大學(xué)課件 模擬電子技術(shù) 模擬集成電路基礎(chǔ)

模 擬 電 子 技 術(shù)第 5章 模 擬 集 成 電 路 基 礎(chǔ)5.1 概 述5.3 差 動(dòng) 放 大 電 路5.2 集 成 運(yùn) 放 中 的 電 流 源 電 路5.4 集 成 運(yùn) 算 放 大 電 路 模 擬 電 子 技 術(shù)5.1 概 述 集 成 電 路 是 一 種 將 “ 管 ” 和 “ 路 ” 緊 密 結(jié) 合 的 器 件 ， 它 以 半導(dǎo) 體 單 晶 硅 為 芯 片 ， 采 用 專(zhuān) 門(mén) 的 制 造 工 藝 ， 把 晶 體 管 、 場(chǎng) 效 應(yīng)管 、 二 極 管 、 電 阻 和 電 容 等 元 器 件 及 它 們 之 間 的 連 線 所 組 成 的 完整 電 路 制 作 在 一 起 ， 使 之 具 有 特 定 的 功 能 。 集 成 電 路 體 積 小 、 重 量 輕 、 耗 電 少 、 可 靠 性 高 ， 已 成 為 現(xiàn)代 電 子 器 件 的 主 體 。 集 成 電 路 分 數(shù) 字 與 模 擬 兩 大 類(lèi) 。 模 擬 集 成 電 路 的 種 類(lèi) 很 多 ， 有 集 成 運(yùn) 算 放 大 器 (簡(jiǎn) 稱(chēng) 集 成 運(yùn) 放 )， 集 成 功 率 放 大 器 ， 集 成 模 擬 乘 法 器 ， 集 成 鎖 相 環(huán) ， 集 成 穩(wěn) 壓 器 等 。 在 模 擬 集 成 電 路 中 ， 集 成 運(yùn) 算 放 大 器 是 最 為 重 要 、 用 途 最 廣 的 一 種 ， 這 里 主 要 介 紹 集 成 運(yùn) 放 的 內(nèi) 部 電 路 、 工 作 原 理 、 性 能 指 標(biāo) 及 常 用 等效 模 型 。 模 擬 電 子 技 術(shù)（ 1） 集 成 電 路 中 的 元 器 件 是 在 相 同 的 工 藝 條 件 下 做 出 的 ， 鄰 近的 器 件 具 有 良 好 的 對(duì) 稱(chēng) 性 ， 而 且 受 環(huán) 境 溫 度 和 干 擾 的 影 響 后 的 變化 也 相 同 ， 因 而 特 別 有 利 于 實(shí) 現(xiàn) 需 要 對(duì) 稱(chēng) 結(jié) 構(gòu) 的 電 路 。（ 2） 集 成 工 藝 制 造 的 電 阻 、 電 容 數(shù) 值 范 圍 有 一 定 的 限 制 。 集 成 電路 中 的 電 阻 是 使 用 半 導(dǎo) 體 材 料 的 體 電 阻 制 成 的 ， 因 而 很 難 制 造 大的 電 阻 ， 其 阻 值 一 般 在 幾 十 歐 姆 到 幾 十 千 歐 姆 之 間 ; 集 成 電 路 中 的電 容 是 用 PN結(jié) 的 結(jié) 電 容 作 的 。（ 3） 集 成 工 藝 制 造 晶 體 管 、 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 最 容 易 ， 眾 多 數(shù) 量 的 晶 體 管通 過(guò) 一 次 綜 合 工 藝 完 成 。 集 成 晶 體 管 有 縱 向 NPN型 管 (值 高 、 性 能 好 )、 橫 向 PNP 型 管 (值 低 、 但 反 向 耐 壓 高 ） 和 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 ， 另 外 ， 集 成 工 藝 比 較 容 易 制 造 多 極 晶 體 管 ， 如 多 發(fā) 射 極 管 、 多 集 電 極 管 等 。 集 成 二 極 管 、 穩(wěn) 壓 管 等 一 般 用 NPN管 的 發(fā) 射 結(jié) 代 替 。5.1.1 集 成 電 路 中 的 元 器 件 特 點(diǎn) 模 擬 電 子 技 術(shù)（ 1） 因 為 硅 片 上 不 能 制 作 大 電 容 ， 所 以 集 成 運(yùn) 放 均 采 用 直接 耦 合 方 式 。（ 2） 因 為 相 鄰 元 件 具 有 良 好 的 對(duì) 稱(chēng) 性 ， 而 且 受 環(huán) 境 溫 度 和干 擾 等 影 響 后 的 變 化 也 相 同 ， 所 以 集 成 運(yùn) 放 中 大 量 采 用 各 種差 分 放 大 電 路 （ 作 輸 入 級(jí) ） 和 恒 流 源 電 路 （ 作 偏 置 電 路 或 有源 負(fù) 載 ） 。（ 3） 因 為 制 作 不 同 形 式 的 集 成 電 路 ， 只 是 所 用 掩 模 不 同 ，增 加 元 器 件 并 不 增 加 制 造 工 序 ， 所 以 集 成 運(yùn) 放 允 許 采 用復(fù) 雜 的 電 路 形 式 ， 以 達(dá) 到 提 高 各 方 面 性 能 的 目 的 。5.1.2 集 成 運(yùn) 放 的 電 路 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn)（ 4） 因 為 硅 片 上 不 宜 制 作 高 阻 值 電 阻 ， 所 以 在 集 成 運(yùn) 放中 常 用 有 源 元 件 （ 晶 體 管 或 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 ） 取 代 電 阻 。（ 5） 集 成 晶 體 管 和 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 因 制 作 工 藝 不 同 ， 性 能 上 有 較 大 差 異 ， 所 以 在 集 成 運(yùn) 放 中 常 采 用 復(fù) 合 形 式 ， 以 得 到各 方 面 性 能 俱 佳 的 效 果 。 模 擬 電 子 技 術(shù) 集 成 運(yùn) 放 電 路 中 的 晶 體 管 和 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 ， 除 了作 為 放 大 管 外 ， 還 構(gòu) 成 電 流 源 電 路 ， 為 各 級(jí) 提 供合 適 的 靜 態(tài) 電 流 ， 或 作 為 有 源 負(fù) 載 取 代 高 阻 值 的電 阻 ， 從 而 增 大 放 大 電 路 的 電 壓 放 大 倍 數(shù) 。 本 節(jié)將 介 紹 常 見(jiàn) 的 電 流 源 電 路 以 及 有 源 負(fù) 載 的 應(yīng) 用 。5.2 集 成 運(yùn) 放 中 的 電 流 源 電 路 模 擬 電 子 技 術(shù) 電 流 源 電 路 是 指 能 夠 輸 出 恒 定 電 流 的 電 路 。 由 第 1章晶 體 管 （ 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 ） 的 特 性 已 知 ， 晶 體 管 （ 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 ）本 身 便 具 有 近 似 恒 流 的 特 性 。 在 集 成 電 路 中 ， 常 用 的 電 流 源 電 路 有 ： 鏡 像 電 流 源 、 精 密 電 流 源 、 微 電 流 源 、 比 例 電 流 源 和 多 路 電 流 源 等 。 它 主 要 提 供 集 成 運(yùn) 放 中 各 級(jí) 合 適 的 靜 態(tài) 電 流 或 作 為 有 源負(fù) 載 代 替 高 阻 值 電 阻 ， 以 提 高 放 大 電 路 的 放 大 倍 數(shù) 。 5.2.1 電 流 源 電 路 模 擬 電 子 技 術(shù)鏡 像 電 流 源基 準(zhǔn) 電 流 RUVI BECCR 輸 出 電 流 RC II 21 RC I，I 12時(shí)當(dāng) 分 析條 件 ： 兩 管 參 數(shù) 對(duì) 稱(chēng) 模 擬 電 子 技 術(shù)鏡 像 電 流 源 分 析 由 兩 只 特 性 完 全 相 同的 管 子 T0和 T1構(gòu) 成 ，UCE0=UBE0， 從 而 保 證 T0工 作 在 放 大 狀 態(tài) 。 集 成 運(yùn) 放 中 縱 向 晶 體 管 的 均 在 百 倍 以 上 。 若 基 本 電流 源 中 采 用 橫 向 PNP管 ， 則 只 有 幾 倍 。 模 擬 電 子 技 術(shù) 在 鏡 像 電 流 源 T0管 的 集 電 極 與 基 極 之 間 加一 個(gè) 射 極 輸 出 的 晶 體 管 T2。 利 用 T2管 的 電流 放 大 作 用 ， 減 小 了 基 極 電 流 IB0和 IB1對(duì) 基準(zhǔn) 電 流 IR的 分 流 。 在 實(shí) 際 電 路 中 ， 有 時(shí) 在T0管 和 T1管 的 基 極 與 地 之 間 加 電 阻 Re2， 用來(lái) 增 大 T2管 的 工 作 電 流 ， 從 而 提 高 T2的 。 。II ，II， 。II，RC RC RC保 持 很 好 的 鏡 像 關(guān) 系與 也 可 以 認(rèn) 為很 小說(shuō) 明 即 使 則 代 入 上 式 可 得若 1 11 982.010 改 進(jìn) 型 鏡 像 電 流 源加 射 極 輸 出 器 的 電 流 源 模 擬 電 子 技 術(shù)比 例 電 流 源 分 析基 準(zhǔn) 電 流輸 出 電 流 模 擬 電 子 技 術(shù)比 例 電 流 源 分 析 微 電 流輸 出 電 流 可 以 大 于 或 小 于 基 準(zhǔn) 電 流 ， 與 基 準(zhǔn) 電 流 成 比 例 關(guān) 系 。 模 擬 電 子 技 術(shù)微 電 流 源 分 析 基 準(zhǔn) 電 流輸 出 電 流 模 擬 電 子 技 術(shù)微 電 流 源 分 析 集 成 運(yùn) 放 輸 入 級(jí) 放 大 管 的 集 電 極 （ 發(fā) 射 極 ） 靜 態(tài) 電 流 很 小 ， 往 往 只 有 幾 十 微安 ， 甚 至 更 小 。 為 了 只 采 用 阻 值 較 小 的 電 阻 ， 而 又 獲 得 較 小 的 輸 出 電 流 ， 可以 將 比 例 電 流 源 中 Re0的 阻 值 減 小 到 零 。 在 已 知 Re的 情 況 下 ， 上 式 對(duì) 輸出 電 流 IC1而 言 是 超 越 方 程 ， 可以 通 過(guò) 圖 解 法 或 累 試 法 解 出 IC1。 模 擬 電 子 技 術(shù)基 于 比 例 電 流 源 的 多 路 電 流 源集 成 運(yùn) 放 是 一 個(gè)多 級(jí) 放 大 電 路 ，因 而 需 要 多 路 電 流 源 分 別 給 各 級(jí)提 供 合 適 的 靜 態(tài)電 流 。 可 以 利 用一 個(gè) 基 準(zhǔn) 電 流 去獲 得 多 個(gè) 不 同 的輸 出 電 流 ， 以 適應(yīng) 各 級(jí) 的 需 要 。 。，I E 就 可 以 得 到 所 需 的 電 流阻各 級(jí) 只 要 選 擇 合 適 的 電確 定 后當(dāng) 0 模 擬 電 子 技 術(shù)多 集 電 極 管 構(gòu) 成 的 多 路 電 流 源 T多 為 橫 向 PNP型 管 ， 當(dāng) 基 極 電 流 一 定 時(shí) ， 集電 極 電 流 之 比 等 于 它 們 的 集 電 區(qū) 面 積 之 比 。 設(shè)各 集 電 區(qū) 面 積 分 別 為 S0、 S1、 S2。 模 擬 電 子 技 術(shù)MOS管 多 路 電 流 源 由 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 同 樣 可 以 組 成 鏡 像 電 流 源 、 比 例 電 流 源 等 。 T0 T3均 為 N溝 道 增 強(qiáng) 型MOS管 ， 它 們 的 開(kāi) 啟 電 壓 UGS(th)等 參 數(shù) 相 等 。 在 柵 -源 電 壓 相 等 時(shí) ， MOS管 的 漏 極電 流 正 比 于 溝 道 的 寬 長(zhǎng) 比 。 設(shè) 寬 長(zhǎng) 比 W/L=S， 且 T0 T3的 寬 長(zhǎng) 比 分 別 為 S0、 S1、S2、 S3。 這 樣 就 可 以 通 過(guò) 改 變 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 的 幾 何 尺 寸 來(lái) 獲 得 各 種 數(shù) 值 的 電 流 。 模 擬 電 子 技 術(shù)例 一 ： 圖 示 電 路 是 型 號(hào) 為 F007的 通 用 型 集 成 運(yùn) 放 的 電 流 源 部 分 。 其 中T10與 T11為 縱 向 NPN管 ； T12與 T13是 橫 向 PNP型 管 ， 其 均 為 5。 各 管 的b-e間 電 壓 值 均 約 為 0.7V。 試 求 出 各 管 的 集 電 極 電 流 。解 ： 圖 中 R5上 的 電 流 是 基 準(zhǔn) 電 流 ， 根 據(jù) R5所 在 回 路 可 以 求 出 5 11122 R UUVI BEEBCCR mA73.0T10與 T11構(gòu) 成 微 電 流 源10410 ln CRTC IIRUI AIC 1073.0ln326利 用 累 試 法 或 圖 解 法 求 出 AIC 2810 T12與 T13構(gòu) 成 鏡 像 電 流 源 RCC III 21213 mA52.0在 電 流 源 電 路 的 分 析 中 ， 首 先 應(yīng) 求 出 基 準(zhǔn) 電 流 IR， IR常 常 是 集 成 運(yùn) 放 電 路 中 唯 一 能 夠 通過(guò) 列 回 路 方 程 直 接 求 出 的 電 流 ； 然 后 利 用 與 IR的 關(guān) 系 ， 分 別 求 出 各 路 輸 出 電 流 。 模 擬 電 子 技 術(shù)例 二 ： 多 路 電 流 源 電 路 如 圖 所 示 ， 已 知 所 有 晶 體 管 的特 性 均 相 同 ， UBE均 為 0.7V， R=136k。 試 求 IC1、 IC2各為 多 少 ? 13 0 BC II解 ： R UUVI BEBECCR 03 A10030 BCR III RC II 32 2 當(dāng) (1+)3時(shí) AIII RCC 10021 )1(3 CC II 模 擬 電 子 技 術(shù)思 考 ： 電 路 如 圖 所 示 ， 已 知 0 = 1 = 2=100， 各管 的 UBE均 為 0.7V， R=136k。 試 求 IC2的 值 。R UUVI BEBECCR 12 mA1.0分 析 : 20 BCR III CC II RC II 1 mAIR 1.0 模 擬 電 子 技 術(shù)思 考 :在 下 圖 電 路 中 ， T1、 T2管 的 特 性 相 同 ， 已 知VCC=15V ， 1= 2= ， UBE1=UBE2=0.6V。 （ 1） 試 證 明 當(dāng) 2時(shí) ， IC2IR ； （ 2） 若 要 求 IC2=28A， 電 阻 R應(yīng) 取 多 大 ？ 模 擬 電 子 技 術(shù)思 考 :在 下 圖 電 路 中 （ 1） 指 出 電 路 為 何 種 電 流 源 電 路 ； （ 2） 根 據(jù) 二 極 管 電 流 方 程 ， 導(dǎo) 出 T1、 T2管 的 工 作 電 流 IC1、 IC2的 關(guān) 系 式 ； （ 3） 若 測(cè) 得 IC2 28A， IC1 0.73mA， 估算 電 阻 Re和 R的 阻 值 ； （ 4） 說(shuō) 明 微 電 流 源 和 上 題 所 示 鏡 像 電 流 源 的 異 同 。 模 擬 電 子 技 術(shù) 在 共 射 放 大 電 路 中 ， 為 了 提 高 Au， 行 之 有 效 的 方 法 是增 大 集 電 極 電 阻 Rc。 然 而 ， 為 了 維 持 晶 體 管 的 靜 態(tài) 電 流 不變 ， 在 增 大 Rc時(shí) 必 須 提 高 電 源 電 壓 。 當(dāng) 電 源 電 壓 增 大 到 一定 程 度 時(shí) ， 電 路 的 設(shè) 計(jì) 就 變 得 不 合 理 了 。 另 外 在 集 成 電 路中 ， 不 能 使 用 過(guò) 大 的 電 阻 ， 而 且 Rc增 大 ， 直 流 功 耗 也 增 大 ，對(duì) 電 源 電 壓 的 要 求 也 會(huì) 提 高 ， 因 此 Au的 增 加 受 到 Rc取 值 的限 制 。 如 果 用 恒 流 源 來(lái) 代 替 R c， 則 由 于 恒 流 源 的 直 流 電 阻不 大 ， 故 恒 流 源 兩 端 的 直 流 電 壓 并 不 大 ， 但 恒 流 源 的 動(dòng)態(tài) 交 流 電 阻 很 大 ， 該 交 流 電 阻 與 交 流 通 道 中 的 Rc等 效 ，Au可 以 大 大 提 高 。 由 于 晶 體 管 和 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 是 有 源 器 件 ， 而 上 述 電 路 又 以 它 們 為 負(fù) 載 ， 故 稱(chēng) 為 有 源 負(fù) 載 。5.2.2 有 源 共 射 放 大 電 路 模 擬 電 子 技 術(shù)有 源 共 射 放 大 電 路 模 擬 電 子 技 術(shù)5.3 差 動(dòng) 放 大 電 路 （ 差 分 放 大 電 路 ）零 點(diǎn) 漂 移 的 嚴(yán) 重 性根 據(jù) 集 成 電 路 結(jié) 構(gòu) 形 式 上 的 特 點(diǎn) ， 集 成 電 路 的 級(jí) 間 耦 合 方式 一 般 采 用 直 接 耦 合 。 直 接 耦 合 存 在 溫 度 漂 移 問(wèn) 題 。 為 了抑 制 溫 度 漂 移 ， 一 種 比 較 有 效 的 電 路 就 是 差 動(dòng) 放 大 電 路 。差 動(dòng) 放 大 電 路 是 構(gòu) 成 多 級(jí) 直 接 耦 合 放 大 電 路 的 基 本 單 元 電路 。如 果 零 點(diǎn) 漂 移 的 大 小 足 以 和 輸 出 的 有 用 信 號(hào) 相 比 擬 ， 就無(wú) 法 正 確 地 將 兩 者 加 以 區(qū) 分 。 因 此 ， 為 了 使 放 大 電 路 能正 常 工 作 ， 必 須 有 效 地 抑 制 零 點(diǎn) 漂 移 。 模 擬 電 子 技 術(shù)5.3.1 差 動(dòng) 放 大 電 路(Differential Amplifier)1. 電 路 組 成 特 點(diǎn) ： a.兩 只 完 全 相 同 的管 子 ； b.元 件 參 數(shù) 對(duì) 稱(chēng) 差 動(dòng) 放 大 電 路 是 由 典 型 的 工 作 點(diǎn) 穩(wěn) 定 電 路 演 變 而 來(lái) 的 。所 謂 “ 差 動(dòng) ” ， 是 指 只 有 當(dāng) 兩 個(gè) 輸 入 端 uI1與 uI2之 間 有差 別 （ 即 變 化 量 ） 時(shí) ， 輸 出 電 壓 才 有 變 動(dòng) （ 即 變 化 量 ）的 意 思 。 對(duì)于差動(dòng)放大電路的分析，多是在理想情況下，即電路參數(shù)理想對(duì)稱(chēng)情況下進(jìn)行的。所謂電路參數(shù)理想對(duì)稱(chēng)，是指在對(duì)稱(chēng)位置的電阻值絕對(duì)相等，兩只晶體管在任何溫度下輸入特性曲線與輸出特性曲線都完全重合。應(yīng)當(dāng)指出，由于電阻的阻值誤差各不相同，特別是晶體管特性的分散性，實(shí)際的電路參數(shù)不可能理想對(duì)稱(chēng)。 模 擬 電 子 技 術(shù)2. 輸 入 輸 出 方 式輸 入 端 ： 同 相 輸 入 端 、 反 相 輸 入 端輸 入 方 式 ： 雙 端 輸 入 ： 若 信 號(hào) 同 時(shí) 加 到 同 相 輸 入 端 和 反 相 輸 入 端 。單 端 輸 入 ： 若 信 號(hào) 僅 從 一 個(gè) 輸 入 端 加 入 ， 另 一 個(gè) 輸 入 端 接 地 。輸 出 方 式 ： 雙 端 輸 出 ： 若 從 C 1和 C2兩 端 輸 出 。單 端 輸 出 ： 僅 從 集 電 極 C1或 C2對(duì) 地 輸 出 稱(chēng) 為 單 端 輸 出 。輸 出 端 ： 一 個(gè) 是 T1的 集 電 極 C1， 另 一 個(gè) 是 T2的 集 電 極 C2差 動(dòng) 電 路 的 工 作 模 式 ： (1)雙 端 輸 入 、 雙 端 輸 出 （ 雙 入 雙 出 ） (2)雙 端 輸 入 、 單 端 輸 出 （ 雙 入 單 出 ） (3)單 端 輸 入 、 雙 端 輸 出 （ 單 入 雙 出 ） (4)單 端 輸 入 、 單 端 輸 出 （ 單 入 單 出 ） 模 擬 電 子 技 術(shù)3. 差 模 信 號(hào) 與 共 模 信 號(hào)差 模 輸 入 信 號(hào) ： 差 模 信 號(hào) 是 兩 個(gè) 輸 入 端 信 號(hào) 之 差差 模 信 號(hào) ： 指 在 兩 個(gè) 輸 入 端 加 上 大 小 相 等 ， 極 性 相 反 的 信 號(hào) 共 模 信 號(hào) ： 指 在 兩 個(gè) 輸 入 端 加 上 大 小 相 等 ， 極 性 相 同 的 信 號(hào)共 模 輸 入 信 號(hào) ： 共 模 信 號(hào) 是 兩 個(gè) 輸 入 端 信 號(hào) 的 平 均 值 2121 IIIc uuu 21 IIId uuu IcIdI1 uu21u 即 ： IcIdI2 uu21u 模 擬 電 子 技 術(shù)4. 抑 制 零 漂 的 工 作 原 理 原 理 ： 靜 態(tài) 時(shí) ， 輸 入 信 號(hào) 為 零 ， 即 將 輸 入 端 和 短 接 。由 于 兩 管 特 性 相 同 ， 所 以 當(dāng) 溫 度 或 其 他 外 界 條 件 發(fā) 生 變化 時(shí) ， 兩 管 的 集 電 極 電 流 ICQ1和 ICQ2的 變 化 規(guī) 律 始 終 相 同 ，結(jié) 果 使 兩 管 的 集 電 極 電 位 UCQ1、 UCQ2始 終 相 等 ， 從 而 使UO= UCQ1 - UCQ2 =0， 因 此 抑 制 了 零 點(diǎn) 漂 移 。具 體 實(shí) 踐 ： 在 實(shí) 踐 中 ， 兩 個(gè) 特 性 相 同 的 管 子 采 用 “ 差 分對(duì) 管 ” ， 兩 半 電 路 中 對(duì) 應(yīng) 的 電 阻 可 用 電 橋 精 密 選 配 ， 盡可 能 保 證 阻 值 對(duì) 稱(chēng) 性 精 度 滿 足 要 求 。結(jié) 論 ： 可 想 而 知 ， 即 使 采 取 了 這 些 措 施 ， 差 動(dòng) 放 大 電路 的 兩 半 電 路 仍 不 可 能 完 全 對(duì) 稱(chēng) ， 也 就 是 說(shuō) ， 零 點(diǎn) 漂移 不 可 能 完 全 消 除 ， 只 能 被 抑 制 到 很 小 。 模 擬 電 子 技 術(shù)長(zhǎng) 尾 式 差 分 放 大 電 路 電 路 參 數(shù) 理 想 對(duì) 稱(chēng) ， Rb1=Rb2=Rb， Rc1=Rc2=Rc； T1管 與T2管 的 特 性 相 同 ， 1= 2= ， rbe1=rbe2=rbe； Re為公 共 的 發(fā) 射 極 電 阻 。 靜 態(tài) 分析共 模 信號(hào) 作 用差 模 信 號(hào) 作 用電 壓 傳 輸 特 性 模 擬 電 子 技 術(shù)一 、 靜 態(tài) 分 析 當(dāng) 輸 入 信 號(hào) uI1=uI2=0時(shí) ， 作 靜 態(tài) 分 析 ： 在 通 常 情 況 下 ， Rb阻 值 很 ?。?很 多 情 況 下 Rb為 信 號(hào) 源 內(nèi)阻 ） ， 而 且 IBQ也 很 小 ， 所 以 Rb上 的 電 壓 可 忽 略 不 計(jì) 。 e BEQEEEQ RUVI 2 1 EQBQ II BEQcCQCCCEQ URIVU 21 CQCQ UU 0 21 CQCQO UUu 模 擬 電 子 技 術(shù)二 、 對(duì) 共 模 信 號(hào) 的 抑 制 作 用共 模 放 大 倍 數(shù) 由 于 電 路 參 數(shù) 的 理 想 對(duì) 稱(chēng) 性 ， 溫 度 變 化 時(shí) 管子 的 電 流 變 化 完 全 相 同 ， 故 可 以 將 溫 度 漂 移等 效 成 共 模 信 號(hào) ， 差 分 放 大 電 路 對(duì) 共 模 信 號(hào)有 很 強(qiáng) 的 抑 制 作 用 。電 路 參 數(shù) 的 對(duì) 稱(chēng) 性 起 了 相 互 補(bǔ)償 的 作 用 ， 抑 制 了 溫 度 漂 移 。當(dāng) 電 路 輸 入 共 模 信 號(hào) 時(shí) ， 基 極電 流 和 集 電 極 電 流 的 變 化 量 相等 ， 因 此 ， 集 電 極 電 位 的 變 化也 相 等 ， 從 而 使 得 輸 出 電 壓uO=0。 另 外 ， 還 利 用 了 射 極 電阻 Re對(duì) 共 模 信 號(hào) 的 負(fù) 反 饋 作 用 ，抑 制 了 每 只 晶 體 管 集 電 極 電 流的 變 化 ， 從 而 抑 制 集 電 極 電 位的 變 化 。IcOcc uuA 0Ou 0cA 模 擬 電 子 技 術(shù)三 、 差 模 信 號(hào) 的 放 大 作 用 由 于 E點(diǎn) 電 位 在 差 模 信 號(hào) 作 用 下 不 變 ， 相 當(dāng) 于 接“ 地 ” ； 又 由 于 負(fù) 載 電 阻 的 中 點(diǎn) 電 位 在 差 模 信 號(hào) 作 用 下也 不 變 ， 也 相 當(dāng) 于 接 “ 地 ” ， 因 而 負(fù) 載 RL被 分 成 相 等 的兩 部 分 ， 分 別 接 在 T1管 和 T2管 的 c-e之 間 。差 模 放 大 倍 數(shù) IdOdd uuA beb Lcd rR RRA 2/ )(2 bebi rRR co RR 2 共 模 抑 制 比 cdCMR AAK 0cA CMRK 電 路差 模 信 號(hào) 作 用 下 的 等 效 模 擬 電 子 技 術(shù)差 模 信 號(hào) 作 用 下 的 動(dòng) 態(tài) 分 析 共 模 抑 制 比 是 考 察 差 分 放 大 電 路 對(duì) 差 模 信 號(hào) 的 放 大 能 力 和 對(duì) 共 模 信 號(hào) 的 抑 制 能 力 的 一個(gè) 參 數(shù) ， 其 值 愈 大 ， 說(shuō) 明 電 路 性 能 愈 好 。 雖 然 差 分 放 大 電 路 用 了 兩 只 晶 體 管 ， 但 它 的 電 壓 放 大 能 力 只 相 當(dāng) 于 單 管 共 射 放 大 電 路 。因 而 差 分 放 大 電 路 是 以 犧 牲 一 只 管 子 的 放 大 倍 數(shù) 為 代 價(jià) ， 換 取 了 低 溫 漂 的 效 果 。 差 模 放 大 倍 數(shù)共 模 抑 制 比 模 擬 電 子 技 術(shù)四 、 電 壓 傳 輸 特 性 放 大 電 路 輸 出 電 壓 與 輸 入 電 壓 之 間 的 關(guān) 系 曲 線 稱(chēng) 為 電 壓 傳 輸 特 性 ， 即 uO=f(uI)。 從 曲 線 可 知 ， 只 有 在 中 間 一 段 差 模 輸 入 與 輸 出 才 是 線 性 關(guān) 系 ， 斜 率 就 是 差 模電 壓 放 大 倍 數(shù) 。 當(dāng) 輸 入 電 壓 幅 值 過(guò) 大 時(shí) ， 輸 出 電 壓 就 會(huì) 產(chǎn) 生 失 真 ， 若 再 加 大 輸 入 電 壓 ， 則 輸出 電 壓 將 趨 于 不 變 ， 其 數(shù) 值 取 決 于 電 源 電 壓 VCC。 若 改 變 uId的 極 性 ， 則 可 得 到 另 一 條 如 圖 中 虛 線 所 示 的 曲 線 ， 它 與 實(shí) 線 完 全 對(duì)稱(chēng) 。 模 擬 電 子 技 術(shù)接 法 一 ： 雙 端 輸 入 -雙 端 輸 出 差 分 放 大 電 路 beb Lcd rR RRA 2/ )(2 bebi rRR co RR 20cA CMRK動(dòng) 態(tài) 參 數(shù) Q點(diǎn) e BEQEEEQ RUVI 2 1 EQBQ II BEQcCQCCCEQ URIVU 模 擬 電 子 技 術(shù)接 法 二 ： 雙 端 輸 入 -單 端 輸 出 差 分 放 大 電 路靜 態(tài) 分 析 差 模 信號(hào) 作 用 共 模 信號(hào) 作 用 模 擬 電 子 技 術(shù)(1)靜 態(tài) 分 析 直 流 通 路 :利 用 戴 維 寧 定 理 Lcc RRR /e BEQEEEQ RUVI 2 1 EQBQ II BEQcCQCCCEQ URIVU 2 BEQcCQCCCEQ URIVU 1點(diǎn)Q CCLc LCC VRR RV 模 擬 電 子 技 術(shù)(2)對(duì) 差 模 信 號(hào) 的 放 大 作 用差 模 信 號(hào) 作 用 下 的 等 效 電 路 beb Lcd rR RRA /21 )(2 bebi rRR co RR 模 擬 電 子 技 術(shù)(3)對(duì) 共 模 信 號(hào) 的 抑 制 作 用將 射 極 電 阻 R e進(jìn) 行 等 效 變 換 共 模 信 號(hào) 作 用 下 的 等 效 電 路 可 以 看 出 ， Re愈 大 ， Ac的 值 愈 小 ， KCMR愈 大 ， 電 路 的 性 能 也 就 愈 好 。因 此 ， 增 大 Re是 改 善 共 模 抑 制 比 的 基 本 措 施 。ebeb Lcc RrR RRA )1(2 )/( )(2 )1(2 beb ebebcdCMR rR RrRAAK beb Lcd rR RRA /21 由 前 面 分 析 知 模 擬 電 子 技 術(shù)接 法 三 ： 單 端 輸 入 -雙 端 輸 出 差 分 放 大 電 路輸 入 差 模 信 號(hào) 的 等 效 變 換 若 電 路 參 數(shù) 理 想 對(duì) 稱(chēng) ， 則 共 模 放 大 倍 數(shù) 為 零 ， 共 模 抑 制 比 為 無(wú) 窮 大 。 其 Q點(diǎn) 以 及 動(dòng) 態(tài) 參 數(shù) 的 分 析 與 雙 端 輸 入 -雙 端 輸 出 電 路 完 全 相 同 。 2IcIdO uAuAu 單 端 輸 入 電 路 與 雙 端 輸 入 電 路 的 區(qū) 別 在 于 ： 在 差 模 信 號(hào) 輸 入 的 同 時(shí) ， 伴 隨 著 共 模 信 號(hào) 輸 入 。因 此 ， 在 共 模 放 大 倍 數(shù) Ac不 為 零 時(shí) ， 輸 出 端 不 僅 有 差 模 信 號(hào) 作 用 而 得 到 的 差 模輸 出 電 壓 ， 而 且 還 有 共 模 信 號(hào) 作 用 而 得 到 的 共 模 輸 出 電 壓 ， 即 輸 出 電 壓 ： 模 擬 電 子 技 術(shù)接 法 四 ： 單 端 輸 入 -單 端 輸 出 差 分 放 大 電 路 四 種 接 法 的 動(dòng) 態(tài) 參 數(shù) 特 點(diǎn) 歸 納 如 下 ： 輸 入 電 阻 Ri均 為 2(Rb+rbe)。 Ad、 Ac、 Ro與 輸 出 方 式 有 關(guān) 。 雙 端 輸 出 與 單 端 輸 出 不 同 。 單 端 輸 入 時(shí) ， 若 輸 入 信 號(hào) 為 uI， 其 差 模 輸 入 電 壓 uId=uI， 其 共 模 輸 入電 壓 uIc=+uI/2。 是 輸 出 電 壓 表 達(dá) 式 。2IcIdO uAuAu 模 擬 電 子 技 術(shù)具 有 恒 流 源 的 差 分 放 大 電 路 當(dāng) T3管 輸 出 特 性 為 理 想 特 性 時(shí) ， 即 當(dāng) T3在 放 大 區(qū) 的 輸 出 特 性 曲 線 是 橫 軸 的 平行 線 時(shí) ， 恒 流 源 的 內(nèi) 阻 為 無(wú) 窮 大 ， 即 相 當(dāng) 于 T1管 和 T2管 的 發(fā) 射 極 接 了 一 個(gè) 阻 值 為無(wú) 窮 大 的 電 阻 ， 對(duì) 共 模 信 號(hào) 的 負(fù) 反 饋 作 用 無(wú) 窮 大 ， 因 此 使 電 路 的 Ac=0， KCMR= 。 恒 流 源 電 路 在 不 高 的 電 源 電 壓 下 既 為 差 分 放 大 電 路 設(shè) 置 了 合 適 的 靜 態(tài) 工 作 電流 ， 又 大 大 增 強(qiáng) 了 共 模 負(fù) 反 饋 作 用 ， 使 電 路 具 有 更 強(qiáng) 的 抑 制 共 模 信 號(hào) 的 能 力 。II ，T、R、RR B323321 電 路 參 數(shù) 應(yīng) 滿 足組 成 工 作 點(diǎn) 穩(wěn) 定 電 路和 EER VRR RU 21 22 3 3233 RUUII BEREC 23 21 CEQEQ III )(恒 定 電 流 模 擬 電 子 技 術(shù)恒 流 源 電 路 的 簡(jiǎn) 化 畫(huà) 法 及 電 路 調(diào) 零 措 施 恒 流 源 電 路 可 用 一 恒 流 源 取 代 。 在 實(shí) 際 電 路 中 ， 難 以 做 到 參 數(shù)理 想 對(duì) 稱(chēng) ， 常 用 一 阻 值 很 小 的 電 位 器 加 在 兩 只 管 子 發(fā) 射 極 之 間 ，稱(chēng) Rw為 調(diào) 零 電 位 器 。 221 III EQEQ 2)1( wbeb cd RrR RA wbebi RrRR )1()(2 co RR 20cA CMRK動(dòng) 態(tài) 參 數(shù) 模 擬 電 子 技 術(shù)場(chǎng) 效 應(yīng) 管 差 分 放 大 電 路 為 了 獲 得 高 輸 入 電 阻 的 差 分 放 大 電 路 ， 可 以 將 前 面 所 講 電 路 中 的差 放 管 用 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 取 代 晶 體 管 。 這 種 電 路 特 別 適 于 做 直 接 耦 合 多級(jí) 放 大 電 路 的 輸 入 級(jí) 。 場(chǎng) 效 應(yīng) 管 差 分 放 大 電 路 也 有 四 種 接 法 。 模 擬 電 子 技 術(shù)有 源 負(fù) 載 差 分 放 大 電 路 由 于 T3和 T4管 構(gòu) 成 的 電 流 源 作 為 有 源 負(fù) 載 ， 將 T1集 電 極 電 流 的 變 化 轉(zhuǎn) 換 為輸 出 電 流 ， 所 以 使 單 端 輸 出 電 路 對(duì) 差 模 信 號(hào) 的 放 大 能 力 接 近 雙 端 輸 出 的 情 況 。利 用 鏡 像 電 流 源 作 有 源 負(fù) 載 ， 不 但 可 將 T1管 的 集 電 極 電 流 變 化 轉(zhuǎn) 換 為 輸 出 電流 ， 而 且 還 將 使 所 有 變 化 電 流 流 向 負(fù) 載 。 輸 出 電 流 約 為 單 端 輸 出 時(shí) 的 兩 倍 ，因 而 電 壓 放 大 倍 數(shù) 接 近 雙 端 輸 出 時(shí) 的 情 況 。 。II，iII，II ；II，I。II I，IIT，T CCOCCCC CCCC EE 0221 21241434 13321 2121 所 以而 因 為 則若 管 的 發(fā) 射 極 電 流管 和靜 態(tài) 時(shí) 。 ， 。iiii，；ii，ii；ii ，ii， CCCOCCCCCC CC的 情 況 雙 端 輸 出 時(shí)因 而 電 壓 放 大 倍 數(shù) 接 近時(shí) 的 兩 倍輸 出 電 流 約 為 單 端 輸 出由 此 可 見(jiàn) 所 以的 鏡 像 關(guān) 系和由 于而 動(dòng) 態(tài) 集 電 極 電 流點(diǎn)根 據(jù) 差 分 放 大 電 路 的 特當(dāng) 差 模 信 號(hào) 輸 入 時(shí) 124434313 21 2 模 擬 電 子 技 術(shù)只 與 輸 出 方 式 有 關(guān) ， 與 單 端 輸 入 還 是 雙 端 輸 入 無(wú) 關(guān) 雙 端 輸 出 時(shí) ： beLcd )2/( rR RRA b 單 端 輸 出 時(shí) ： beLcd /21 rR RRA b (2)共 模 放 大 倍 數(shù)只 與 輸 出 方 式 有 關(guān) ， 與 單 端 輸 入 還 是 雙 端 輸 入 無(wú) 關(guān) 雙 端 輸 出 時(shí) ： 單 端 輸 出 時(shí) ： 0cA 差 動(dòng) 放 大 電 路 動(dòng) 態(tài) 參 數(shù) 計(jì) 算 總 結(jié)(1)差 模 放 大 倍 數(shù) ebeb Lcc RrR RRA )1(2 )/( eLRR2 模 擬 電 子 技 術(shù) (3)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 。 beid 2 rRR b (4)輸 出 電 阻 雙 端 輸 出 時(shí) ： 單 端 輸 出 時(shí) ： co RR co RR 2 模 擬 電 子 技 術(shù)(5)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) 。cdCMR AAK dBlg20 cdCMR AAK 或 雙 端 輸 出 時(shí) KCMR可 認(rèn) 為 等 于 無(wú) 窮 大 ， 單 端 輸 出 時(shí) 共 模 抑 制 比 ： )(2 )1(2 beb ebebcdCMR rR RrRAAK 模 擬 電 子 技 術(shù)差 動(dòng) 放 大 電 路 四 種 輸 入 、 輸 出 方 式 比 較 uid = ui uic = ui / 2單入單出uid = ui uic =0雙入單出uid = ui uic =ui / 2單入雙出uid = ui uic = 0雙入雙出共模抑制比KCMR Ro差模 Rid差模放大倍數(shù) Ad差模uid共模uic輸入輸出方式C2RCR icocc uuA 很小beLcd )2/( rR RRA b beLcd /21 rR RRA b be2 rRb be2 rRb 模 擬 電 子 技 術(shù)例 ： 電 路 如 圖 所 示 ， 已 知 Rb=1k ， Rc=10k ， RL=5.1k ， VCC=12V， VEE=6V； 晶 體管 的 =100， rbe=2k 。（ 1） 為 使 T1管 和 T2管 的 發(fā) 射 極 靜 態(tài) 電 流 均 為 0.5mA， Re的 取 值 應(yīng) 為 多 少 ？ T1管 和 T2管的 管 壓 降 UCEQ等 于 多 少 ？（ 2） 計(jì) 算 Au、 Ri和 Ro的 數(shù) 值 ；（ 3） 若 將 電 路 改 成 單 端 輸 出 （ 由 T1管 的 集 電 極 輸 出 ） ， 用 直 流 表 測(cè) 得 輸 出 電 壓 uO=3V，試 問(wèn) 輸 入 電 壓 uI約 為 多 少 ？ 設(shè) IEQ=0.5mA， 且 共 模 輸 出 電 壓 可 忽 略 不 計(jì) 。 kIUVR EQBEQEEe 3.52)1( VURIVU BEQcCQCCCEQ 7.7)2( 682/ beb Lcu rR RRA krRR bebi 6)(2 kRR co 202)3( VuAUu IuCQO 31 VRRIVRR RRIVU LcCQCC Lc LcCQCCCQ 36.2)/(1 56/21 beb Lcu rR RRA mVuI 4.11由 于 用 直 流 表 測(cè) 得 的 輸 出 電 壓 中 既 含 有 直 流 （ 靜 態(tài) ） 量又 含 有 變 化 量 （ 信 號(hào) 作 用 的 結(jié) 果 ） ， 所 以 首 先 應(yīng) 計(jì) 算 出靜 態(tài) 時(shí) 1管 的 集 電 極 電 位 ， 然 后 用 所 測(cè) 電 壓 減 去 靜 態(tài)電 位 就 可 得 到 動(dòng) 態(tài) 電 壓 分 析 ： 模 擬 電 子 技 術(shù)思 考 ： 圖 示 電 路 參 數(shù) 理 想 對(duì) 稱(chēng) ， 晶 體 管 的 均 為 100， =100 ，UBEQ=0.7V。 試 計(jì) 算 Rw滑 動(dòng) 端 在 中 點(diǎn) 時(shí) T1管 和 T2管 的 發(fā) 射 極 靜 態(tài) 電 流 IEQ，以 及 動(dòng) 態(tài) 參 數(shù) Ad和 Ri。 bbr分 析 ： We BEQEEEQ RR UVI 212 mA517.02)1( Wbe cd Rr RA EQTbbbe IUrr )1( k18.5 97Wbei RrR )1(2 k5.20 模 擬 電 子 技 術(shù)分 析 ： e BEQEEEQ RUVI 2 mA265.0CCQCCCQ RIVU 1 )/( LcCQCCLc L RRIVRR R V23.3VUCQ 152 （ 1）（ 2） beb Lcd rR RRA )/(21 7.32EQTbbbe IUrr )1( k1.5VuAUu IdCQO 21 mVuI 6.37若 uI=10mV IdCQO uAUu 1 V9.2 思 考 ： 電 路 如 圖 所 示 ， 晶 體 管 的 =50， =100 。（ 1） 計(jì) 算 靜 態(tài) 時(shí) T1管 和 T2管 的 集 電 極 電 流 和 集 電 極 電 位 ；（ 2） 用 直 流 表 測(cè) 得 uO=2V， uI=？ 若 uI=10mV， 則 uO=？ 若 uI=100mV， 則 uO =？bbr 若 uI=100mV IdCQO uAUu 1 V04.0 模 擬 電 子 技 術(shù)思 考 ： 電 路 如 圖 所 示 ， T1與 T2管 的 特 性 相 同 ， 所 有 晶 體 管 的 均 相同 ， Rc1遠(yuǎn) 大 于 二 極 管 的 正 向 電 阻 。 當(dāng) uI1 uI2 0V時(shí) ， uO 0V。 （ 1） 求 解 電 壓 放 大 倍 數(shù) 的 表 達(dá) 式 ； （ 2） 當(dāng) 有 共 模 輸 入 電 壓 時(shí) ， uO=？ 簡(jiǎn) 述 理 由 。分 析 ： （ 1）（ 2） 21 uuu AAA 321 31 2/ becbe bec rRr rR 在 忽 略 二 極 管 動(dòng) 態(tài) 電 阻 的 情 況 下當(dāng) 有 共 模 輸 入 電 壓 時(shí) ， uO近 似 為 零 。 dc rR 1 21 cc uu 03 BEu 0 Ou 模 擬 電 子 技 術(shù)思 考 ： 電 路 如 圖 所 示 ， T1和 T2的 低 頻 跨 導(dǎo) gm均 為 2mS。 試 求 解 差 模 放大 倍 數(shù) 和 輸 入 電 阻 。 模 擬 電 子 技 術(shù)5.4.1 集 成 運(yùn) 放 基 本 知 識(shí)一 、 通 用 型 集 成 運(yùn) 放 (Operational Amplifier)的 組 成模 擬 集 成 電 路 的 特 點(diǎn)1) 直 接 耦 合 ：采 用 差 分 電 路 形 式 ， 元 件 相 對(duì) 誤 差 小 ；2) 大 電 阻 用 恒 流 源 代 替 ， 大 電 容 外 接 ；3) 二 極 管 用 三 極 管 代 替 (B、 C 極 接 在 一 起 )；4) 高 增 益 、 高 輸 入 電 阻 、 低 輸 出 電 阻 。 5.4 集 成 運(yùn) 算 放 大 電 路 5.4集 成 運(yùn) 算 放 大 電 路 模 擬 電 子 技 術(shù)集 成 運(yùn) 放 電 路 的 組 成 及 其 各 部 分 的 作 用 偏 置 電 路 用 于 設(shè) 置 集 成 運(yùn) 放 各 級(jí) 放 大 電 路 的 靜 態(tài) 工 作 點(diǎn) 。 集 成 運(yùn) 放 采 用 電流 源 電 路 為 各 級(jí) 提 供 合 適 的 集 電 極 （ 或 發(fā) 射 極 、 漏 極 ） 靜 態(tài) 工 作 電 流 ， 從而 確 定 合 適 的 靜 態(tài) 工 作 點(diǎn) 。輸 入 級(jí) 是 一 個(gè) 雙 端 輸 入 的 高 性 能 差 分 放 大 電 路 。 一 般 要 求 其 輸 入 電 阻 高 ，差 模 放 大 倍 數(shù) 大 ， 抑 制 共 模 信 號(hào) 的 能 力 強(qiáng) ， 靜 態(tài) 電 流 小 。中 間 級(jí) 是 整 個(gè) 放 大 電 路 的 主 放 大 器 ， 其 作 用 是 使 集 成 運(yùn) 放 具 有 較 強(qiáng) 的 放 大能 力 ， 多 采 用 共 射 （ 或 共 源 ） 放 大 電 路 。 而 且 為 了 提 高 電 壓 放 大 倍 數(shù) ， 常采 用 復(fù) 合 管 做 放 大 管 ， 以 恒 流 源 做 集 電 極 負(fù) 載 。輸 出 級(jí) 應(yīng) 具 有 輸 出 電 壓 線 性 范 圍 寬 、 輸 出 電 阻 小 （ 即 帶 負(fù) 載 能 力 強(qiáng) ） 、 非線 性 失 真 小 等 特 點(diǎn) 。 集 成 運(yùn) 放 的 輸 出 級(jí) 多 采 用 互 補(bǔ) 對(duì) 稱(chēng) 輸 出 電 路 。在 一 般 的 集 成 運(yùn) 放 電 路 中 ， 為 了 克 服 溫 漂 ， 輸 入 級(jí) 幾 乎 毫 無(wú) 例 外地 采 用 差 分 放 大 電 路 ； 為 了 增 大 放 大 倍 數(shù) ， 中 間 級(jí) 多 采 用 共 射 放大 電 路 ； 為 了 提 高 帶 負(fù) 載 能 力 且 具 有 盡 可 能 大 的 不 失 真 輸 出 電 壓范 圍 ， 輸 出 級(jí) 多 采 用 互 補(bǔ) 式 電 壓 跟 隨 電 路 模 擬 電 子 技 術(shù)5.4. 2 通 用 型 集 成 運(yùn) 算 放 大 器 F007 電 路 簡(jiǎn) 介5.4.2通 用 型 集 成 運(yùn) 算 放 大 器 F007電 路 簡(jiǎn) 介 （ 1） 模 擬 電 子 技 術(shù)F007電 路 中 的 偏 置 電 路 部 分 從 VCC經(jīng) T12、 R5和 T11到 VCC所 構(gòu) 成 的 回 路 的 電 流 能 夠 直 接 估 算 出 來(lái) ， 因 而 R5中 的電 流 為 偏 置 電 路 的 基 準(zhǔn) 電 流 。 T10與 T11構(gòu) 成 微 電 流 源 ， 而 且 T10的 集 電 極 電 流 IC10等 于T9管 集 電 極 電 流 IC9與 T3、 T4的 基 極 電 流 IB3、 IB4之 和 ； T8與 T9為 鏡 像 關(guān) 系 ， 為 第 一級(jí) 提 供 靜 態(tài) 電 流 ； T13與 T12為 鏡 像 關(guān) 系 ， 為 第 二 、 三 級(jí) 提 供 靜 態(tài) 電 流 。 模 擬 電 子 技 術(shù)F007電 路 中 的 放 大 電 路 部 分 F007的 電 壓 放 大 倍 數(shù) 可 達(dá) 幾 十 萬(wàn) 倍 ， 輸 入 電 阻 可達(dá) 2M以 上 。 模 擬 電 子 技 術(shù)思 考 ： 通 用 型 運(yùn) 放 F747的 內(nèi) 部 電 路 如 圖 所 示 ， 試 分 析 ： （ 1） 偏 置 電 路 由 哪 些 元 件 組 成 ？ 基 準(zhǔn) 電 流 約 為 多 少 ？ （ 2） 哪 些 是 放 大 管 ， 組 成 幾 級(jí) 放 大 電 路 ， 每 級(jí) 各 是 什 么 基 本 電 路 ？ （ 3） T19、 T20和 R8組 成 的 電 路 的 作 用 是 什 么 ？ 模 擬 電 子 技 術(shù)思 考 ： （ 1） 說(shuō) 明 電 路 是 幾 級(jí) 放 大 電 路 ， 各 級(jí) 分 別 是 哪 種 形 式 的 放 大 電路 （ 共 射 、 共 集 、 差 放 ） ； （ 2） 分 別 說(shuō) 明 各 級(jí) 采 用 了 哪 些 措 施 來(lái) 改 善 其 性 能 指 標(biāo) （ 如 增 大 放 大倍 數(shù) 、 輸 入 電 阻 ） 。 模 擬 電 子 技 術(shù)思 考 ： 圖 示 簡(jiǎn) 化 的 高 精 度 運(yùn) 放 電 路 原 理 圖 ， 試 分 析 ： （ 1） 兩 個(gè) 輸 入 端 中 哪 個(gè) 是 同 相 輸 入 端 ， 哪 個(gè) 是 反 相 輸 入 端 ； （ 2） T3與 T4的 作 用 ； （ 3） 電 流 源 I3的 作 用 ； （ 4） D2與 D3的 作 用 。+ _+ + _ _ _ 反 向 輸 入 端 同 向 輸 入 端 模 擬 電 子 技 術(shù)集 成 運(yùn) 放 的 主 要 性 能 指 標(biāo) 開(kāi) 環(huán) 差 模 增 益 Aod 共 模 抑 制 比 KCMR 差 模 輸 入 電 阻 rid 輸 入 失 調(diào) 電 壓 及 其 溫 漂 輸 入 失 調(diào) 電 流 及 其 溫 漂 輸 入 偏 置 電 流 最 大 共 模 輸 入 電 壓 最 大 差 模 輸 入 電 壓 -3dB帶 寬 f H 單 位 增 益 帶 寬 轉(zhuǎn) 換 速 率 在 近 似 分 析 時(shí) ， 常 把 集 成 運(yùn) 放 理 想 化 。 理 想 運(yùn) 放 的 Aod、 KCMR、rid、 fH等 參 數(shù) 值 均 為 無(wú) 窮 大 ， 而 輸 入 失 調(diào) 電 壓 及 其 溫 漂 、 輸 入 失 調(diào)電 流 及 其 溫 漂 、 輸 入 偏 置 電 流 等 參 數(shù) 值 均 為 零 。 模 擬 電 子 技 術(shù)簡(jiǎn) 化 的 集 成 運(yùn) 放 低 頻 等 效 電 路 如 果 僅 研 究 對(duì) 輸 入 信 號(hào) （ 即 差 模 信 號(hào) ） 的 放 大 問(wèn) 題 ， 而 不 考 慮失 調(diào) 因 素 對(duì) 電 路 的 影 響 ， 那 么 可 用 簡(jiǎn) 化 的 集 成 運(yùn) 放 低 頻 等 效 電 路 。從 運(yùn) 放 輸 入 端 看 進(jìn) 去 ， 等 效 為 一 個(gè) 電 阻 rid； 從 輸 出 端 看 進(jìn) 去 ， 等效 為 一 個(gè) 電 壓 源 ， 內(nèi) 阻 為 ro。 若 將 集 成 運(yùn) 放 理 想 化 ， 則 ro =0。 模 擬 電 子 技 術(shù)集 成 運(yùn) 放 的 電 壓 傳 輸 特 性O(shè)MU OMU集 成 運(yùn) 放 有 兩 個(gè) 工 作 區(qū) ：線 性 區(qū) ： 在 線 性 放 大 區(qū) 域 ， 曲 線 的 斜 率 為 電 壓 放 大 倍 數(shù) 。非 線 性 區(qū) ： 在 非 線 性 區(qū) ， 輸 出 電 壓 只 有 兩 種 可 能 的 情 況 ， +UOM或 -UOM。)( NPodO uuAu 模 擬 電 子 技 術(shù)5.4.3 集 成 運(yùn) 算 放 大 器 電 路 符 號(hào) 及 理 想 化 條 件1. 運(yùn) 放 的 符 號(hào)習(xí) 慣 用 符 號(hào)uid +VCCVEE 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 符 號(hào) uouid +VCCVEE8(V CC = VEE ) 模 擬 電 子 技 術(shù)等 效 電 路uouidu i+u+ uoRid Aod uidRoi u+ 同 相 端 輸 入 電 壓u 反 相 端 輸 入 電 壓uid 差 模 輸 入 電 壓uid = u u+A od 開(kāi) 環(huán) 差 模 電 壓 放 大 倍 數(shù) uo = Aod(u+ u) 模 擬 電 子 技 術(shù)1) Aod 2. 運(yùn) 放 特 性 的 理 想 化 6)UIO 0， IIO 0理 想運(yùn) 放 ： 4) KCMR 5)fBW 2) Rid 3)Ro 0電 壓 傳 輸 特 性O(shè) uiduoUomaxUomax理 想 線性區(qū) 實(shí) 際3. 理 想 運(yùn) 放 工 作 在 線 性 區(qū) 的 兩 個(gè) 特 點(diǎn)1) u + u(虛 短 ) 證 ： uo = Aod (u+ u) = Aod uidu+ u = uo/Aod 02) i+ i 0 (虛 斷 ) 證 ： i+ = uid / Rid 0同 理 i 0uouidu i+u+ uoRid Aod uidRo i 模 擬 電 子 技 術(shù) . 理 想 運(yùn) 放 工 作 在 非 線 性 區(qū) 的 兩 個(gè) 特 點(diǎn)1)u + u時(shí) ， uo = +Uomax u+ 80 dB 5.4.3通 用 型 集 成 運(yùn) 算 放 大 器 電 路 符 號(hào) 及 理 想 化 條 件 （ 8） 模 擬 電 子 技 術(shù)7) 最 大 差 模 輸 入 電 壓 UIdM共 模 輸 入 U IC 過(guò) 大 ， K CMR下 降當(dāng) UId 過(guò) 大 時(shí) ， 反 偏 的 PN 結(jié) 可 能 因 反 壓 過(guò) 大 而 被 擊 穿 。NPN 管 UIdM = 5 V橫 向 PNP 管 UIdM = 30 VCF741 為 30 V8)最 大 共 模 輸 入 電 壓 UICM9) 最 大 輸 出 電 壓 幅 度 U OPP輸 出 級(jí) 為 OCL 電 路一 般 比 電 源 電 壓 小 一 個(gè) UCE(sat)如 電 源 電 壓 15 V， U OPP 為 13 14 VCF741 為 13 V5.4.3通 用 型 集 成 運(yùn) 算 放 大 器 電 路 符 號(hào) 及 理 想 化 條 件 （ 9） 模 擬 電 子 技 術(shù)二 、 集 成 運(yùn) 放 使 用 注 意 事 項(xiàng)(一 ) 集 成 運(yùn) 放 的 封 裝 和 引 腳 排 列封 裝 形 式 : 金 屬 圓 形 、 雙 列 直 插 式 、 扁 平 式封 裝 材 料 : 陶 瓷 、 金 屬 、 塑 料例 : 塑 封 雙 列 直 插 式 (DIP)CF741DIPDual In-Line Pakage5.4.3通 用 型 集 成 運(yùn) 算 放 大 器 電 路 符 號(hào) 及 理 想 化 條 件 （ 10） 模 擬 電 子 技 術(shù)(二 ) 集 成 運(yùn) 放 使 用 注 意 事 項(xiàng)1. 查 閱 手 冊(cè) 了 解 引 腳 的 排 列 及 功 能 ；2. 檢 查 接 線 有 否 錯(cuò) 誤 或 虛 連 ， 輸 出 端 不 能 與 地 、 電 源 短 路 ；3. 輸 入 信 號(hào) 應(yīng) 遠(yuǎn) 小 于 UIdM 和 UICM， 以 防 阻 塞 或 損 壞 器 件 ；4. 電 源 不 能 接 反 或 過(guò) 高 ， 拔 器 件 時(shí) 必 須 斷 電 ；5. 輸 入 端 外 接 直 流 電 阻 要 相 等 ， 小 信 號(hào) 高 精 度 直 流 放 大 需 調(diào) 零 。 5.4.3通 用 型 集 成 運(yùn) 算 放 大 器 電 路 符 號(hào) 及 理 想 化 條 件 （ 11）