電工電子技術課件：第二十二講 集成運算放大器

1、5.1 集成運放的組成5.1.1 概述5.1.2 集成運放的輸入級電路差分放大電路5.1.3 集成運放的輸出級電路互補對稱電路5.1.4 集成運放的工作原理和圖形符號返回第5章上頁下頁u-u0中間級輸出級偏置 電路u+ui輸入級5.1.1 概述第5章上頁下頁返回 集成運放的組成框圖翻頁+UCCUEEuouu+電路的簡單說明輸入級中間級輸出級同相輸入端輸出端反相輸入端 輸入級：輸入電阻高，能減小零點漂移和抑制干擾信號，都采用帶恒流源的差分放大電路 。 中間級：要求電壓放大倍數(shù)高。常采用帶恒流源的共發(fā)射極放大電路構成。 輸出級：與負載相接，要求輸出電阻低，帶負載能力強，一般由互補對稱電路或射極輸出

2、器構成。集成電路的特點第5章上頁下頁 在集成電路工藝中還難于制造電感元件和大容量電容，因此集成運放主要采用直接耦合。 運算放大器的輸入級采用差分放大電路，其特點是輸入電阻高、抗干擾能力強、零漂小。 在集成運算放大器中往往用晶體管恒流源代替電阻。返回翻頁引言:多級放大器的耦合方式5.1.2 集成運放的輸入級電路差分放大電路第5章1.阻容耦合（不適用于集成）2.變壓器耦合（不適用于集成）3.光電耦合（集成困難）上頁下頁返回翻頁RRB1C1uiuoTT12UCE1+UCCE2RRC2+4.直接耦合：頻率特性好、便于集成2. 零點漂移零點漂移：指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無規(guī)則地變化的

3、現(xiàn)象。uotO產生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動、電路元件參數(shù)的變化。直接耦合存在的兩個問題：1. 前后級靜態(tài)工作點相互影響差動放大電路一、結構:對稱性結構即：1=2= VBE1=VBE2= VBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb 1. 差動放大電路一般有兩個輸入端：雙端輸入從兩輸入端同時加信號。單端輸入僅從一個輸入端對地加信號。 2. 差分放大電路可以有兩個輸出端，一個是集電極C1，另一個是集電極C2。雙端輸出從C1 和C2輸出。單端輸出從C1或C2 對地輸出。二、 幾個基本概念3. 差模信號與共模信號與輸入信號差模信號：共模信號

4、：idodVD=vvA差模電壓增益icocVC=vvA共模電壓增益i2i1vv=-i2i1vv=)(21=i2i1icvvv+i2i1id=vvv-如果ui1 、ui2 大小和極性是任意的，則可分解為共模與差模。例: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV總輸出電壓icVCidVDocodo=vAvAvvv+=+VCVDCMR=AAK4. 共模抑制比三、差動放大電路的基本工作原理 1. 靜態(tài)工作點的計算：0=i2i1=vv 忽略Ib，有：Vb1=Vb2=0VCE2CE1=VV)6.0(CCCC-=RIVbC

5、B1B1III=ReCC2C121=IIII=2.抑制零漂的原理:vo= vC1 - vC2 = 0vo= (vC1 + vC1 ) - (vC2 + vC2 ) = 0當vi1 = vi2 = 0 時，當溫度變化時：vC1 = vC2 vC1 = vC2(1)加入差模信號設： vi1=-vi2 =vid/2，vic=0。3.電路的動態(tài)分析 Re上電壓恒定,恒定的電壓(類似于工作點穩(wěn)定電路射極旁路電容電壓),對差模信號相當于短路.設vi1 ,vi2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 ie1 = - ie2 IRe不變 VE不變其等效電路為： 因為vi1 =- vi2設vi1 ,vi2 vo1

6、 ,vo2 。由于電路對稱 vo1 = vo2 vo= vo1 vo2= 2 vo1 差模電壓放大倍數(shù) 差模輸入電阻輸出電阻(2)加入共模信號設： vi1=vi2 =vic，vid=0。設vi1 ， vi2 ，使vo1 ， vo2 。因vi1 = vi2， vo1 = vo2 vo= 0 (理想化)。共模電壓放大倍數(shù) RE越大、抑制共模信號的能力越強+UCCRBRLRCRCT1T2C1C2ui2+uiui1+UZR2T3B3iB3iC3DZu01u02+E+u0UEER1RRRB4.帶恒流源差動放大器單端輸入-單端輸出注意放大倍數(shù)計算第5章5.差分放大電路的輸入輸出方式 雙端輸入-單端輸出單端

7、輸入-雙端輸出翻頁+UCCRCT1T2+_uiUEE_IS+_u0RLRCRBRBu0+_ui+_RCRC+UCCRBRBISUEE_u0+_uiRCRC+UCCRBRBISUEE_+_5.1.3 集成運放的輸出級電路互補對稱電路+UCCR1R2RLT1T2BiC1iC2uOiOUCC特點：T1和T2兩個晶體管特性相同且輪流導通，提高輸出功率。 互補對稱電路結構對稱，采 用正負對稱電源，靜態(tài)時無直流電壓輸出，負載可直接接到發(fā)射極，實現(xiàn)了直接耦合。電路為射級輸出器，輸出電阻小，帶負載能力強。第5章上頁下頁返回翻頁R3uiB2B1+D1D2F007集成運放內部電路結構簡圖5.1.4 集成運放的符號、管腳 反相輸入端uu 同相輸入端信號傳輸方向ui輸出端ou實際運放開環(huán)電壓放大倍數(shù)第5章上頁下頁返回本節(jié)結束AO1. 電壓傳輸特性第5章上頁下頁返回52 集成運放的基本特性uo0uiUOMUOM uo= f ( ui ) , 其中 ui = u u UiUi+線性區(qū)uiUiUi+Ui+和uiUi- u-時，u0=