第5章 集成運(yùn)算放大器的單元電路

1、5.1 引言引言 集成運(yùn)算放大器（簡稱運(yùn)放）是一個(gè)集成運(yùn)算放大器（簡稱運(yùn)放）是一個(gè)直接耦合直接耦合高增高增 益益的的多級放大多級放大電路。電路。 本章涉及的主要問題本章涉及的主要問題：集成運(yùn)算放大器的構(gòu)成及特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器的構(gòu)成及特點(diǎn)多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式差分放大電路的結(jié)構(gòu)、工作原理差分放大電路的結(jié)構(gòu)、工作原理功率放大電路及交越失真功率放大電路及交越失真集成運(yùn)算放大器的類型、使用注意事項(xiàng)集成運(yùn)算放大器的類型、使用注意事項(xiàng)第第5章章 集成運(yùn)算放大器的單元電路集成運(yùn)算放大器的單元電路5.2 集成運(yùn)算放大器概述集成運(yùn)算放大器概述5.2.1 組成組成1. 輸入級：輸入級：采用雙

2、端輸入高性能的差分放大電路。輸采用雙端輸入高性能的差分放大電路。輸入電阻大，差模放大倍數(shù)大，抑制共模信號(hào)的能力強(qiáng)，入電阻大，差模放大倍數(shù)大，抑制共模信號(hào)的能力強(qiáng)，靜態(tài)電流小。靜態(tài)電流小。2. 中間級中間級：提供高的電壓增益，以保證運(yùn)算放大器的運(yùn)提供高的電壓增益，以保證運(yùn)算放大器的運(yùn)算精度。中間級的電路形式多為差分電路和帶有源負(fù)載算精度。中間級的電路形式多為差分電路和帶有源負(fù)載的高增益放大電路。的高增益放大電路。集成運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)圖集成運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)圖5.2.1 組成組成3. 輸出級：輸出級：互補(bǔ)對稱輸出電路。輸出級應(yīng)具有輸出電互補(bǔ)對稱輸出電路。輸出級應(yīng)具有輸出電壓范圍寬、輸出電阻?。◣ж?fù)載能力

3、強(qiáng)）、非線性失壓范圍寬、輸出電阻小（帶負(fù)載能力強(qiáng)）、非線性失真小等特點(diǎn)。真小等特點(diǎn)。4. 偏置電路：偏置電路：為各級放大電路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)為各級放大電路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)電流。電流。 集成運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)圖集成運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)圖5.2.2 集成運(yùn)放的符號(hào)和電壓傳輸特性集成運(yùn)放的符號(hào)和電壓傳輸特性uIPuINuINuIPuOuOuIPuINuINuIPuOuO(a) 常用符號(hào)常用符號(hào)(b) 標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)符號(hào)符號(hào)電壓傳輸特性電壓傳輸特性-Uom +Uom 線性放大區(qū)線性放大區(qū) 非線性區(qū)非線性區(qū)0 非線性區(qū)非線性區(qū)5.3 多級放大電路多級放大電路耦合方式耦合方式RLRSUiUoUsA1A2A

4、n5.3.1 多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式1. 直接耦合直接耦合直接耦合特點(diǎn)直接耦合特點(diǎn) 能放大直流信號(hào)能放大直流信號(hào) 易于集成易于集成 靜態(tài)工作點(diǎn)不獨(dú)立靜態(tài)工作點(diǎn)不獨(dú)立 零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象直接耦合放大電路直接耦合放大電路阻容耦合特點(diǎn)阻容耦合特點(diǎn) 靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立 不能放大直流信不能放大直流信號(hào)，低頻特性差號(hào)，低頻特性差 不易集成不易集成2. 阻容耦合阻容耦合阻容耦合放大電路阻容耦合放大電路變壓器耦合特點(diǎn)變壓器耦合特點(diǎn) 靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立 阻抗變換阻抗變換 高頻、低頻特性差高頻、低頻特性差 不能傳送直流信號(hào)和緩不能傳送直流信號(hào)和緩慢變化的低頻信號(hào)慢變

5、化的低頻信號(hào) 不易集成不易集成3. 變壓器耦合變壓器耦合變壓器耦合放大電路變壓器耦合放大電路4. 光電耦合光電耦合光電耦合放大電路光電耦合放大電路光電耦合器及其傳輸特性圖光電耦合器及其傳輸特性圖光電耦合特點(diǎn)光電耦合特點(diǎn) 光耦兩側(cè)電氣隔離光耦兩側(cè)電氣隔離 可以不共地可以不共地 抑制電干擾抑制電干擾5.3.2 零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移uot0 直接耦合放大電路由于前后級直直接耦合放大電路由于前后級直接相連，前一級的零漂電壓信號(hào)會(huì)和接相連，前一級的零漂電壓信號(hào)會(huì)和有用電壓信號(hào)一起被送到下一級，而有用電壓信號(hào)一起被送到下一級，而且逐級放大。因此，零點(diǎn)漂移可以通且逐級放大。因此，零點(diǎn)漂移可以通過直接耦合放大電路

6、被逐級放大，從過直接耦合放大電路被逐級放大，從而使輸出端的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象更加嚴(yán)重，而使輸出端的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象更加嚴(yán)重，且放大電路的級數(shù)越多，放大倍數(shù)越且放大電路的級數(shù)越多，放大倍數(shù)越高，零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。高，零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。解決方案：解決方案：1. 采用分壓偏置共射基本放大電路采用分壓偏置共射基本放大電路2. 采用溫度補(bǔ)償，利用熱敏元件來補(bǔ)償晶體管參數(shù)的變化采用溫度補(bǔ)償，利用熱敏元件來補(bǔ)償晶體管參數(shù)的變化3. 采用采用差分放大電路差分放大電路結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)輸出電壓的漂移輸出電壓的漂移1C2CB1C2CB2B2CUUUUUU5.3.3 直接耦合放大電路的電位移動(dòng)直接耦合放大電路的電位移動(dòng)電位移動(dòng)直接耦合放大

7、電路電位移動(dòng)直接耦合放大電路采用采用NPN和和PNP三極管結(jié)合的方法三極管結(jié)合的方法解決電位移動(dòng)問題：解決電位移動(dòng)問題：NPN和和PNP組合電位移動(dòng)直接耦合放大電路組合電位移動(dòng)直接耦合放大電路n1iunu2u1uIOu.iAAAAUUA5.3.4 多級放大電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)多級放大電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)算算1. 輸入電阻法：輸入電阻法：在計(jì)算前一級的電壓放大倍數(shù)時(shí)，在計(jì)算前一級的電壓放大倍數(shù)時(shí)，將后一級的輸入電阻作為前一級的負(fù)載考慮。將后一級的輸入電阻作為前一級的負(fù)載考慮。2. 開路電壓法：開路電壓法：將前級作為后級的信號(hào)源來考慮，將前級作為后級的信號(hào)源來考慮，信號(hào)源的電壓為前級的開路電壓，信

8、號(hào)源的電阻為信號(hào)源的電壓為前級的開路電壓，信號(hào)源的電阻為前級的輸出電阻。前級的輸出電阻。多級放大電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)算方法多級放大電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)算方法1. 輸入電阻法輸入電阻法be2i2L1rRRbe1i2c11be1L1c11u1)/()/(rRRrRRAbe2c22u2rRAbe2be1c2be2c121be2be1c2i2c121u2u1u)/()/(rrRrRrrRRRAAA兩級放大電路的電壓放大倍數(shù)計(jì)算實(shí)例兩級放大電路的電壓放大倍數(shù)計(jì)算實(shí)例等效電路等效電路)(L1be1c11u1RrRAbe2c2be2c1be2be2c2o1i2i2u2rRrRrrRRRRAc1be2c2c1

9、i2c2uu1u2be1c1be2be2be1be2(/)=RrRRRRAAArRrrrr （）=（）兩種方法的結(jié)果完全一致兩種方法的結(jié)果完全一致2. 開路電壓法開路電壓法兩級放大電路的電壓放大倍數(shù)計(jì)算實(shí)例兩級放大電路的電壓放大倍數(shù)計(jì)算實(shí)例等效電路等效電路5.4 集成運(yùn)算放大器中的電流源集成運(yùn)算放大器中的電流源1. 鏡像電流源鏡像電流源RUVI)(BECCRRRc2o2IIII UBE1= UBE2=UBE；IB1= IB2BC2BC1REFR22IIIIII)21 (C2 I由于兩三極管完全對稱，故：由于兩三極管完全對稱，故：5.4.1 電流源電流源1=2=E2E2E1E1I RI R忽略兩

10、三極管忽略兩三極管BE結(jié)壓降的差值，結(jié)壓降的差值，有：有：RC1E1IIIoC2E2III由于，由于，oE1RE2IRIR因此，因此，CCBE1RE1VUIRR式中式中2. 比例電流源比例電流源BE1BE2E2E2UUI RBE1BE2C2E2E2UUIIR由電路圖可知：由電路圖可知：TE1TROC2E2E2E2C2lnlnUIUIIIRIRICCBE1RVUIR3. 微電流源微電流源C3RC1B3C13C1C23 E3C33C1C2E3C2121IIIIIIIIIIIII晶體管電流之間的關(guān)系：晶體管電流之間的關(guān)系：RR2OC3212IIII 可得，可得，4. 威爾遜電流源威爾遜電流源BE0E

11、0E0BE1E1E1BE2E2E2BE3E3E3UI RUI RUI RUI R由電路圖可知：由電路圖可知：E0E0E1E1E2E2E3E3I RI RI RI RRE0o1E1o2E2o3E3I RI RI RI R如果電流放大系數(shù)足夠大，則有如果電流放大系數(shù)足夠大，則有5. 多路電流源多路電流源5.5 差分放大電路差分放大電路 差分放大電路（簡稱差放）能差分放大電路（簡稱差放）能放大兩個(gè)輸入信號(hào)之差放大兩個(gè)輸入信號(hào)之差，差放只對輸入信號(hào)的差有響應(yīng)。由于它具有優(yōu)異的差放只對輸入信號(hào)的差有響應(yīng)。由于它具有優(yōu)異的抑制零點(diǎn)抑制零點(diǎn)漂移漂移的特性，因而成為集成運(yùn)放的基本單元電路。的特性，因而成為集成

12、運(yùn)放的基本單元電路。典型差分放大電路典型差分放大電路 差分放大電路是由對稱的兩個(gè)共射基本放大電路，通差分放大電路是由對稱的兩個(gè)共射基本放大電路，通過射極電阻過射極電阻Re耦合構(gòu)成的。耦合構(gòu)成的。晶體管晶體管VT1、VT2特性一致特性一致 1= 2= UBE1=UBE2= UBE rbe1= rbe2= rbe5.5.1 差分放大電路的組成差分放大電路的組成典型差分放大電路典型差分放大電路電路參數(shù)對稱，即電路參數(shù)對稱，即 Rc1=Rc2= Rc Rs1=Rs2= Rs1. 雙端輸入雙端輸出雙端輸入雙端輸出 2. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出 3. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出 4. 單端

13、輸入單端輸出單端輸入單端輸出 5.5.2 差分放大電路的輸入和輸出方式差分放大電路的輸入和輸出方式交直流信號(hào)交直流信號(hào)直流信號(hào)直流信號(hào)OuI 1tI 2tuO+Uom-UomuI1uI2差模信號(hào)：差模信號(hào)：兩個(gè)幅度相兩個(gè)幅度相等、極性相反的信號(hào)等、極性相反的信號(hào)直流信號(hào)直流信號(hào)交直流信號(hào)交直流信號(hào)OuI 1t+UomOuI 2t+UomuI1uI2共模信號(hào)：共模信號(hào)：兩個(gè)幅度相兩個(gè)幅度相等、極性相同的信號(hào)等、極性相同的信號(hào)5.5.3 差模信號(hào)和共模信號(hào)差模信號(hào)和共模信號(hào)1. 信號(hào)的分解信號(hào)的分解 例例:設(shè)設(shè) uI1=5V、uI2=1V，求，求uId、uIc共模輸入信號(hào)：共模輸入信號(hào)：V32I2

14、I1Icuuu差模輸入信號(hào)：差模輸入信號(hào)：V4I2I1IduuuI1IcId12uuuI2IcId12uuu這對信號(hào)可以分解為：這對信號(hào)可以分解為： 在差模信號(hào)和共模信號(hào)同時(shí)存在的情況下，對于線在差模信號(hào)和共模信號(hào)同時(shí)存在的情況下，對于線性放大電路，可利用疊加原理得出輸出電壓性放大電路，可利用疊加原理得出輸出電壓OudIducIcuAuAu定義差模電壓放大倍數(shù)定義差模電壓放大倍數(shù)OdudIduAu定義共模電壓放大倍數(shù)定義共模電壓放大倍數(shù)OcucIcuAu2. 差模放大倍數(shù)和共模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)和共模放大倍數(shù)EEeEQ1BEQs1BQ12VRIURI 對對IEQ1, 用用2Re等效等效才有相

15、同的壓降。才有相同的壓降。esBEQEEBQ2BQ12)1 (=RRUVII輸入回路電壓方程：輸入回路電壓方程：5.5.4 差分放大電路的靜態(tài)分析差分放大電路的靜態(tài)分析CQ1cCEQ1EQ1eCCEE2IRUIRVVesBEQEEBQ2BQ12)1 (=RRUVIIBQ1CQ2CQ1=III)2(= =eC1CQ1EECCCEQ2CEQ1RRIVVUU基極電流：基極電流：集電極電流：集電極電流：晶體管的管壓降：晶體管的管壓降： 通過以上分析，差分放大電路的靜態(tài)求解與共射放大通過以上分析，差分放大電路的靜態(tài)求解與共射放大電路一樣，只不過發(fā)射極電阻用電路一樣，只不過發(fā)射極電阻用2Re替代。替代。1

16、. 雙入雙出差分放大電路的差模動(dòng)態(tài)分析雙入雙出差分放大電路的差模動(dòng)態(tài)分析中點(diǎn)交流地中點(diǎn)交流地 ue=0 05.5.5 差分放大電路的差模動(dòng)態(tài)分析差分放大電路的差模動(dòng)態(tài)分析雙入雙出差放的差模工作方式雙入雙出差放的差模工作方式雙入雙出差放的微變等效電路雙入雙出差放的微變等效電路L21cL/RRRbeSLidodidodud2121rRRuuuuA差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)besid2rRR差模輸入電阻差模輸入電阻Rid求雙入雙出差放的差模輸入電阻求雙入雙出差放的差模輸入電阻差模輸出電阻差模輸出電阻Rodcod2RR 根據(jù)輸出電阻的定義，應(yīng)將源輸入電壓短路，保留根據(jù)輸出電阻的定義，應(yīng)將源輸入電壓短路，

17、保留內(nèi)阻內(nèi)阻RS；將負(fù)載電阻；將負(fù)載電阻RL開路。開路。求雙入雙出差放的差模輸出電阻求雙入雙出差放的差模輸出電阻(a) 集電極集電極C1輸出輸出(b) 集電極集電極C2輸出輸出 雙入單出差分放大電路的差模工作狀態(tài)與雙入雙出差雙入單出差分放大電路的差模工作狀態(tài)與雙入雙出差放差別不大，只是單端輸出只獲取了兩集電極之間輸出變放差別不大，只是單端輸出只獲取了兩集電極之間輸出變化量的一半，故電壓增益比雙入雙出差放減半?；康囊话?，故電壓增益比雙入雙出差放減半。2. 雙入單出差分放大電路的差模動(dòng)態(tài)分析雙入單出差分放大電路的差模動(dòng)態(tài)分析雙入單出差分放大電路雙入單出差分放大電路besid2rRRodcRRod

18、1od1bLLudidid1bsbesbe22 ()2()uui RRAuui RrRr LcL/RRRC1從從C1輸出為負(fù)輸出為負(fù)從從C1輸出輸出雙入單出差放的微變等效電路雙入單出差放的微變等效電路C2besid2rRRodcRRod2od2bLLudidid2bsbesbe22 ()2()uui RRAuui RrRrLcL/RRR從從C2輸出為正輸出為正從從C2輸出輸出雙入單出差放的微變等效電路雙入單出差放的微變等效電路 (a) (b)輸入信號(hào)的變換輸入信號(hào)的變換22IdIId2Id1uuuu3. 單入雙出差分放大電路的差模動(dòng)態(tài)分析單入雙出差分放大電路的差模動(dòng)態(tài)分析單入雙出差分放大電路及

19、其等效電路單入雙出差分放大電路及其等效電路L21cL/RRR 就差模信號(hào)而言，單端輸入時(shí)電路的工作狀態(tài)就差模信號(hào)而言，單端輸入時(shí)電路的工作狀態(tài)與雙端輸入時(shí)完全一致，故單端輸入雙端輸出的差與雙端輸入時(shí)完全一致，故單端輸入雙端輸出的差模放大倍數(shù)與雙端輸入雙端輸出的差模放大倍數(shù)完模放大倍數(shù)與雙端輸入雙端輸出的差模放大倍數(shù)完全相同，其它指標(biāo)也相同。全相同，其它指標(biāo)也相同。beSLidodidodud2121rRRuuuuAbesid2rRRcod2RR差模放大倍數(shù)：差模放大倍數(shù)：差模輸入電阻：差模輸入電阻：差模輸出電阻：差模輸出電阻：)(2beSLudrRRAbesid2rRRcodRR差模放大倍數(shù)：

20、差模放大倍數(shù)：差模輸入電阻：差模輸入電阻：差模輸出電阻：差模輸出電阻：4. 單入單出差分放大電路的差模動(dòng)態(tài)分析單入單出差分放大電路的差模動(dòng)態(tài)分析單入單出差分放大電路及其等效電路單入單出差分放大電路及其等效電路 雙入雙出雙入雙出 雙入單出雙入單出 單入雙出單入雙出 單入單出單入單出 輸入輸入 雙端輸入雙端輸入 雙端輸入雙端輸入 單入可轉(zhuǎn)單入可轉(zhuǎn) 單入可轉(zhuǎn)單入可轉(zhuǎn) 換為雙入換為雙入 換為雙入換為雙入 輸出輸出 C1和和C2 C1對地或?qū)Φ鼗?C1和和C2 C1對地或?qū)Φ鼗?之間輸出之間輸出 C2對地輸出對地輸出 之間輸出之間輸出 C2對地輸出對地輸出 發(fā)射極交發(fā)射極交流電位流電位Ue Ue=0 集

21、電極集電極 雙出雙出 RL /2 單出單出 RL 雙出雙出 RL/2 單出單出 RL 負(fù)載電阻負(fù)載電阻 RL中點(diǎn)交流中點(diǎn)交流0 RL中點(diǎn)交流中點(diǎn)交流05. 差分放大電路動(dòng)態(tài)差模工作狀態(tài)匯總差分放大電路動(dòng)態(tài)差模工作狀態(tài)匯總beSLudrRRA)(2beSLudrRRA 差模輸差模輸 入入電阻電阻 輸出輸出 電阻電阻besid2rRRcod2RRcodRRbeSLudrRRA)(2beSLudrRRAcod2RRcodRR 差模電差模電 壓增益壓增益雙端輸出：雙端輸出：0c2c1ocuuuOcucIc=0uAu單端輸出：單端輸出：Oc1Luc1uc2Icsbee =(1) 2uRAAuRrR5.5

22、.6 差分放大電路的共模動(dòng)態(tài)分析差分放大電路的共模動(dòng)態(tài)分析共模輸入下的差分放大電路共模輸入下的差分放大電路共模抑制比共模抑制比udCMRucAKAudCMRuc20lgdBAKA 差分放大電路很難做到完全對稱，零點(diǎn)漂移也不能完差分放大電路很難做到完全對稱，零點(diǎn)漂移也不能完全被克服，但將受到很大的抑制，差分放大電路抑制共模全被克服，但將受到很大的抑制，差分放大電路抑制共模信號(hào)的能力信號(hào)的能力( (抑制零漂的能力抑制零漂的能力) )用共模抑制比來衡量。即用共模抑制比來衡量。即 若若雙入雙出差分放大雙入雙出差分放大電路完全對稱，則電路完全對稱，則uc0A CMRK LudsbeeCMRLucsbes

23、bee2() (1) 2RARrRKRARrRrR 若單端輸出，若單端輸出，5.6 互補(bǔ)功率放大電路互補(bǔ)功率放大電路5.6.1 概述概述導(dǎo)通角導(dǎo)通角 360；效率效率 50% 。導(dǎo)通角導(dǎo)通角 180；效率效率 78.5% 。導(dǎo)通角稍大于導(dǎo)通角稍大于 180；效率效率 接近乙類。接近乙類。導(dǎo)通角導(dǎo)通角 180。晶體管的工作狀態(tài)晶體管的工作狀態(tài)功率放大電路的核心問題：功率放大電路的核心問題：1. 輸出功率輸出功率2. 效率效率3. 功率器件的散熱功率器件的散熱4. 非線性失真非線性失真 功率放大電路（簡稱功放）能夠向負(fù)載提供足夠的輸功率放大電路（簡稱功放）能夠向負(fù)載提供足夠的輸出功率。出功率。功率

24、放大電路必須考慮效率問題，效率低的原因功率放大電路必須考慮效率問題，效率低的原因主要是靜態(tài)工作電流大。為了降低靜態(tài)時(shí)的工作電流，晶主要是靜態(tài)工作電流大。為了降低靜態(tài)時(shí)的工作電流，晶體管從甲類工作狀態(tài)改為乙類或甲乙類工作狀態(tài)，但同時(shí)體管從甲類工作狀態(tài)改為乙類或甲乙類工作狀態(tài)，但同時(shí)產(chǎn)生了失真問題。產(chǎn)生了失真問題。平均電流下降，靜平均電流下降，靜態(tài)功耗雖然減小，態(tài)功耗雖然減小，但失真嚴(yán)重但失真嚴(yán)重ie1OtT2T晶體管乙類工作狀態(tài)失真嚴(yán)重晶體管乙類工作狀態(tài)失真嚴(yán)重5.6.2 乙類互補(bǔ)功率放大電路乙類互補(bǔ)功率放大電路 為了解決乙類狀態(tài)下的失真問題，常采用乙類互補(bǔ)輸為了解決乙類狀態(tài)下的失真問題，常采用

25、乙類互補(bǔ)輸出電路，它是由一對特性一致的出電路，它是由一對特性一致的NPN和和PNP晶體管，按射晶體管，按射極輸出器的電路形式組合而成。極輸出器的電路形式組合而成。乙類互補(bǔ)輸出級乙類互補(bǔ)輸出級1. 電路組成電路組成 (a) (b) (c) ie1Otie2OTtOtuoTT2T2 正負(fù)半周合成的波形圖正負(fù)半周合成的波形圖2. 工作原理工作原理 正負(fù)半周波形合成的原理正負(fù)半周波形合成的原理iE1iE2 因晶體管存在死區(qū)，若因晶體管存在死區(qū)，若輸入信號(hào)小于開啟電壓，則輸入信號(hào)小于開啟電壓，則晶體管不導(dǎo)通。晶體管不導(dǎo)通。 所以乙類互補(bǔ)輸出電路所以乙類互補(bǔ)輸出電路在輸入信號(hào)正、負(fù)半周交替在輸入信號(hào)正、負(fù)

26、半周交替過零處，因過零處，因晶體管存在死區(qū)晶體管存在死區(qū)，導(dǎo)致集電極電流為導(dǎo)致集電極電流為0，從而，從而形成的形成的非線性失真非線性失真，稱為交，稱為交越失真。越失真。Otuiuo死區(qū)3. 交越失真交越失真 交越失真交越失真 為消除交越失真，可給晶體管稍稍加一點(diǎn)偏置，為消除交越失真，可給晶體管稍稍加一點(diǎn)偏置，使之處于微導(dǎo)通狀態(tài)，消除死區(qū)，即工作在甲乙類工使之處于微導(dǎo)通狀態(tài)，消除死區(qū)，即工作在甲乙類工作狀態(tài)。只要一加入信號(hào)，晶體管立刻導(dǎo)通。作狀態(tài)。只要一加入信號(hào)，晶體管立刻導(dǎo)通。 輸入信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸出信號(hào) 交越失真的波形交越失真的波形輸出功率輸出功率 輸入、輸出均為正弦波：輸入、輸出均為

27、正弦波：L2omomomooo222RUIUIUP負(fù)載上的最大不失真功率（忽負(fù)載上的最大不失真功率（忽略晶體管的飽和壓降時(shí)）：略晶體管的飽和壓降時(shí)）： L2CCL2maxomomax22RVRUPtUusinomo4. 參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算PT電源功率電源功率晶體管的管耗晶體管的管耗 L2omLomCCoVT22=RURUVPPP 晶體管的管耗等于電源輸晶體管的管耗等于電源輸出功率與向負(fù)載提供功率之出功率與向負(fù)載提供功率之差，具有非線性的關(guān)系差，具有非線性的關(guān)系OP10.64Uom/VCCPVPoLomCC0LomCC0CCCCV2)d(sin)d(1RUVttRUVtiVP管耗管耗 最大管耗曲線

28、最大管耗曲線對晶體管的管耗表達(dá)式求微分，可以得出：對晶體管的管耗表達(dá)式求微分，可以得出：omaxL2CCLCCCCL2omLomCCTmax4 . 02)64. 0(64. 0222=PRVRVVRURUVPomaxT2maxT1max2 . 0 PPP 當(dāng)當(dāng)Uom=0.64VCC時(shí)，管耗的最大值為時(shí)，管耗的最大值為 對互補(bǔ)輸出級的一只晶體管對互補(bǔ)輸出級的一只晶體管PTOP10.64Uom/VCCPVPo最大管耗最大管耗 最大管耗曲線最大管耗曲線 VT1和和VT2參數(shù)對稱，參數(shù)對稱，如電容如電容C足夠大，兩管足夠大，兩管發(fā)射極的靜態(tài)電位可達(dá)發(fā)射極的靜態(tài)電位可達(dá)VCC/2，計(jì)算方法可參照，計(jì)算方

29、法可參照雙電源乙類互補(bǔ)對稱功雙電源乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路。率放大電路。5.6.3 單電源互補(bǔ)功率放大電路單電源互補(bǔ)功率放大電路 當(dāng)輸出功率較大時(shí)，要求輸出級功率晶體管提當(dāng)輸出功率較大時(shí)，要求輸出級功率晶體管提供較大的集電極電流供較大的集電極電流iC，但大功率管的，但大功率管的值一般都不值一般都不大，這就要求輸出級的前一級為它提供較大的基極大，這就要求輸出級的前一級為它提供較大的基極電流驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)iB，即末前級也應(yīng)該是一個(gè)功率放大級。為，即末前級也應(yīng)該是一個(gè)功率放大級。為了得到高的功率放大管，往往采用了得到高的功率放大管，往往采用復(fù)合管復(fù)合管。5.6.4 復(fù)合管復(fù)合管 組成復(fù)合管的條件組成復(fù)

30、合管的條件：每只管都處于放大狀態(tài)，前：每只管都處于放大狀態(tài)，前一管的輸出電流和后一管的基極電流方向必須一致。一管的輸出電流和后一管的基極電流方向必須一致。 四種類型的復(fù)合管四種類型的復(fù)合管由相同類型的晶體管組成的復(fù)合管由相同類型的晶體管組成的復(fù)合管 ：BB1ii C1B121B11212B1(1) i()iii 212121BCiiBEB1 be1B2 be2B1be11be21ui ri rirr BEbebe11be2B1urrri復(fù)合管的輸入電阻為復(fù)合管的輸入電阻為 ：復(fù)合管的電流放大系數(shù)為復(fù)合管的電流放大系數(shù)為 ：由不同類型的晶體管組成的復(fù)合管由不同類型的晶體管組成的復(fù)合管 ：復(fù)合管的

31、電流放大系數(shù)為復(fù)合管的電流放大系數(shù)為 ：21211復(fù)合管的輸入電阻為復(fù)合管的輸入電阻為 ：bebe1rr結(jié)論結(jié)論 ：(1)由兩個(gè)相同類型的晶體管組成的復(fù)合管，其類型與原來由兩個(gè)相同類型的晶體管組成的復(fù)合管，其類型與原來相同。復(fù)合管的相同。復(fù)合管的=12 ，復(fù)合管的，復(fù)合管的 (2)由兩個(gè)不同類型的晶體管組成的復(fù)合管，其類型與前級由兩個(gè)不同類型的晶體管組成的復(fù)合管，其類型與前級晶體管相同。復(fù)合管的晶體管相同。復(fù)合管的=12 ，復(fù)合管的，復(fù)合管的bebe11be21rrrbebe1rr5.7 集成運(yùn)算放大器的參數(shù)和種類集成運(yùn)算放大器的參數(shù)和種類 (1)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Au

32、d：集成運(yùn)放在無外加：集成運(yùn)放在無外加反饋時(shí)，輸出電壓的變化量與輸入電壓的變化量之比稱反饋時(shí)，輸出電壓的變化量與輸入電壓的變化量之比稱為開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)為開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Aud 。通用型集成運(yùn)放的。通用型集成運(yùn)放的Aud大都在大都在80dB100dB左右。左右。 (2) )差模輸入電阻差模輸入電阻rid ： rid是集成運(yùn)放在輸入差模信是集成運(yùn)放在輸入差模信號(hào)時(shí)的輸入電阻。號(hào)時(shí)的輸入電阻。 (3)共模抑制比共模抑制比 KCMR：共模抑制比等于差模電壓放：共模抑制比等于差模電壓放大倍數(shù)大倍數(shù) Aud與共模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù) Auc之比的絕對值，也之比的絕對值，也常用分貝數(shù)來

33、表示。常用分貝數(shù)來表示。5.7.1 集成運(yùn)算放大器的參數(shù)集成運(yùn)算放大器的參數(shù) (4)輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓UIO 及其及其溫漂溫漂dUIO/dT：由于集成運(yùn)放由于集成運(yùn)放的輸入級電路參數(shù)不可能的輸入級電路參數(shù)不可能完全對稱，輸入電壓為零時(shí)，輸完全對稱，輸入電壓為零時(shí)，輸出電壓不為零。輸入失調(diào)電壓是指為了使輸出電壓為零而出電壓不為零。輸入失調(diào)電壓是指為了使輸出電壓為零而在輸入端加的補(bǔ)償電壓。在輸入端加的補(bǔ)償電壓。輸入失調(diào)電壓的溫漂是指溫度每變化輸入失調(diào)電壓的溫漂是指溫度每變化1時(shí)，時(shí)，輸入失調(diào)輸入失調(diào)電壓的變化量。電壓的變化量。 (5)輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO 及其及其溫漂溫漂dIIO/

34、dT：反映反映集成運(yùn)放的集成運(yùn)放的輸入級差分輸入級差分對對管輸入電流的不管輸入電流的不對稱程度。對稱程度。B2B1IOIII (6)輸入偏置電流輸入偏置電流IB ：輸入級差分輸入級差分對對管輸入電流的基極管輸入電流的基極（柵極）（柵極）偏置電流的平均值，即偏置電流的平均值，即)(21B2B1IBIII (8)最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓 UIdmax: UIdmax是不至于使輸入級是不至于使輸入級差分管反向擊穿損壞的最大差分管反向擊穿損壞的最大差模輸入電壓。差模輸入電壓。(9)- -3dB帶寬帶寬 : 當(dāng)頻率升高使當(dāng)頻率升高使Aud下降下降3dB時(shí)的信號(hào)頻率。時(shí)的信號(hào)頻率。(10)轉(zhuǎn)換速率

35、轉(zhuǎn)換速率SR :maxOddtuSR ，表示集成運(yùn)放對大信號(hào)表示集成運(yùn)放對大信號(hào)快速變化跟蹤的能力。快速變化跟蹤的能力。(11)單位增益帶寬單位增益帶寬 f c : 使使Aud 下降到下降到1時(shí)所對應(yīng)的信號(hào)頻率時(shí)所對應(yīng)的信號(hào)頻率 。 (7)最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓 UIcmax: UIcmax為輸入級能正常放大為輸入級能正常放大共模信號(hào)時(shí)，容許輸入的最大共模信號(hào)。共模信號(hào)時(shí)，容許輸入的最大共模信號(hào)。型號(hào)型號(hào)差模輸入電阻差模輸入電阻（）輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓(mV)共模抑制比共模抑制比（dB）轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率（V/s）CF74121062900.5LF3531012510013LF35

36、61012310012TL08210125100131. 幾種典型的通用型運(yùn)算放大器參數(shù)幾種典型的通用型運(yùn)算放大器參數(shù)5.7.2 集成運(yùn)放的種類集成運(yùn)放的種類通用型通用型2. 幾種典型的高速、寬帶型運(yùn)算放大器參數(shù)幾種典型的高速、寬帶型運(yùn)算放大器參數(shù)型號(hào)型號(hào)單位增益帶寬單位增益帶寬（MHz）轉(zhuǎn)換速率轉(zhuǎn)換速率（V/s）差模輸入電阻差模輸入電阻（）共模抑制比共模抑制比（dB）LM7331202700.2510650LM31815703106100AD962060022002106605.7.2 集成運(yùn)放的種類集成運(yùn)放的種類高速和寬帶型高速和寬帶型3. 幾種典型的高精度、低噪聲型運(yùn)算放大器參數(shù)幾種典型的高精度、低噪聲型運(yùn)算放大器參數(shù)型號(hào)型號(hào)輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓（V）輸入失調(diào)電輸入失調(diào)電流（流（nA）失調(diào)電壓失調(diào)電壓溫度系數(shù)溫度系數(shù)（V/）共模抑制比共模抑制比（dB）OP07250.31.0V/Month110OP2730150.2108OP371070.2108LM72520020.6120NE553250010051005.7.2 集成運(yùn)放的種類集成運(yùn)放的種類高精度低噪聲型高精度低噪聲型4. 幾種典型的高輸入阻抗型運(yùn)算放大器參數(shù)幾種典型的高輸入阻抗型運(yùn)算放大器參數(shù)型號(hào)型號(hào)差模輸入電阻差模輸入電阻（）輸入偏置電流輸入偏