第八章集成运算放大器及其应用.pptVIP

第8章 集成运算放大器及其应用 8.1 差动放大电路 8.2 理想集成运算放大器 8.3 运算电路 8.4 有源滤波器 8.5 电压比较器 重点及难点 重点：集成运算放大器应用的电路分析方法； 难点：理解差模信号和共模信号； 差放电路抑制共模信号的原理； 差放电路的分析； 电压比较器分析。 8.1 差动放大电路 8.1.1 基本差动放大电路 1. 电路组成及工作原理 （1）电路组成 由对称的两个基本放大电路组成，对称的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等。 两个输入端：ui1、ui2 输出:uo=uC1-uC2 双端输入-双端输出 Re——抑制每一边的零点漂移 UEE——补偿Re上直流电压降，使每个管子有较大的动态范围 长尾式差动放大电路 （2）工作原理 静态时：ui1=0，ui2=0 ∵电路结构对称，∴UC1=UC2 uo=UC1-UC2=0 动态时： 1）若ui1=ui2——共模信号（大小相等、极性相同） ∵电路结构对称，∴ △uC1=△uC2 uo=△uC1-△uC2=0 温度变化产生使两边电路输出端产生的变化（零漂），与共模信号作用于电路产生的两边电路输出端的变化相同，因此，零漂可以看作是共模信号作用的结果。用抑制共模信号能力的大小来衡量抑制零漂的能力。干扰信号以共模形式出现。 显然，双端输出是利用电路的对称性抑制零漂。 单端输出时，由于每边放大电路引入了电流串联负反馈，因此利用公共发射极电阻Re的电流负反馈作用可以稳定每边的静态电流，从而抑制零漂。 Re阻值越大，负反馈作用越强，抑制能力越强，但是是Re阻值太大，其上的直流电压降很大，使两个管子动态工作范围减小，所以为了补偿Re上的直流电压降，接入了负电源UEE。 所以，单端输出是利用公共发射极电阻Re抑制零漂。 2）若ui1=-ui2——差模信号 （大小相等、极性相反） △uC1=-△uC2 uo=△uC1-△uC2=2△uC1=-2△uC2 电路对差模信号有放大作用。 有用信号是以差模形式输入。 综上所述： ①差动放大电路双端输出抑制零漂是利用电路对称性； 单端输出抑制零漂是利用公共发射极电阻的电流负反馈作用。 ②差动放大电路对差模信号有放大作用，对共模信号无放大作 用，即只有两个输入端有“差值”时，输出才有“变动”。 ——差动放大电路 ③差动放大电路对共模信号的放大倍数越小，抑制零漂能力越 强。以此衡量抑制零漂的能力。 2. 静态工作点的计算 UCEQ=UCC－ICQRc －UEQ ∴UCEQ≈UCC－ICQRc+UBEQ 而UEQ=UBQ－UBEQ≈ －UBEQ 3. 输入共模信号时电路分析 ——共模信号 共模信号输出电压： 对共模信号输入信号无放大作用。 共模信号电压放大倍数： 双端输出时： 电路对称性越好，Auc越小，抑制零漂能力越强。 单端输出时： Re越大， Auc越小，抑制零漂能力越强 4. 输入差模信号时电路分析 ——差模信号 ——大小相等，极性相反 差模信号电压放大倍数： 在差模信号作用下： ——Re上无差模电流通过，对差模信号而言， 其上电压为0，可视为短路。 ——与单管共射放大电路相同 差模信号电压放大倍数： 单端输出时： 等效电路 为了衡量差动放大电路放大差模信号能力和抑制共模信号能力，引入用共模抑制比KCMR。 KCMR越大，表明对差模信号放大能力越强，同时对共模信号抑制能力越强。 5. 输入一般信号时电路分析 当输入信号既不是共模信号，也不是差模信号一般信号时，可将输入信号分解为一对共模信号和一对差模信号。 ——输入差模信号 ——输入共模信号 ——分解为一对共模信号和一对差模信号 ——一对差模信号 在ui1和ui2作用下输出电压： 例）已知差模电压放大倍数Aud=-300，共模抑制比为2000，两输入端电压分别为ui1=5V，ui2=5.01V，求输出电压的大小。 解：共模电压放大倍数 8.1.2 差动放大电路的输入、输出方式 差动放大电路的输入方式 双端输入 单端输入（信号加在一个输入端，另一端 接地） 差动放大电路的输出方式 双端输出 单端输出（信号从一个输出端输出） 输入、输出方式 双端输入、双端输出 双端输入、单端输出 单端输入、双端输出 单端输入、单端输出 1. 双端输入、双端输出 差模电压放大倍数 差模输入电阻 差模输出电阻 2. 双端输入、单端输出 差