模拟电子技术基础简明教程(第三版) 课件 第四章.ppt
《模拟电子技术基础简明教程(第三版) 课件 第四章.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《模拟电子技术基础简明教程(第三版) 课件 第四章.ppt(65页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第四章集成运算放大电路,4.1集成放大电路的特点,4.2集成运放的基本组成部分,4.3集成运放的典型电路,4.4集成运放的主要技术指标,4.5理想运算放大器,4.6各类集成运放的性能特点,4.7集成运放使用中的几个具体问题,4.1集成放大电路的特点,集成电路简称 IC(Integrated Circuit),集成电路按其功能分,数字集成电路,模拟集成电路,模拟集成电路类型,集成运算放大器;集成功率放大器;集成高频放大器;集成中频放大器;集成比较器;集成乘法器;集成稳压器;集成数/模和模/数转换器等。,集成电路的外形,图 4.1.1集成电路的外形,(a)双列直插式,(b)圆壳式,(c)扁平式,集
2、成运算放大电路特点:,1.对称性好,适用于构成差分放大电路。,2.集成电路中电阻,其阻值范围一般在几十欧到几十千欧之间,如需高阻值电阻时,要在电路上另想办法。,3.在芯片上制作三极管比较方便,常常用三极管代替电阻(特别是大电阻)。,4.在芯片上制作比较大的电容和电感非常困难,电路通常采用直接耦合电路方式。,5.集成电路中的 NPN、PNP管的 值差别较大,通常 PNP 的 10。,4.2集成运放的基本组成部分,实质上是一个具有高放大倍数的多级直接耦合放大电路。,图 4.2.1集成运算的基本组成,4.2.1偏置电路,向各放大级提供合适的偏置电路,确定各级静态工作点。,一、镜像电流源(电流镜 Cu
3、rrent Mirror),基准电流,由于 UBE1=UBE2,VT1与 VT2 参数基本相同,则,IB1=IB2=IB;IC1=IC2=IC,所以,当满足 2 时,则,图 4.2.2,二、比例电流源,由图可得,UBE1+IE1R1=UBE2+IE2R2,由于 UBE1 UBE2,则,忽略基极电流,可得,两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的阻值成反比,故称为比例电流源。,图 4.2.3比例电流源,三、微电流源,在镜像电流源的基础上接入电阻 Re。,引入Re使 UBE2 UBE1,且 IC2 IC1,即在 Re 值不大的情况下,得到一个比较小的输出电流 IC2。,图 4.2.4 微电流源
4、,基本关系,因二极管方程,若 IC1和 IC2 已知,可求出 Re。,图 4.2.4微电流源,4.2.2差分放大输入级,输入级大都采用差分放大电路的形式。,电路形式,基本形式,长尾式,恒流源式,一、基本形式差分放大电路,1.电路组成,假设电路完全对称,当 uId=0,时,UCQ1=UCQ2,UO=0,图 4.2.6差分放大电路的基本形式,2.电压放大倍数,VT1 和 VT2 基极输入电压大小相等,极性相反,称为差模输入电压(uId)。,在差模信号作用下:,差模电压放大倍数为,3.共模抑制比,差模输入电压 uId,共模输入电压 uIc(uIc大小相等,极性相同),共模电压放大倍数:,Ac 愈小愈
5、好,而Ad 愈大愈好,图 4.2.7共模输入电压,共模抑制比 KCMR,(1)KCMR 描述差分放大电路对零点漂移的抑制能力。KCMR愈大,抑制零漂能力愈强;(2)理想情况下,电路参数完全对称,Ac=0,KCMR=。(3)基本形式差放电路每个三极管的集电极对地电压,其零漂与单管放大电路相同,丝毫没有改善。,二、长尾式差分放大电路,可减小每个管子输出端的温漂。,1.电路组成,Re 称为“长尾电阻”。且引入共模负反馈。,Re 愈大,共模负反馈愈强。Ac 愈小。每个管子的零漂愈小。对差模信号无负反馈。,图 4.2.8长尾式差分放大电路,2.静态分析,当 uId=0 时,由于电路结构对称,故:,IBQ
6、1=IBQ2=IBQ,ICQ1=ICQ2=ICQ,UBEQ1=UBEQ2=UBEQ,UCQ1=UCQ2=UCQ,1=2=,IBQR+UBEQ+2IEQRe=VEE,则,ICQ IBQ,(对地),图 4.2.8长尾式差分放大电路,3.动态分析,则,同理,图 4.2.8长尾式差分放大电路的交流通路,图4.2.10接有调零电位器的长尾差分电路,输出电压为,差模电压放大倍数为,差模输入电阻为,差模输出电阻为,三、恒流源式差分放大电路,用三极管代替“长尾式”电路的长尾电阻,即构成恒流源式差分放大电路,1.电路组成,VT3:恒流管,作用:,能使 iC1、iC2基本上不随温度的变化而变化,从而抑制共模信号的
7、变化。,图 4.2.13恒流源式差分放大电路,2.静态分析,当忽略 VT3 的基极电流时,Rb1 上的电压为,于是得到,图 4.2.13恒流源式差分放大电路,3.动态分析,由于恒流三极管相当于一个阻值很大的长尾电阻,它的作用也是引入一个共模负反馈,对差模电压放大倍数没有影响,所以与长尾式交流通路相同。,差模电压放大倍数为,差模输入电阻为,差模输出电阻为,四、差分放大电路的输入、输出接法,有四种不同的接法,差分输入、双端输出;,差分输入、单端输出;,单端输入、双端输出;,单端输入、单端输出。,1.差分输入、双端输出,图 4.2.16(a)差分输入、双端输出,2.差分输入、单端输出,uO 约为双端
8、输出的一半,即,若由 VT2 集电极输出,uO 为“正”。,图 4.2.16(b)差分输入、单端输出,3.单端输入、双端输出,单端输入,则,当共模负反馈足够强时,,三极管仍然基本工作在差分状态,所以,图 4.2.16(c)单端输入、双端输出,4.单端输入、单端输出,若改从 VT2 集电极输出,则,这种接法比一般的单管放大电路具有较强的抑制零漂的能力。,图 4.2.16(d)单端输入、单端输出,结论,(1)双端输出时,Ad 与单管 Au 基本相同;单端输出时,Ad 约为双端输出时的一半。双端输出时,Ro=2Rc;单端输出时,Ro=Rc。(2)双端输出时,理想情况下,KCMR;单端输出时,共模抑制
9、比不如双端输出高。(3)单端输出时,可以选择从不同的三极管输出,而使输出电压与输入电压反相或同相。(4)单端输出时,由于引入很强的共模负反馈,两个管子仍基本工作在差分状态。(5)单端输出时,Rid 2(R+rbe)。,差分放大电路四种接法的性能比较,Ad,Rid,Ro,差分放大电路四种接法的性能比较,特性,1.Ad 与单管放大电路基本相同。2.在理想情况下,KCMR。3.适用于差分输入、双端输出,输入信号及负载的两端均不接地的情况。,1.Ad 约为双端输出时的一半。2.由于引入共模负反馈,仍有较高的KCMR。3.适用于将双端输入转换为单端输出。,1.Ad 与单管放大电路基本相同。2.在理想情况
10、下,KCMR。3.适用于将单端输入转换为双端输出。,1.Ad 约为双端输出时的一半。2.比单管放大电路具有较强的抑制零漂的能力。3.适用于输入、输出均要求接地的情况。4.选择不同管子输出,可使输出电压与输入电压反相或同相。,4.2.3中间级,任务:提供足够大的电压放大倍数。,要求:本身具有较高的电压增益;具有较高的,一、有源负载,图 4.2.17有源负载单管共射放大电路,VT1:放大三极管;VT2:有源负载;VT3、VT2 镜像电流源。,输入电阻;能向输出级提供较大的推动电流。,基准电流,有源负载的差分放大电路,放大电路采用差分输入、单端输出;工作电流由恒流源 I 决定;输出电流 io=ic4
11、-ic2=2ic4,该电路有相当于双端输出时的 io,在集成运放中的应用十分广泛。,图 4.2.18有源负载的差分放大电路,二、复合管,优点,可以获得很高的电流放大系数;提高中间级的输入电路;提高了集成运放总的电压放大倍数。,复合管的构成:,iB1,由两个或两个以上三极管组成。,复合管共射电流放大系数 值,由图可见,图 4.2.19,则,三极管输入电阻 rbe,其中,所以,显然,、rbe 均比一个管子 1、rbe1 提高了很多倍。,图 4.2.19,构成复合管时注意,1.前后两个三极管连接关系上,应保证前级输出电流与后级输入电流实际方向一致。2.外加电压的极性应保证前后两个管子均为发射结正偏,
12、集电结反偏,使管子工作在放大区。,复合管的接法,(a)NPN 型,(b)PNP 型,图 4.2.20复合管的接法,图 4.2.20复合管的接法,结 论,1.两个同类型的三极管组成复合管,其类型与原来相同。复合管的 1 2,复合管的 rbe=rbe1。2.两个不同类型的三极管组成复合管,其类型与前级三极管相同。复合管的 1 2,复合管的 rbe=rbe1。3.在集成运放中,复合管不仅用于中间级,也常用于输入级和输出级。,4.2.4输出级,一、互补对称电路,工作原理:,当输入正弦电压 uI 时,uI 0,VT1 导通,VT2 截止iC1:+VCC VT1 RL 地,uI 0,VT2 导通,VT1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 模拟电子技术基础简明教程第三版 课件 第四章 模拟 电子技术 基础 简明 教程 第三 第四
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2158738.html