1、第一節(jié) 分立元件多級放大電路,第二節(jié) 差動放大器,第三節(jié) 集成運(yùn)算放大電路,本章主要內(nèi)容,第四章 多級放大電路,1.了解多級放大電路四種耦合方式的特點(diǎn)，以及放大電路的頻率特性。會計算多級阻容耦合放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻； 2.了解直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象、產(chǎn)生的原因及抑制辦法； 3.掌握差動式放大電路（包括基本形式、長尾式）的組成和工作原理，以及它們?yōu)槭裁茨軠p小零點(diǎn)漂移；會估算上述電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻；熟悉差動式電路四種不同接法的特點(diǎn)； 4.了解集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)和各個基本組成部分的作用。 5.熟悉理想運(yùn)算放大器的含義，以及它們工作在線性

2、區(qū)和非線性區(qū)時的條件和特點(diǎn)。,本章學(xué)習(xí)要求,一、多級放大電路的組成及耦合方式,第一節(jié) 分立元件多級放大電路,1. 多級放大電路的組成,多級放大電路一般由輸入級、中間級、輸出級組成。,2. 多級放大電路的耦合方式,耦合方式：多級放大電路級與級之間的連接稱為耦合。,常用的耦合方式：阻容耦合、變壓器耦合、直接耦合和光電耦合等。,多級放大電路無論采用何種耦合方式，都需要滿足以下幾個基本要求，才能順利正常工作： 1. 保證前一級的輸出信號能順利地傳輸給后一級； 2. 耦合電路對前、后級放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)沒有影響； 3. 電信號在前后級的傳輸過程中失真要小，級間傳輸效率要高。,在低頻交流電壓放大電路中，

3、主要采用阻容耦合方式；變壓器耦合在最早的功率放大電路中經(jīng)常采用，目前已基本不用；集成電路中多采用直接耦合方式。光電耦合因可分立、可集成、性能優(yōu)良，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。,前級與后級的連接是通過耦合電容 C和后級的輸入電阻連接的。,3. 各種耦合方式下的多級放大電路的特點(diǎn), 阻容耦合多級放大電路,第一級,第二級,如圖：兩級之間是通過耦合電容 C2 與下級輸入電阻ri2連接的。,阻容耦合方式的特點(diǎn)：, 優(yōu)點(diǎn),由于耦合電容的隔直作用，使各級的靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響，可以各級單獨(dú)計算；,對于交流信號，耦合電容相當(dāng)于短路，使交流信號得以順暢傳輸。, 缺點(diǎn),阻容耦合放大電路不能放大直流信號及緩慢變

4、化的交流信號，限制了其應(yīng)用；,阻容耦合放大電路很難集成，一般用在分立元件電路中。, 變壓器耦合多級放大電路,將放大電路的前一級的輸出端和后一級的輸入端用變壓器連接在一起，稱為變壓器耦合方式。,變壓器Tr1將V1的輸出電壓經(jīng)過磁耦合傳送到V2的基極進(jìn)行放大，CB2是偏置電阻RB21、RB22的旁路電容，防止信號被偏置電阻所衰減。,變壓器耦合方式的特點(diǎn)：, 優(yōu)點(diǎn),各級靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響；,在傳遞信號的同時，可實現(xiàn)阻抗變換，可使功率放大電路中的負(fù)載變成最佳輸出負(fù)載，即阻抗匹配，得到最大不失真功率。, 缺點(diǎn),變壓器不能傳送直流，低頻響應(yīng)差；,體積大，成本高，易自激，難集成。,將放大電路的前一

5、級的輸出端和后一級的輸入端直接用導(dǎo)線或電阻連接在一起的方式稱為直接耦合方式。,由以上電路圖可知，輸入信號通過電阻RB2送到三極管V1的基極，同時RB2又是V1的下偏置電阻。V1用于放大輸入信號，同時其C、E極之間的直流等效電阻又作為V2的下偏置電阻的一部分。RC1既是V1的集電極負(fù)載電阻，又是V2的上偏置電阻。可見，采用直接耦合還可以省掉不必要的元件，使整個電路得到簡化。, 直接耦合多級放大電路,直接耦合放大電路的特點(diǎn)：, 優(yōu)點(diǎn),既可以放大高頻交流信號，也可以放大緩慢變化的交流信號和直流信號；,直接耦合放大電路特別適合于集成化,被廣泛應(yīng)用在各種類型的集成電路中。, 缺點(diǎn),前后級之間的直流電位相

6、互影響，使得各級靜態(tài)工作點(diǎn)不能獨(dú)立，當(dāng)某一級的靜態(tài)工作點(diǎn)發(fā)生變化時，其前后級也將受到影響,嚴(yán)重時放大器將不能正常工作；,零點(diǎn)漂移現(xiàn)象嚴(yán)重，這是直接耦合放大電路最突出的問題。,放大電路級與級之間利用光電耦合器件，通過電光電的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)前后級之間信號傳遞的方式，稱為光電耦合。,由于它是利用光線實現(xiàn)的耦合，所以使前、后級電路處于電隔離狀態(tài)，故其優(yōu)點(diǎn)是各級靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，抗干擾能力強(qiáng)，安全性好，成本低。又因光電耦合器件和與它耦合的前、后級放大電路都易于集成，故應(yīng)用日益廣泛。, 光電耦合多級放大電路,（a）框圖,（b）原理圖,多級放大電路在實際應(yīng)用時，一般不會只用一種耦合方式，通常是根據(jù)實際需要，綜

7、合采用兩種或兩種以上的耦合方式，如下圖所示為帶推動級的乙類推挽功率放大電路。在該電路中，三極管V1構(gòu)成推動級（或稱為前置級），V2和V3構(gòu)成乙類推挽功放級。其中，推動級和功放級之間以及功放級和負(fù)載之間采用變壓器耦合；推動級的輸入信號是來自話筒或其他放大電路的輸出信號，該信號一般是通過阻容耦合方式送入推動級電路的。,帶推動級的乙類推挽功率放大電路,1靜態(tài)分析,二、多級放大電路的分析,方法：畫出直流通路求解靜態(tài)工作點(diǎn)。,在前面所提到的各種耦合方式中，除直接耦合外，其他三種耦合方式的特點(diǎn)均是靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響，所以，在求解它們組成的多級放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)時，只需將每一級的直流通路畫出，分

8、別求解各級的靜態(tài)工作點(diǎn)即可，分析方法同單級放大器。 下面我們以兩級阻容耦合放大電路為例進(jìn)行討論靜態(tài)工作點(diǎn)的求解。,例題1: 如圖所示的兩級電壓放大電路，已知1= 2 =50, (1) 計算前、后級放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);,解:(1) 兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計算。,第一級是射極輸出器:,第二級是分壓式偏置電路,直接耦合多級放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的計算過程比較復(fù)雜。由于前后級之間存在直流通路，因此它們的靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響，而不能各級獨(dú)立進(jìn)行計算。在分析具體的電路時，為了簡化計算過程，常常首先找出最容易確定的環(huán)節(jié)，然后計算其他各處的靜態(tài)電位和電流。有的時候，只能通過解聯(lián)立方程來求解。這

9、里不再詳述。,2動態(tài)分析,多級放大電路的組成框圖,由該框圖可知，多級放大電路中，前級放大器對后級來說是信號源，它的輸出電阻ro就是信號源的內(nèi)阻；而后級放大器對前級來說是負(fù)載，它的輸入電阻ri就是信號源（前級放大器）的負(fù)載電阻。若不計耦合電路上的電壓損失，則各信號電壓在傳輸上的關(guān)系為：ui=ui1，uo1=ui2，uo(n-1)=uin，uo=uo2。具體求解多級放大器性能指標(biāo)時仍采用交流通路和微變等效電路的分析方法。, 電壓放大倍數(shù),在多級放大電路中，由于各級是串聯(lián)起來的，上一級的輸出，就是下一級的輸入，所以總的電壓放大倍數(shù)為各級電壓放大倍數(shù)的乘積。即,其中n為多級放大電路的級數(shù)。,以上結(jié)論同

10、學(xué)們可自行推導(dǎo)。,注意：這里每一級的電壓放大倍數(shù)并不是孤立的，在分別計算各級放大電路的電壓放大倍數(shù)時，必須考慮前、后級之間的影響。具體說，就是后級放大電路的輸入電阻是前級放大電路的負(fù)載電阻，一定要考慮后級對前級的負(fù)載效應(yīng)。, 輸入電阻和輸出電阻,多級放大電路的輸入電阻等于第一級的輸入電阻，即,結(jié)論：,多級放大電路的輸出電阻等于最后一級的輸出電阻，即,在具體計算輸入、輸出電阻的時候，仍可利用已有的公式。不過，有時它們不僅和本級的參數(shù)有關(guān)，也和中間級的參數(shù)有關(guān)。例如，輸入級為射極輸出電路時，它的輸入電阻還和下一級的輸入電阻有關(guān)，在計算時，應(yīng)當(dāng)全面考慮。,例題2: 如圖所示的兩級電壓放大電路，已知1

11、= 2 =50, (1)計算前、后級放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V); (2) 求放大電路的輸入電阻和輸出電阻； (3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。,解:, 第一問已經(jīng)在例題4-1中求解過，結(jié)論可以直接在本例題中采用。,(2) 計算 ri和 ro,微變等效電路如下圖,由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻 ri 等于第一級的輸入電阻ri1。第一級是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級輸入電阻 ri2。,(2) 計算 ri和 ro,(2) 計算 ri和 ro,(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù),第一級放大電路為射極輸出器,第二級放大電路為共

12、發(fā)射極放大電路,總電壓放大倍數(shù),第二節(jié) 差動放大器,差動放大電路又稱差分放大器，因它的輸出電壓與兩個輸入電壓之差成正比而得名。它是另一類基本放大電路，由于它在電路和性能方面具有很多優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于集成電路中。,一、零點(diǎn)漂移的概念,零點(diǎn)漂移：指輸入信號電壓ui為零時，輸出電壓uo發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。即uo0。零點(diǎn)漂移簡稱“零漂”。,產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動、電路元件參數(shù)的變化而變化。影響最大的仍然是溫度的變化。,若由于溫度的升高 IC1增加 1%，試計算輸出電壓Uo變化了多少？,已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ， 1= 2

13、=50。,溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。,IC1 = 2.31.01 mA = 2.323 mA,UC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 V = 4.6 V,例題3：,IC2= 2 IC2 = 50 0.147mA = 7.35mA,UO2=UCC RC2IC2 =8.325V, Uo= 8.3257.75 = 0.575V 提高了7.42% 可見，當(dāng)輸入信號為零時，由于溫度的變化，輸出電壓發(fā)生了變化即有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。,已知：UZ=4V， UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ， 1= 2=50。,溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。,零點(diǎn)

14、漂移的危害：,直接影響對輸入信號測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。嚴(yán)重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。,結(jié)論：第一級放大電路的漂移影響是最主要的，要減小電路零漂，必需減小多級放大器的第一級的零漂；級數(shù)越多，總的放大倍數(shù)越大，零漂越嚴(yán)重。,注意：抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個重要的問題。,在電路引入直流負(fù)反饋電阻RE； 采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ脽崦粼淼窒糯蠊艿淖兓?采用特性相同的管子，使它們的溫漂相互抵消，構(gòu)成“差動放大電路”。,抑制零點(diǎn)漂移的方法,抑制零漂的有效措施：采用差動放大電路。,注：由于不采用電容，直接耦合適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)

15、部，級間都是直接耦合。,uo= uC1 - uC2,uC1,uC2,二、差動放大電路,差動放大電路是一種抑制零漂比較有效的直流放大器，常用作多級放大器的輸入級（也叫前置級）。,（一）基本差動放大電路,1.電路組成及特點(diǎn),電路特點(diǎn)：電路左右對稱，V1、V2特性和參數(shù)相同，對應(yīng)電阻數(shù)值相等。UCC 給電路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。由圖知：兩管Q 相同。輸入信號ui1、ui2 分別從V1、V2基極輸入（為雙端輸入），輸出信號從V1、V2集電極取出（為雙端輸出），所以，uo = uC1 - uC2,2.抑制零點(diǎn)漂移的原理：,在靜態(tài)時，輸入信號等于零，因電路對稱，所以V1、V2的Q1、Q2相同。即：當(dāng) ui

16、1 = ui2 = 0 時， IC1 = IC2 ， UC1 = UC2 , 則 uo = uC1 - uC2 = 0,當(dāng)溫度變化時：, uC1 = uC2,uo= (uC1 + uC1 ) - (uC2 + uC2 ) = 0（抑制零漂）,分析：以上的基本差放電路是不可能作為實用電路的，第一:電路要做到完全對稱是十分困難的，或者說是不可能的，既然電路不可能完全對稱，則兩管輸出端的零點(diǎn)漂移就不能有效的被抵消；第二：若電路為單端輸出時，輸出端的零點(diǎn)漂移就無法被抑制，所以必須要改進(jìn)電路。,（二）典型差動放大電路（也稱長尾式差放）,1.電路組成及特點(diǎn),上面分析的基本差動放大電路之所以能抑制零點(diǎn)漂移，

17、是由于電路的對稱性。我們也知道，實際上完全對稱的理想情況并不存在，所以單靠提高電路的對稱性來抑制零點(diǎn)漂移是有限度的，還必須從改進(jìn)電路著手，減少每只三極管本身的零點(diǎn)漂移。,特點(diǎn)：在電路兩端對稱的基礎(chǔ)上，加入射極電阻RE ，加入負(fù)電源UEE ，采用正負(fù)雙電源供電，加入調(diào)零電位器RP , 且為雙端輸入，雙端輸出的方式。,所加入元件的作用： 電位器RP ：稱為調(diào)零電位器，是調(diào)電路平衡用的。因為電路不會完全對稱，在晶體管V1、V2的發(fā)射極電路中接入電位器RP，這樣，在放大電路靜態(tài)工作的條件下，先調(diào)節(jié)RP ，使UC1 = UC2，輸出電壓uo=0。因RP阻值很小，僅為數(shù)十歐至一二百歐，對電路的動態(tài)影響不大

18、，所以在后面的電路分析中，我們就暫且將RP忽略不提。 負(fù)電源UEE：為V1、V2提供靜態(tài)基極電流，設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)基極電流流通路徑是：UEE正極地晶體管基極輸入端（靜態(tài)時輸入信號ui1 = ui2 =0,兩輸入端與地之間短路）電阻RB1晶體管發(fā)射結(jié)發(fā)射極公共電阻REUEE負(fù)極。有了負(fù)電源UEE，則可以相應(yīng)取消左右兩邊的RB1、RB2四個電阻。所得電路將是我們著重分析的電路。 電阻RE：發(fā)射極公共電阻，引入直流電流負(fù)反饋（負(fù)反饋的內(nèi)容將在第五章詳細(xì)講解），阻值比較大。,2抑制零點(diǎn)漂移的原理及靜態(tài)分析,1）抑制零點(diǎn)漂移的原理(兩種措施),電路如下圖：,直流通路,由典型差放的直流通路可知， V1

19、、V2放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)相同。 IC1=IC2 UC1=UC2,輸出 uo=UC1-UC2=0,當(dāng)溫度變化時，IC1、IC2和UC1、UC2 相同變化，且變化量相等。保持 uo = UC1UC2=0,IC1 UC1,例如:T,IC2 UC2,二者變化量相等,保持 uo=UC1-UC2=0, 依靠電路的對稱性抑制零漂,由于電路的對稱性,采用雙端輸出方式,使每一個管子存在的零漂電壓在輸出端相互抵消。,由于溫度變化使兩管產(chǎn)生的零點(diǎn)漂移變化總是同方向的，且變化量相等，只要采用雙端輸出方式，兩者總會在輸出端抵消，這是由差動放大電路結(jié)構(gòu)的對稱性決定的。當(dāng)然，實際中，差動放大電路不可能做到完全對稱，則零點(diǎn)漂

20、移的抑制除了依靠對稱性以外，還有調(diào)零電位器RP 的補(bǔ)償作用。,引入直流負(fù)反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn), 發(fā)射極公共電阻RE的負(fù)反饋作用,抑制每一個管子的零漂,在各種輸入、輸出情況下都起作用。RE阻值大些,抑制零漂效果更好。,2）差動放大電路的靜態(tài)分析,由以上的直流通路可知，靜態(tài)時有：,，,則有,因此，兩管的集電極電流均為,兩管集電極對地電壓為,兩管的基極電流為,即,可見，靜態(tài)兩管集電極之間的輸出電壓為零，即,3.典型差動放大電路的動態(tài)分析,（共模信號、差模信號和共模抑制比）, 差模信號輸入及對差模信號的放大作用,差模信號是指在差動放大管V1、V2的基極與地之間分別加入兩個大小相等、極性相反的電信號，這

21、種輸入方式稱為差模輸入。由電路圖可知此時ui1 = ui2 。兩個輸入端之間的電壓用uid表示，即,差模信號輸入電路,uid稱為差模輸入電壓,ui1使V1管產(chǎn)生增量集電極電流為ic1 , ui2使V2管產(chǎn)生增量集電極電流為ic2 ,由于差動對管特性相同，所以ic1和 ic2 大小相等、極性相反，即ic2 =ic1。因此，V1、V2管的集電極電流分別為：,，,此時，兩管的集電極電壓分別等于,由以上分析可知，由于電路對稱，差模信號引起兩管集電極電流增量大小相等、方向相反，流過射極電阻RE時互相抵消，所以流經(jīng)RE的電流不變，仍等于靜態(tài)電流IE，也就是說，在差模信號的作用下，RE兩端壓降幾乎不變，即R

22、E對于差模信號來說相當(dāng)于短路，故可將射極電位視為地電位，此處“地”稱為“虛地”，所以差模信號輸入時，RE對電路不產(chǎn)生任何影響。由此可畫出差動放大電路的差模信號交流通路如圖所示。 雙端差模輸出電壓uod與雙端差模輸入電壓uid之比稱為差動放大電路的差模電壓放大倍數(shù)Aud , 即,差模信號交流通路,差模信號交流通路,雙端差模輸出電壓uod與雙端差模輸入電壓uid之比稱為差動放大電路的差模電壓放大倍數(shù)Aud ,即,設(shè)每一個管子的差模電壓放大倍數(shù)為,由圖知，兩個輸入端之間的電壓uid為,兩個輸出端的電壓,所以差模電壓放大倍數(shù)Aud為,差動放大電路雙端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)Aud等于共射極單管的差模電

23、壓放大倍數(shù)Aud1。可見，差動放大電路多用一個管子，是用來換取對零點(diǎn)漂移的抑制。,空載,若在右圖所示電路中，兩集電極之間接有負(fù)載電阻R時，V1、V2管的集電極電位一增一減，且變化量相等，負(fù)載電阻R的中點(diǎn)電位始終不變，為交流零電位，因此，每邊電路的交流等效負(fù)載電阻,這時差模電壓放大倍數(shù)為,從差動放大電路兩個輸入端看進(jìn)去所呈現(xiàn)的等效電阻，稱為差動放大電路的差模輸入電阻rid ,由上圖可得：,差模信號交流通路,差動放大電路兩管集電極之間對差模信號所呈現(xiàn)的電阻稱為差模輸出電阻ro ,由上圖可得：,帶載, 共模信號輸入及對共模信號的抑制作用,所謂共模信號是指在差動放大管V1和V2的基極輸入端接入大小相等

24、、極性相同的信號，即ui1= ui2= uic，這種輸入方式為共模輸入。如下面電路圖（a）所示：,（a）共模信號輸入,（b）共模信號交流通路,由于差動放大電路兩管電路對稱，對于共模輸入信號，兩管集電極電位的變化相同，即uC1= uC2 ,因此，雙端共模輸出電壓,共模電壓放大倍數(shù)Auc：衡量差動放大電路對稱程度，抑制零漂效果的技術(shù)指標(biāo)。電路對稱程度越好，共模電壓放大倍數(shù)Auc越小，抑制零漂效果越好。理想情況下Auc=0。,由以上分析可以看出只要差動放大電路完全對稱，對于共模信號，雙端輸出就為零，即差動放大電路對共模信號沒有放大能力。 由于溫度變化或電源電壓波動引起兩管集電極電流的變化是相同的，因

25、此可以把它們的影響等效地看作差動放大電路輸入端加入共模信號的結(jié)果，所以差動放大電路對溫度的影響具有很強(qiáng)的抑制作用。另外，伴隨輸入信號一起引入到兩管基極的相同的外界干擾信號也都可以看作共模輸入信號而被抑制。,注意：差動放大器抑制共模信號能力的大小也反映出它對零點(diǎn)漂移的抑制水平，所以在高質(zhì)量的直流放大器中第一級總是采用差動放大器。,用分貝（db）表示,KCMR 越大，說明差放分辨差模信號的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號的能力越強(qiáng)。理想情況下：KCMR = 。,（3）比較輸入,若兩管基極輸入的信號既非差模，又非共模，即它們的大小和極性是任意的，差動放大器將對這樣的信號進(jìn)行比較放大。（自行了解）,（4）共模

26、抑制比,綜合表示差動放大電路放大差模信號能力和抑制共模信號能力的技術(shù)指標(biāo)。所謂共模抑制比是指差模電壓放大倍數(shù)Aud與共模電壓放大倍數(shù)Auc的比值的絕對值，用KCMR來表示，其定義如下：,（三）具有恒流源的差動放大電路,由前面分析可知，射極電阻RE越大共模抑制比就越高，但RE過大，為了保證三極管有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，必須加大負(fù)電源UEE的值，但這樣做是有一定限度的。在實際中為了能夠用較低的電源電壓來維持合適的管工作電流，又要有很強(qiáng)的共模抑制比，常用恒流源代替公共負(fù)反饋電阻RE。,1.電流源電路,電路如左圖（a）所示，該圖為三極管構(gòu)成的電流源基本電路，它實際上就是我們前面討論過的分壓式射極偏置電路。

27、當(dāng)選擇合適的RB1、RB2、RE，使三極管工作在放大區(qū)時，其集電極電流IC為一恒定值而與負(fù)載RL的大小無關(guān)。因此，常把該電路作為輸出恒定電流的電流源來使用，用左圖（b）符號表示。Io即為IC，其動態(tài)電阻很大，可視為開路。,2.具有恒流源的差動放大電路,（a）電路原理圖,（b）簡化電路,圖示是具有恒流源的差動放大電路。電路用了三極管恒流源來代替公共射極電阻RE，因為三極管工作在放大區(qū)內(nèi)，集電極電流是由基極電流決定的，如果基極電流一定，集電極電流也一定，具有恒流特性。圖中用恒流管V3作為V1和V2管的公共射極電阻，V3管基極電位由電源經(jīng)R1、R2分壓固定。,當(dāng)溫度升高時，這個電路抑制零點(diǎn)漂移的作用

28、可描述如下：,只要適當(dāng)選擇R1、R2和RE3的值，可以使溫度變化時，保持IC1和IC2幾乎不變，保持了V1和V2管工作點(diǎn)的穩(wěn)定，從而達(dá)到自動抑制零點(diǎn)漂移的目的，所以它在差動放大電路中應(yīng)用最多。,（四）差動放大電路的輸入、輸出方式,差動放大電路的基本形式是用兩個晶體管組成的對稱電路，它們的基極形成兩個輸入端，集電極形成兩個輸出端。以上所討論的差動放大電路采用雙端輸入和雙端輸出方式。在實際應(yīng)用中，有時需要單端輸入或單端輸出方式。當(dāng)信號從一只三極管的集電極輸出，負(fù)載電阻RL的一端接地時，稱為單端輸出方式；當(dāng)兩個輸入端中有一個端子直接接地時，稱為單端輸入方式。因此，差動放大電路共有四種不同的輸入、輸出

29、方式：雙入雙出、單入雙出、雙入單出、單入單出。而且，輸入、輸出方式不同，導(dǎo)致差動放大電路的特性也不相同。,1. 雙端輸入、雙端輸出,電路如圖所示，前面介紹的差動放大電路即為雙端輸入、雙端輸出方式。,2.雙端輸入、單端輸出,電路如圖所示，輸入信號仍為雙端輸入方式。單端信號有兩個輸出端：即一是在晶體管V1的集電極至地之間接負(fù)載，取出輸出信號uo1；或在V2的集電極到地之間接負(fù)載，取出輸出信號uo2。圖為從V1的集電極輸出。它可以把雙端輸入信號轉(zhuǎn)換為允許一端接地的單端輸出信號，以便于后級放大電路處于共地狀態(tài)。,3.單端輸入、雙端輸出,電路如圖所示，輸入信號ui只加在一個晶體管的基極與地之間，另一個晶

30、體管的基極則經(jīng)過電阻RB接地，這種輸入方式稱為單端輸入。輸出仍為雙端輸出方式。,依靠RE的耦合（RE阻值足夠大），可形成差模信號分別加入V1、V2的基極。故單端輸入效果與雙端輸入相同。,特點(diǎn)：同雙端輸入、雙端輸出方式 但允許輸入端有一端接地,4.單端輸入、單端輸出,特點(diǎn)：同雙端輸入、單端輸出方式 允許輸入端和輸出端均有一端接地,集成電路是上世紀(jì)六十年代初期發(fā)展起來的一種新型半導(dǎo)體器件。它是在半導(dǎo)體制造工藝的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)元件、電路和系統(tǒng)的三結(jié)合。因此，它的密度高、引線短，外部接線大為減少，從而提高了電子設(shè)備的可靠性和靈活性，并且降低了成本，為電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用開辟了一個新的時代。,第三節(jié) 集成

31、運(yùn)算放大電路,集成電路與分立元件電路相比，體積更小、重量更輕、功耗更低，并減少了組裝和調(diào)整的工作量,現(xiàn)已被廣泛使用。,集成電路若按功能來分有：有模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類。模擬集成電路主要是對信號進(jìn)行放大和變換的，其輸入或輸出端通常為連續(xù)變化的電壓或電流信號；數(shù)字集成電路主要用于處理各種數(shù)字信息。本書中主要討論模擬集成電路。模擬集成電路按電路的類型可分為：集成運(yùn)算放大器、集成功率放大器、集成高頻/中頻/低頻放大器、集成比較器和集成穩(wěn)壓器等等。下面我們主要介紹應(yīng)用比較廣泛的集成運(yùn)算放大器。,集成電路的外形通常有三種：雙列直插式、圓殼式和扁平式。,一、集成運(yùn)算放大電路的類型和型號,集成運(yùn)算放

32、大電路：簡稱集成運(yùn)放或運(yùn)放。它實際上是一個高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的直接耦合多級放大電路。由于發(fā)展初期主要用于模擬計算機(jī)中用于模擬量的數(shù)學(xué)運(yùn)算，所以至今仍然保留這個名稱。,集成運(yùn)算放大器的種類很多，大致可以分為兩類，一類為通用型運(yùn)算放大器，如F741等；另一類為專用型運(yùn)算放大器。,集成運(yùn)放器件型號的命名方式可查看附錄2。,二、集成運(yùn)算放大器的組成和電路符號,1. 集成運(yùn)算放大器的組成(四部分),Aud,若將集成運(yùn)放看成為一個“黑盒子”，則可等效為一個雙端輸入、單端輸出的差動放大電路。,集成運(yùn)放電路四個組成部分的作用,輸入級：前置級，多采用差動放大電路。要求ri大，Aud大， Auc小

33、，輸入端耐壓高。 中間級：主放大級，多采用共射放大電路。要求有足夠的放大能力。 輸出級：功率級，多采用準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級。要求ro小，最大不失真輸出電壓盡可能大。,偏置電路：為各級放大電路設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。采用電流源電路。,通用型集成運(yùn)算放大器741簡化電路,在上頁所示的通用型集成運(yùn)算放大器741的簡化電路中，主要將原電路中的偏置電流源和有源負(fù)載電路分別用單獨(dú)的電流源符號代替。圖中，V1、V3和V2、V4組成共集共基組合差動電路，V5、V6組成有源負(fù)載，構(gòu)成雙端變單端電路。V7、V8組成復(fù)合管共發(fā)射極放大電路中間級，由于采用有源負(fù)載，故該級可獲得很高的電壓增益。輸出級由V9 V13組成典型的甲乙

34、類互補(bǔ)對稱功率放大電路，V11構(gòu)成推動級，V12、V13構(gòu)成互補(bǔ)對稱輸出級。,結(jié)論：可將集成運(yùn)放看成一個具有高差模放大倍數(shù)，高共模抑制比，高輸入阻抗，低輸出阻抗的雙端輸入、單端輸出的差動放大器。它的主要特點(diǎn)是：有很高的輸入阻抗，很高的開環(huán)增益和很低的輸出阻抗。,2. 集成運(yùn)算放大器的電路符號,指標(biāo)參數(shù) 輸入失調(diào)電壓 UIO 輸入偏置電流IIb 輸入失調(diào)電流 IIO 共模抑制比 KCMR 最大差模輸入電壓 UIdmax 最大共模輸入電壓 UIcmax 開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Aud 差模輸入電阻 rid 開環(huán)輸出電阻ro 最大輸出電壓Uopp 轉(zhuǎn)換速率 SR(=duo/dtmax),三、集成運(yùn)算放

35、大器的主要性能技術(shù)指標(biāo),使uo為0在輸入端所加的補(bǔ)償電壓,一般為10nA1A）,越小越好，一般為1nA0.1A,理想運(yùn)放的KCMR為無窮大,超過此值輸入級放大管擊穿,超過此值不能正常放大差模信號,理想運(yùn)放的Aud為無窮大,理想運(yùn)放的rid為無窮大,理想運(yùn)放的ro為0,四、集成運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性,Aud,在線性區(qū)：uoAud(uPuN) ，Aud是開環(huán)差模放大倍數(shù)。,由于Aud高達(dá)幾十萬倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時的最大輸入電壓(uPuN)的數(shù)值僅為幾十一百多微伏。,(uPuN)的數(shù)值大于一定值時，集成運(yùn)放的輸出不是Uom , 就是Uom，即集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)(飽和區(qū))。,集成運(yùn)放輸

36、出電壓uo與其輸入電壓uid（即同相輸入端與反相輸入端之間的電壓uid=uPuN）之間的關(guān)系特性稱為電壓傳輸特性，即uo = f (uid) =f(uP-uN),uo,開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud=；,差模輸入電阻 rid = ；,輸出電阻ro = 0 ；,五、理想集成運(yùn)算放大器,所謂理想運(yùn)放就是將各項技術(shù)指標(biāo)理想化的集成運(yùn)放。理想化的技術(shù)指標(biāo)對實際運(yùn)放來說是不可能達(dá)到的，但在實際分析運(yùn)算放大器電路時，根據(jù)實際情況，采用理想化指標(biāo)來分析，既可簡化分析的過程，得到的結(jié)果與實際測量的結(jié)果之間誤差又不大，所以，實際分析運(yùn)算放大器電路時，很多時候都是把運(yùn)算放大器當(dāng)成理想運(yùn)算放大器來分析。,1理想運(yùn)放的主要性能指標(biāo)及應(yīng)用特點(diǎn),共模抑制比KCMR = 。,2.理想運(yùn)放的應(yīng)用,分為線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用,1）線性應(yīng)用（運(yùn)放工作在線性區(qū)）,線性應(yīng)用：即運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)域，作為一個線性放大器件，它的輸出信號uo與輸入信號ui之間為線性正比的放大關(guān)系。即 uo = Aud ui= Aud（uP - uN）, 理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的條件,為了使集成運(yùn)放工作在線性放大區(qū)，最常用