电子技术基础》第4章

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1、第4章集成运算放大器在通信设备，电子仪器及自动控制系统中，所要放大的信号并不都是变化较快的交流信号，有很多是变化极为缓慢的信号。缓慢变化的信号叫做直流信号。如许多传感器（温度、压力）的输出信号都是微弱的直流信号，高保真扩音机信号中的低频成分也是相对缓慢变化的信号。要放大缓慢变化的信号，只能采用直接耦合的方法。1在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为集成电路（IntegratedCircuits，简称ICS）。它的体积小，性能却好。自1959年世界上出现第一块集成电路至今，只不过四十年时间

2、，但它已深入到一切产业的每种产品中。在导弹、卫星、战车、舰船、飞机等军事装备中；在数控机床、仪器仪表等工业设备中；在通信和计算机中；在音响、电视、录象、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中都采用了集成电路。1904年出现的电真空器件、1948年出现的半导体器件和1959年出现的集成电路，都对当时的科学技术的进步产生了重大的影响。本世纪初开始进入电子时代。2集成度小规模中规模大规模超大规模导电类型双极型（即BJT型）单极型（即MOS型）模拟集成电路数字集成电路线性集成电路非线性集成电路功能逻辑门存储器PLD数模和模数接口3（a）为圆壳式（b）为双列

3、直插式（c）为扁平式（d）为单列直插式（e）为菱形式44.1直接耦合放大电路两级直接耦合放大电路如图4-1所示图4–1两级直接耦合放大器电路54.1.1直接耦合放大器和组成及其零点漂移现象图４-２直接耦合放大电路的零点漂移1．零点漂移现象当输入电压为0时，由于温度等原因，输出电压uo≠0。并且随温度的变化而变化。输入信号为0，而输出信号不为0的现象称为零点漂移简称零漂(zerodrift)。6２.产生零点漂移的原因产生零点漂移的原因很多，如温度的变化（包括环境温度的变化及三级管工作时由于管耗引起的结温变化），电源电压的波动以及电路元件以及电路

4、元件参数的变化等，都会引起放大电路的零点漂移。其中又以温度的变化使三级管参数随之变化引起的漂移最为严重。当温度上升时，将引起ICBO及β增大，Ube减小。从而使静态工作点Q上移，集电极电流IC增加，产生零点漂移现象。73．抑制零点漂移的方法（1）在电路中引入直流负反馈，例如典型的静态工作点稳定电路（见图2-8）中Re所起的作用。（2）采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化。（3）采用特性相同的管子，使它们的温漂互相抵消，例如“差分放大电路”。84.1.2差分放大电路1．基本差分式放大电路基本差分式放大电路如图4-3所示。图4-3基

5、本差分式放大电路它是由两个特性相同的三极管T1、T2分别组成的对称电路，有两个输入端和两个输出端。它们的静态工作点和电压放大倍数等均相同。9（１）工作原理①静态分析UO=UC1-UC2=0②动态分析ui1=－ui2=ui/2（2）抑制零点漂移的原理由于差分放大电路与普通的单端输入、单端输出的放大电路不同，其输入、输出都可能是双端，为了更好的分析差分放大电路的特性，我们定义差分放大电路的输入信号为两种形式：差模信号和共模信号。10所谓差模信号，是指两个输入信号之差，用uId表示它在差分放大管T1、T2的基极接入的是幅值相等、相位相反的一对信号，

6、即uI1=-uI2所谓共模信号，是指两个输入信号的算术平均值，用uIC表示它在差分放大管T1、T2的基极接入的是幅值相等，相位相同的一对信号。即uI1=uI2。当输入共模信号时：uI1=uI2，理想双端输出时差分放大电路的输出电压uOC=Au（uI1-uI2）=0。可见，差分放大电路能抑制共模信号输出。11在差分式放大电路中，无论是温度变化还是电源电压的波动都会引起两管集电极电流及相应的基电极电压相同的变化其效果相当于在两个输入端加了共模信号，由于电路的对称性，和发射极电阻Re对共模信号的负反馈作用。在理想情况下，可使输出电压不变，从而抑制了

7、零点漂移。12（３）主要技术指标的计算①差模电压放大倍数双端输入，双端输出的差模电压放大倍数在图4-3所示的电路的交流通路如图4-4所示。图4-4基本差分式放大电路的交流通路13当集电极C1、C2两点间接入负载电阻RL时双端输入，单端输出的差模电压放大倍数如输出电压取自其中一管的集电极（uo1或uo2），则称为有单端输出，此时由于只取一管的集电极电压变化量，所以这时的电压放大倍数只有双端输出时的一半，即其中14②差模输入电阻和输出电阻根据输入、输出电阻的定义，从图4-4可以看出单端输出时，差模输出电阻为③共模抑制比共模抑制比定义为差模电压放大

8、倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值，即差模电压放大倍数越大，共模电压放大倍数越小，则共模抑制能力越强，放大电路的性能越优良，因此希望KCMR值越大越好。共模抑制比有