模电助教版第3章 集成运放x.ppt

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1、,电子 技术,IC,电子技术,研究电子器件及其应用的一门学科。或基于半导体器件。 电子元器件早期 ： 电阻器、电容器、电感器 无源元件； 半导体器件： 二极管、三极管、场效应管、集成电路等； 集成电路( IC ) ： 模拟、数字、专用集成电路(ASIC)； 小规模(SSI)、中规模(MSI)、大规模(LSI)、超大规模(VLSI)集成电路 等。 电子电路： 硬件电路(各种各样功能的单元电子电路) - 放大、变换、控制、运算、逻辑电路 等。,Integrated Circuit,电子技术,电子技术发展的简要回顾 电子技术是一门发展极其迅速的学科。电路的形式千变万化，新器件、新电路层出不穷。它的发

2、展大致经历了下面的几代变化： 1904年第一只真空二极管问世；1906年第一只真空三极管问世； 19111912年真空二、三极管应用于电话和无线电通讯中； 1948年后出现了半导体三极管；1951年1960年期间是半导体分立元件（半导体二极管和三极管）；随后的这些年，几乎是每隔56年就出现一种新技术，新的电子器件。 1961年后出现了小规模集成电路(SSI), 100000个元件/mm2； Very Large scale integrated,电子技术,电子技术课程教材的情况大体与器件的发展相似 70年前是全电子管教材，课程称为工业电子学； 7080年主要是分立晶体管加上少量的电子管教材，课

3、程称为晶体管电路； 8190年全分立元件加部分集成电路教材，课程称为电子技术基础； 90年后主要是集成电路为主教材，课程称为集成电子技术； 集成电路( IC ) ：把电路中的所有元件，元件间的连线都集成在一块非常小的芯片上，已分不清元件和电路之间的区别，一块集成电路本身就是一个完善的电子系统。整块集成电路可以看成一个器件，在使用时只要熟悉其功能，电路的外特性，无须知道内部电路的详细工作过程就可以进行应用。,Operational Amplifier,第三章 集成运放 P325,3.1 运放特点,1.结构:,集成运算放大器: 是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。,输入级:

4、采用差分放大电路. 要求: 低温漂, 高共模抑制比和高输入电阻.,中间级: 采用 CE(CS) 电路. 要求: 高电压增益.,输出级: 采用互补对称式共集放大电路. 要求: 低输出电阻, 较强的负载能力, 尽可能大的输出电压幅度.,输入级,输出级,中间级,第三章 集成运放 P325,3.1 运放特点,1.结构:,集成运算放大器: 是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。,输入级,输出级,中间级,集成电路的工艺特点： （1）元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。 （2）集成电路的芯片面积小, 集成度高, 功耗很小. （3) 不宜制造大电阻。采用

5、 微电流源 作偏置电路 及 有源负载. （4）只能制作几十pF 以下的小电容( PN结的结电容 )。因此，集成放大器都采用直接耦合方式。 如需大电容，只有外接。 （5）不能制造电感, 如需电感，也只能外接。 (6) 二极管常用三极管的发射结代替.,第三章 集成运放 P325,3.1 运放特点,1.结构:,集成运算放大器: 是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。,电路符号,输入级,输出级,中间级,EE,输出级,中间级,第三章 集成运放 P325,3.1 运放特点,1.结构:,集成运算放大器: 是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。,低频小信号模型,Aod

6、Rid Ro 0,输入级,输入电阻大,看成一个电压控制电压源( VCVS ).,特点：,电压增益高,输出电阻小,“二高一低”,输出级,中间级,第三章 集成运放 P325,3.1 运放特点,1.结构:,集成运算放大器: 是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。,输入级,输出级,中间级,输入级,3.1 运放特点,1.结构: 2.恒流源,3.1 运放特点,1.结构: 2.恒流源,基本镜像电流源 (多支路电流源) 微电流源 跟随型电流源,3.1 运放特点,1.结构: 2.恒流源,基本镜像电流源 (多支路电流源) 微电流源 跟随型电流源,又: IREF = VCCUBE /R,无论T2

7、( TN ) 的负载如何变化， IC2(ICN)的电流值将保持不变。,3.1 运放特点,1.结构: 2.恒流源,基本镜像电流源 (多支路电流源) 微电流源 跟随型电流源,又: IREF = VCCUBE /R,N = 2 时,T2,3.1 运放特点,1.结构: 2.恒流源,基本镜像电流源 (多支路电流源) 微电流源 跟随型电流源,Re1,Re2,ReN,当参考电流IREF确定后，在各支路串入不同的射极电阻，可得到不同的输出电流。 在获得微小电流源时, 使电阻值(如R )依然适中.,IB1+IB2+ +IBN,IREF Re1 IC2Re2 ICN ReN,IE1 Re1 IE2 Re2 IEN

8、 ReN,UB0.7V,UB,3.1 运放特点,1.结构: 2.恒流源,基本镜像电流源 (多支路电流源) 微电流源 跟随型电流源,Re2,ReN,当参考电流IREF确定后，在各支路串入不同的射极电阻，可得到不同的输出电流。 在获得微小电流源时, 使电阻值(如R )依然适中.,IB1+IB2+ +IBN,UB,Re1,3.1 运放特点,1.结构: 2.恒流源,基本镜像电流源 (多支路电流源) 微电流源 跟随型电流源,Re2,ReN,当参考电流IREF确定后，在各支路串入不同的射极电阻，可得到不同的输出电流。 在获得微小电流源时, 使电阻值(如R )依然适中.,IB1+IB2+ +IBN,又: I

9、REF = VCCUBE /R,N = 2 时,（1）电流小,微电流源的特点：,（2）电流稳定 （电流负反馈）,UB,3.1 运放特点,1.结构: 2.恒流源,基本镜像电流源 (多支路电流源) 微电流源 跟随型电流源 P327,又: IREF = VCCUBE /R,“减小误差”,又: IREF = VCCUBE /R,3.1 运放特点,1.结构: 2.恒流源,基本镜像电流源 (多支路电流源) 微电流源 跟随型电流源,又: IREF = VCC2UBE /R,“减小误差”,3.1 运放特点,1.结构: 2.恒流源,基本镜像电流源 (多支路电流源) 微电流源 跟随型电流源,又: IREF = V

10、CC2UBE /R,电阻Re0作用： 增大T0管工作电流，从而提高T0管的。,“减小误差”,例：通用型集成运放F007,输入级,输出级,中间级,偏置电路,例：通用型集成运放F007,输入级,输出级,中间级,偏置电路,偏置电路：T12R5和T11构成了主偏置电路，产生基准电流： 其他偏置电流都与基准电流有关。 T10T11和R4组成微电流源, 通过T8和T9组成的基本镜象电流源为差动输入级提供偏置电流。T12和T13管构成多支路电流源, T13管是多集电极三极管, 其集电极电流大小比例为3:1, B路作为中间级的有源负载, A路为输出级提供偏置。,例：通用型集成运放F007,输入级,输出级,中间

11、级,偏置电路,输入级：T1 T2 和 T3T4管组成共集一共基复合型差动放大电路, 其中T1和T2管作为射极输出器, 输入电阻高. T3 和T4管是横向PNP管, 发射结反向击穿电压高, 可使输入差模信号达到30V以上. T5T6T7 和R1R2R3组成具有基极补偿作用的跟随型电流源，作为差动输入级的有源负载，可以提高输入级的增益。它们同时还有单端输出转换为双端输出增益的功能。,Operational Amplifier,集成运算放大器: 是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。,中间级: 采用 CE(CS) 电路. 要求: 高电压增益.,输出级: 采用互补对称式共集放大电路

12、. 要求: 低输出电阻, 较强的负载能力, 尽可能大的输出电压幅度.,输入级,输出级,中间级,3.2 差动(分)放大电路 P328,输入级: 采用差分放大电路. 要求: 低温漂, 高共模抑制比和高输入电阻.,3.2 差动(分)放大电路 P328,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,射极耦合差动放大电路 长尾式差动放大电路,Differential Amplifier,3.2 差动(分)放大电路 P328,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,iC1,iC2,iE1,iE2,uE,uO2,uO1, uO ,射极耦合差动放大电路 长尾式差动放大电路,Differential Amplif

13、ier,3.2 差动(分)放大电路 P328,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,iC1,iC2,iE1,iE2,uE,uO2,uO1, uO ,令： uI1 = uI2 = 0V 有: IB1 = IB2 = IBQ =? IC1 = IC2 = ICQ =? IE1 = IE2 = IEQ =? “同,UBE 同” UBE1 = UBE2 = UBEQ 0.7V UCE1Q = ? UCE2Q = ? UE = UBE1 = UBE2 0.7V,3.2 差动(分)放大电路 P328,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,ICQ,ICQ,IEQ,IEQ,UE,UO2Q,UO1Q,

14、UOQ ,令： uI1 = uI2 = 0V 有: IB1 = IB2 = IBQ =? IC1 = IC2 = ICQ =? IE1 = IE2 = IEQ =? “同,UBE 同” UBE1 = UBE2 = UBEQ 0.7V UCE1Q = ? UCE2Q = ? UE = UBE1 = UBE2 0.7V,2IEQ,ICQ,ICQ,IEQ,IEQ,UE,UO2Q,UO1Q, UOQ ,令： uI1 = uI2 = 0V 有: IB1 = IB2 = IBQ =? IC1 = IC2 = ICQ =? IE1 = IE2 = IEQ =? “同,UBE 同” UBE1 = UBE2 =

15、 UBEQ 0.7V UCE1Q = ? UCE2Q = ? UE = UBE1 = UBE2 0.7V,2IEQ, 2IEQRe = UE (VEE ) IEQ = (VEE 0.7)/2Re ICQ IEQ IBQ ICQ /,ICQ,ICQ,IEQ,IEQ,UE,UO2Q,UO1Q, UOQ ,令： uI1 = uI2 = 0V 有: IB1 = IB2 = IBQ =? IC1 = IC2 = ICQ =? IE1 = IE2 = IEQ =? “同,UBE 同” UBE1 = UBE2 = UBEQ 0.7V UCE1Q = ? UCE2Q = ? UE = UBE1 = UBE2

16、0.7V,2IEQ,UO1Q = VCCICQRc1 UO2Q = VCCICQRc2 则： UOQ = UO1Q UO2Q UCE1Q = UO1Q UE UCE2Q = UO2Q UE,ICQ,ICQ,IEQ,IEQ,UE,UO2Q,UO1Q, UOQ ,令： uI1 = uI2 = 0V 有: IB1 = IB2 = IBQ =? IC1 = IC2 = ICQ =? IE1 = IE2 = IEQ =? “同,UBE 同” UBE1 = UBE2 = UBEQ 0.7V UCE1Q = ? UCE2Q = ? UE = UBE1 = UBE2 0.7V,2IEQ,UO1Q = VCCI

17、CQRc1 UO2Q = VCCICQRc2 则： UOQ = UO1Q UO2Q UCE1Q = UO1Q UE UCE2Q = UO2Q UE,令 Rc1 = Rc2 = Rc 时 UOQ = UO1Q UO2Q = 0 V “零输入时零输出” 抑制温漂和零漂。,ICQ,ICQ,IEQ,IEQ,UE,UO2Q,UO1Q, UOQ ,令： uI1 = uI2 = 0V 有: IB1 = IB2 = IBQ =? IC1 = IC2 = ICQ =? IE1 = IE2 = IEQ =? “同,UBE 同” UBE1 = UBE2 = UBEQ 0.7V UCE1Q = ? UCE2Q = ?

18、 UE = UBE1 = UBE2 0.7V,2IEQ,UO1Q = VCCICQRc1 UO2Q = VCCICQRc2 则： UOQ = UO1Q UO2Q UCE1Q = UO1Q UE UCE2Q = UO2Q UE,令 Rc1 = Rc2 = Rc 时 UOQ = UO1Q UO2Q = 0 V “零输入时零输出” 抑制温漂和零漂。,利用热敏元件来低消三极管的变化。如：二极管、稳压二极管、热敏电阻等。,温度补偿作用： 由于电路结构对称，元件参数和特性相同，因而温度变 化时UO1Q、UO2Q 始终相等，则 UOQ0，有效地抑制温漂和零漂。 射极偏置： Re 具有稳定输出静态工作点 (U

19、CEQ , ICQ )的作用. 直流电流负反馈. 同样有效地抑制温漂和零漂。,ICQ,ICQ,IEQ,IEQ,UE,UO2Q,UO1Q, UOQ ,令： uI1 = uI2 = 0V 有: IB1 = IB2 = IBQ =? IC1 = IC2 = ICQ =? IE1 = IE2 = IEQ =? “同,UBE 同” UBE1 = UBE2 = UBEQ 0.7V UCE1Q = ? UCE2Q = ? UE = UBE1 = UBE2 0.7V,2IEQ,3.2 差动(分)放大电路 P328,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,3.2 差动(分)放大电路 P328,1.结构: 2.

20、 静态分析 3.动态分析,iC1,iC2,iE1,iE2,uE,uO2,uO1, uO ,3.动态分析,iC1,iC2,iE1,iE2,uE,uO2,uO1, uO ,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,共模成分(信号),差模成分(信号),共模成分(信号) :,差模成分(信号) :,c：common d：differential,3.动态分析,iC1,iC2,iE1,iE2,uE,uO2,uO1, uO ,一对 (两个) 任意信号UI1

21、, UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,UI1,UI2,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,UI1 = UI2 = UId /2 IB1 = IB2 = ? IC1 = IC2 = ? IE1 = IE2 = ? UE = 0V UE = (IE1

22、IE2 ) Re = 0,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,差模交流通路,UI1 = UI2 = UId /2 IB1 = IB2 = ? IC1 = IC2 = ? IE1 = IE2 = ? UE = 0V,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1d, UOd ,UI1,UI2,UO2d,差模交流通路,UI1 = UI2 = UId /

23、2 IB1 = IB2 = ? IC1 = IC2 = ? IE1 = IE2 = ? UE = 0V,单,单,双,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,UI1 = UI2 = UIc IB1 = IB2 = ? IC1 = IC2 = ? IE1 = IE2 = IE

24、 = ？ UE = (IE1 IE2 ) Re = 2IE Re = IE 2Re,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,UI1 = UI2 = UIc IB1 = IB2 = ? IC1 = IC2 = ? IE1 = IE2 = IE = ？ UE = (IE1 IE2 ) Re = 2IE Re = IE 2Re,共模交流通路,2Re,2Re,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析

25、,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1c, UOc ,UI1,UI2,UO2c,UI1 = UI2 = UIc IB1 = IB2 = ? IC1 = IC2 = ? IE1 = IE2 = IE = ？ UE = (IE1 IE2 ) Re = 2IE Re = IE 2Re,共模交流通路,2Re,2Re,单,单,双,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1c, UOc ,UI1,UI2,UO2c,UI1 = UI2 = UIc IB1 = IB2 = ? IC1 = IC2

26、= ? IE1 = IE2 = IE = ？ UE = (IE1 IE2 ) Re = 2IE Re = IE 2Re,共模交流通路,2Re,2Re,单,单,单,单,讨论：Re 大时,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,据U:,a.差动(分)放大 b.抗内外干扰能力,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,

27、据U:,a.差动(分)放大 b.抗内外干扰能力,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,共模抑制比KCMR,常用分贝表示：,单,单,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,共模抑制比KCMR,单,单,单,一对 (两个) 任意信号UI1 , UI2 分解 : 对差模信号的放大 对共模信号的抑制,3.动态分析,IC

28、1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,共模抑制比KCMR,单,Re 大好, Re 代之以恒流源。,I0,R0e, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 =

29、 0 时,3.动态分析,4. 输入输出方式与动态性能指标,共模成分(信号),差模成分(信号),共模成分(信号) :,差模成分(信号) :, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标,单,双,单,单,单,双,均不变 !, 输入方式： a. 单端输入 如

30、UI1 0， UI2 = 0 时 b.差模输入电阻 Rid c.共模输入电阻 Ric,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标,单,单,双,双, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时 b.差模输入电阻 Rid c.共模输入电阻 Ric,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标,单,双,从单个 b 极看入时：, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时 b.差模输入电阻 Ri

31、d c.共模输入电阻 Ric,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标,单,双,从单个 b 极看入时：, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时 b.差模输入电阻 Rid c.共模输入电阻 Ric,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标, 输出方式： a. 单端输出 b. 双端输出 c. 输出电阻 Ro,( 差模、共模 ),单,双,单,单,单,双,单端输出时 输出电阻 Ro = Rc 双端输出时

32、输出电阻 Ro = 2Rc,单,双, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时 b.差模输入电阻 Rid c.共模输入电阻 Ric,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标, 输出方式： a. 单端输出 b. 双端输出 c. 输出电阻 Ro,接上负载 RL 后,( 差模、共模 ),单,双,单,单,单,双,单端输出时 输出电阻 Ro = Rc 双端输出时 输出电阻 Ro = 2Rc,单,双, 0, 0, 0, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时 b.差模输入

33、电阻 Rid c.共模输入电阻 Ric,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标, 输出方式： a. 单端输出 b. 双端输出 c. 输出电阻 Ro,接上负载 RL 后,RL,( 差模、共模 ), 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时 b.差模输入电阻 Rid c.共模输入电阻 Ric,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标, 输出方式： a. 单端输出 b. 双端输出 c. 输出电阻 Ro,接

34、上负载 RL 后,RL,对差模信号,( 差模、共模 ),单,双,单,单,单,双,单端输出时 输出电阻 Ro = Rc 双端输出时 输出电阻 Ro = 2Rc,单,双, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时 b.差模输入电阻 Rid c.共模输入电阻 Ric,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标, 输出方式： a. 单端输出 b. 双端输出 c. 输出电阻 Ro,接上负载 RL 后,RL,对共模信号,( 差模、共模 ),单,双,单,单,单,双,单端输出时 输出电阻 Ro = Rc

35、 双端输出时 输出电阻 Ro = 2Rc,单,双,Rc 不变, 输入方式： a. 单端输入 如 UI1 0， UI2 = 0 时 b.差模输入电阻 Rid c.共模输入电阻 Ric,3.动态分析,IC1,IC2,IE1,IE2,UE,UO1, UO ,UI1,UI2,UO2,4. 输入输出方式与动态性能指标, 输出方式： a. 单端输出 b. 双端输出 c. 输出电阻 Ro, 例 P335,( 差模、共模 ),例: 已知=50，rbb = 300，Rw 在中间位置，求: (1) ICQ ；(2) Avd 、Rid 和 Ro ；(3) KCMR ； (4) 若vI1=16mV,vI2=10mV,

36、 求vO1 ., 例 P335,解：,例: 已知=50，rbb = 300，Rw 在中间位置，求: (1) ICQ ；(2) Avd 、Rid 和 Ro ；(3) KCMR ； (4) 若vI1=16mV,vI2=10mV, 求vO1 .,(1), 例 P335,12V,解：,例: 已知=50，rbb = 300，Rw 在中间位置，求: (1) ICQ ；(2) Avd 、Rid 和 Ro ；(3) KCMR ； (4) 若vI1=16mV,vI2=10mV, 求vO1 .,(1), 例 P335,12V, 例 P335,解：,例: 已知=50，rbb = 300，Rw 在中间位置，求: (1

37、) ICQ ；(2) Avd 、Rid 和 Ro ；(3) KCMR ； (4) 若vI1=16mV,vI2=10mV, 求vO1 .,(2),单,单,解：,例: 已知=50，rbb = 300，Rw 在中间位置，求: (1) ICQ ；(2) Avd 、Rid 和 Ro ；(3) KCMR ； (4) 若vI1=16mV,vI2=10mV, 求vO1 .,单,(3),单,单,单,单,解：,例: 已知=50，rbb = 300，Rw 在中间位置，求: (1) ICQ ；(2) Avd 、Rid 和 Ro ；(3) KCMR ； (4) 若vI1=16mV,vI2=10mV, 求vO1 .,(4

38、),若vI1=16mV，vI2=10mV，则,单,单,3.2 差动(分)放大电路 P328,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,iC1,iC2,iE1,iE2,uE,uO2,uO1, uO ,4. 输入输出方式与动态性能指标,例：通用型集成运放F007,5. 运放输入级实例,例：通用型集成运放F007,输入级,输出级,中间级,5. 运放输入级实例,偏置电路,例：通用型集成运放F007,输入级,输出级,中间级,5. 运放输入级实例,偏置电路,封装形式:,金属圆形 双列直插式 扁平式,封装材料:,陶瓷、金属、塑料,DIPDual In-Line Pakage,表面贴装 SMD(Surface

39、 Mounting Device),例：通用型集成运放F007,输入级,输出级,中间级,5. 运放输入级实例,偏置电路,输入级：T1 T2 和 T3T4管组成共集一共基复合型差动放大电路, 其中T1和T2管作为射极输出器, 输入电阻高. T3 和T4管是横向PNP管, 发射结反向击穿电压高, 可使输入差模信号达到30V以上. T5T6T7 和R1R2R3组成具有基极补偿作用的跟随型电流源，作为差动输入级的有源负载，可以提高输入级的增益。它们同时还有单端输出转换为双端输出增益的功能。,例：通用型集成运放F007,输入级,输出级,中间级,5. 运放输入级实例,偏置电路,偏置电路：T12R5和T11

40、构成了主偏置电路，产生基准电流： 其他偏置电流都与基准电流有关。 T10T11和R4组成微电流源, 通过T8和T9组成的基本镜象电流源为差动输入级提供偏置电流。T12和T13管构成多支路电流源, T13管是多集电极三极管, 其集电极电流大小比例为3:1, B路作为中间级的有源负载, A路为输出级提供偏置。,3.2 差动(分)放大电路 P328,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,iC1,iC2,iE1,iE2,uE,uO2,uO1, uO ,4. 输入输出方式与动态性能指标,例：通用型集成运放F007,5. 运放输入级实例,3.3 中间级 P337, 运放结构:,集成运算放大器: 是通过

41、半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。,输入级: 采用差分放大电路. 要求: 低温漂，高共模抑制比和高输入电阻.,中间级: 采用CE(CS)电路. 要求: 高电压增益.,输出级: 采用互补对称式共集放大电路. 要求: 低输出电阻, 较强的负载能力, 尽可能大的输出电压幅度.,输入级,输出级,中间级,3.3 中间级 P337, 运放结构:,VCC,VEE,单,3.3 中间级 P337,主要任务是提高电压增益，常用共射放大电路。,Rc代之以恒流源； 采用纵向三极管或达林顿复合管，提高； 增加一级CC电路(射极跟随器)进行阻抗变换。,例1: 恒流源+射极跟随器,R3 值要小,3.3 中

42、间级,主要任务是提高电压增益，常用共射放大电路。,Rc代之以恒流源； 采用纵向三极管或达林顿复合管，提高； 增加一级CC电路(射极跟随器)进行阻抗变换。,例2: 恒流源+复合管,例：通用型集成运放F007,输入级,输出级,中间级,偏置电路,中间级：T16和T17是复合管组成的共射放大电路，T13 B路作这一级的集电极有源负载。,3.3 中间级,主要任务是提高电压增益，常用共射放大电路。,Rc代之以恒流源； 采用纵向三极管或达林顿复合管，提高； 增加一级CC电路(射极跟随器)进行阻抗变换。, 运放结构:,集成运算放大器: 是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。,输入级: 采用

43、差分放大电路. 要求: 低温漂，高共模抑制比和高输入电阻.,中间级: 采用CE(CS)电路. 要求: 高电压增益.,输出级: 采用互补对称式共集放大电路. 要求: 低输出电阻, 较强的负载能力, 尽可能大的输出电压幅度.,输入级,输出级,中间级,3.4 输出级 P338, 运放结构:,集成运算放大器: 是通过半导体集成工艺制成的一种高增益直接耦合式多级放大器。,输入级,输出级,中间级,3.4 输出级 P338,集成运放的输出要求 输出电阻小 最大不失真输出电压尽可能大 输出级的输入电阻又必须大,输出级: 采用互补对称式共集放大电路. 要求: 低输出电阻, 较强的负载能力, 尽可能大的输出电压幅

44、度.,3.4 输出级 P338,采用互补对称式共集放大电路,集成运放的输出要求 输出电阻小 最大不失真输出电压尽可能大 输出级的输入电阻又必须大,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,3.4 输出级 P338,采用互补对称式共集放大电路,集成运放的输出要求 输出电阻小 最大不失真输出电压尽可能大 输出级的输入电阻又必须大,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,令： uI = 0V 有: IB1 = IB2 = IBQ = 0 IC1 = IC2 = ICQ = 0 IE1 = IE2 = IEQ = 0 “同,UBE 同” UBE1 = UBE2 = UBEQ = 0V 则：uO =

45、0V 且:T1 , T2均截止.无损耗 UCE1Q = +VCC UCE2Q = VCC,3.4 输出级 P338,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,令： uI = Uim sin t (V) 时 大信号, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uO : VCC| VCES2 | uO +VCCVCES1,uI,uO,0.7V 0.7V1,3.4 输出级 P338,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,令： uI = Uim sin t (V) 时, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uO : VCC| VCES2 | uO +VCC

46、VCES1,0.7V 0.7V1,uI,uO,T1,T2,Uim,Uom,VCC,VCC,VCC0.7V,VCC0.7V,最大输出幅度 U+Om， U-Om,3.4 输出级 P338,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,令： uI = Uim sin t (V) 时, T1 , T2轮流(交替)工作 输出波形合成 乙类推挽电路 uO : VCC| VCES2 | uO +VCCVCES1,0.7V 0.7V1,uI,uO,T1,T2,交越失真,交叉失真,3.4 输出级 P338,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,令： uI = Uim sin t (V) 时,0.7V 0.7V1,uI,uO,T1,T2,交越失真,4.甲乙类互补对称式共集电路 甲类工作状态，乙类工作状态 甲乙类工作状态 例341,交叉失真,3.4 输出级 P338,1.结构: 2. 静态分析 3.动态分析,令： uI = Uim sin t (V) 时,0.7V 0.7V1,uI,uO,T1,T2,交越失真,4.甲乙类互补对称式共