模擬電子電路集成運(yùn)算放大器電路(4)

1、第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 434差動(dòng)放大器的傳輸特性差動(dòng)放大器的傳輸特性 由圖可知 21EEiiI圖416簡化的差動(dòng)放大器RCRCuidV1V2uo UEEIUCCiC2iC1TBETBETBETBEUuSUuSEUuSUuSEeIeIieIeIi/2/12211) 1() 1()1 ()1 (121121TBEBEUuuCEEEeiiiiI第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路)2()()2(221)2(22221)1 ()1 ()1 ()1 (210/22/2/

2、2/2/1221211212112TidccCCTidUuCTidUuUuUuUuUuCUuuCEEEUuuCEEEUuIthRRiiuUuthIIeIiUuthIIeeeeIIeIieiiiiIeiiiiITidTidTidTidTidTidTBEBETBEBE同理第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路IeeeeIiTidTidTidTidUuUuUuUuC22211IeeeeeeTidTidTidTidTidTidUuUuUuUuUuUu)(2)()(222222TidTidTidTidUuUuUuUueeeeII222222)2(

3、22TidUuthII第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 圖417差動(dòng)放大器的傳輸特性曲線(a)電流傳輸特性曲線；(b)電壓傳輸特性曲線 )2(221)2(221/2/1TidUuCTidUuCUuthIIeIiUuthIIeIiTidTid第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 圖417差動(dòng)放大器的傳輸特性曲線(a)電流傳輸特性曲線；(b)電壓傳輸特性曲線 )2()(210TidccCCUuIthRRiiu第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算

4、放大器電路集成運(yùn)算放大器電路一、兩管集電極電流之和恒等于一、兩管集電極電流之和恒等于I二、傳輸特性具有非線性特性二、傳輸特性具有非線性特性 uid=0時(shí)，差動(dòng)電路處于靜態(tài)，這時(shí)iC1=iC2=ICQ=I/21.在靜態(tài)工作點(diǎn)附近，當(dāng)|uid|UT，即室溫下， uid在26mV以內(nèi)時(shí)，傳輸特性近似為一段直線;2.當(dāng)| uid |4 UT,即uid超過100mV時(shí)，傳輸特性明顯彎曲，而后趨于水平。)2(221)2(221/2/1TidUuCTidUuCUuthIIeIiUuthIIeIiTidTid第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路三、差

5、動(dòng)放大器的增益與三、差動(dòng)放大器的增益與I成正比成正比1122mQidCmguig因?yàn)閕C= ii2=ii2=2iTmmUIgg221TuidCmUIdudigid4011故 IURRgATCCmud2QidCmuigCmQidCCQidoudRgdudiRduduA雙端輸出時(shí)跨導(dǎo)CCTidccCCRiUuIthRRiiu)2()(210)2(221)2(221/2/1TidUuCTidUuCUuthIIeIiUuthIIeIiTidTid此方法繁瑣!第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路三、差動(dòng)放大器的增益與三、差動(dòng)放大器的增益與I成正

6、比成正比QidoudduduATCQUuUuTCQTidTCQidoTidcUIReeUIRUuchUIRduduUuIthRuTidTid21)2(121)2(121)2(22220第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路21() (), (),shxchxchxshxthxch x222111() () ()111arshxarchxarthxxxx,22)()()2()(chxeeeeeeshxxxxxxx,2)2()(shxeeeechxxxxx1)1( )1ln()(222xxxxxxarshx11)11 (11 222xxxx

7、x)., 1 (,11)( ),1ln(22xxarchxxxarchx) 1 , 1(,11)( ,11ln212xxarthxxxarthx常用雙曲函數(shù))()(chxshxthxxchxchxshxchxchchxshxchxshx222221 )()( 第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路idYuKuYYugI -實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)模擬信號(hào)電壓相乘實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)模擬信號(hào)電壓相乘YTCgURK2idYYTCidudouugURuAu2推推 廣廣第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路4-

8、4 集成運(yùn)算放大器的輸出級(jí)電路集成運(yùn)算放大器的輸出級(jí)電路UCCUoT1T2RL UCCUi 圖421 互補(bǔ)對(duì)稱型射極輸出器 圖421中, V1,V2是兩個(gè)特性相同的異型輸出管，其中V1為NPN管， V2為PNP管，它們分別與負(fù)載RL構(gòu)成射極輸出器。 第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路4-4 集成運(yùn)放的輸出級(jí)電路互補(bǔ)對(duì)稱電路互補(bǔ)對(duì)稱電路+UCCR1特點(diǎn)：T1和T2兩個(gè)晶體管特性相同且輪流導(dǎo)通，提高輸出功率。 互補(bǔ)對(duì)稱電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，采 用正負(fù)對(duì)稱電源，靜態(tài)時(shí)無直流電壓輸出，負(fù)載可直接接到發(fā)射極，實(shí)現(xiàn)了直接耦合。電路為射級(jí)輸出器，輸出電阻

9、小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。第4章UCCUoT1T2RL UCCUi第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路ic1（2）動(dòng)態(tài)分析：）動(dòng)態(tài)分析：ui 0VV1截止，截止，V2導(dǎo)通導(dǎo)通ui 0VV1導(dǎo)通，導(dǎo)通，V2截止截止iL= ic1 ;ui-UCCV1V2uo+UCCRLiLiL=ic2V1、V2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式，稱為式，稱為乙類放大乙類放大。（1）靜態(tài)分析：）靜態(tài)分析：ui = 0V V1、V2均不工作均不工作 uo = 0Vic2HOME第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4

10、章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系:ui-UCCV1V2uo+UCCRLiL死區(qū)電壓死區(qū)電壓uiuouou o tttt交越失真：交越失真：輸入信號(hào)輸入信號(hào) ui在過零在過零前后，輸出信號(hào)出現(xiàn)的失真便前后，輸出信號(hào)出現(xiàn)的失真便為交越失真。為交越失真。交越失真交越失真HOME第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路ui-UCCV1V2uo+UCCRLiL(1) 靜態(tài)電流靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零；等于零；(2) 每管導(dǎo)通時(shí)間等于半個(gè)周期每管導(dǎo)通時(shí)間等于半個(gè)周期 ； (3) 存在

11、交越失真。存在交越失真。 乙類放大的特點(diǎn)：乙類放大的特點(diǎn)：HOME第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 圖422 交越失真產(chǎn)生的原因及波形第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路電路的改進(jìn)電路的改進(jìn)1. 克服交越失真克服交越失真交越失真產(chǎn)生的原因：交越失真產(chǎn)生的原因： 在于晶體管特性存在在于晶體管特性存在非線性，非線性，ui uT時(shí)晶體管截止。時(shí)晶體管截止。iBiBuBEtuitUT第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路克

12、服交越失真的措施：克服交越失真的措施：R1V1V2R2+UCC-UCCULuiiLRLV1V2 靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí) V1、V2兩管發(fā)射結(jié)電位兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管分別為二極管V1、 V2的的正向?qū)▔航担率箖晒苷驅(qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)。均處于微弱導(dǎo)通狀態(tài)。 電路中增加電路中增加 R1、V1、V2、R2支路。支路。0V+0.7V-0.7V第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路R1V1V2R2+UCC-UCCULuiiLRLV1V2兩管導(dǎo)通時(shí)間均比半個(gè)周期大一些的工作方式稱為兩管導(dǎo)通時(shí)間均比半個(gè)周期大一些的工作方式稱為“甲乙

13、類放大甲乙類放大” ” 。 動(dòng)態(tài)時(shí)動(dòng)態(tài)時(shí) 設(shè)設(shè) ui 加入正弦信號(hào)。加入正弦信號(hào)。正半周，正半周，VB上升，上升， V2 截止，截止，V1 基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周，負(fù)半周，VB下降，下降，V1截止，截止，V2 基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。從而克服良好的導(dǎo)通狀態(tài)。從而克服死區(qū)電壓的影響，去掉交越死區(qū)電壓的影響，去掉交越失真。失真。B第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 圖423克服交越失真的互補(bǔ)電路(a)二極管偏置方式；(b)模擬電壓源偏

14、置方式0.70-0.70.6-0.1-0.80.80.1-0.6第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 可見，UAB是某一倍數(shù)的UBE4,所以該電路也稱為U UBEBE的倍增電路的倍增電路。調(diào)整R1,R2的比值，可以得到所需的偏壓值。由于R1從集電極反接到基極，具有負(fù)反饋?zhàn)饔茫蚨笰、B間的動(dòng)態(tài)電阻很小，近似為一個(gè)恒壓源 )1 ()1 (214212222421422114114RRURRRIURIUIIIRIRIURIUUBEABBEBBECEAB所以，而時(shí)，當(dāng)忽略RCV1V2V3UCCUiAI1I2R1R2BRL UEEV4第第4

15、章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路45 集成運(yùn)放電路舉例集成運(yùn)放電路舉例1. 1. 集成運(yùn)放的基本結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放的基本結(jié)構(gòu)iu差動(dòng)輸入級(jí)差動(dòng)輸入級(jí)中間放大級(jí)中間放大級(jí)輸出級(jí)輸出級(jí)偏置電路偏置電路ou輸入級(jí)輸入級(jí)：由可以抑制零點(diǎn)漂移的：由可以抑制零點(diǎn)漂移的差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器組成組成中間級(jí)中間級(jí)：采：采共射電路共射電路可獲較大的可獲較大的 輸出級(jí)輸出級(jí)：射極跟隨器射極跟隨器，增加帶負(fù)載能力，增加帶負(fù)載能力偏置電路偏置電路：供給各級(jí)電路合理的偏置電流：供給各級(jí)電路合理的偏置電流uA( (差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器) )( (共射電路共射電路) )(

16、(射極跟隨器射極跟隨器) )第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路2.2.集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1 1）. . 電路元件制作在一個(gè)芯片上，元件電路元件制作在一個(gè)芯片上，元件參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好。參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好。2 2）. . 電阻元件由硅半導(dǎo)體構(gòu)成，范圍在電阻元件由硅半導(dǎo)體構(gòu)成，范圍在幾十到幾十到2020千歐，精度低。高阻值電阻用千歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源元件代替或外接。三極管有源元件代替或外接。3 3）. . 幾十幾十 pF pF 以下的小電容用以下的小電容用PNPN結(jié)的結(jié)

17、結(jié)的結(jié)電容構(gòu)成、大電容要外接。電容構(gòu)成、大電容要外接。4 4）. . 二極管一般用三極管的發(fā)射結(jié)構(gòu)成。二極管一般用三極管的發(fā)射結(jié)構(gòu)成。第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路3 舉例(a) -UEE+UCC u+uo u反相反相輸入端輸入端同相同相輸入端輸入端T3T4T5T1T2IS輸輸入入級(jí)級(jí)中中間間級(jí)級(jí)輸輸出出級(jí)級(jí)與與uo反相反相與與uo同相同相第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路R2T3R1R3-UEE+UCCui2uoERCT1RCT2ui1T4IC =IC1+ IC2

18、= 1 IB + 2(1+ 1 ) IB = 1 + 2(1+ 1 ) IB為減小為減小IB， 提高輸入電阻，提高輸入電阻，T1、T2采用復(fù)合三極管采用復(fù)合三極管 = IC / IB = 1 + 2(1+ 1 ) 1 2 ICIBIE 1 2 IC1IC2IB2第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3R

19、E2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器第第2級(jí)級(jí)差動(dòng)放大器差動(dòng)放大器+3. 舉例舉例(b)極極性性判判斷斷第第1級(jí)級(jí)第第3級(jí)級(jí)第第4級(jí)級(jí)互補(bǔ)對(duì)稱射互補(bǔ)對(duì)稱射極跟隨器極跟隨器單管放大單管放大器器第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 4. 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器F007 1). 雙極型集成運(yùn)放F007是一種通用型運(yùn)算放大器。是目前使用最為普遍的集成運(yùn)放之一。2). F007由三級(jí)放大電路和電流源等組成.第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電

20、路集成運(yùn)算放大器F007 對(duì)于集成運(yùn)放電路，應(yīng)首先找出偏置電路，然后根據(jù)信號(hào)流通順序，將其分為輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)電路。 若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個(gè)電若在集成運(yùn)放電路中能夠估算出某一支路的電流，則這個(gè)電流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。流往往是偏置電路中的基準(zhǔn)電流。6823第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路51112RUUUUIBEBEEECCR34910IIICC第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路雙端輸入、單端輸出雙端輸入、單端輸出共集共集-共基放

21、大電路共基放大電路以復(fù)合管為放大管、以復(fù)合管為放大管、恒流源作負(fù)載的共恒流源作負(fù)載的共射放大電路射放大電路用用UBE倍增電路消倍增電路消除交越失真的準(zhǔn)除交越失真的準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)互補(bǔ)輸出級(jí)三級(jí)放大電路三級(jí)放大電路8623第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 T5、T6和和T7組成系數(shù)為組成系數(shù)為1 的比例的比例電流源電流源,分別作組合差放管的有源負(fù)分別作組合差放管的有源負(fù)載。載。C21CB3BC10C9C8C21C)()C(IIIIIIIIITQ、不變因?yàn)椤Ⅻc(diǎn)穩(wěn)定：4 T3、T4為橫向?yàn)闄M向PNP型管，輸入型管，輸入端耐壓高。共集形式，輸

22、入電阻大，端耐壓高。共集形式，輸入電阻大，允許的共模輸入電壓幅值大。共基允許的共模輸入電壓幅值大。共基形式頻帶寬。形式頻帶寬。電平轉(zhuǎn)換。輸入端耐壓高，并完成小，共模輸入范圍大，大，大，cdi AAR輸入級(jí): T1T7,其中T7為T5、T6提供偏置第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 輸出級(jí)分析D1和D2起過流保護(hù)作用，未過流時(shí)，兩只二極管均截止。79O114BE1DRURiUUiO1增大到一定程度，D1導(dǎo)通，為T14基極分流，從而保護(hù)T14。iO1iO268182RURiUUO2BEDiO2增大到一定程度，D2導(dǎo)通，為T18、 T19復(fù)合管基極分流，從而保護(hù)T18 、 T19復(fù)合管。8R6第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 圖424 F007電路原理圖 第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路第第4章章 集成運(yùn)算放大器電路集成運(yùn)算放大器電路 小結(jié): 參照?qǐng)D424，整個(gè)電路由四部分組成1.偏置電路：由V8V13, R4 , R5組成2.輸入級(jí)：V1V7,其中V7為V5、V6提供偏置3.中間級(jí)：V16、V174.輸出級(jí)： V14