集成电路放大器课件

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1、模 拟 电 子 技 术第第29312931次课（共次课（共3232次课）次课）集成电路放大器课件6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术模拟集成电路中的直流偏置技术6.3 差分式放大电路的传输特性差分式放大电路的传输特性6.4 集成电路运算放大器集成电路运算放大器6.5 实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路 的影响的影响6.2 差分式放大电路差分式放大电路6.6 变跨导式模拟乘法器变跨导式模拟乘法器6.7 放大器中的噪声和干扰放大器中的噪声和干扰集成电路放大器课件6.1 模拟集成电路中的模拟集成电路中的直流偏置技术直流偏置技术6.1.1 BJT电流源电路

2、电流源电路6.1.2 FET电流源电流源1. 镜像电流源镜像电流源2. 微电流源微电流源3. 高输出阻抗电流源高输出阻抗电流源4. 组合电流源组合电流源1. MOSFET镜像电流源镜像电流源2. MOSFET多路电流源多路电流源3. JFET电流源电流源集成电路放大器课件6.1.1 BJT电流源电路电流源电路1. 镜像电流源镜像电流源T T1 1、T T2 2的参数全同的参数全同 即即12，ICEO1ICEO2 当当BJT的的较大时，基极电流较大时，基极电流IB可以忽略可以忽略 IoIC2IREF 代表符号代表符号集成电路放大器课件6.1.1 BJT电流源电路电流源电路1. 镜像电流源镜像电流

3、源动态电阻动态电阻 一般一般ro在几百千欧以上在几百千欧以上集成电路放大器课件6.1.1 BJT电流源电路电流源电路2. 微电流源微电流源由于由于很小，很小，所以所以IC2也很小。也很小。rorce2（1 ） （参考射极偏置共射放大电路的输出电阻（参考射极偏置共射放大电路的输出电阻 ）集成电路放大器课件A1和和A3分别是分别是T1和和T3的相对结面积的相对结面积 动态输出电阻动态输出电阻ro远比微电流源的动态输出电阻为高远比微电流源的动态输出电阻为高6.1.1 BJT电流源电路电流源电路3. 高输出阻抗电流源高输出阻抗电流源集成电路放大器课件6.1.1 BJT电流源电路电流源电路4. 组合电流

4、源组合电流源T1、R1 和和T4支路产生基准电流支路产生基准电流IREFT1和和T2、T4和和T5构成镜像电流源构成镜像电流源T1和和T3，T4和和T6构成了微电流源构成了微电流源集成电路放大器课件6.1.2 FET电流源电流源1. MOSFET镜像电流源镜像电流源当器件具有不同的宽长比时当器件具有不同的宽长比时（ =0=0）ro= rds2 MOSFET基本镜像电路流基本镜像电路流 集成电路放大器课件6.1.2 FET电流源电流源1. MOSFET镜像电流源镜像电流源 用用T3代替代替R，T1T3特性相同，特性相同，且工作在放大区，当且工作在放大区，当 =0时时，输出，输出电流为电流为 常用

5、的镜像电流源常用的镜像电流源 集成电路放大器课件6.1.2 FET电流源电流源2. MOSFET多路电流源多路电流源集成电路放大器课件6.1.2 FET电流源电流源3. JFET电流源电流源end(a) 电路电路 (b) 输出特性输出特性 集成电路放大器课件6.2 差分式放大电路差分式放大电路6.2.1 差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路6.2.3 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路集成电路放大器课件6.2.1 差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构1. 用三端器件组成的差分式放大电路用三端器件组成的差分

6、式放大电路集成电路放大器课件6.2.1 差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构2. 有关概念有关概念差模信号差模信号共模信号共模信号差模电压增益差模电压增益共模电压增益共模电压增益总输出电压总输出电压其中其中差模信号产生的输出差模信号产生的输出共模信号产生的输出共模信号产生的输出共模抑制比共模抑制比反映抑制零漂能力的指标反映抑制零漂能力的指标集成电路放大器课件6.2.1 差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构2. 有关概念有关概念根据根据有有 共模信号相当于两个输入共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入差模信号相当于两个输入端信号

7、中不同的部分端信号中不同的部分 两输入端中的共模信号两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；差模信大小相等，相位相同；差模信号大小相等，相位相反。号大小相等，相位相反。集成电路放大器课件6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路1. 电路组成及工作原理电路组成及工作原理集成电路放大器课件6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路1. 电路组成及工作原理电路组成及工作原理静态静态集成电路放大器课件动态动态仅输入差模信号，仅输入差模信号，大小相等，相位相反。大小相等，相位相反。大小相等，大小相等，信号被放大。信号被放大。相位相反。相位相反。1. 电路组成及工作原理电路组

8、成及工作原理集成电路放大器课件2. 抑制零点漂移原理抑制零点漂移原理 温温度度变变化化和和电电源源电电压压波波动动，都都将将使使集集电电极极电电流流产产生生变变化化。且且变变化化趋趋势势是是相相同的，同的， 其其效效果果相相当当于于在在两两个个输入端加入了共模信号。输入端加入了共模信号。集成电路放大器课件 这这一一过过程程类类似似于于分分压压式式射射极极偏偏置置电电路路的的温温度度稳稳定定过过程程。所所以以，即即使使电电路路处处于于单单端端输输出出方方式式时时，仍仍有有较较强强的的抑抑制制零零漂漂能力。能力。 2. 抑制零点漂移原理抑制零点漂移原理差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用差分式放

9、大电路对共模信号有很强抑制作用集成电路放大器课件3. 主要指标计算主要指标计算（1）差模情况）差模情况接入负载时接入负载时以双倍的元器件换以双倍的元器件换取抑制零漂的能力取抑制零漂的能力 双入、双出双入、双出集成电路放大器课件3. 主要指标计算主要指标计算（1）差模情况）差模情况 双入、单出双入、单出接入负载时接入负载时集成电路放大器课件3. 主要指标计算主要指标计算（1）差模情况）差模情况 单端输入单端输入等效于双端输入等效于双端输入 指标计算与双指标计算与双端输入相同。端输入相同。集成电路放大器课件3. 主要指标计算主要指标计算（2）共模情况）共模情况 双端输出双端输出 共模信号的输入使两

10、管共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。集电极电压有相同的变化。所以所以共模增益共模增益集成电路放大器课件 单端输出单端输出抑制零漂能力增强抑制零漂能力增强3. 主要指标计算主要指标计算（2）共模情况）共模情况集成电路放大器课件（3）共模抑制比）共模抑制比双端输出，理想情况双端输出，理想情况单端输出单端输出抑制零漂能力抑制零漂能力 越强越强单端输出时的总输出电压单端输出时的总输出电压（4）频率响应）频率响应高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。集成电路放大器课件例例(4)当输出接一个当输出接一个12k 负载负载时的差模电压增益。时的差模电

11、压增益。解：解：求求:(1)静态静态集成电路放大器课件(2)电压增益电压增益集成电路放大器课件(3) 差分电路的共模增益差分电路的共模增益共模输入电压共模输入电压不计共模输出电压时不计共模输出电压时集成电路放大器课件(4)集成电路放大器课件4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路带有源负载的射极耦合差分式放大电路静态静态 IE6 IREFIO IE5集成电路放大器课件4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路带有源负载的射极耦合差分式放大电路差模电压增益差模电压增益（负载开路）（负载开路） 则则 单端输出的电压增益接近于双端输出的电压增益单端输出的电压增益接近于双端输出的电压增益 集成电路放大器

12、课件4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路带有源负载的射极耦合差分式放大电路差模输入电阻差模输入电阻 Rid2rbe输出电阻输出电阻集成电路放大器课件4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路带有源负载的射极耦合差分式放大电路共模输入电阻共模输入电阻 Ricrbe2(1)ro5集成电路放大器课件6.2.3 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路1. CMOS差分式放大电路差分式放大电路集成电路放大器课件6.2.3 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路1. CMOS差分式放大电路差分式放大电路双端输出差模电压增益双端输出差模电压增益而而: :所以：所以：集成电路放大器课件6.2.3

13、 源极耦合差分式放大电路源极耦合差分式放大电路1. CMOS差分式放大电路差分式放大电路单端输出差模电压增益单端输出差模电压增益vo2(id4- -id2)(ro2| ro4) gm vid（ro2 | ro4） (ro2| ro4) gm(ro2 | ro4 )与双端输出相同与双端输出相同end gm(rds2 | rds4 )集成电路放大器课件6.3 差分式放大电路的传输特性差分式放大电路的传输特性根据根据iC1= iE1，iC2= iE2vBE1= vi1= vid/2vBE2= vi2 = - -vid/2 又又 vO1VCCiC1Rc1 vO2VCCiC2Rc2可得传输特性曲线可得传

14、输特性曲线 vO1，vO2f（vid）集成电路放大器课件vO1，vO2f（vid）的传输特性曲线的传输特性曲线end集成电路放大器课件6.4 集成电路运算放大器集成电路运算放大器6.4.1 CMOS MC14573集成电路运算放大器集成电路运算放大器6.4.2 BJTLM741集成运算放大器集成运算放大器集成电路放大器课件6.4.1 CMOS MC14573 集成电路运算放大器集成电路运算放大器1. 电路结构和工作原理电路结构和工作原理集成电路放大器课件2. 电路技术指标的分析计算电路技术指标的分析计算(1)(1)直流分析直流分析已知已知VT 和和KP5 ，可求出，可求出IREF 根据各管子的

15、宽长比根据各管子的宽长比 ，可求出其他支路电流。，可求出其他支路电流。集成电路放大器课件(2)(2)小信号分析小信号分析设设 gm1 = gm2 = gm 则则2. 电路技术指标的分析计算电路技术指标的分析计算输入级电压增益输入级电压增益 集成电路放大器课件(2)(2)小信号分析小信号分析2. 电路技术指标的分析计算电路技术指标的分析计算总电压增益总电压增益 Av = Av1Av2 Av2= vo/ v gs7 =gm7(rds7 | rds8) 第二级电压增益第二级电压增益 将参数代入计算得将参数代入计算得 Av = 40804.8（ 92.2 dB ）集成电路放大器课件6.4.2 BJTL

16、M741集成运算放大器集成运算放大器原理电路原理电路 集成电路放大器课件简化电路简化电路end6.4.2 BJTLM741集成运算放大器集成运算放大器集成电路放大器课件6.5 实际集成运算放大器的主要实际集成运算放大器的主要参数和对应用电路的影响参数和对应用电路的影响6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数6.5.2 集成运放应用中的实际问题集成运放应用中的实际问题集成电路放大器课件6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数输入直流误差特性（输入失调特性）输入直流误差特性（输入失调特性）1. 输入失调电压输入失调电压VIO 在室温（在室温（25）及标准电源电压下，

17、输入电压为零时，为）及标准电源电压下，输入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫做失了使集成运放的输出电压为零，在输入端加的补偿电压叫做失调电压调电压VIO。一般约为。一般约为（110）mV。超低失调运放为（。超低失调运放为（120） V。高精度运放。高精度运放OP-117 VIO=4 V。MOSFET达达20 mV。2. 输入偏置电流输入偏置电流IIB 输入偏置电流是指集成运放输入偏置电流是指集成运放两个输入端静态电流的平均值两个输入端静态电流的平均值 IIB（IBNIBP）/ /2 BJT为为10 nA1 A；MOSFET运放运放IIB在在pA数量级。数量级。集成

18、电路放大器课件6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数输入直流误差特性（输入失调特性）输入直流误差特性（输入失调特性）3. 输入失调电流输入失调电流IIO 输输入入失失调调电电流流IIO是是指指当当输输入入电电压压为为零零时时流流入入放放大大器器两两输输入入端的静态基极电流之差，即端的静态基极电流之差，即IIO|IBPIBN|VI0 一般约为一般约为1 nA0.1 A。 4. 温度漂移温度漂移（1）输入失调电压温漂）输入失调电压温漂 VIO / T（2）输入失调电流温漂）输入失调电流温漂 IIO / T集成电路放大器课件6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数差

19、模特性差模特性1. 开环差模电压增益开环差模电压增益Avo和带宽和带宽BW 开环差模电压增益开环差模电压增益Avo开环带宽开环带宽BW (fH)单位增益带宽单位增益带宽 BWG (fT)741型运放型运放AvO的频率响应的频率响应 集成电路放大器课件6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数差模特性差模特性2. 差模输入电阻差模输入电阻rid和输出电阻和输出电阻ro BJT输入级的运放输入级的运放rid一般在几百千欧到数兆欧一般在几百千欧到数兆欧MOSFET为输入级的运放为输入级的运放rid1012超高输入电阻运放超高输入电阻运放rid1013、IIB0.040pA一般运放的一般

20、运放的ro200，而超高速而超高速AD9610的的ro0.05。3. 最大差模输入电压最大差模输入电压Vidmax集成电路放大器课件6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数共模特性共模特性1. 共模抑制比共模抑制比KCMR和共模输入电阻和共模输入电阻ric 一般通用型运放一般通用型运放KCMR为（为（80120）dB，高精度运放，高精度运放可达可达140dB，ric100M。 2. 最大共模输入电压最大共模输入电压Vicmax 一般指运放在作电压跟随器时，使输出电压产生一般指运放在作电压跟随器时，使输出电压产生1%跟跟随误差的共模输入电压幅值，高质量的运放可达随误差的共模输入电

21、压幅值，高质量的运放可达 13V。集成电路放大器课件6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数大信号动态特性大信号动态特性1. 转换速率转换速率SR放放大大电电路路在在闭闭环环状状态态下下，输输入入为为大大信信号号（例例如如阶阶跃跃信信号号）时时，输出电压对时间的最大变化速率，即输出电压对时间的最大变化速率，即 若信号为若信号为viVimsin2 ft ，则运放的，则运放的SR必须满足必须满足SR2fmaxVom集成电路放大器课件6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数大信号动态特性大信号动态特性2. 全功率带宽全功率带宽BWP 指运放输出最大峰值电压时允许的最高

22、频率，即指运放输出最大峰值电压时允许的最高频率，即 SR和和BWP是是大大信信号号和和高高频频信信号号工工作作时时的的重重要要指指标标。一一般般通通用用型型运运放放SR在在nV/ s以以下下，741的的SR=0.5V/ s，而而高高速速运运放放要要求求SR30V/ s以上。目前超高速的运放如以上。目前超高速的运放如AD9610的的SR3500V/ s。集成电路放大器课件电源特性电源特性1. 电源电压抑制比电源电压抑制比KSVR 衡量电源电压波动对输出电压的影响衡量电源电压波动对输出电压的影响 2. 静态功耗静态功耗PV 6.5.1 实际集成运放的主要参数实际集成运放的主要参数集成电路放大器课件

23、1. 1. 集成运放的选用集成运放的选用 根根据据技技术术要要求求应应首首选选通通用用型型运运放放，当当通通用用型型运运放放难难以以满满足足要要求求时时，才才考考虑虑专专用用型型运运放放，这这是是因因为为通通用用型型器器件件的的各各项项参参数数比比较较均均衡衡，做做到到技技术术性性与与经经济济性性的的统统一一。至至于于专专用用型型运运放放，虽虽然然某某项项技技术术参参数数很很突突出出，但但其其他他参参数数则则难难以以兼兼顾顾，例例如如低低噪噪声声运运放放的的带带宽宽往往往往设设计计得得较较窄窄，而而高高速速型型与与高精度常常有矛盾，如此等等。高精度常常有矛盾，如此等等。 6.5.2 集成运放应

24、用中的实际问题集成运放应用中的实际问题集成电路放大器课件2. 失调电压失调电压VIO、失调电流、失调电流IIO和偏置电流和偏置电流IIB带来的误差带来的误差 6.5.2 集成运放应用中的实际问题集成运放应用中的实际问题输入为零时的等效电路输入为零时的等效电路集成电路放大器课件解得误差电压解得误差电压当当 时，可以时，可以消除偏置电流消除偏置电流 引起的引起的误差，此时误差，此时当电路为积分运算时，当电路为积分运算时，即即 换成电容换成电容C，则，则时间越长，误差越大，且易使输出进入饱和状态。时间越长，误差越大，且易使输出进入饱和状态。引起的误差仍存在引起的误差仍存在集成电路放大器课件end3.

25、 调零补偿调零补偿6.5.2 集成运放应用中的实际问题集成运放应用中的实际问题（a a）调零电路）调零电路 （b b）反相端加入补偿电路）反相端加入补偿电路集成电路放大器课件6.6 变跨导式模拟乘法器变跨导式模拟乘法器6.6.1 变跨导式模拟乘法器的工作原理变跨导式模拟乘法器的工作原理6.6.2 放模拟乘法器的应用放模拟乘法器的应用集成电路放大器课件6.6.1 变跨导式模拟乘法器的工作原理变跨导式模拟乘法器的工作原理1. 变跨导二象限乘法器变跨导二象限乘法器与差分式放与差分式放大电路的差大电路的差别：别：（a）原理电路）原理电路 （b）同相（或反相）乘法器代表符）同相（或反相）乘法器代表符号号

26、电流源电流源iEE受受输入电压输入电压vY的控制的控制集成电路放大器课件6.6.1 变跨导式模拟乘法器的工作原理变跨导式模拟乘法器的工作原理1. 变跨导二象限乘法器变跨导二象限乘法器单入双出方式单入双出方式即即又又所以所以集成电路放大器课件6.6.1 变跨导式模拟乘法器的工作原理变跨导式模拟乘法器的工作原理1. 变跨导二象限乘法器变跨导二象限乘法器 对对于于T3、T4构构成成的的镜镜像像电电流流源，当源，当vY VBE时时所以所以其中其中（乘法运算）（乘法运算）而而由由vY 控制跨导控制跨导gm变化变化，所以称为变跨导乘法器，所以称为变跨导乘法器集成电路放大器课件6.6.1 变跨导式模拟乘法器

27、的工作原理变跨导式模拟乘法器的工作原理1. 变跨导二象限乘法器变跨导二象限乘法器电路的最后输电路的最后输 缺点：缺点： 精度差精度差 vY必须大于必须大于0V，只能实现两个象限的乘法运算，只能实现两个象限的乘法运算集成电路放大器课件6.6.1 变跨导式模拟乘法器的工作原理变跨导式模拟乘法器的工作原理2.2.双平衡四象限乘法器双平衡四象限乘法器 T1、T2和和T3、T4为为两两个个并并联联的的差差分分式式电电路路， T5、T6为压控电流源电路。为压控电流源电路。由于由于所以所以而而 iC1iC2iC5 ，iC4iC3iC6 集成电路放大器课件6.6.1 变跨导式模拟乘法器的工作原理变跨导式模拟乘

28、法器的工作原理2.2.双平衡四象限乘法器双平衡四象限乘法器同理同理又又 i1,3iC1iC3，i2,4iC2iC4 集成电路放大器课件6.6.1 变跨导式模拟乘法器的工作原理变跨导式模拟乘法器的工作原理2.2.双平衡四象限乘法器双平衡四象限乘法器最后可得最后可得当当vX 2VT、vY 2VT时时其中其中（乘法运算）（乘法运算）信号大时增加非线性补偿电路信号大时增加非线性补偿电路集成电路放大器课件1. 运算电路运算电路6.6.2 放模拟乘法器的应用放模拟乘法器的应用乘方乘方 集成电路放大器课件1. 运算电路运算电路6.6.2 放模拟乘法器的应用放模拟乘法器的应用除法除法 只有当只有当vX2为正极

29、性时，才能保证运算放大器是处于负反为正极性时，才能保证运算放大器是处于负反馈工作状态，而馈工作状态，而vX1则可正可负，故属二象限除法器。则可正可负，故属二象限除法器。 利用虚短和虚断概念有利用虚短和虚断概念有得得由乘法器的功能有由乘法器的功能有集成电路放大器课件1. 运算电路运算电路6.6.2 放模拟乘法器的应用放模拟乘法器的应用开平方开平方 利用虚短和虚断概念有利用虚短和虚断概念有得得由乘法器的功能有由乘法器的功能有vi必须为负值时，电路才能正常工作。必须为负值时，电路才能正常工作。 集成电路放大器课件2. 压控放大器压控放大器6.6.2 放模拟乘法器的应用放模拟乘法器的应用 乘法器的一个

30、输入端加一直流控制电压乘法器的一个输入端加一直流控制电压VC，另一输入端，另一输入端加一信号电压加一信号电压vs时，乘法器就成了增益为时，乘法器就成了增益为KVc的放大器。当的放大器。当Vc为可调电压时，就得到可控增益放大器。为可调电压时，就得到可控增益放大器。 调制和解调在通信、广播、电视和遥控等领域中得到广调制和解调在通信、广播、电视和遥控等领域中得到广泛的应用。利用模拟乘法器的功能很容易实现调制和解调的泛的应用。利用模拟乘法器的功能很容易实现调制和解调的功能。功能。3. 调制解调调制解调end集成电路放大器课件6.7 放大电路中的噪声与干扰放大电路中的噪声与干扰6.7.1 放大电路中的噪

31、声放大电路中的噪声6.7.2 放大电路中的干扰放大电路中的干扰集成电路放大器课件6.7.1 放大电路中的噪声放大电路中的噪声1. 噪声的种类及性质噪声的种类及性质（1）电阻的热噪声）电阻的热噪声 由电子无规则热运动而产生随时间而变化的电压称为热由电子无规则热运动而产生随时间而变化的电压称为热噪声电压。噪声电压。 一个阻值为一个阻值为R（）的电阻未接入电路时，在频带宽度）的电阻未接入电路时，在频带宽度B内所产生的热噪声电压均方值为内所产生的热噪声电压均方值为 K 玻耳兹曼常数，玻耳兹曼常数，T 热力学温度（热力学温度（K），），B 频带宽度（频带宽度（Hz）。）。功率和电压的形式分别为功率和电压

32、的形式分别为集成电路放大器课件6.7.1 放大电路中的噪声放大电路中的噪声1. 噪声的种类及性质噪声的种类及性质具有均匀的功率频谱的噪声称为白噪声具有均匀的功率频谱的噪声称为白噪声热噪声电压密度热噪声电压密度 热噪声电压本身是一个非周期变化的时间函数，它的频率热噪声电压本身是一个非周期变化的时间函数，它的频率范围是很宽广的。因而噪声电压范围是很宽广的。因而噪声电压Vn将随放大电路带宽的增加将随放大电路带宽的增加而增加。所以在设计放大电路时要综合考虑增益、带宽等诸而增加。所以在设计放大电路时要综合考虑增益、带宽等诸多因素。多因素。 热噪声的功率频谱密度热噪声的功率频谱密度（1）电阻的热噪声）电阻

33、的热噪声集成电路放大器课件6.7.1 放大电路中的噪声放大电路中的噪声1. 噪声的种类及性质噪声的种类及性质 热噪声热噪声 由于载流子不规则的热运动通过由于载流子不规则的热运动通过BJT内三个区的体电阻内三个区的体电阻及相应的引线电阻时而产生。其中及相应的引线电阻时而产生。其中rbb 所产生的噪声是主要所产生的噪声是主要的。的。FET主要是沟道电阻的热噪声。主要是沟道电阻的热噪声。（2）三极管的噪声）三极管的噪声集成电路放大器课件6.7.1 放大电路中的噪声放大电路中的噪声1. 噪声的种类及性质噪声的种类及性质（2）三极管的噪声）三极管的噪声 散粒噪声散粒噪声 由于通过发射结注入到基区的载流子

34、数目，在各个瞬时由于通过发射结注入到基区的载流子数目，在各个瞬时都不相同，因而引起发射极电流或集电极电流有一个无规则都不相同，因而引起发射极电流或集电极电流有一个无规则的波动，产生散粒噪声。散粒噪声电流为的波动，产生散粒噪声。散粒噪声电流为 q 每个载流子所带电荷量的绝对值，每个载流子所带电荷量的绝对值，I 通过通过PN结结电流的平均值，电流的平均值，B 频带宽度。频带宽度。散粒噪声具有白噪声的性质散粒噪声具有白噪声的性质集成电路放大器课件6.7.1 放大电路中的噪声放大电路中的噪声1. 噪声的种类及性质噪声的种类及性质（2）三极管的噪声）三极管的噪声 闪砾噪声闪砾噪声 这种噪声与频率成反比，

35、故又称为这种噪声与频率成反比，故又称为1/f 噪声或低频噪声。噪声或低频噪声。 JFET的噪声主要来源于沟道电阻热噪声，的噪声主要来源于沟道电阻热噪声，MOSFET的的1/f 噪声较严重，因而低频时噪声较严重，因而低频时MOSFET比比JFET的噪声大。一般而的噪声大。一般而言，言，FET的噪声比的噪声比BJT小。此外。电阻元件中碳膜电阻的小。此外。电阻元件中碳膜电阻的1/f 噪声最大，绕线电阻的噪声最大，绕线电阻的1/f 噪声最小。噪声最小。集成运放的噪声，是由组成运放内部电路的元器件产生的集成运放的噪声，是由组成运放内部电路的元器件产生的噪声源以及内部电路连接的噪声源累计的结果。一般是通过

36、噪声源以及内部电路连接的噪声源累计的结果。一般是通过实验方法进行测量。实验方法进行测量。集成电路放大器课件6.7.1 放大电路中的噪声放大电路中的噪声2. 放大电路的噪声指标放大电路的噪声指标噪声系数噪声系数定义定义其中其中 AP 为为功率增益功率增益 放大电路不仅把输入端的噪声进行放大，而且放大电路放大电路不仅把输入端的噪声进行放大，而且放大电路本身也存在噪声。所以，其输出端的信噪比必然小于输入端本身也存在噪声。所以，其输出端的信噪比必然小于输入端信噪比。信噪比。 当当NF用分贝（用分贝（dB）表示时）表示时集成电路放大器课件6.7.1 放大电路中的噪声放大电路中的噪声2. 放大电路的噪声指

37、标放大电路的噪声指标噪声系数噪声系数因为因为当满足当满足 Ri=Ro 时，时，NF可表示为另一种形式：可表示为另一种形式： 一个无噪声放大电路的噪声系数是一个无噪声放大电路的噪声系数是0dB，一个低噪声放，一个低噪声放大电路的噪声系数应小于大电路的噪声系数应小于3dB。集成电路放大器课件6.7.1 放大电路中的噪声放大电路中的噪声3. 减小噪声的措施减小噪声的措施选低噪声集成运放，如选低噪声集成运放，如OP-27OP-27，AD745AD745等；等；采用滤波处理或引入负反馈以抑制噪声；采用滤波处理或引入负反馈以抑制噪声；转换为数字信号后，借助软件方法，对数据进行处理以转换为数字信号后，借助软

38、件方法，对数据进行处理以减小噪声的影响。减小噪声的影响。集成电路放大器课件6.7.2 放大电路中的干扰放大电路中的干扰1. 杂散电磁场干扰和抑制措施杂散电磁场干扰和抑制措施 电路工作环境一般有许多电磁干扰源，常见的有工频电路工作环境一般有许多电磁干扰源，常见的有工频干扰、无线电台及雷电现象等，它们所产生电磁波或尖峰干扰、无线电台及雷电现象等，它们所产生电磁波或尖峰脉冲，通过接线电容耦合、电感耦合或交流电源线等进入脉冲，通过接线电容耦合、电感耦合或交流电源线等进入放大电路，从而引入干扰电压。放大电路，从而引入干扰电压。 抑制措施：抑制措施： 合理布局合理布局 屏蔽屏蔽集成电路放大器课件6.7.2

39、 放大电路中的干扰放大电路中的干扰2. 由直流电源电压波动引起的干扰和抑制由直流电源电压波动引起的干扰和抑制 直流电源输出的直流电源输出的50Hz或或100Hz的纹波电压使电路的电流产的纹波电压使电路的电流产生波动而形成干扰电压。第一级的波动将被后续各级放大而使生波动而形成干扰电压。第一级的波动将被后续各级放大而使输出端产生较大的干扰电压。输出端产生较大的干扰电压。抑制措施：抑制措施： 采用性能好的稳压电源供电，并在稳压电路的输入端和输采用性能好的稳压电源供电，并在稳压电路的输入端和输出端分别加一足够大的电解电容或钽电容的滤波电路。出端分别加一足够大的电解电容或钽电容的滤波电路。对于运算放大器，可在电源引脚和地端间加一钽电容对于运算放大器，可在电源引脚和地端间加一钽电容（10F10F30F30F）防止低频干扰，加一独石电容（）防止低频干扰，加一独石电容（0.01F0.01F0.1F0.1F）防止高频干扰。）防止高频干扰。集成电路放大器课件end6.7.2 放大电路中的干扰放大电路中的干扰3. 由交流电源串入的干扰和抑制由交流电源串入的干扰和抑制4. 由接地点安排不正确而引起的干扰和正确接地由接地点安排不正确而引起的干扰和正确接地集成电路放大器课件