《集成运放放大电路》PPT课件

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1、第 8章 集 成 运 算 放 大 电 路8.1 集 成 运 算 放 大 电 路 简 介8.3 集 成 运 放 中 的 电 流 源8.4 集 成 运 放 的 主 要 技 术 指 标 和 集 成 运 放 的 种 类8.2 差 分 放 大 电 路8.5 集 成 运 放 的 使 用 注 意 事 项 8.1 集 成 运 算 放 大 电 路 简 介集 成 运 算 放 大 电 路 Integrated Operational Amplifier, 简 称 集 成 运 放8.1.1 集 成 运 放 的 电 路 特 点 ：(1)很 难 制 作 大 电 容 和 大 电 感 ， 所 以 集 成 运 放 电 路 多

2、采 用 直 接 耦 合 方 式 。(2) 单 个 元 件 的 精 度 不 高 ， 易 受 温 度 影 响 ， 但 相 邻 元 件 的 性 能 参 数 比 较 一 致 ， 对 称 性 好 ， 所 以 集 成 运 放 中 大 量 采 用 差 分 放 大 电 路 和 恒 流 源 电 路 。(3) 尽 可 能 用 有 源 器 件 代 替 无 源 器 件 ， 利 用 晶 体 管 代 替 较 大 的 电 阻 。(4)制 作 不 同 形 式 的 集 成 电 路 只 是 掩 模 不 同 ， 所 以 集 成 运 放 允 许 采 用 复 杂 的 电 路 形 式 。 8.1.2 集 成 运 放 的 方 框 图 实

3、质 上 是 一 个 具 有 高 增 益 的 直 接 耦 合 多 级 放 大 电 路 。图 8-1 集 成 运 算 的 基 本 框 图输 入 级 中 间 级 输 出 级偏 置 电 路uPuN uO 集 成 运 放 各 组 成 部 分 的 作 用1. 输 入 级 提 供 与 输 出 同 相 和 反 相 的 两 个 输 入 端 ， 并 具 有较 高 的 输 入 电 阻 和 抑 制 干 扰 及 零 点 漂 移 的 能 力 ， 因 而采 用 差 分 放 大 电 路 。2. 中 间 放 大 级 是 运 放 的 主 放 大 器 ， 其 主 要 作 用 是 提 供 较高 的 电 压 放 大 倍 数 ， 通 常

4、 由 二 、 三 级 直 接 耦 合 的 共 射极 放 大 电 路 组 成 。 另 外 ， 中 间 放 大 级 还 具 有 将 双 端 输出 转 换 为 单 端 输 出 的 作 用 。3. 输 出 级 应 具 有 输 出 电 压 线 性 范 围 宽 、 带 负 载 能 力 强 、非 线 性 失 真 小 等 特 点 ， 一 般 采 用 互 补 对 称 放 大 电 路 。4. 偏 置 电 路 的 主 要 作 用 是 为 各 级 放 大 电 路 提 供 稳 定 合 适的 静 态 工 作 电 流 ， 集 成 运 放 的 偏 置 电 路 一 般 由 各 种 恒流 源 组 成 。 8.2 差 分 放 大

5、电 路 差 分 放 大 电 路 （ Differential Amplifier）又 称 差 动 放 大 电 路 ， 简 称 差 放 ， 是 构 成多 级 直 接 耦 合 放 大 电 路 的 基 本 单 元 电 路 。它 具 有 温 漂 小 、 便 于 集 成 等 特 点 ， 常 用作 集 成 运 算 放 大 器 的 输 入 级 。 8.2.1 直 接 耦 合 放 大 电 路 的 零 点 漂 移 现 象 1. 零 点 漂 移 现 象 及 其 产 生 的 原 因 直 接 耦 合 放 大 电 路 在 输 入 信 号 为 零 时 ，会 出 现 输 出 端 的 直 流 电 位 缓 慢 变 化 的 现象

6、 ， 称 为 零 点 漂 移 ， 简 称 零 漂 。 图 8-2 零 点 漂 移 现 象 的 测 试 电 路 产 生 零 点 漂 移 的 因 素 电 源 电 压 波 动 、 器 件 参 数 的 改 变 、 温 度 的 变 化 等 都 可 以 产 生 零 点漂 移 。 其 中 温 度 的 变 化 是 产 生 零 点 漂 移 的 主 要 原 因 。 因 此 零 点 漂移 又 被 称 为 温 度 漂 移 ， 简 称 温 漂 。 在 阻 容 耦 合 放 大 电 路 中 ， 缓 慢 变 化 的 零 漂 电 压 被 电 容 等 隔 直 元 件阻 隔 ， 不 会 被 逐 级 放 大 ， 因 此 影 响 不

7、大 ； 在 直 接 耦 合 放 大 电 路 中 ， 各 级 的 零 漂 电 压 被 后 级 电 路 逐 级 放 大 ，以 至 影 响 到 整 个 电 路 的 工 作 ， 显 然 第 一 级 的 零 漂 影 响 最 为 严 重 。 电 源 电 压 的 波 动 可 以 通 过 采 用 高 精 度 的 稳 压 电 源 来 解 决 ； 电 阻 、电 容 等 元 件 可 选 用 高 质 量 的 产 品 ； 半 导 体 三 极 管 参 数 受 温 度 的 影 响 产 生 的 零 漂 是 主 要 的 因 素 。 2. 抑 制 零 点 漂 移 的 方 法（ 1） 选 用 高 稳 定 性 的 元 器 件 ；（

8、2） 元 器 件 要 经 过 老 化 处 理 再 使 用 ， 以 确 保 参数 的 稳 定 性 ；（ 3） 采 用 稳 定 性 高 的 稳 压 电 源 ， 减 少 电 源 电 压波 动 的 影 响 ；（ 4） 采 用 温 度 补 偿 电 路 ， 利 用 热 敏 元 件 来 抵 消放 大 管 的 变 化 ；（ 5） 在 电 路 中 引 入 直 流 负 反 馈 ；（ 6） 采 用 差 分 放 大 电 路 ， 这 是 目 前 应 用 最 广 的电 路 ， 它 常 用 作 集 成 运 放 的 输 入 级 。 图 8-2 温 度 补 偿 电 路 8.2.2 基 本 差 分 放 大 电 路一 .结 构 :

9、对称性结构即 ： 1=2= UBE1=UBE2= UBE rbe1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb 图 8-4 基 本 差 分 放 大 电 路 2021-4-22 1. 差 动 放 大 电 路 一 般 有 两 个 输 入 端 ： 双 端 输 入 从 两 输 入 端 同 时 加 信 号 。 单 端 输 入 仅 从 一 个 输 入 端 对 地 加 信 号 。 2. 差 动 放 大 电 路 可以 有 两 个 输 出 端 。 双 端 输 出 从 C1 和 C2输 出 。 单 端 输 出 从 C 1或 C2 对 地 输 出 。 几 个 基 本 概 念 3. 差 模

10、信 号 与 共 模 信 号i2i1id = uuu 差 模 信 号 ： )(21= i2i1ic uuu 共 模 信 号 ： idodud = uuA差 模 电 压 增 益 ： icocuc = uuA共 模 电 压 增 益 ：总 输 出 电 压 ： icucidudocodo = uAuAuuu 抑制零漂的原理:Uo= UC1 - UC2 = 0当ui1 = ui2 = 0 时，当温度变化时：UC1 = UC2设 T ic1 ,ic2 uc1 , uc2 u o= uc1 - uc2 = 0 1、 差 模 输 入 -两 个 输 入 端 的 信 号 电 压 大 小 相 等 而 极 性 相反 ，

11、 即 ui1=-ui2， ui1=1/2*ui， ui2=-1/2*ui , ui1-ui2=ui 由 于 电 路 结 构 对 称 ， 故Au1=Au2=A uo1=Au1ui1=Aui1=1/2*Aui uo2=Au2ui2=Aui2=-1/2*Aui u o=uo1-uo2=1/2Aui-(-1/2Aui)=Aui 对 输 入 信 号 的 作 用 图 8-5 差 模 输 入 的基 本 差 分 放 大 电 路 用 两 个 晶 体 管 组 成 的 差 动 放 大 电 路 对 差 模 信 号 的电 压 放 大 倍 数 （ 称 差 模 放 大 倍 数 Ad） 与 单 管 放 大电 路 的 电 压

12、放 大 倍 数 相 同 。 实 际 上 这 种 电 路 是牺 牲 一 个 管 子 的 放 大 作 用 来 换 取 对 零 点 漂 移 的 抑 制 。 图 8-5 差 模 输 入 的基 本 差 分 放 大 电 路 2、 共 模 输 入 -两 个 输 入 信 号 大 小 相 等 且 极 性 也 相 同 ，即 ui1=ui2=uic 图 8-6 共 模 输 入 的基 本 差 分 放 大 电 路 共 模 电 压 放 大 倍 数 ： icocc = uuA由 于 电 路 结 构 对 称 ，两 管 集 电 极 电 位 的变 化 量 相 等 且 极 性 相 同 ，因 而 双 端 输 出 电 压 uoc=0

13、1、 温 度 对 电 路 的 影 响 相 当 于 在 电 路 输 入 端 加 入共 模 信 号 ， 因 此 差 分 放 大 电 路 对 温 度 的 影 响有 很 强 的 抑 制 能 力 。2、 在 理 想 情 况 下 ， 差 分 放 大 电 路 双 端 输 出 时 共 模电 压 放 大 倍 数 Ac等 于 零 ， 即 差 分 放 大 电 路 对共 模 信 号 无 放 大 作 用 。 如 果 电 路 的 对 称 性 不 好 ，则 在 输 出 端 会 有 输 出 电 压 ， 使 共 模 电 压 放 大 倍 数不 为 零 ， 即 uo0， Ac0。 共 模 抑 制 比 为 了 综 合 考 察 差 分

14、 放 大 电 路 对 差 模 信 号 的 放 大能 力 和 对 共 模 信 号 的 抑 制 能 力 ， 引 入 了 一 个 指标 参 数 共 模 抑 制 比 KCMR， 差 分 放 大 电 路 的 差 模 电 压 放 大 倍 数 Ad越 大 ， 共模 电 压 放 大 倍 数 Ac越 小 ， 抑 制 温 漂 能 力 就 越 强 。在 电 路 参 数 理 想 对 称 情 况 下 ， K CMR=。 cdCMR = AAK 3、 任 意 输 入 信 号 ：当 ui1=ui2=uic时 ， 输 入 信 号 即 为 共 模 信 号 ；当 ui1ui2时 ， 输 入 了 差 模 信 号 的 同 时 ，还

15、可 能 输 入 了 共 模 信 号 。uo1=Adui1， uo2=Adui2uo=uo1-uo2=Ad(ui1-ui2）可 见 ， 输 出 电 压 与输 入 电 压 之 差 成 正 比 图 8-4 基 本 差 分 放 大 电 路 长 尾 式 差 分 放 大 电 路 + _ + _ + + VCC uu c i1 i2 T T1 2 RcR bR bRo u R EE e V1、 在 差 模 信 号 作 用 下 Re中 的 电 流 变 化 为 零 ， 即 Re对 差 模信 号 无 反 馈 作 用 ， 也 就 是 说 电 阻 Re对 差 模 信 号 相 当 于 短路 。2、 为 了 便 于 调

16、节 工 作 点 ， 使 电 源 和 信 号 源 能 够 “ 共 地 ” ，可 将 原 接 地 端 改 为 负 电 源 -VEE e EERe )(7.0= R VVI 长 尾 式 差 分 放 大 电 路 的 基 本 工 作 原 理 1. 静 态 工 作 点 的 计 算 ：0= i2i1 uu 忽 略 Ib， 有 ： Ub1=Ub2=0V ReCC2C1 21= IIII CE2CE1 =UU )7.0(CCCC RIVCB1B1 III 0= C2C1O UUU + _ + _ + + VCC uu c i1 i2 T T1 2 RcR bR bRo u R EE e V (1)加 入 差 模

17、 信 号 ui1=-ui2 =uid/2，2.电 路 的 动 态 分 析 所 以 ， R e对 差 模信 号 相 当 于 短 路 。若 ui1 ,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 IRe不变 UE不变 uic=0。 + _+_+ + VCC uu c i1 i2 T T1 2 RcR bR bRo u R EE e V 图 8-8 差 分 放 大 电 路 加 差 模 信 号 becd rR RA bu 求 差 模 电 压 放 大 倍 数 ： 因为ui1 =- ui2设 ui1 ,ui2 uo1 ,uo2 。电 路 对 称 uo1=uo2 uo= uo1 uo2=2 uo1 差 模 电

18、 压 放 大 倍 数 2i1i Odu uu uA 1iO122uu 1iO1uu + _ + _ + + VCC uu c i1 i2 T T1 2 RcR bR bRo u R EE e V 差 模 输 入 电 阻 beid 2 rRR b 输 出 电 阻 co 2RR 思 考 ： 如 果 输 出 端 接 负 载 电 阻 RL，则 以 上 求 得 的 参 数 如 何 变 化 ？ + _ + _ + + VCC uu c i1 i2 T T1 2 RcR bR bRo u R EE e V beLcd )2/( rR RRA bu 差 模 电 压 放 大 倍 数 2i1i Odu uu uA

19、 1iO122uu 1iO1uu - - + - 2 + R E id b 2 T u T i1 id b 1 R R u cc + i2 2 u R u- u u + + o1 o u o2 + + + + ibber R - + C o1 uRL - + u i1 icib 2 bR差 模 输 入 电 阻 : beid 2 rRR b 输 出 电 阻 : co 2RR (2)加 入 共 模 信 号 ui1=ui2 =uic， uid=0。设 ui1 ， ui2 uo1 ， uo2 。因 ui1 = ui2， uo1 = uo2 u o= 0 (理想化)。共 模 电 压 放 大 倍 数 0u

20、c A -+ - _+ uu e uR1 CCRE To1 RL+ i2uic +cuR o bT+ Reb I 2 R VVo2 cR +i1u EE icu 8.2.3 具 有 恒 流 源 的 差 分 放 大 电 路 根 据 共 模 抑 制 比 公 式 ：beb eCMR rR RK 加 大 Re， 可 以 提 高 共 模 抑制 比 。 为 此 可 用 恒 流 源 T3来代 替 Re 。等效很大的交流电阻，直流电阻并不大。恒流源使共模放大倍数减小，而不影响差模放大倍数，从而增加共模抑制比。恒流源的作用 + - + _ o V i2u u R i1 + L u EE R R + 1T T R

21、 CC b R R V c 2 c b 3 1R R2 T3 带 恒 流 源 的 差 动 放 大 电 路 的 计 算 ： 静 态 工 作 点 ： + + _ - R RT + Rb T CC 1 R EE u b2 V Rc c V + i2u u i1 o RL 3 R1 R2 T3I c3 A B 21 1EEAB RR RVU 3ABC3 V7.0RUI 2C3C2C1 III 动 态 ： 恒 流 源 等 效 电 阻 ： )/1( 321be3 3ce RRRr RrR 等 效 8.2.4 差 分 放 大 电 路 的 四 种 接 法 差 分 放 大 器 共 有 四 种 接 法 : 1.

22、双 端 输 入 、 双 端 输 出 （ 双 入 双 出 ） 2. 双 端 输 入 、 单 端 输 出 （ 双 入 单 出 ） 3. 单 端 输 入 、 双 端 输 出 （ 单 入 双 出 ） 4. 单 端 输 入 、 单 端 输 出 （ 单 入 单 出 ） 主 要 讨 论 的 问 题 有 ： 差 模 电 压 放 大 倍 数 、 共 模 电 压 放 大 倍 数 差 模 输 入 电 阻 输 出 电 阻 1.双 端 输 入 双 端 输 出(1)差 模 电 压 放 大 倍 数 （ 2） 共 模 电 压 放 大 倍 数0 uc A（ 3） 差 模 输 入 电 阻 beid 2 rRR b （ 4） 输

23、出 电 阻 co 2RR -+ - _ - + o o2 c u + b V 2 u u R L R i2 + o1 T eR R u i1 c V b CC u EE + + R 1T R beLcdu )2/( rR RRA b 2. 双 端 输 入 单 端 输 出（ 1） 静 态 时 输 出 端 的 直 流 电 位 不 为 零 。 （ 2） 输 出 信 号 只 从 一 管 的 集 电 极 取 出 ，所 以 电 压 放 大 倍 数 仅 为 双 端 输 出 电 路 的 一 半 。 （ 3） 电 路 的 零 漂 和 共 模 抑 制 比 KCMR指 标 要 低 于 双 端 输 出 电 路 。 b

24、eb Lcud 2 /rR RRA 这 种 方 式 适 用于 将 差 分 信 号 转 换为 单 端 输 出 的 信 号 。(1)差 模 电 压 放 大 倍 数 （ 2） 差 模 输 入 电 阻 beid 2 rRR b （ 3） 输 出 电 阻 co RR + _ c u + b V 2 u R L R i2 o1 T eR R i1 c V b CC u EE + R 1T R + （ 4） 共 模 电 压 放 大 倍 数 + _ c u + b V 2 u R L R i2 o1 T eR R i1 c V b CC u EE + R 1T R + icu uic iRe ui1=ui2

25、=uic， 设 ui1 ， ui2 ie1 ， ie1 。 iRe （=2 ie1 ） 画 出 共 模 等 效电 路 uu c ic + b 1 u R ic c i1 T2R R o1 R u u T + i2 b R + L i eR e1 Re 2 2 ie2 图 8-11 双 端 输 入 单 端 输 出 电 路 对 共 模 信 号 的 等 效 电 路 ico1icocuc = uuuuA ebeb L 2)1(= RrR R eL2 RR 求 共 模 电 压 放 大 倍 数 ： uu c ic + b 1 u R ic c i1 T2R R o1 R u u T + i2 b R +

26、L i eR e1 Re 2 2 ie2 + + + + i - Rbeu L u R R+r - b o1C b b i ic c i Re2 3. 单 端 输 入 双 端 输 出图 8-12 单 端 输 入 双 端 输 出 电 路 单 端 输 入 等 效 双 端 输 入 : 因 为 Re 从 T2发 射 极 看 进去 的 等 效 电 阻 ， 故 Re 可 视 为 开路 ， 于 是 有 beLcd )2/( rR RRA bu ui1 = ui2 = ui /2 计 算 同 双 端 输 入 双 端 输 出 ： 0uc A beid 2 rRR b co 2RR _R RT + Rb T1 E

27、E e b2 V iu i Re i1 u+ -i2 u + - beLcd 2 /rR RRA bu 4. 单 端 输 入 单 端 输 出 注 意 放 大 倍 数 的 正 负 号 ： 设 从 T1的 基 极 输 入 信 号 ， 如 果 从 uo1 输 出 为 负 号 ； 从 uo2 输 出 为 正 号 。 计 算 同 双 入 单 出 ： eLc 2 RRAu beid 2 rRR b co RR _ + V R i1 R b e c V 2T R R + Lb c u EE o1 u RR Re T CC 1 i + (1)差 模 电 压 放 大 倍 数 与 单 端 输 入 还 是 双 端

28、输 入 无 关 ， 只 与 输 出 方 式 有 关 ： 差 分 放 大 器 动 态 参 数 计 算 总 结 双 端 输 出 时 ： beLcdu )2/( rR RRA b 单 端 输 出 时 ： beLcud 2 /rR RRA b (2)共 模 电 压 放 大 倍 数 与 单 端 输 入 还 是 双 端 输 入 无 关 ， 只 与 输 出 方 式 有 关 ： 双 端 输 出 时 ： 单 端 输 出 时 ： 0uc A eLuc 2 RRA (3)差 模 输 入 电 阻 不 论 是 单 端 输 入 还 是 双 端 输 入 ， 差 模 输 入 电 阻Rid是 基 本 放 大 电 路 的 两 倍

29、 。 单 端 输 出 时 ， 双 端 输 出 时 ， co RR co 2RR beid 2 rRR b (4)输 出 电 阻 (5)共 模 抑 制 比 共 模 抑 制 比 KCMR是 差 分 放 大 器 的 一 个 重 要 指 标 。 beb eeL bebLCMR 2/ )(2/ rR RRR rRRK ucudCMR AAK dBlg20 ucudCMR AAK ， 或 双 端 输 出 时 KCMR可 认 为 等 于 无 穷 大 ， 单 端 输 出 时 共 模 抑 制 比 ： 例 8.1 电 路 如 图 8-8（ a） 所 示 ， 已 知 Rb=1 k， Rc=10 k，Re=5.3 k

30、， VCC=12 V， VEE=6 V， 晶 体 管 的 =100， rbe=2 k。（ 1） 求 晶 体 管 发 射 极 静 态 电 流 IEQ和 静 态 管 压 降 UCEQ； （ 2） 计 算 Ad、 Ri和 Ro；（ 3） 将 负 载 电 阻 RL=5.1 k接 于 输 出 端 ， 计 算 （ 2） 中 各 参 数 。 解 : (1) 7.7V0.7)V100.5(12URIVU 0.5mAmA5.32 0.762RUVI BEQCCQCCCEQ e BEQEEEQ (2) 20k1022RR 6k2)(12)r2(RR -33321 10100rRRA co bebi beb cd

31、（ 3） 由 于 负 载 电 阻 的 中 点 电 位 在 差 模 信 号 作 用 下 不 变 ，相 当 于 接 地 ， 所 以 RL被 分 成 相 等 的 两 部 分 ，分 别 接 在 T1管 和 T2管 的 c-e之 间 ， 其 差 模 等 效 电 路如 图 8-14所 示 。 图 8-14带 负 载 的 差 模 等 效 电 路 Lc d be/ 2 68b RRA R r 6krR2R bebi 20k 2RR co 例 8.2 图 8-15所 示 电 路 中 ， 已 知 VCC= VEE =9 V， Rc=10 k， Rb= Rw= 100 ， I=1.2 mA， Rw的 滑动 端 位

32、于 中 点 ，晶 体 管 =50， rbe=2.5 k， 求 ：（ 1） 静 态 工 作 电 流 ；（ 2） 差 模 电 压 放 大 倍 数 Ad。解 ： （ 1） 电 路 为 恒 流 源 差 分 放 大 电 路 ，晶 体 管 射 极 电 流 之 和 为 I=1.2 mA，故 IEQ=ICQ=I/2=0.6 mA， IBQ=IEQ/(1+)12 A （ 2） Rw的 中 点 在 差 模 信 号 作 用 下 相 当 于 接 地 ， 等 效 电 路如 图 8-15（ b） 所 示 ， 从 图 中 可 求 得 差 模 电 压 放 大 倍 数图 8-15 972)1(2/2/ Wbe cd RrR R

33、uuuuA bidodidod 8.3 集 成 运 放 中 的 电 流 源 电 流 源 电 路 不 仅 能 输 出 比 较 稳 定 的 电 流 ， 而 且 具 有 较大 的 交 流 等 效 电 阻 ， 在 集 成 电 路 中 常 常 用 它 给 放 大 电路 提 供 偏 置 电 流 或 作 为 有 源 负 载 。 在 集 成 运 算 放 大 电 路 中 ， 根 据 对 称 性 的 设 计 特 点 ，常 用 的 集 成 电 流 源 有 如 下 几 种 形 式 ：1、 基 本 电 流 源 电 路 镜 像 电 流 源 , 比 例 电 流 源 ,微 电 流 源 2、 多 路 电 流 源 3、 改 进

34、型 电 流 源 1、 镜 像 电 流 源CC BCBECCR I2I 2II RUVI基 准 电 流所 以 RC 2 II 当 满 足 2 时 ， 则 RUVII BECCRC1 图 8-16由 于 输 出 恒 流 IC1和 基 准 电流 IR基 本 相 等 ， 它 们 之间 如 同 是 镜 像 的 关 系 ， 所以 这 种 恒 流 源 电 路 称 为 镜像 电 流 源 。优 点 ： 结 构 简 单 ， 具 有 一定 的 温 度 补 偿 作 用 。 8.3.1 基 本 电 流 源 电 路 2、 比 例 电 流 源由 图 可 得UBE0 + IE0Re0 = UBE1 + IE1Re1由 于 由

35、 于 晶 体 管 特 性 完 全 对 称 ，UBE1=UBE0， =0 ， 所 以 010eC01e1C )2( eCR RIIRIRI 由 此 可 得 R1e0eC1 IRRI 两 个 三 极 管 的 集 电 极 电 流 之 比 近 似 与 发 射 极 电 阻 的阻 值 成 反 比 ， 故 称 为 比 例 电 流 源 。 图 8-17 比 例 电 流 源0eBE0CCR R R UVI， 其 中 基 准 电 流 3、 微 电 流 源 在 镜 像 电 流 源 的 基 础 上接 入 电 阻 Re。 引 入 Re使 UBE1 UBE0，且 IC1 1时 ，代 入 上 式 得 ，因 为 SETBE

36、IIlnUU C1ReTC1 IIlnRUI这 是 一 个 超 越 方 程 ， 不 可 能 解 出 IC1， 但 对 于 微 电 流 源电 路 的 设 计 是 有 用 的 。 在 实 际 应 用 中 常 常 采 用 图 解 法或 试 凑 法 解 出 电 流 I C1 。 RUVI BE0CCR 其 中 基 准 电 流 实 际 设 计 电 路 时 ， 在 IR和 要 求 的 IC1的 数值 给 定 时 ， 可 以 选 择 Re， 即就 可 以 得 到 要 求 的 电 流 IC1。 C1RC1Te IIlnIUR 8.3.2 多 路 电 流 源 由 于 集 成 运 放 是多 级 放 大 电 路 ，

37、 需 要 给 多个 放 大 管 提 供 偏 置 电 流 和有 源 负 载 ， 因 此 常 用 到 多路 电 流 源 。 多 路 电 流 源 是用 同 一 个 基 准 电 流 ， 同 时产 生 几 路 输 出 电 流 的 电 流源 电 路 。 图 8-19 基 于 比 例 电 流 源 的 多 路 电 流 源 e0C1 Re1e0C2 Re2 e0C3 Re3 RI IRRI IRRI IR ，当 I R确 定 后 ， 改 变 各 电 流 源 射 极 电 阻 ，可 获 得 不 同 比 例 的 输 出 电 流 。 图 8-19 基 于 比 例 电 流 源 的 多 路 电 流 源 8.3.3 改 进

38、型 电 流 源 1. 加 射 极 输 出 器 的 电 流 源 2C1 0 20 1R R1R 121 12(1 ) EC R B RB B BC II I I I II I II III BBBBEBE IIIUU 1010 210 , ，因 为 所 以 ， C1 21 (1 )R RII I 2、 威 尔 逊 电 流 源 图 8-21 威 尔 逊 电 流 源 RRC CCCCBR CCEC CCBCE III IIIIII IIII IIIII ）（整 理 得 2221 2 2221 21122 22 22 2222202 222 12 8.3.4 以 恒 流 源 作 为 有 源 负 载 的

39、 差 分 放 大 电 路 T1、 T2是 放 大 管 ， T3 、 T4 构 成 镜 像 电 流 源 作 为 T1、 T2 集 电 极 的 等 效 负 载 电 阻 Rc。 设 电 路 两 边 的 参 数 完 全 对 称 ， 对 于 差 模 信 号 来 说 ， T1、 T2集 电 极 电 流 大 小 相 等 且 方 向 相 反 ， 即 iC1=-iC2。 若 忽 略 T3、 T4的 基 极 电 流 ， 则 iC3=iC1=iC4， i o=iC4-iC2=iC1-(-iC1)=2iC1， 可 见 ， 输 出 电 流 是 单 端 输 出 的 两 倍 ， 负 载 上 得 到 如 同 双 端 输 出

40、的 电 流 。 对 于 共 模 信 号 ， 输 出 电 流 为 零 。 可 见 ， 用 镜 像 电 流 源 作 差 分 放 大 电 路 的 有 源 集 电 极 负 载 电 阻 ， 可以 使 单 端 输 出 具 有 与 双 端 输 出 相 同 的 差 模 放 大 倍 数 及 共 模 抑 制 比 。 图 8-22 有 源 负 载 共 射 放 大 电 路 8.4 集 成 运 放 的 主 要 技 术 指 标 和 集 成 运 放 的 种 类 集 成 运 算 放 大 器 的 符 号 + A反 相 输 入 端同 相 输 入 端 输 出 端一 、 开 环 差 模 电 压 增 益 A od一 般 用 对 数 表

41、 示 ， 定 义 为 UU UA lg20 - Ood单 位 ： 分 贝 Aod是 决 定 运 放 精 度 的 重 要 因素 。 理 想 情 况 Aod 为 无 穷 大 ； 实 际 情 况 Aod 为 100 140 dB。8.4.1 集 成 运 放 的 主 要 技 术 指 标 二 、 输 入 失 调 电 压 UIO三 、 输 入 失 调 电 压 温 漂 UIO 定 义 ： 为 了 使 输 出 电 压 为 零 ， 在 输 入 端 所 需 要 加 的补 偿 电 压 。 它 的 大 小 反 映 了 电 路 的 不 对 称 程 度 和 调 零 的难 易 。 要 求 愈 小 愈 好 。 一 般 运 放

42、 ： UIO 为 1 10 mV；高 质 量 运 放 ： UIO 为 1 mV 以 下 。定 义 ： TU U dd IOIO 一 般 运 放 为 每 度 10 20 V；高 质 量 运 放 低 于 每 度 0.5 V 以 下 ；表 示 失 调 电 压 在 规定 工 作 范 围 内 的 温度 系 数 ， 是 衡 量 运放 温 漂 的 重 要 指 标 。 四 、 输 入 失 调 电 流 IIO五 、 输 入 失 调 电 流 温 漂 IIO 当 输 出 电 压 等 于 零 时 ， 两 个 输 入 端 偏 置 电 流之 差 ， 即定 义 ： B2B1IO III 一 般 运 放 为 几 十 一 百

43、纳 安 ； 高 质 量 的 低 于 1 nA。定 义 ： TII dd IOIO 一 般 运 放 为 每 度 几 纳 安 ； 高 质 量 的 每 度 几 十 皮 安 。用 以 描 述 差 分 对 管 输 入 电 流 的 不 对 称 情 况 。代 表 输 入 失 调 电 流 的 温 度 系 数 。 六 、 输 入 偏 置 电 流 IIB七 、 差 模 输 入 电 阻 rid八 、 共 模 抑 制 比 KCMR定 义 ： 输 出 电 压 等 于 零 时 ， 两 个 输 入 端 偏 置 电 流 的平 均 值 。 )(21 B2B1IB III 定 义 ： IdIdid IUr 一 般 集 成 运 放

44、 为 几 兆 欧 。定 义 ： 开 环 差 模 电 压 增 益 与 开 环 共 模 电 压 增 益 之 比 ， 一般 用 对 数 表 示 ， 即衡 量 集 成 运 放 抑 制 温 漂 的 能 力 ， 其 值 越 大 越 好 。 多 数 集成 运 放 在 80 dB 以 上 ， 高 质 量 的 可 达 160 dB。衡 量 差 分 对 管 输 入 电 流 绝 对 值 大 小 的 指 标 。衡 量 集 成 运 放 向 信 号 源 索 取 电 流 的 大 小 。 要 求 rid愈 大 愈 好ocodCMR lg20 AAK 九 、 最 大 共 模 输 入 电 压 UIcm 输 入 端 所 能 承 受

45、 的 最 大 共 模 电 压 。 超 过 此 值 ， 集 成 运放 的 共 模 抑 制 性 能 将 显 著 恶 化 。 集 成 运 放 工 作 不 正 常 , 失去 差 模 放 大 能 力 。十 、 最 大 差 模 输 入 电 压 UIdm 反 相 输 入 端 与 同 相 输 入 端 之 间 能 够 承 受 的 最 大 电 压 。超 过 此 值 ， 输 入 级 差 分 对 管 中 的 一 个 管 子 的 发 射 结 可 能被 反 向 击 穿 。十 一 、 3 dB带 宽 fH 表 示 A od 下 降 3 dB 时 的 频 率 。 一 般 集 成 运 放 fH 只有 几 赫 至 几 千 赫 。

46、 十 二 、 单 位 增 益 带 宽 BWG Aod 降 至 0 dB 时 的 频 率 ， 此 时 开 环 差 模 电 压 放 大 倍数 等 于 1 。 衡 量 增 益 带 宽 积 的 大 小 。十 三 、 转 换 速 率 SR 额 定 负 载 条 件 下 ， 输 入 一 个 大 幅 度 的 阶 跃 信 号 时 ，输 出 电 压 的 最 大 变 化 率 。 单 位 为 V / s 。 描 述 集 成 运 放对 大 幅 度 信 号 的 适 应 能 力 。 在 实 际 工 作 中 ， 输 入 信 号 的 变 化 率 一 般 不 要 大 于 集成 运 放 的 S R 值 。 其 他 技 术 指 标 还 有 ： 最 大 输 出 电 压 、 静 态 功 耗 及 输出 电 阻 等 。 8.4.2 集 成 运 放 的 种 类 1. 按 性 能 指 标 分 类 分 为 通 用 型 和 专 用 型 两 大 类 2. 按 运 放 供 电 电 源 分 类 (1) 双 电 源 集 成 运 放 。 (2) 单 电 源 集 成 运 放 。 3. 按 运 放 制 作 工 艺 分 类（ 1） 双 极 型 集 成 运 放 。（ 2） 单 极 型 集 成 运 放 。（ 3） 双 极 -单 极 兼 容 型 集 成 运 放 。