集成运放的基本组成部分

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1、1 1第三节 集成运放的基本组成部分第三节第三节 集成运放的基本组成部分集成运放的基本组成部分偏置电路偏置电路差分放大输入级差分放大输入级中间级中间级输出级输出级下页下页总目录总目录2 2第三节 集成运放的基本组成部分向各放大级向各放大级 提供合适的提供合适的 偏置电流偏置电流克服零克服零 点漂移点漂移提供负载所提供负载所 需功率及效需功率及效 率率提供电压提供电压 放大倍数放大倍数集成运放的基本组成部分输入级输入级中间级中间级输出级输出级偏置电路偏置电路集成运放的基本组成下页下页上页上页首页首页3 3第三节 集成运放的基本组成部分I IB2 B2 I IB1 B1 VTVT1 1 VTVT2

2、 2 U UBE2 BE2 U UBE1 BE1 + +- - - -+ +R R+ +V VCCCC一、偏置电路1. 1. 镜像电流源镜像电流源V VCC CC - - U UBE1BE1R RI IC2 C2 I IREF REF = =V VCC CC - - U UBE1BE1R RI IREFREF I IC1 C1 2 2I IB BI IC2C2 I IREFREF - 2- 2I IB B当当 2 2 时时下页下页上页上页首页首页4 4第三节 集成运放的基本组成部分I IB2 B2 I IB1 B1 2 2I IB BVTVT1 1 VTVT2 2 R RR R1 1R R2

3、2+ +V VCCCCU UBE1 BE1 U UBE2BE22. 2. 比例电流源比例电流源U UBE1 BE1 + + I IE1E1R R1 1= = U UBE2 BE2 + + I IE2E2R R2 2I IE1E1R R1 1 I IE2E2R R2 2I IC2C2 R R1 1 R R2 2I IC1C1R R1 1R R2 2I IREFREFI IREF REF I IC2 C2 I Ic1 c1 U UBE2 BE2 U UBE1 BE1 + +- - - -+ +I IE1 E1 I IE2 E2 下页下页上页上页首页首页5 5第三节 集成运放的基本组成部分I IRE

4、F REF I IB2 B2 I IB1 B1 I Ic1 c1 2 2I IB BVTVT1 1 VTVT2 2 R RR Re e+ +V VCCCC3. 3. 微电流源微电流源U UBE1BE1 U UBE2BE2 = = I IE2E2R Re eI IC2 C2 U UBE2 BE2 U UBE1 BE1 + +- - -+ + I IC2C2R Re eU UBEBE U UT T l ln nI IC CI IS S U UBE1BE1 U UBE2BE2 U UT T ( (l ln nI IC1C1I IS1S1I IC2C2I IS2S2 l ln n) ) I IC2 C

5、2 R Re eU UT T l ln nI IC1C1I IC2C2 I IC2 C2 R Re eI IE2 E2 下页下页上页上页首页首页6 6第三节 集成运放的基本组成部分 例例5.3.1 5.3.1 图示为集成运放图示为集成运放LM741LM741偏置电路的一部分，偏置电路的一部分， 假设假设V VCCCC = =V VEEEE =15V=15V ，所有三极管的，所有三极管的U UBEBE =0.7V=0.7V ，其中，其中 NPNNPN三极管的三极管的 22，横向，横向PNPPNP三极管的三极管的 = 2= 2 ，电阻，电阻R R5 5=39k=39k 。下页下页上页上页I IC1

6、3 C13 VTVT11 11 VTVT10 10 R R4 4+ +V VCCCCVTVT13 13 VTVT12 12 R R5 5- -V VEEEEI IC10 C10 I IREF REF 估算基准电流估算基准电流I IREFREF ；分析电路中各三极管组成何分析电路中各三极管组成何 种电流源；种电流源；估算估算VTVT1313的集电极电流的集电极电流I IC13 C13 ；若要求若要求I IC10 C10 =28=28 A A，试估算电，试估算电 阻阻R R4 4的阻值。的阻值。首页首页7 7第三节 集成运放的基本组成部分下页下页上页上页+ +V VCCCCI Ic13 c13 V

7、TVT11 11 VTVT10 10 R R4 4VTVT13 13 VTVT12 12 R R5 5- -V VEEEEI Ic10 c10 I IREF REF 解：解：由图可得由图可得 VTVT1212与与VTVT1313组成镜像电流源，组成镜像电流源，VTVT1010 、 VTVT1111与与R R4 4组成微电流源。组成微电流源。首页首页8 8第三节 集成运放的基本组成部分下页下页上页上页I IC13 C13 VTVT11 11 VTVT10 10 R R4 4+ +V VCCCCVTVT13 13 VTVT12 12 R R5 5- -V VEEEEI IC10 C10 I IRE

8、F REF 不能简单认为不能简单认为I Ic13c13 I IREF REF 。 可认为可认为 I IC11C11 I IREF REF 。首页首页9 9第三节 集成运放的基本组成部分 二、差分放大输入级+ +- -u uOO+ +- -+ +- -+ +- -u uididu uididu uidid1 1 2 21 1 2 2+V+VCCCCR R2 2R R1 1R Rb1b1R Rb2b2R Rc1c1R Rc2c2VTVT1 1VTVT2 21. 1. 基本形式差分放大电路基本形式差分放大电路电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对 应电阻元件的参数值都相等。两个输入、 两个输出

9、两管静态工 作点相同（1 1）电路组成）电路组成下页下页上页上页首页首页1010第三节 集成运放的基本组成部分温度变化时，温度变化时， u uC1 C1 和和u uC2 C2 变化一变化一 致，致， u uOO 保持不保持不 变。变。uO= uC1 uC2 = 0uo= (uC1 + uC1 ) (uC2 + uC2 ) = 0静态时，ui1 = ui2 = 0当温度升高时ICVC （两管变化量相等）对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有 抑制作用。抑制作用。下页下页上页上页首页首页+ +- -u uOO+ +- -+ +- -+ +- -u ui

10、didu uididu uidid1 1 2 21 1 2 2+V+VCCCCR R2 2R R1 1R Rb1b1R Rb2b2R Rc1c1R Rc2c2VTVT1 1VTVT2 21111第三节 集成运放的基本组成部分（2 2）差模输入电压和共模输入电压）差模输入电压和共模输入电压差模输入电压差模输入电压 u uIdId两个输入电压大小相等、极性相反。下页下页上页上页差模输入差模输入 电压电压首页首页+ +- -u uOO+ +- -+ +- -+ +- -u uididu uididu uidid1 1 2 21 1 2 2+V+VCCCCR R2 2R R1 1R Rb1b1R Rb

11、2b2R Rc1c1R Rc2c2VTVT1 1VTVT2 21212第三节 集成运放的基本组成部分下页下页上页上页共模输入电压共模输入电压 u uIcIc两个输入电压大小相等、极性也相同。+ +- -u uOO+ +- -u uIcIc+V+VCCCCR RR RR Rb b R Rb bR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2共模输入共模输入 电压电压首页首页1313第三节 集成运放的基本组成部分下页下页上页上页实际上，在差分放大电路的两个输入端加上任意大小实际上，在差分放大电路的两个输入端加上任意大小 、任意极性的输入电压、任意极性的输入电压u uI1I1和和u uI2I2

12、，都可以将它们认为是，都可以将它们认为是 某个差模输入电压和某个共模输入电压的组合。某个差模输入电压和某个共模输入电压的组合。其中差模输入电压其中差模输入电压u uIdId和共模输入电压和共模输入电压u uIcIc的值分别为的值分别为: :例5.3.2 uI1 = 5 mV, uI2 = 1 mV 则: uId = 4 mV uIc = 3 mV 首页首页1414第三节 集成运放的基本组成部分差模电压放大倍数差模电压放大倍数 A Ad d u uOO = = u uC1C1 u uC2C2= 2= 2 u uC1C11 1 2 2= = 2 2 A Au1u1 u uIdId u uC1C1

13、= -= - u uC2C2= =1 1 2 2A Au u1 1 u uIdId牺牲一个放大管的放大倍数换取对零点漂移的抑制，但不理想，因电路不可能完全对称，单端输出时失去对零点漂移的抑制能力。下页下页上页上页（3 3）差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比）差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比 u uOO u uIdId= =A Au u1 1A Ad d = =首页首页1515第三节 集成运放的基本组成部分共模放大倍数共模放大倍数A Ac c= = u uo o u uic ic共模抑制比共模抑制比下页下页上页上页差模放大倍数差模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数K KC

14、MRCMR越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制 共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。共模抑制比共模抑制比首页首页1616第三节 集成运放的基本组成部分+ +- -u uOO+ +- -+ +- -+ +- -u uididu uididu uidid1 1 2 21 1 2 2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re e2. 2. 长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路引入共模负反馈引入共模负反馈降低单管零点漂移降低单管零点漂移提高了共模抑制比提高了共模抑制比补偿补偿R Re

15、e 上的直流压降，提上的直流压降，提 供静态基极电流供静态基极电流下页下页上页上页(1) (1) 电路组成电路组成首页首页1717第三节 集成运放的基本组成部分+ +- -u uOO+ +- -+ +- -+ +- -u uididu uididu uidid1 1 2 21 1 2 2+V+VCCCCR RR RR Rc cR Rc cVTVT1 1VTVT2 2-V-VEEEER Re e(2) (2) 静态分析静态分析I IBQBQR R + + U UBEQBEQ + + 2 2 I IEQEQR Re e = = V VEEEEV VEE EE - - U UBEQBEQ R R + 2(1+ + 2(1+ ) ) R Re eV VCCCC - - I ICQ CQ R Rc c I IBQ BQ - - I IBQ BQ R RI IB BI IB BI IC CI IC CU UC CU UC C+ +- -U UBEBEU UBEBE+ +- -2 2I IE EU UB B下页下页上页上页首页首页仿真仿真1818第三节 集成运放的基本组成部分 （3 3） 动态分析动态分析A Ad d= = u uo o u uI I= = A Au u1 1Ad = = -