC R1 RC1 RC2 T1 T2 uo ui uo R2 RE2 t 0 有时会将信号淹没 问题2 :零点漂移。 前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得当ui等于零时， uo不等于零。

  5. RC RC uo R1 R1 RB RB T2 T1 6.1.2 基本型差动放大器 一、结构 ui1 ui2 特点：结构对称。

  6. R1 R1 RC RC uo RB RB T2 T1 ui1 ui2 二、 抑制零漂的原理 +UCC uo= UC1 - UC2= 0 当 ui1= ui2 =0 时： 当温度变化时： uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0

  7. R1 R1 RC RC uo RB RB T2 T1 ui1 ui2 三、 共模电压放大倍数AC +UCC 共模输入信号：ui1 = ui2 = uC（大小相等，极性相同） 理想情况：ui1 = ui2 uC1 = uC2 uo= 0 但因两侧不完全对称， uo0 （很小，<1) 共模电压放大倍数：

  8. R1 R1 RC RC uo RB RB T2 T1 ui1 ui2 四、差模电压放大倍数Ad +UCC 差模输入信号：ui1 =- ui2 =ud（大小相等，极性相反） 设uC1 =UC1 +uC1， uC2 =UC2 +uC2。 因ui1 = -ui2，uC1 =-uC2 uo= uC1 - uC2= uC1- uC2 = 2uC1 差模电压放大倍数： (很大，>1)

  9. 五、共模抑制比(CMRR)的定义 CMRR — Common Mode Rejection Ratio KCMRR = KCMRR(dB) = (分贝) 例:Ad=-200 Ac=0.1 KCMRR=20 lg  (-200)/0.1 =66 dB

  10. +UCC RC RC uo RB RB T2 T1 ui1 ui2 RE –UEE 6.1.3 双电源长尾式差放 一、结构 特点：加入射极电阻RE ；加入负电源 -UEE，采用正负双电源供电。 为了使左右平衡，可设置调零电位器:

  11. +UCC RC RC uo RB RB T2 T1 ui1 ui2 RE –UEE 双电源的作用： （1）使信号变化幅度加大。 （2）IB1、IB2由负电源-UEE提供。

  12. +UCC RC RC uo RB RB T2 T1 ui1 ui2 RE –UEE 自动稳定 二、 静态分析 1. RE的作用 —— 抑制温度漂移，稳定静态工作点。 设ui1= ui2= 0 UE IC IE= 2IC 温度T IC IB UBE RE 具有强负反馈作用

  13. 2. Q点的计算 直流通路 IC1 IC2 +UCC RC RC uo IB IB RB RB IE T2 T1 ui1 ui2 RE –UEE IC1= IC2= IC= IB UE1= UE2=－IB×RB－UBE UCE1= UCE2= UC1－UE1 UC1= UC2= UCC－IC×RC

  14. 差模电压 放大倍数: 共模电压 放大倍数: 三、 动态分析 1. 输入信号分类 (1)差模(differential mode)输入 ui1 = -ui2= ud (2)共模( common mode)输入 ui1= ui2 = uC

  15. 差模分量: 共模分量: 结论：任意输入的信号: ui1 ,ui2 ，都可分解成差模分量和共模分量。 注意：ui1= uC+ ud；ui2 = uC - ud 例: ui1 = 20 mV , ui2 = 10 mV 则：ud = 5mV , uc = 15mV

  16. +UCC RC RC uo RB RB T2 T1 ui RE R –UEE R (一) 差模输入 均压器

  17. +UCC ic2 ic1 RC RC uo RB RB T2 T1 ib2 ib1 R ui RE iRE R –UEE RE 对差模信号作用 ic1= - ic2 iRE= ie1+ie2= 0 ib1, ic1 ui1 ui2 uRE= 0 RE对差模信号不起作用 ib2, ic2

  18. ic2 ic1 RC RC uo RB uod1 RB T2 T1 uod2 ib2 ib1 ui1 ui2 R R E RB C1 B1 ib1 ib1 uod1 ui1 rbe1 RC E 差模信号通路 T1单边微变等效电路

  19. RB C1 B1 ib1 ib1 uod1 ui1 rbe1 RC E 1. 放大倍数 单边差模放大倍数:

  20. ic1 ic2 RC RC uod RB uod1 RB T2 T1 uod2 ib2 ib1 ui1 ui2 R R E 差模电压放大倍数: 即：总的差动电压放大倍数为： 若差动电路带负载RL (接在C1 与C2 之间), 对于差动信号而言，RL中点电位为 0, 所以放大倍数：

  21. +UCC ic2 ic1 RC RC uo ri ri RB uod1 RB T2 T1 uod2 ib2 ib1 ui1 ui2 R R E ro 2. 输入输出电阻 输入电阻： 输出电阻： ro = 2RC 思考题：电路去掉RB能正常工作吗？ RB的作用是什么？

  22. +UCC ic2 ic1 RC RC uoc RB RB uoc2 uoc1 T1 T2 uC uRE RE iRE –UEE (二) 共模输入 iRE、 uRE ic1 、ic2  uC  RE对共模信号有抑制作用（原理静态分析，即由于RE的负反馈作用，使IE基本不变）。

  23. ic2 ic1 RC RC uoc RB RB uoc2 uoc1 T1 T2 uc1 uc2 2RE 2RE 共模信号通路:

  24. RB ic1 ib1 ib1 rbe1 uc1 uc2 RC 2RE ie1 T1单边微变等效电路

  25. KCMRR  AC  0 问题：负载影响共模放大倍数吗？ 不影响！

  26. §6.2 恒流源与差分放大器 1恒流源的基本电路 (1) 镜像恒流源 (2) 微电流源 (3) 电流元作又源负载

  27. +UCC ic2 ic1 RC RC uo RB RB T2 T1 ib2 ib1 ui1 ui2 R R E IC3 R1 T3 R3 R2 -UEE 2 恒流源式差放电路 电路结构:

  28. ic2 ic1 +UCC RC RC uo iC RB RB T2 IB3 T1 Q IC3 ib2 ib1 ui1 ui2 R R uCE E UCE3 IC3 R1 UCE3 T3 R3 R2 -UEE T3 :放大区 恒流源 静态分析：主要分析T3管。 rce3 1M VB3VE3 IE3 IC3

  29. ic2 ic1 +UCC RC RC uo RB RB T2 T1 ib2 ib1 ui1 ui2 R R E IC3 R1 T3 T4 R3 R2 -UEE IE4 电路改进：加入温度补偿三极管T4（BC短接，相当于二极管） IE3 温度 UBE4  UBE4  UB3  IE3  IE3 温度  Q变化 结论：T4稳定IE3 。

  30. 恒流源的作用 1. 恒流源相当于阻值很大的电阻。 2. 恒流源不影响差模放大倍数。 3. 恒流源影响共模放大倍数，使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比，理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻，所以共模抑制比是无穷。

  31. +UCC 双端 RC RC 输入端 接法 uo C1 C2 RB RB 单端 T1 T2 B2 B1 ui2 双端 ui1 E 输出端 接法 单端 IC3 -UEE 3 差放电路的几种接法 Ad= Ad1 双端输入双端输出： 双端输入单端输出：

  32. +UCC RC RC uo C1 ib2 C2 ib1 RB RB T1 T2 B2 B1 ui2 ui1 E IC3 ui1 = -ui2 =0.5ui 双端输入： -UEE ui1 =-ui，ui2 = 0 单端输入： 双端输出： Ad= Ad1 单端输出： 对Ad而言，双端输入与单端输入效果是一样的。 ud= 0.5ui , uc= 0 ud= 0.5ui , uc= 0.5ui

  33. FET差分放大电路 自学

  34. §6.3 集成运放 集成电路:将整个电路的各个元件做在同一个半导体基片上。 集成电路的优点： 工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。 集成电路的分类： 模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路；  

  35. 集成电路内部结构的特点： 1. 电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方向一致，温度均一性好。 2. 电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千欧，精度低。高阻值电阻用三极管有源元件代替或外接。 3. 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、大电容要外接。 4. 二极管一般用三极管的发射结构成。

  36. T4 T3 T5 T2 T1 IS 原理框图： +UCC 与uo反相 反相 输入端 uo u– u+ 同相 输入端 输入级 输出级 中间级 UEE 与uo同相

  37. 集成运放的结构 对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR,输入阻抗 ri 尽可能大。 对中间级的要求：足够大的电压放大倍数。 对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足够的输出电流io。即输出阻抗 ro小。 （1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二级一般采用差动放大器。 （2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减小输入电流，增加输入电阻。 （3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行功率放大，提高带负载的能力。

  38. +UCC uo RC RC IC IC1 T1 T2 IC2 IB R1 1  ui1 ui2 E 2 IB2 IE T3 T4 R3 R2 -UEE 为减小IB， 提高输入电阻，T1、T2采用复合三极管 IC=IC1+ IC2 = 1 IB+ 2(1+ 1 ) IB = [1 + 2(1+ 1 ) ]IB  = IC / IB = 1 +2(1+ 1 )  1 2

  39. +UCC 第2级 RC3 RC RC RE3 T10 T7 T1 T2 T6 T5 RE4 E RL T8 RE5 RE2 T9 T11 RC4 第1级：差动放大器 -UEE 差动放大器 集成运放内部结构（举例） 极 性 判 断 – + 第4级：互补对称射极跟随器 第3级：单管放大器

  40. 理想运放： ri KCMMRR ro 0 Ao   u－ － u－ Ao uo － uo ＋ ＋ u+ u+ ＋ 运放的特点： ri大: 几十k几百 k KCMRR 很大 ro小：几十  几百 A o很大: 104  107 运放符号： 国内符号 国际符号

  41. §6.4 集成运放的主要性能指标 一、开环差模电压放大倍数Aod 无外加反馈回路的差模放大倍数。一般在105  107之间。理想运放的Aod为。 二、共模抑制比KCMMR 常用分贝作单位，一般100dB以上。 三、差模输入电阻rid ri>1M, 有的可达100M以上。 四、输出电阻ro ro=几-几十。

  42. 五、最大共模输入电压UIcmax 六、最大差模输入电压UIdmax 七、-3dB带宽fH 运放是直流放大器， 也可放大低频信号，不适用于高频信号。 还有其他一些反映运放对成性、零漂等的参数。不再一一介绍。 关于集成运放的应用下面分三个章节介绍。其中运放都是作为理想运放来处理。

  43. 作业： 6.1.1 6.2.2 6.2.5 预习：7.1 7.2

More Related