第3章集成运算放大电路S3. 1集成运算放大电路集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接耦合多级放大电路。、集成运放的特点1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大电路和电流源电路。2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂化并不带来工艺的复杂性。3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻。4）采用复合管。二、集成运放电路的组成"uo两个输入级中间级输出级Os个输入端1输出端偏置电路同相输入端upO"oAUO反相输入端若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。集成运放电路四个组成部分的作用：1）输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求R大，Aa大，Ae小，输入端耐压高。2）中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。3）输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最大不失真输出电压尽可
第 3 章 集成运算放大电路 §3.1 集成运算放大电路 集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接耦合多级放大电路。 一、集成运放的特点 1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性,采用差分放大电路和电流源电路。 2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路的复杂化并不带来工艺的复杂性。 3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻。 4）采用复合管。 二、集成运放电路的组成 若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放 大电路。 集成运放电路四个组成部分的作用： 1）输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求 Ri大，Ad大，Ac小，输入端耐压 高。 2）中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。 3）输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求 Ro 小，最大不失真输出电压尽可
能大。4）偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。几代产品中输入级的变化最大！三、集成运放的电压传输特性uo同相输入端UpOOup-uN"oAodUNO反相输入端在线性区：uo=Aad(up一un)，Aod是开环差模放大倍数。由于Aod高达几十万倍，所以集成运放工作在线性区时的最大输入电压（up一uN)的数值仅为几十～一百多微伏。在非线性区：（up一uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是十UoM，就是一UoM，即集成运放工作在非线性区。s3.2集成运放中的单元电路、直接耦合放大电路的零点漂移现象+直接耦合u,=0uo放大电路00luuo如图示，当Au=0时，△uo≠0。这种现象叫做零点漂移
能大。 4）偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。 几代产品中输入级的变化最大！ 三、集成运放的电压传输特性 在线性区：uO＝Aod(uP－uN)，Aod是开环差模放大倍数。由于 Aod高达几十万倍，所以 集成运放工作在线性区时的最大输入电压(uP－uN)的数值仅为几十～一百多微伏。 在非线性区： (uP－uN)的数值大于一定值时，集成运放的输出不是＋UOM , 就是－ UOM，即集成运放工作在非线性区。 §3.2 集成运放中的单元电路 一、直接耦合放大电路的零点漂移现象 Uo O t 如图示，当ΔuI＝0 时，ΔuO≠0。这种现象叫做零点漂移
产生零点漂移现象的原因：温度变化、直流电源波动、元器件老化等，其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。典型电路：差分放大电路二、差分放大电路1、基本形式OUR4.电路结构上完美对称。1）共模信号(Common-ModeSignal)共模信号：大小相等，极性相同。HUcC4U=0=oCUi
产生零点漂移现象的原因：温度变化、直流电源波动、元器件老化等，其中晶体管 的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。 克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：差分放大电路 二、差分放大电路 1、基本形式 Rc ＋ Uo － V1 V2 Rc Ui Ui Rs Rs Rb Rb UCC c 1 c 2 2 1 2 1 1 1 2 2 电路结构上完美对称。 1）共模信号(Common -Mode Signal) 共模信号：大小相等，极性相同。 1 2 Uoc Uoc 0 icoc uc U U A
2）差模信号（Difference-ModeSignal)差模信号：大小相等，极性相反。+Uc.3Uia11Uial-U.Uid2UUd=U.-U,22因为电路完全对称，所以：Au= An= A单U, -U., -U. = A,U, - A.U,=AU,-AU,=A(U,-U,)U。_ A(U, -U,)BR'A单AudUidU,-U.R, + Ibe2、长尾式差分放大电路+UccL4U
2）差模信号(Difference-Mode Signal) 差模信号：大小相等，极性相反。 Uid Uid 2 1 1 Uid Uid 2 1 2 1 2 Uid Ui Ui 因为电路完全对称, 所以： Au1 Au2 Au单 ( ) 1 2 1 2 1 2 1 1 2 2 u i u i u i i o o o u i u i A U A U A U U U U U A U A U 单 单 单 s be L u i i u i i id o ud R r R A U U A U U U U A ' 1 2 1 2 ( ) 单 单 2、长尾式差分放大电路 ＋ Rc ＋UCC c 1 c 2 Uo Ui 1 V1 V2 － RL Rs 2 －UEE Re Ui2 Rc 1 2 Rs 1
1）静态工作点的分析IBQI = IBQ2 = IgQIcQ1 = IcQ2 = IcQEQI= lEQ2 = lEQUco1 = UcQ2 = UcQUo =UcQ1 -UcQ2 = 0晶体管输入回路方程：UE=IBOR,+UBEO+2lEoRUEE-UBEQU-UBEOIEQR.2R2R+,1+βleoIBQ=1+βUcEO Ucc-IcoR.+UBEQ2）对共模信号的抑制作用ZR(a)共模信号交流通路形式之(b)共模信号交流通路形式之二
1）静态工作点的分析 0 O CQ1 CQ2 CQ1 CQ2 CQ EQ1 EQ2 EQ CQ1 CQ2 CQ BQ1 BQ2 BQ u U U U U U I I I I I I I I I 晶体管输入回路方程： EE BQ BEQ 2 EQ Re U I R U I s e EE BEQ e EE BEQ EQ 2 1 2 R U U R R U U I s 1 EQ BQ I I CEQ CC CQ Rc UBEQ U U I 2）对共模信号的抑制作用 Rc Rc Ui1 V1 Rs2 Re Ui 2 Rs 1 V2 Ue共 ＋ － ＋ － I e c 1 I e c2 Rc Rc V1 Rs2 Rs1 V2 2Re 2Re c 1 c 2 (a)共模信号交流通路形式之一 (b)共模信号交流通路形式之二 1 2 1 2