第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路

第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路12．1多級(jí)放大器基本內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)

12．1．1常見的耦合方式直接耦合：DC耦合信號(hào)，低頻響應(yīng)好，但要各級(jí)電位配合，存在零點(diǎn)漂移問(wèn)題；阻容耦合：各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立，容易調(diào)試，低頻響應(yīng)差；變壓器耦合：各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立，阻抗匹配，低頻響應(yīng)差；第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路12．1．2多級(jí)放大電路的計(jì)算（1）電壓放大倍數(shù)（2）輸入電阻：第一級(jí)的輸入電阻Ri1;（3）輸出電阻：為輸出級(jí)的輸出電阻Ron;計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意各級(jí)間的相互影響，后一級(jí)的輸入電阻為前級(jí)的負(fù)載，前級(jí)的輸出電阻為后級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻。第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路12．1．3多級(jí)放大器的頻率響應(yīng)放大器級(jí)數(shù)增加后，放大倍數(shù)增加了，但通頻帶變窄了。有n級(jí)的下限頻率為fL1,fL2,…fLn;上限頻率為fH1,fH2,…fHn;則總的上、下限頻率為第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路12．2集成運(yùn)算放大器基本內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)

12．2．1集成電路的主要特點(diǎn)相鄰元件特性一致性好，用有源器件代替無(wú)源元件，二極管由三極管代替，但只能制作小電容；12．2．2集成運(yùn)算放大器的典型結(jié)構(gòu)運(yùn)放是一種高增益，DC耦合，多級(jí)放大電路。有四部分組成：輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)、偏置電路組成。第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)偏置電路輸入輸出輸入級(jí)：輸入電阻高，失調(diào)和零漂小→通常為差分放大電路；中間級(jí):電壓放大倍數(shù)大→共射放大電路；

輸出級(jí):輸出電阻小，負(fù)載能力強(qiáng)→互補(bǔ)推挽乙類放大電路；偏置電路:為各級(jí)提供穩(wěn)定的偏置電流→電流源電路；

第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路12．2．3差分放大電路典型電路

第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路1．電路類型：雙入/雙出，雙入/單出，單入/雙出，單入/單出四種。有射極長(zhǎng)尾（射極電阻）和恒流源電路兩種）。第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路2．電路主要特點(diǎn)（1）電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)對(duì)稱；（2）抑制零點(diǎn)漂移，雙端輸出時(shí)零漂為零，單端輸出時(shí)射極電阻RE的共模負(fù)反饋?zhàn)饔?，具有抑制零漂作用；?）抑制共模信號(hào)，雙端輸出時(shí)無(wú)共模放大能力；第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路（4）放大差模信號(hào)，兩個(gè)大小相等，極性相反的信號(hào)，兩個(gè)輸出端也有大小相等，方向相反的輸出信號(hào)，雙端輸出時(shí)，總輸出為兩邊輸出之和（2倍關(guān)系）；3．靜態(tài)分析以對(duì)稱性思路分析有第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路4．動(dòng)態(tài)分析（1）小信號(hào)差模特性差模信號(hào)輸入時(shí)，發(fā)射極成為“交流虛地”，負(fù)載電阻中心點(diǎn)電位為零，雙端輸出時(shí)，負(fù)載電阻折半處理，單端輸出時(shí)不折半。第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路(a)差模電壓放大數(shù)雙端輸出

單端輸出

(b)輸入電阻

(c)輸出電阻：?jiǎn)味溯敵鰰r(shí)

雙端輸出時(shí)第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路（2）小信號(hào)共模特性此時(shí)RE為兩倍計(jì)算(a)共模電壓放大數(shù)：雙端輸出時(shí)單端輸出時(shí)

(b)共模輸入電阻

第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路（3）共模抑制比KCMRKCMR=|Aud/Auc|

該數(shù)值越大越好

（4）任意輸入信號(hào)分解，令兩個(gè)輸入信號(hào)ui1,ui2;差模信號(hào)為：

共模信號(hào)為：總輸出電壓為：

第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路（5）差分放大電路的電壓傳輸特性12．2．4電流源電路1．電流源電路的特點(diǎn)視為一個(gè)二端網(wǎng)絡(luò)，交流等效電阻很大，直流等效電阻很小2．電流源作有源負(fù)載和偏置電路第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路12．2．5復(fù)合管電路二個(gè)以上管子以一定的形式連接，等效成一只管子的作用,復(fù)合后的電流放大系數(shù):等效管的類型決定于前置管第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路12．2．6集成運(yùn)放的主要參數(shù)輸入失調(diào)參數(shù)、差模特性參數(shù)、共模特性參數(shù)、大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性、電源特性參數(shù)12．3集成運(yùn)算放大器組成的運(yùn)算電路基本內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)運(yùn)算電路的分析方法1．理想運(yùn)算放大器的特性都趨向無(wú)窮大

第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路均為零。

2．運(yùn)算放大器的工作狀態(tài)運(yùn)算電路中引入深度負(fù)反饋，運(yùn)放工作在線性區(qū)，信號(hào)過(guò)大時(shí)，輸出受電源限制，將會(huì)出現(xiàn)非線性失真。3．虛短和虛斷虛短—運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間的電壓差近似等于零。

虛斷—流入運(yùn)放輸入端的電流近似等于零。第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路12．3．2集成運(yùn)算放大器組成的基本運(yùn)算電路

1．比例運(yùn)算放大器（1）反相比例（2）同相比例第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路2．加法運(yùn)算

3．差分輸入比例4．積分與微分運(yùn)算第12章線性集成運(yùn)算放大器和運(yùn)算電路5．對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算12．4模擬乘法器及其應(yīng)用12．4．1模擬乘法器電路符號(hào)和輸入/輸出關(guān)系uxuyKuo12．4．1模擬乘法器的應(yīng)用1．平方運(yùn)算電路乘法器兩個(gè)輸入相等

2．除法運(yùn)算3．均方根運(yùn)算uiK例12-1

已知放大電路如圖12-1所示，設(shè)晶體管T1、T2的射極電流放大系數(shù)分別為β1、β2，輸入電阻分別為rbe1、rbe2。試求：（1）Ri、Ro的表示式。（2）

的表示式。

解：（1）

（2）

其中故例12-2

差分放大電路及其參數(shù)如圖12-7所示。設(shè)T1、T2的特性一致，β=50，UBE=0.7V，差模輸入信號(hào)uid=50mV,共模干擾信號(hào)uic=1V。設(shè)RW的滑動(dòng)端在電位器的中間。試求：（1）T1和T2的靜態(tài)工作點(diǎn)IC、UC之值；（2）輸出信號(hào)電壓uo及共模抵制比KCMR之值；（3）若將負(fù)載電阻接在集電極C1對(duì)地之間，重新計(jì)算UC，再求uo及KCMR之值；（4）差模輸入電阻Rid、共模輸入電阻Ric和輸出電阻Ro之值。解：（1）因電路兩邊完全對(duì)稱，從直流等效電路可得：因

則有（2）根據(jù)題意

3）由于電路采用直接耦合方式，當(dāng)負(fù)載電阻接在集電極C1對(duì)地之間時(shí)（4）差模輸入電阻：

共模輸入電阻單端輸出電阻：

雙端輸出電阻：

例12-5

電路如圖12-19所示，所用的各種