集成运放的基本电路.doc

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1、集成运放的基本电路第三节集成运放的基本电路集成运算放大器简称运放，是目前应用最广泛的集成放大器，早期用于模拟计算机，对信号进行模拟计算，并由此而得名。随着微电子技术的发展和运算放大器价格的降低，现在已作为一种通用的高性能放大器件来使用，在各种放大器、比较器、振荡器、信号运算电路中得到广泛应用。一、集成运放的电路组成集成运放是一种高电压放大倍数的多极放大器，它的电压放大倍数一般有几万倍到几千万倍。它的内部电路一般由四部分组成:(1)输入极输入极是影响集成运放工作性能的关键极，为了保证放大器的静态工作点的稳定，使输入为零电压时，输出能基本保持零电压不变，几乎毫无例外地采用带恒

2、流源的差分放大器。(2)中间极中间极主要用来进行电压放大，要求有极高的放大倍数，故一般由共射极电路构成。(3)输出极为了减少输出电阻，提高电路的带负载能力，输出极通常采用互补对称放大电路。为了防止负载短路或过载时造成损坏，输出极往往还带有保护电路。(4)辅助电路为了使各级放大电路得到稳定的直流偏置，有的还设置有外接调零电路和消除自激振荡的相移补偿电路等。二、电流源电流源电路在集成运算放大器内部使用非常广泛，它的用途主要有两方面，一是为放大电路提供稳定的偏置电流;二是作为放大电路的有源负载，增大放大倍数和动态范围。常用的电流源电路有单三极管电流源和镜像电流源。当温度升高时，

3、放大器静态电流I增大，在R上的压降增加，而V管的基极电压是由Ce3R与R分压提供的一个基本稳定的电压，因而管子V的发射结电压V将随着R上压降b1b23EBe的增加而减小，使三极管V的基极电流I减小，从而抑制放大器静态电流的增大，而使输3B出电流I近似不变。C电流源具有直流电阻小，而交流电阻又很大的特点，在集成电路内部的放大器中广泛使用电流源作为负载，称为有源负载。在共发射极电路中，电流源负载可以使每级放大电路的电压放大倍数达到上千倍甚至更高。三、差分放大器1(零点漂移现象在自动控制和检测装置中，要处理的信号有许多是变化极为缓慢的信号，这类信号统称为“直流信号”。用来放大直

4、流信号的放大电路称为直流放大电路，直流放大电路不能使用阻容耦合或变压器耦合方式，必须采用直接耦合方式才能使直流信号逐级顺利传送，采用直接耦合必须处理好零点漂移的问题。所谓“零点漂移”是指将直流放大电路输入端对地短路，使之处于静态时，在输出端测量会出现不规则变化的电压，这种现象称为零点漂移，简称零漂。那么在直接耦合放大电路中，前一级的零漂电压会传到后一级被逐级放大，严重的话零漂电压会超过有用信号，导致测量和控制系统出错。造成零漂的原因是电源电压的波动和三极管参数随温度的变化，其中最主要的是温度变化的影响。抑制零漂的方法很多，最常用的方法是利用两只特性相同的三极管组成差分放大

5、电路，这种电路在集成运放及其它模拟集成电路中常作为输入极和前置极。下面我们就介绍差分放大电路。2(基本差分放大电路(1)电路结构差分放大电路是一种能够有效抑制零漂的直流放大电路，它的基本形式如图，在电路图途中我们可以看出，它是由两个完全对称的单管放大电路组成的，两个三极管及左右对应的电阻它们的参数基本一致。2v是输入电压，它经R、R分压为v与v分别加到两个管的基极，经放大后得到输出I12I1I2电压v，等于两管集电极输出电压之差v=v,v。OOO1O2(2)抑制零漂的原理由于差分放大电路中两个单管放大电路完全对称，所以在输入信号v=0时，v=v，因IO1O2此输出电压v=

6、0，就是说差分放大电路具有零输入时零输出的特点。O当温度变化时，两个管子的输出电压v、v都要发生变化，但由于电路对称两个管子O1O2的输出变化量相同，即每个管子的零漂相同，,v=,v，所以v=0。由此可见，利用两个O1O2O管子的零漂在输出端相抵消，可以有效地抑制零点漂移。(3)差模输入在两个输入端加上一对大小相等，极性相反的信号，称为差模信号，这种输入方式称为差模输入;此时，差分放大电路对输入信号的放大倍数称为差模放大倍数，用表示A。差VD模放大倍数越大，表明差分放大电路的放大能力越强。(4)共模输入在两个输入端加上一对大小相等，极性相同的信号，称为共差模信号，这种输入

7、方式称为共差模输入;此时，差分放大电路对输入信号的放大倍数称为共差模放大倍数，用表示A。VC共模放大倍数越小，表明差分放大电路抑制零漂的能力越强。(5)共模抑制比差分放大电路常用共模抑制比来衡量放大电路对有用信号的放大能力及对无用漂移信号的抑制能力，用来表示K。它的定义是CMRAVDK,CMRAVC共模抑制比愈大，差分放大电路的性能愈好。34