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1、,06 模拟集成电路,6.1 差分式放大电路,6.2 集成运算放大器,Ref:Chapter 11_Differential and Multistage Amplifiers,The Differential Amplifier,The Operational Amplifier,6.1.1 概述6.1.2 基本差动放大器长尾式差放6.1.3 带恒流源的差动放大器6.1.4 差放应用土壤干湿指示器6.1.5 基本要求与小结,6.1 差分式放大电路,6.1.1 概 述,一、特点（实质）DC input voltages can be amplified,6.1 差分放大器,fL=0,二、存在问
2、题,零漂严重！,三、解决,采用差动放大器(Differential Amplifier or Diff-Amp),一、组成(Configuration),对称的两个共射电路通过射极公共电阻耦合而成,BJT Diferential_Pair:1=2=VBE1=VBE2=VBE rbe1=rbe2=rbe ICBO1=ICBO2=ICBO RC1=RC2=RC Rs1=Rs2=Rs,6.1.2 基本差动放大器长尾式差放,Re(阻值大，故称长尾巴),二、输入和输出方式,两个输入端：,双端输出(two-sided output)单端输出(one-sided input),双端输入(two-sided
3、input)单端输入(single-sided input),两个输出端：,双入双出 单入双出双入单出 单入单出,四种接法：,三、差模信号和共模信号,差模信号(differential-mode),大小相等，极性相同vsc1=vsc2,共模信号(common-mode),大小相等，极性相反vsd1=-vsd2,任意信号分解为共模信号和差模信号,例：vi1=10mv,vi2=6mv,*差模信号定义2：vsd=vi1-vi2,抑制共模(零漂、干扰),四、特点,放大差模,1、对称性(双出),2、大Re(单出),共模信号放大倍数极小！,iRe=0,双出vo=2vo1(vo2)(单出),联体处为“差模地
4、”(signal ground),一、静态计算(Q1、Q2)（空载）,忽略IB1、IB2，即：VB1=VB2=0,入手点：IRe,五、性能分析,？何种偏置？,二、动态计算（AV、Ri、Ro）,(一）差模参数（AVd、Rid、Ro）（二）共模参数（AVc、Ric、Ro）,与差放接法有关,(1)Avd差模电压放大倍数,双入双出差放,(2)差模输入电阻,(3)输出电阻,(一）差模参数（AVd、Rid、Ro）,双入单出差放,(1)Avd差模电压放大倍数,(2)差模输入电阻,(3)输出电阻,对臂输出，极性相反！,单入双出,单入=双入,vi1=vi2=vi/2,单入双出,故：Re 对 Ie 分流极小，可忽
5、略！,Avc共模放大倍数,（二）共模参数（AVc、Ric、Ro）,单出：,双出：,KCMR共模抑制比,，或,双出：,单出：,差放输出：,(Common Mode Rejection Ratio),or,恒流源电流：,6.1.3 带恒流源的差动放大器Diff-amp Biased by a Constant-Current Source,恒流源特点：动态电阻大 直流电阻小,长尾式差放的缺点：,6.1.4 差放应用土壤干湿指示器,6.1.5 基本要求与小结,掌握：差放组成、特点、基本概念 及静动态指标计算,6.2.1 结构与符号6.2.2 主要参数6.2.3 分类6.2.4 使用6.2.5 理想运
6、放,6.2 集成运算放大器,模拟集成电路,Analog IC,The Operational Amplifier(Op-Amp),运算放大器实质：高增益直接耦合放大电路 命名：早期应用,一、方框图,6.2.1 结构与符号,简单运算放大器,二、符号,(a)(b)(a)国家标准符号(b)原符号,v+（vP）同相输入端(noninverting input terminal),v-（vN）反相输入端(inverting input terminal),vo输出端,另外：正、负电源端，补偿端和调零端等,三、型号命名 数字序号(与世界上其它厂家同类型产品的序号相同。)其它例如:集成功率放大器的型号命名C
7、D 集成稳压器的型号命名CW,运算放大器外形图,运算放大器外形图,一、静态参数,1.输入失调电压VIO：(input offset voltage)对称性 mV/uV,2.输入失调电流 IIO：(input offset current)IIO=I+-I-uA/pA,3.输入偏置电流IIB：(input bias current)IIB=(I+I-)/2,6.2.2 主要参数,4.输入失调电压温漂 dVIO/dT,5.输入失调电流温漂dIIO/dT,6.最大差模输入电压Vidmax 超过反向击穿,7.最大共模输入电压Vicmax 超过时差动对管饱和，放大器失去共模抑制能力,二、动态技术指标,1
8、.开环差模电压放大倍数 Avo,2.差模输入电阻rid,3.共模抑制比 KCMR,5.单位增益带宽 f T(BWG)(unit gain band width)Avo 下降到1(0dB)时所对应的频率，定义为单位增益带宽 f T。,4.3dB带宽 f H：(-3dB band width)运算放大器的差模电压放大倍数在高频段下降3dB所定义的带宽 f H。,6.转换速率S R(压摆率)(slew rate)反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速率SR的表达式为,其他,一、通用型二、高速型和宽带型三、高精度(低漂移型）四、高输入阻抗型五、低功耗型六、功率型,6.2.3 分 类,通用型,
9、专用型,性能指标比较适中,某些技术指标比较突出,输入失调电压：12 mV输入失调电流：20 nA差模输入电阻：2 M开环增益：100 dB共模抑制比：90 dB输出电阻：75 共模输入电压范围：13 V转换速率：0.5 V/s,一、通 用 型,技术指标比较适中，价格低廉。,典型：CF741(A741),例如：CF2520/2525 AD9620 AD9618 OP37 CF357,二、高速型和宽带型,用于宽频带放大器，高速A/D、D/A，高速数据采集测试系统等。,用于精密仪表放大器，精密测试系统，精密传感器信号变送器等。例如：OP177 CF714,三、高精度(低漂移型）,用于测量设备及采样保
10、持电路中。例如：AD549 CF155/255/355,四、高输入阻抗型,用于空间技术和生物科学研究中，工作于较低电压下，工作电流微弱。例如：OP22 正常工作静态功耗可低至36 W。OP290 在0.8 V电压下工作，功耗为24 W。CF7612 在5 V电压下工作，功耗为50 W。,五、低功耗型,这种运放的输出功率可达1W以上，输出电流可达几个安培以上。例如：LM12 TP1465,六、功 率 型,6.2.4 使 用,1、识管脚2、判好坏（参数测量）3、调零（内、外）4、消自激5、保护（入、出限幅，电源极性）6、扩展（电压、电流）,1.Avo=（实际上Avo80dB即可）,一、三条件,2.
11、差模输入电阻Rid=,3.输出电阻Ro=0,6.2.5 理想运算放大器The Ideal Operational Amplifier,条件：线性运用(负反馈）,二、两特性,(1)虚短(virtual short circuit),两输入端视为等电位（）,(2)虚断(virtual open circuit),两输入端视为等效开路（）,据虚断:I i 0，则Ii If;且V+0,二、两基本电路,一、反相比例运算电路 Inverting Amplifier,虚地virtual ground,据虚短，V-V+0,电压增益:,据虚断，V+=Vi 据虚短，V-V+=Vi,二、同相比例运算电路 Noninverting Amplifier,电压增益:,
