模擬電子電路集成運(yùn)算放大器電路(3)

1、1|uA復(fù)習(xí)復(fù)習(xí). 幾種方式指標(biāo)比較幾種方式指標(biāo)比較CMRKbeLc)21/(rRRbeLc2)/(rRR 輸出方式輸出方式雙出雙出雙出雙出單出單出單出單出信號(hào)信號(hào)共模共模差模差模RiRo2)1 (21beERr2)1 (21beERrbe2rbe2rcR無(wú)意義cRc2RERrRR2)1 ()/(beLc0CMRK(雙出雙出)beEbeEbeLbeLrRrRrRrRK22)1 (2)1 (/2CMR(單出單出)2v 四、對(duì)任意輸入信號(hào)的放大特性四、對(duì)任意輸入信號(hào)的放大特性v 如果在圖412差動(dòng)放大器的兩個(gè)輸入端分別加上任意信號(hào)Ui1和Ui2，即Ui1和Ui2既不是差模信號(hào)，也不是共模信號(hào)，這時(shí)

2、可以把Ui1和Ui2寫(xiě)成如下形式： 3222121211212112222icidiiiiiicidiiiiiUUUUUUUUUUUUUU(430) 圖中圖中: :共模輸入電壓共模輸入電壓 uic = (ui1 + ui2 ) / 2i2i1id=uuu差模輸入電壓差模輸入電壓 4 不難看出，差動(dòng)電路相當(dāng)輸入了一對(duì)共模信號(hào)21212121212122iiidididiiiciciciiicicUUUUUUUUUUUUUU和一對(duì)差模信號(hào) 根據(jù)定義，這時(shí)的差模輸入電壓為(432) (433)(434) 222121211212112222icidiiiiiicidiiiiiUUUUUUUUUUUU

3、UU5idudicucidudicucidudiiudidudicuciduduciiidididiiididiciiicicUAUAUAUAUAUUUUAUAUAUAUAUUUUUUUUUUUUUU2121)(, 022)()()(010210212121212121單單單單端輸出時(shí)，有故雙端輸出時(shí)，由于和電壓和共模輸出電壓之輸出電壓應(yīng)為差模輸出6 圖512 基本差動(dòng)放大器 圖514 基本差動(dòng)放大器的共模等效通路 結(jié)論: 無(wú)論無(wú)論雙端或單端雙端或單端差動(dòng)放大電路,都能夠放大差模信號(hào)抑制共模信號(hào)7 5-3-3具有電流源的差動(dòng)放大電路具有電流源的差動(dòng)放大電路圖圖512所示的基本差動(dòng)放大器，存在兩

4、個(gè)所示的基本差動(dòng)放大器，存在兩個(gè)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：一是共模抑制比做不高，一是共模抑制比做不高，若若UEE=15V，則室溫下，則室溫下，KCMR (單單)的的上限約為上限約為300，而與，而與RE的取值無(wú)關(guān)。的取值無(wú)關(guān)。)2(2)1 ()1 (EEEEQEETEEQTbeRUIUURIUrTEEEETEEbeEbeEbeCMRUUUURRrRrRrK22)1 ()1 ()1 (22)1 (單）8二是不允許輸入端有較大的共模電壓變化。二是不允許輸入端有較大的共模電壓變化。公共射極電位變化差放管的靜態(tài)工作電流變化1212odododLudidididbeUUURAUUUr 改變r(jià)be改變)2(2)1 ()

5、1 (EEEEQEETEEQTbeRUIUURIUr9 普通差放存在的問(wèn)題：普通差放存在的問(wèn)題：差模電壓倍數(shù)改變差模電壓倍數(shù)改變工作不穩(wěn)定工作不穩(wěn)定KCMR 受限受限 抑制零點(diǎn)漂移能力抑制零點(diǎn)漂移能力10RCRCUi1V1V2UoUi2 UEEIUCCRCUC2RCUC1Ui1V1V2Uoc UEEV3UB3R1R2R3Ui2UCC圖515具有電流源的差動(dòng)放大器電路(a)用單管電流源代替RE的差動(dòng)電路(b)電路的簡(jiǎn)化表示恒流源為此，用為此，用恒流源恒流源代替電路中的代替電路中的R RE E，可以有效地克服上述缺點(diǎn)，可以有效地克服上述缺點(diǎn)。11CQCBECCQCEQCECQCQCBERECEER

6、RIUUUUIIIRUUIIURRRU1213213332122122圖515(a)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，可按以下方法估算：圖515具有恒流源的差動(dòng)放大器電路(a)用單管電流源代替RE的差動(dòng)電路；12)2(2)1 ()1 (IIIUIUrEQTEQTbeTETEbeEbeEbeCMRUIRIURrRrRrK22)1 ()1 ()1 (22)1 (單）ce3321be3333ce3o3)1 ()/1 (rRRrRRrRRE其中其中CQCBECCQCEQCECQCQCBERECEERRIUUUUIIIRUUIIIURRRU1213213332122122RCUC2RCUC1Ui1V1V2Uoc UEE

7、V3UB3R1R2R3Ui2UCC一、共模抑制比可做得非常高一、共模抑制比可做得非常高；電流源的輸出電阻非常大電流源的輸出電阻非常大13二、允許輸入端有較大的共模電壓變化。允許輸入端有較大的共模電壓變化。幾乎不變beLidodidodidodudrRUUUUUUA2211rbe幾乎不變幾乎不變),2(2)1 ()1 (為恒流而IIIIUIUrEQTEQTbe14v 434差動(dòng)放大器的傳輸特性差動(dòng)放大器的傳輸特性v 由圖可知 21EEiiI圖416簡(jiǎn)化的差動(dòng)放大器RCRCuidV1V2uo UEEIUCCiC2iC1TBETBETBETBEUuSUuSEUuSUuSEeIeIieIeIi/2/1

8、2211) 1() 1()1 ()1 (121121TBEBEUuuCEEEeiiiiI15)2()()2(221)2(22221)1 ()1 ()1 ()1 (210/22/2/2/2/1221211212112TidccCCTidUuCTidUuUuUuUuUuCUuuCEEEUuuCEEEUuIthRRiiuUuthIIeIiUuthIIeeeeIIeIieiiiiIeiiiiITidTidTidTidTidTidTBEBETBEBE同理16IeeeeIiTidTidTidTidUuUuUuUuC22211IeeeeeeTidTidTidTidTidTidUuUuUuUuUuUu)(2)

9、()(222222TidTidTidTidUuUuUuUueeeeII222222)2(22TidUuthII17 圖417差動(dòng)放大器的傳輸特性曲線(xiàn)(a)電流傳輸特性曲線(xiàn)；(b)電壓傳輸特性曲線(xiàn) )2(221)2(221/2/1TidUuCTidUuCUuthIIeIiUuthIIeIiTidTid18 圖417差動(dòng)放大器的傳輸特性曲線(xiàn)(a)電流傳輸特性曲線(xiàn)；(b)電壓傳輸特性曲線(xiàn) )2()(210TidccCCUuIthRRiiu19一、兩管集電極電流之和恒等于一、兩管集電極電流之和恒等于I二、傳輸特性具有非線(xiàn)性特性二、傳輸特性具有非線(xiàn)性特性 uid=0時(shí)，差動(dòng)電路處于靜態(tài)，這時(shí)iC1=iC

10、2=ICQ=I/21.在靜態(tài)工作點(diǎn)附近，當(dāng)|uid|UT，即室溫下， uid在26mV以?xún)?nèi)時(shí)，傳輸特性近似為一段直線(xiàn);2.當(dāng)| uid |4 UT,即uid超過(guò)100mV時(shí)，傳輸特性明顯彎曲，而后趨于水平。)2(221)2(221/2/1TidUuCTidUuCUuthIIeIiUuthIIeIiTidTid20(RB)(RB)V1V2RRUEEI(a)串接R(RB)的線(xiàn)性區(qū)擴(kuò)展電路 圖418擴(kuò)展差動(dòng)電路的線(xiàn)性區(qū)范圍21iC1,iC2II/2R( RB)0uid 圖418擴(kuò)展差動(dòng)電路的線(xiàn)性區(qū)范圍(b)線(xiàn)性區(qū)擴(kuò)展后的電流傳輸特性曲線(xiàn) 22三、差動(dòng)放大器的增益與三、差動(dòng)放大器的增益與I成正比成正比

11、QidoudduduATCQUuUuTCQTidTCQidoTidcUIReeUIRUuchUIRduduUuIthRuTidTid21)2(121)2(121)2(222202321() (), (),shxchxchxshxthxch x222111() () ()111arshxarchxarthxxxx,22)()()2()(chxeeeeeeshxxxxxxx,2)2()(shxeeeechxxxxx)()(chxshxthxxchxchxshxchxchchxshxchxshx222221 )()( 1)1( )1ln()(222xxxxxxarshx11)11 (11 222xx

12、xxx)., 1 (,11)( ),1ln(22xxarchxxxarchx) 1 , 1(,11)( ,11ln212xxarthxxxarthx常用雙曲函數(shù)24idYuKuYYugI -實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)模擬信號(hào)電壓相乘實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)模擬信號(hào)電壓相乘YTCgURK2idYYTCidudouugURuAu2推推 廣廣25 4-3-5差動(dòng)放大器的失調(diào)及溫漂差動(dòng)放大器的失調(diào)及溫漂一、差動(dòng)放大器的失調(diào)一、差動(dòng)放大器的失調(diào)當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，由于兩晶體管參數(shù)和電阻值不可能做到完全對(duì)稱(chēng)，因而使得輸出不為零。這種現(xiàn)象，稱(chēng)為差動(dòng)放大器的失調(diào)。26由兩管參數(shù)不對(duì)稱(chēng)（如由兩管參數(shù)不對(duì)稱(chēng)（如VBE(on)、IS、RC不等）引

13、起失調(diào)。不等）引起失調(diào)。 VIO就是使就是使VO=0時(shí)，在實(shí)際差放輸入端所加的補(bǔ)償電壓。時(shí)，在實(shí)際差放輸入端所加的補(bǔ)償電壓。 VIO產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：q 失調(diào)及其溫漂失調(diào)及其溫漂 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓VIOVO 0T1T2實(shí)際差放實(shí)際差放+- -零輸入時(shí)零輸入時(shí)等效為等效為從等效的觀點(diǎn)看：從等效的觀點(diǎn)看：dOIO/vAVV失調(diào)電壓失調(diào)電壓理想差放理想差放+- -VOVIO27兩管兩管 不等，造成不等，造成 ICQ1 ICQ2 輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IIO從等效的觀點(diǎn)看：從等效的觀點(diǎn)看： IIO就是使就是使ICQ1= ICQ2時(shí)，在實(shí)際差放輸入端所加的補(bǔ)償電流。時(shí)，在實(shí)際差放輸入端所加的

14、補(bǔ)償電流。 BQ2BQ1IOIII失調(diào)電流失調(diào)電流IIO產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：T1VCCREEVEERCRCT2RSRSIBQ1IBQ2若取若取2)(BQ2BQ1BIII則則2IOBBQ1III2IOBBQ2III28 失調(diào)完整模型失調(diào)完整模型T1T2+ + -IBIBIIO2IIO2VIORSRS總輸入失調(diào)電壓總輸入失調(diào)電壓SIOIOIORIVV當(dāng)當(dāng)RS較大時(shí)：較大時(shí)：當(dāng)當(dāng)RS較小時(shí)：較小時(shí)：失調(diào)以失調(diào)以IIO為主，為減小為主，為減小VIO ，應(yīng)選，應(yīng)選IIO小的差放。小的差放。失調(diào)以失調(diào)以VIO為主，為減小為主，為減小VIO ，應(yīng)選，應(yīng)選VIO小的差放；小的差放；29UOOSRSRS+-(c

15、）實(shí)際差分放大器）實(shí)際差分放大器+-UIO無(wú)失調(diào)差分放大器2IOI2IOI圖1 實(shí)際差動(dòng)路的失調(diào)電壓和失調(diào)電流SIOIOIOSRIUUIIO ：RS很大并接近開(kāi)路時(shí)的輸入失調(diào)參數(shù)；UIO ：RS為0時(shí)的輸入失調(diào)參數(shù)；IIO 、UIO ：差分放大器的固有參數(shù)。30RCRCRCUiV1V2Uo UEEIUCCIB2IIO2IIO2UIOIB1圖419差動(dòng)電路的失調(diào)電壓和失調(diào)電流 補(bǔ)償電壓補(bǔ)償電壓補(bǔ)償電流補(bǔ)償電流RSRS21IOBBIII22IOBBIII31SSSSSCCCCCCCCCCSSCCTBEBEBEBEIOIIIIIRRRIIRRIRIIIIIUUUUUU12212112212121)(

16、)ln(549) (550) (551) (552) T1T2實(shí)際差放實(shí)際差放+- -零輸入時(shí)零輸入時(shí)理想差放理想差放+- -VOVIO32)(SSCCTIOIIRRUU(553)(CCBIORRII(554) 同理:結(jié)論: (1)VIO的大小反映了運(yùn)放制造過(guò)程中電路的對(duì)稱(chēng)程度,由集電極電阻和發(fā)射結(jié)的失配引起,并與溫度成正比.(2) IIO主要由的失配引起,通常 |/ |0.1,而|RC/ RC |0.01v T1VCCREEVEERCRCT2RSRSIBQ1IBQ233RCRCV1V2Uo UEEIUCCRWRSRSRCV1V2Uo UEEIUCCRWRSRSRC圖520差動(dòng)放大器的調(diào)零電路 (a)射極調(diào)零(b)集電極調(diào)零 34v 二、失調(diào)的溫度漂移二、失調(diào)的