第4章 集成运算放大器

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1、第4章集成运算放大器4.1直接耦合放大电路中存在的主要问题4.2差分放大电路4.3常见的几种改进型差分电路4.4集成运算放大器4.5理想集成运算放大器与实际集成运算放大器4.6集成运算放大器在实际中的应用4.1直接耦合放大电路中存在的主要问题4.1.1前后级的静态工作点相互影响由于采用了直接耦合，造成了级与级之间工作状态的相互影响。这一点可用图4-1来说明。由于某种原因使得第一级静态工作点IB1、IC1和UCE1发生变化时，则导致第二级的IB2、IC2和UCE2随之改变。显然，第二级静态工作点的变化会导致第三级静态下一页返回图4-1返回4.1直接耦合放大电路中存在的主要问题工作点的

2、改变。可见由于某种原因使得第一级静态工作点发生变化时，就会引起其他各级直流工作状态的改变，这对直接耦合放大电路的设计和调整带来很多不便。为此，我们希望一个直流放大器（往往是多级的）在输入信号为零时，其输出直流电平也为零。这样，当多个直流放大器级联时，就不会造成直流工作状态的相互影响。上一页下一页4.1直接耦合放大电路中存在的主要问题4.1.2零点漂移当把一只电压表（用直流毫伏档）接入一个输入为零的直流放大器的输出端时，由于输入信号为零，从理论上讲，输出端电表的指针应该一直停留在零点。但是实际上，它却离开零点，出现忽大忽小、忽快忽慢的不规则摆动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。引起零

3、漂的外界因素，主要有以下三种：（1）时间漂移:这是由于晶体管和其他元器件参数本身的老化而上一页下一页4.1直接耦合放大电路中存在的主要问题引起的一种零点漂移。（2）温度漂移：这主要是由于晶体管的参数随着环境温度的变化而变化所造成的零漂。（3）电源电压变化引起的漂移：这种漂移可认为是当电源电压变化时，电流的直流电平配置受到某种破坏而导致输出零点的变动。温度变化是产生零点漂移的主要因素，也是最难克服的因素。一个高质量的直流放大电路应该具有高的电压增益和小的零点漂移。上一页下一页4.1直接耦合放大电路中存在的主要问题4.1.3减小零点漂移的办法在多级直接耦合放大电路中，由于各级电路的零点

4、漂移逐级放大，第一级的零漂所产生的影响占主要地位，所以抑制零漂主要是解决第一级放大管的参数受温度影响问题。一般采用如下方法：1.选用高质量的硅管2.利用二极管或热敏元件补偿3.采用差分式放大电路差分式放大就是采用两只型号相同、特性相同的晶体管进行温度补偿，同时放大两个输入信号之差。这种电路具有许多优点，因而在直接耦合放大器中获得广泛应用，成为集成运算放大器的基本组成单元。上一页返回4.2差分放大电路4.2.1基本差分放大电路输入信号可以从两个输出端同时输入（称为双端输入），也可以从一个输入端输入，而将另一个输入端接地（称为单端输入）。输出信号可以从两个管子集电极之间取出（称为双端输

5、出），也可以从一个输出端输出（称为单端输出），根据实际需要，输入和输出方式可灵活选择。下一页返回4.2差分放大电路4.2.2差分放大电路的静态分析静态时，输入信号ui1=ui2=0。由于电路完全对称，两管的集电极电流和集电极电位均相等，即IC1=IC2，UC1=UC2，此时输出电压uo=UC1-UC2=0,这就是说，基本差分放大电路输入为零时，输出也为零。当温度变化或电源电压波动时，两管集电极电位同时漂移，两边电路的漂移在输出端互相抵消。在双端输出时，输出电压没有零点漂移，这是差分放大器的重要特点，也是差分放大器抑制零点漂移的基本原理。上一页下一页4.2差分放大电路4.2.3信号放

6、大原理及电压放大倍数1.共模信号输入理想情况下，差分放大电路的共模电压放大倍数为零。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。但此时，输出电压会很小，共模电压放大倍数很小。差分放大电路的共模电压放大倍数越小，其抑制零点漂移的能力就越强。2.差模信号输入牺牲一根管子的放大作用来换取对零点漂移的抑制。3.任意信号输入上一页下一页4.2差分放大电路4.2.4差分放大器的其他指标1.共模抑制比用共模抑制比来衡量差动放大器电路性能的优劣。CMRR定义如下2.差模输入电阻差模输入电阻rid为在差模输入信号的作用下，输入电压Uid与流入电流之比称为差模输入电阻rid

7、，即从两个输入端看进去的差模输入电阻。且3.差模输出电阻从两管集电极输出的差模输出电阻rod=2Rc。4.共模输出电阻上一页返回4.3常见的几种改进型差分电路4.3.1长尾式差分放大电路为了克服电路中可能存在的不完全对称引起的零点漂移，在基本差分放大电路中增加了发射极公共电阻Re，则得到如图4-8所示的长尾式差分电路。下一页返回4.3常见的几种改进型差分电路4.3.2带恒流源的差分电路1.恒流源特性长尾式差动放大电路，由于接入Re,提高了共模信号的抑制能力，且Re愈大