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1、模拟电子技术基础,物理系 毛自娟,贵州黔西南民族师范高等专科学校,第八章 集成运算放大器,差分放大电路的工作原理 集成运算放大器特点,学习重点,8.1 集成电路的特点 8.2 集成运算放大器的基本单元电路 8.3 集成运算放大器的简介,学习内容,8.1 集成电路的特点,集成电路按其功能分： 数字集成电路和模拟集成电路,（1）采用直接耠合方式 （2）常采用差分放大电路 （3）尽量采用半导体三极管代替电阻、电容、二极管等元件,8.2 集成运放的基本单元电路,抑制零漂的方法有多种，如采用温度补偿电路、稳压电源以及精选电路元件等方法。最有效且广泛采用的方法是输入级采用差动放大电路。,静态时，uil=u
2、i20 ，此时由负电源UEE通过电阻RE和两管发射极提供两管的基极电流。由于电路的对称性，两管的集电极电流相等，集电极电位也相等，即： IC1= IC2 UC1= UC2 输出电压： uo UC1 UC2=0 温度变化时，两管的集电极电流都会增大，集电极电位都会下降。由于电路是对称的，所以两管的变化量相等。即： IC1= IC2 UC1= UC2 输出电压： uo (UC1 + UC1)( UC2 +UC2 )=0 即消除了零点漂移。,抑制零点漂移的原理,信号输入,共模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相同。,共模电压放大倍数：,说明电路对共模信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。实际上，差
3、动放大电路对零点漂移的抑制就是该电路抑制共模信号的一个特例。所以差动放大电路对共模信号抑制能力的大小，也就是反映了它对零点漂移的抑制能力。,（1）共模输入,因两侧电路对称，放大倍数相等，电压放大倍数用Ad表示，则：,差模信号：两输入端加的信号大小相等、极性相反。,差模电压放大倍数：,可见差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍数。差动放大电路用多一倍的元件为代价，换来了对零漂的抑制能力。,（2）差模输入,（3）比较输入,比较输入：两个输入信号电压的大小和相对极性是任意的，既非共模，又非差模。 比较输入可以分解为一对共模信号和一对差模信号的组合，即：,式中uic为共模信号，uid为差模信号。
4、由以上两式可解得：,对于线性差动放大电路，可用叠加定理求得输出电压：,上式表明，输出电压的大小仅与输入电压的差值有关，而与信号本身的大小无关，这就是差动放大电路的差值特性。 对于差动放大电路来说，差模信号是有用信号，要求对差模信号有较大的放大倍数；而共模信号是干扰信号，因此对共模信号的放大倍数越小越好。对共模信号的放大倍数越小，就意味着零点漂移越小，抗共模干扰的能力越强，当用作差动放大时，就越能准确、灵敏地反映出信号的偏差值。,共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号的能力越强。,在一般情况下，电路不可能绝对对称，Ac0。为了全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，引入
5、共模抑制比，以KCMR表示。 共模抑制比定义为Ad与Ac之比的绝对值，即：,或用对数形式表示：,在发射极电阻RE的作用：是为了提高整个电路以及单管放大电路对共模信号的抑制能力。,负电源UEE的作用：是为了补偿RE上的直流压降，使发射极基本保持零电位。,恒流源比发射极电阻RE对共模信号具有更强的抑制作用。,差动放大电路的输入输出方式,双端输入单端输出式电路的输出uo与输入ui1极性（或相位）相反，而与ui2极性（或相位）相同。所以uil输入端称为反相输入端，而ui2输入端称为同相输入端。双端输入单端输出方式是集成运算放大器的基本输入输出方式。,单端输入式差动放大电路的输入信号只加到放大器的一个输
6、入端，另一个输入端接地。由于两个晶体管发射极电流之和恒定，所以当输入信号使一个晶体管发射极电流改变时，另一个晶体管发射极电流必然随之作相反的变化，情况和双端输入时相同。此时由于恒流源等效电阻或发射极电阻RE的耦合作用，两个单管放大电路都得到了输入信号的一半，但极性相反，即为差模信号。所以，单端输入属于差模输入。,单端输出式差动电路，输出减小了一半，所以差模放大倍数亦减小为双端输出时的二分之一。此外，由于两个单管放大电路的输出漂移不能互相抵消，所以零漂比双端输出时大一些。由于恒流源或射极电阻RE对零点漂移有极强烈的抑制作用，零漂仍然比单管放大电路小得多。所以单端输出时仍常采用差动放大电路，而不采
7、用单管放大电路。,8.3 集成运算放大器简介,集成运算放大器的组成,通常由差动放大电路构成，目的是为了减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗。,通常由共发射极放大电路构成，目的是为了获得较高的电压放大倍数。,通常由互补对称电路构成，目的是为了减小输出电阻，提高电路的带负载能力。,一般由各种恒流源电路构成，作用是为上述各级电路提供稳定、合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。,集成运放的电路符号如图所示。它有两个输入端，标“+”的输入端称为同相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相同；标“”的输入端称为反相输入端，输入信号由此端输入时，输出信号与输入信号相位相反。,8.5 集成运算放大器的主要参数及种类,1、集成运放的主要参数,2、集成运放的种类,集成运放的理想化参数： Ado=、 rid=、 ro=0 、KCMR=、等,非线性区（饱和区）,非线性区分析依据：,当i0，即时，oOM 当i0，即时，oOM,3、集成运算放大器的理想模型,集成运放的理想化参数： Ado=、 rid=、 ro=0 、KCMR=、等,线性区（放大区）,线性区分析依据：,（1）虚断。ii0。 （2）虚短。uu。,小 结,1 掌握差分放大电路的工作原理 2.掌握集成运放的理想模型,
