《模擬電子技術(shù)第六章 模擬集成電路》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《模擬電子技術(shù)第六章 模擬集成電路（33頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、6.2 差動放大電路差動放大電路6.3 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器第六章第六章 模擬集成電路模擬集成電路6.1 集成電路運(yùn)算放大器中的電流源集成電路運(yùn)算放大器中的電流源集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器高增益的直接耦合的集成高增益的直接耦合的集成的多級放大器。的多級放大器。集成電路的工藝特點(diǎn)：集成電路的工藝特點(diǎn)：（1）元元器器件件具具有有良良好好的的一一致致性性和和同同向向偏偏差差，因因而而特特別別有有利利于于實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)需要對稱結(jié)構(gòu)的電路。需要對稱結(jié)構(gòu)的電路。（2）集集成成電電路路的的芯芯片片面面積積小小，集集成成度度高高，所所以以功功耗耗很很小小，在在毫毫瓦瓦以下。以下。（3）不易制造大電阻。需要

2、大電阻時(shí)，往往使用有源負(fù)載。）不易制造大電阻。需要大電阻時(shí)，往往使用有源負(fù)載。（4）只只能能制制作作幾幾十十pF以以下下的的小小電電容容。因因此此，集集成成放放大大器器都都采采用用直直接耦合方式。如需大電容，只有外接。接耦合方式。如需大電容，只有外接。（5）不能制造電感，如需電感，也只能外接。）不能制造電感，如需電感，也只能外接。什么是集成運(yùn)算放大器？什么是集成運(yùn)算放大器？直耦放大電路的特殊問題直耦放大電路的特殊問題零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移零漂現(xiàn)象零漂現(xiàn)象：產(chǎn)生零漂的原因產(chǎn)生零漂的原因：零漂的衡量方法：零漂的衡量方法：由由溫溫度度變變化化引引起起的的。當(dāng)當(dāng)溫溫度度變變化化使使第第一一級級放放大大器器的

3、的靜靜態(tài)態(tài)工工作作點(diǎn)點(diǎn)發(fā)發(fā)生生微微小小變變化化時(shí)時(shí)，這這種種變變化化量量會會被被后后面面的的電電路路逐逐級級放放大大，最最終終在在輸輸出出端端產(chǎn)產(chǎn)生生較較大大的的電電壓壓漂移。因而零點(diǎn)漂移也叫漂移。因而零點(diǎn)漂移也叫溫漂溫漂。輸輸入入ui=0時(shí)時(shí)，輸輸出出有有緩緩慢慢變化的電壓產(chǎn)生。變化的電壓產(chǎn)生。將將輸輸出出漂漂移移電電壓壓按按電電壓壓增增益益折折算算到到輸輸入端計(jì)算。入端計(jì)算。例如例如 若若輸輸出出有有1 V的的漂漂移移電電壓壓。則等效輸入有則等效輸入有100 uV的漂移電壓的漂移電壓假設(shè)假設(shè)第一級是關(guān)鍵第一級是關(guān)鍵3.減小零漂的措施減小零漂的措施用非線性元件進(jìn)行溫度補(bǔ)償用非線性元件進(jìn)行溫度

4、補(bǔ)償采用差動放大電路采用差動放大電路等效等效 100 uV漂移漂移 1 V1.鏡像電流源鏡像電流源基準(zhǔn)電流：基準(zhǔn)電流：無無論論T2的的負(fù)負(fù)載載如如何何變變化化，IC2的的電電流流值值將將保保持持不變。不變。因?yàn)椋阂驗(yàn)椋核裕核裕?.1 6.1 集成電路運(yùn)算放大器中的電流源集成電路運(yùn)算放大器中的電流源2.微電流源微電流源（1）電流?。ㄒ?yàn)椋╇娏餍。ㄒ驗(yàn)閁BE?。?。小）。微電流源的特點(diǎn)微電流源的特點(diǎn)：（2）電流穩(wěn)定）電流穩(wěn)定（電流負(fù)反饋）電流負(fù)反饋）3.多路電流源多路電流源一一.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):對稱性結(jié)構(gòu)對稱性結(jié)構(gòu)即：即：1=2=UBE1=UBE2=UBE rbe1=rbe2=rbe RC1=RC2=

5、RC Rb1=Rb2=Rb6 6.2 .2 差差動放大電路動放大電路 1.1.差動放大電路差動放大電路一般有兩個(gè)輸入端：一般有兩個(gè)輸入端：雙端輸入雙端輸入從兩輸入端同時(shí)加信號。從兩輸入端同時(shí)加信號。單端輸入單端輸入僅從一個(gè)輸入端僅從一個(gè)輸入端對地對地加信號。加信號。2.2.差動放大電路可以差動放大電路可以有兩個(gè)輸出端。有兩個(gè)輸出端。雙端輸出雙端輸出從從C1 和和C2輸出。輸出。單端輸出單端輸出從從C1或或C2 對地輸出對地輸出。二二.幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念2/21/20243.差模信號與共模信號差模信號與共模信號差模信號：差模信號：共模信號：共模信號：差模電壓增益：差模電壓增益：共模電壓增益

6、：共模電壓增益：總輸出電壓：總輸出電壓：4.共模抑制比共模抑制比三三.差動放大電路的基本工作原理差動放大電路的基本工作原理 1.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算：靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算：忽略Ib，有：Ub1=Ub2=0V2.抑制零漂的原理抑制零漂的原理:Uo=UC1-UC2 =0當(dāng)當(dāng)ui1=ui2 =0 時(shí)，時(shí)，當(dāng)溫度變化時(shí)：當(dāng)溫度變化時(shí)：UC1=UC2設(shè)設(shè)T ic1 ,ic2 uc1 ,uc2 uo=uc1-uc2=0(1)(1)加入差模信號加入差模信號 ui1i1=-=-ui2i2=uidid/2/2，3.3.電路的動態(tài)分析電路的動態(tài)分析 所以，所以，Re對差模信對差模信號相當(dāng)于短路。號相當(dāng)于短路。若若ui1

7、,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 IRe不變不變 UE不變不變 uicic=0=0。求差模電壓放大倍數(shù)求差模電壓放大倍數(shù)：因?yàn)橐驗(yàn)閡i1=-ui2設(shè)設(shè)ui1 ,ui2 uo1 ,uo2 。電路對稱電路對稱uo1=uo2 uo=uo1 uo2=2 uo1 差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) 差模輸入電阻差模輸入電阻輸出電阻輸出電阻(2)(2)加入共模信號加入共模信號 ui1i1=ui2i2=uicic，uidid=0=0。設(shè)設(shè)ui1 ，ui2 uo1 ，uo2 。因因ui1=ui2，uo1=uo2 uo=0(理想化理想化)。共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù) 四四.差動放大器的輸入輸出方

8、式差動放大器的輸入輸出方式 差動放大器共有四種輸入輸出方式差動放大器共有四種輸入輸出方式:1.雙端輸入、雙端輸出（雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出雙入雙出）2.雙端輸入、單端輸出（雙端輸入、單端輸出（雙入單出雙入單出）3.單端輸入、雙端輸出（單端輸入、雙端輸出（單入雙出單入雙出）4.單端輸入、單端輸出（單端輸入、單端輸出（單入單出單入單出）主要討論的問題有：主要討論的問題有：差模電壓放大倍數(shù)、共模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)、共模電壓放大倍數(shù) 差模輸入電阻差模輸入電阻 輸出電阻輸出電阻1.雙端輸入雙端輸出雙端輸入雙端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)（2）共模電壓放大倍數(shù)）共模電壓放大倍數(shù)

9、（3）差模輸入電阻）差模輸入電阻（4）輸出電阻）輸出電阻2.雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出 這種方式適用這種方式適用于將差分信號轉(zhuǎn)換于將差分信號轉(zhuǎn)換為單端輸出的信號。為單端輸出的信號。(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)（2）差模輸入電阻）差模輸入電阻（3）輸出電阻）輸出電阻（4）共模電壓放大倍數(shù)）共模電壓放大倍數(shù) ui1i1=ui2i2=uicic，設(shè)設(shè)ui1 ，ui2 ie1 ，ie1 。iRe（=2 ie1）畫出共模等效電路畫出共模等效電路求共模電壓放大倍數(shù)求共模電壓放大倍數(shù)：3.單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出 單端輸入等效雙端輸單端輸入等效雙端輸入入:因?yàn)橐驗(yàn)镽e從從T2發(fā)射極看

10、進(jìn)發(fā)射極看進(jìn)去的等效電阻去的等效電阻，故故 Re 可視為開可視為開路，于是有路，于是有ui1=ui2 =ui/2 計(jì)算同雙端輸入雙端輸出：計(jì)算同雙端輸入雙端輸出：4.單端輸入單端輸出單端輸入單端輸出 注意放大倍數(shù)的正負(fù)號：注意放大倍數(shù)的正負(fù)號：設(shè)從設(shè)從T1的基極輸入信號，如果從的基極輸入信號，如果從uo1 輸出為負(fù)號；從輸出為負(fù)號；從uo2 輸出為正號。輸出為正號。計(jì)算同雙入單出：計(jì)算同雙入單出：(1)(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) 與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：差動放大器動態(tài)參數(shù)計(jì)算總結(jié)差動放大器動態(tài)參數(shù)計(jì)算總結(jié) 雙端輸出

11、時(shí)：雙端輸出時(shí)：單端輸出時(shí)：單端輸出時(shí)：(2)(2)共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù) 與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：雙端輸出時(shí)：雙端輸出時(shí)：單端輸出時(shí)：單端輸出時(shí)：(3)(3)差模輸入電阻差模輸入電阻 不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。是基本放大電路的兩倍。單端輸出時(shí)，單端輸出時(shí)，雙端輸出時(shí)，雙端輸出時(shí)，(4)(4)輸出電阻輸出電阻(5)(5)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。，或 雙端輸

12、出時(shí)雙端輸出時(shí)KCMR可認(rèn)為等于無窮大，可認(rèn)為等于無窮大，單端輸出時(shí)共模抑制比：單端輸出時(shí)共模抑制比：五五.帶恒流源的差動放大電路帶恒流源的差動放大電路 根據(jù)共模抑制比公式：根據(jù)共模抑制比公式：加大加大Re，可以提高共模抑可以提高共模抑制比制比。為此可用恒流源為此可用恒流源T3來來代替代替Re。等效很大的交流電阻，直等效很大的交流電阻，直流電阻并不大。流電阻并不大。恒流源使共模放大倍數(shù)減小，而恒流源使共模放大倍數(shù)減小，而不影響差模放大倍數(shù)，從而增加不影響差模放大倍數(shù)，從而增加共模抑制比。共模抑制比。恒流源的作用恒流源的作用帶恒流源的差動放大電路的計(jì)算：帶恒流源的差動放大電路的計(jì)算：靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)：動態(tài)動態(tài)：恒流源等效電阻恒流源等效電阻：一一.集成運(yùn)放的總體結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放的總體結(jié)構(gòu)6.3 6.3 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器 二二.簡單的集成運(yùn)放簡單的集成運(yùn)放 原理電路：原理電路：u-u+uo國際符號：國際符號：國內(nèi)符號：國內(nèi)符號：集成運(yùn)放的特點(diǎn)：集成運(yùn)放的特點(diǎn)：電壓增益高電壓增益高輸入電阻大輸入電阻大輸出電阻小輸出電阻小反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端輸出端輸出端三三.通用型集成運(yùn)放通用型集成運(yùn)放F007AB習(xí) 題6.2.1,6.2.2,6.2.3,6.2.4