1、3.1 差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路3.2 集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器3.1.1 零點(diǎn)漂移的概念零點(diǎn)漂移的概念 所謂零點(diǎn)漂移，是指放大電路在沒(méi)有所謂零點(diǎn)漂移，是指放大電路在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，輸出電壓偏離原來(lái)的起始點(diǎn)輸入信號(hào)時(shí)，輸出電壓偏離原來(lái)的起始點(diǎn)而上下波動(dòng)。而上下波動(dòng)。 零點(diǎn)漂移的產(chǎn)生，主要是因晶體三極零點(diǎn)漂移的產(chǎn)生，主要是因晶體三極管的參數(shù)受溫度的影響，因此零點(diǎn)漂移也管的參數(shù)受溫度的影響，因此零點(diǎn)漂移也稱為溫度漂移，簡(jiǎn)稱溫漂。稱為溫度漂移，簡(jiǎn)稱溫漂。 抑制零點(diǎn)漂移可以采用多種措施，其抑制零點(diǎn)漂移可以采用多種措施，其中最有效的措施是采用差動(dòng)放大電路，簡(jiǎn)中最有效的措施是采用差動(dòng)放大電路，簡(jiǎn)稱稱“

2、差放差放”。3.1.2 差動(dòng)放大電路的基本形式差動(dòng)放大電路的基本形式1電路構(gòu)成與特點(diǎn)電路構(gòu)成與特點(diǎn)2差動(dòng)放大電路抑制零漂的原理差動(dòng)放大電路抑制零漂的原理 利用電路對(duì)稱性可以抑制零點(diǎn)漂移現(xiàn)利用電路對(duì)稱性可以抑制零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。象。3靜態(tài)分析靜態(tài)分析 EEBEE1e2UUI R圖圖3.1 3.1 典型基本差動(dòng)放大電路典型基本差動(dòng)放大電路 圖圖3.2 3.2 基本差動(dòng)放大電路的直流通路基本差動(dòng)放大電路的直流通路 所以，靜態(tài)射極電流為所以，靜態(tài)射極電流為EEBEE1C1e2UUIIR（3-13-1） 靜態(tài)基極電流為靜態(tài)基極電流為C1B1II（3-23-2） 靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)VT1管壓降為管壓降為CE1CCE

3、EC1cE1e2UUUI RI R（3-33-3） 因電路參數(shù)對(duì)稱，因電路參數(shù)對(duì)稱，VT2管的靜態(tài)參數(shù)管的靜態(tài)參數(shù)與與VT1管相同，故靜態(tài)時(shí)，兩管集電極對(duì)管相同，故靜態(tài)時(shí)，兩管集電極對(duì)地電位相等，即地電位相等，即UC1=UC2。 故兩管集電極之間電位差為零，即輸故兩管集電極之間電位差為零，即輸出電壓出電壓uo=UC1UC2=0。4差模信號(hào)與共模信號(hào)差模信號(hào)與共模信號(hào) 定義差模信號(hào)為兩個(gè)輸入信號(hào)之差，定義差模信號(hào)為兩個(gè)輸入信號(hào)之差，共模信號(hào)為兩個(gè)輸入信號(hào)的算術(shù)平均值，共模信號(hào)為兩個(gè)輸入信號(hào)的算術(shù)平均值，即即idi1i2i1i2ic2uuuuuu（3-43-4） 這樣，可以用差模和共模信號(hào)表示兩這

4、樣，可以用差模和共模信號(hào)表示兩個(gè)輸入信號(hào)：個(gè)輸入信號(hào)：i1idici2idic1212uuuuuu （3-53-5）oudiducicuA uA u（3-63-6） 其中，其中，Aud為差模電壓放大倍數(shù)（定義為差為差模電壓放大倍數(shù)（定義為差模輸出電壓模輸出電壓uod與差模輸入電壓與差模輸入電壓uid的比值）；的比值）；Auc為共模電壓放大倍數(shù)（定義為共模輸出電壓為共模電壓放大倍數(shù)（定義為共模輸出電壓uoc與共模輸入電壓與共模輸入電壓uic的比值）。的比值）。5差模特性分析差模特性分析（1）差模電壓放大倍數(shù)）差模電壓放大倍數(shù)Audodod1od2od1od1Cudidi1i2i1i1be22uu

5、uuuRAuuuuur （3-73-7） 差動(dòng)放大電路雙端輸出時(shí)的差模電壓放差動(dòng)放大電路雙端輸出時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)和單邊電路的電壓放大倍數(shù)相等。大倍數(shù)和單邊電路的電壓放大倍數(shù)相等。 若在若在VT1、VT2集電極之間接負(fù)載集電極之間接負(fù)載RL，電路的差模電壓放大倍數(shù)為電路的差模電壓放大倍數(shù)為L(zhǎng)cudbe/2RRAr （3-83-8）圖圖3.3 3.3 基本差動(dòng)放大電路差模輸入時(shí)的交流通路基本差動(dòng)放大電路差模輸入時(shí)的交流通路 圖圖3.4 3.4 帶負(fù)載的差動(dòng)放大電路帶負(fù)載的差動(dòng)放大電路idbe2rr（3-93-9）（2）差模輸入電阻）差模輸入電阻rid（3）差模輸出電阻）差模輸出電阻rododc

6、2rR（3-103-10）6共模特性分析共模特性分析（1）共模電壓放大倍數(shù)）共模電壓放大倍數(shù)Aucuc0A（3-113-11） 圖圖3.5 3.5 共模輸入時(shí)基本差放電路的交流通路共模輸入時(shí)基本差放電路的交流通路（2）共模抑制比）共模抑制比KCMR 定義差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放定義差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比為共模抑制比，即大倍數(shù)之比為共模抑制比，即udCMRucAKA（3-123-12） 差模電壓放大倍數(shù)越大，共模電壓放差模電壓放大倍數(shù)越大，共模電壓放大倍數(shù)越小，大倍數(shù)越小，KCMR越大，差動(dòng)放大電路的越大，差動(dòng)放大電路的性能越好。性能越好。 為了方便，也可用分貝（為了方便，也

7、可用分貝（dB）的形式）的形式表示共模抑制比表示共模抑制比udCMRuc20lgAKA（3-133-13） 3.1.3 差動(dòng)放大電路的輸入、輸出形式差動(dòng)放大電路的輸入、輸出形式 差動(dòng)放大電路具有差動(dòng)放大電路具有4種不同的工作狀態(tài)：種不同的工作狀態(tài)：雙端輸入，雙端輸出；單端輸入，雙端輸出；雙端輸入，雙端輸出；單端輸入，雙端輸出；雙端輸入，單端輸出；單端輸入，單端輸出。雙端輸入，單端輸出；單端輸入，單端輸出。1. 單端輸入單端輸入i1ii1122uuu，i2ii1122uuu ， 可以看作一對(duì)差模信號(hào)（可以看作一對(duì)差模信號(hào)（ ）和一）和一對(duì)共模信號(hào)（對(duì)共模信號(hào)（ ）的疊加，故可以直接）的疊加，故可

8、以直接利用雙端輸入時(shí)的公式（式（利用雙端輸入時(shí)的公式（式（3-6）進(jìn)行）進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算。i12ui12u2. 單端輸出單端輸出 單端輸出的輸出信號(hào)可以取自單端輸出的輸出信號(hào)可以取自VT1或或VT2的集電極。的集電極。（1）單端輸出時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)）單端輸出時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)Aud1 根據(jù)單端輸出位置不同，差模電壓放根據(jù)單端輸出位置不同，差模電壓放大倍數(shù)可正可負(fù)。大倍數(shù)可正可負(fù)。Lud1be12RAr（3-143-14）（2）單端輸出時(shí)的共模電壓放大倍數(shù)）單端輸出時(shí)的共模電壓放大倍數(shù)Auc1cuc1bee2 1RArR （3-153-15）（3）單端輸出時(shí)的共模抑制比）單端輸出時(shí)的共模抑制

9、比eCMRbeRKr（3-163-16）（4）單端輸出時(shí)差動(dòng)放大電路的輸出電阻）單端輸出時(shí)差動(dòng)放大電路的輸出電阻odcrR（3-173-17）例題例題3-1：在圖：在圖3.6所示差動(dòng)放大電路中，已知所示差動(dòng)放大電路中，已知UCC=UEE=12V，三極管的，三極管的 =50，Rc=30k ，Re=27k ，R=10k ，RW=500 ，設(shè)，設(shè)RW的活動(dòng)的活動(dòng)端調(diào)在中間位置，負(fù)載電阻端調(diào)在中間位置，負(fù)載電阻RL=20k 。試估算。試估算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、差模電壓放大倍數(shù)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、差模電壓放大倍數(shù)Aud、差模輸入電阻差模輸入電阻rid和輸出電阻和輸出電阻rod。解：由三極管的基極回路

10、可得：解：由三極管的基極回路可得：EEBEQBQeW120.7mA0.004mA120.510512 270.5 0.5UUIRRRCQBQ50 0.004 mA0.2mAIICQCCCQc120.2 30 V6VUUIRBQBQ0.004 10 V0.04V40mVUIR EQBQBEQ( 0.040.7)V0.74VUUU CEQCQEQ60.74 V6.74VUUU 差模輸入時(shí)放大電路的交流通路如圖差模輸入時(shí)放大電路的交流通路如圖3.7所示。所示。 由圖可求得差模電壓放大倍數(shù)為由圖可求得差模電壓放大倍數(shù)為L(zhǎng)udWbe12RARRr 圖圖3.6 3.6 接有調(diào)零電位器的差動(dòng)放大電路接有調(diào)零

11、電位器的差動(dòng)放大電路 圖圖3.7 3.7 圖圖3.63.6的交流通路的交流通路式中，式中，LLc/30k/10k7.5k2RRR bebbEQ26261(20051)68306.83k0.2rrI 則則 ud50 7.512.7106.8351 0.5 0.5A Widbe212106.8351 0.5 0.5 k59k2RrRrodc22 30 k60krR3.1.4 恒流源式差動(dòng)放大電路恒流源式差動(dòng)放大電路例題例題3-2：在圖：在圖3.10所示的恒流源式差動(dòng)放所示的恒流源式差動(dòng)放大電路中，設(shè)大電路中，設(shè)UCC=UEE=12V，三極管的，三極管的 均均為為50，Rc=100k ，Re=33k

12、 ，R=10k ，RW=200 ，穩(wěn)壓管的，穩(wěn)壓管的UZ=6V。試估算（。試估算（1）放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q；（；（2）差模電壓放）差模電壓放大倍數(shù)；（大倍數(shù)；（3）差模輸入電阻和差模輸出電）差模輸入電阻和差模輸出電阻。阻。圖圖3.8 3.8 恒流源式差動(dòng)放大電路恒流源式差動(dòng)放大電路 圖圖3.9 3.9 恒流源式差動(dòng)放大電路的簡(jiǎn)化表示法恒流源式差動(dòng)放大電路的簡(jiǎn)化表示法解：解：（1）靜態(tài)分析）靜態(tài)分析由圖可見由圖可見ZBEQ3CQ3EQ3e60.7mA0.16mA33UUIIR則則 CQ1CQ2CQ310.08mA2IIICQ1CQ2CCCQC120.08 100 V4VUU

13、UIRCQ1BQ1BQ280A1.6A50IIIBQ1BQ2BQ11.6 10 mV16mVUUIR （2）差模電壓放大倍數(shù)）差模電壓放大倍數(shù)圖圖3.10 3.10 例題例題3-23-2電路圖電路圖 圖圖3.11 3.11 圖圖3.103.10的交流通路的交流通路其中其中 cudWbe12RARRr bebbEQ2651 26120016.8k0.08rrI 所以所以 ud50 10015710 16.851 0.5 0.2A （3）差模輸入電阻和差模輸出電阻）差模輸入電阻和差模輸出電阻 由單邊電路的交流分析可知由單邊電路的交流分析可知Widbe21210 16.851 0.5 0.2 k64

14、k2RrRrodc22 100k200krR3.2.1 集成運(yùn)算放大器的基本組成集成運(yùn)算放大器的基本組成圖圖3.12 3.12 集成運(yùn)放的基本組成部分集成運(yùn)放的基本組成部分 圖圖3.13 3.13 集成運(yùn)算放大器的電路符號(hào)集成運(yùn)算放大器的電路符號(hào)3.2.2 集成運(yùn)算放大器的主要性能指標(biāo)集成運(yùn)算放大器的主要性能指標(biāo)1開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)2輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓3輸入偏置電流輸入偏置電流B1B2IB2III（3-193-19）4輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)電流IOB2B1III（3-203-20）5輸入失調(diào)電壓溫漂和輸入失調(diào)電輸入失調(diào)電壓溫漂和輸入失調(diào)電流溫漂流溫漂6共模抑制比共模抑

15、制比7差模輸入電阻差模輸入電阻8輸出電阻輸出電阻3.2.3 集成運(yùn)算放大器的選擇與使用集成運(yùn)算放大器的選擇與使用1集成運(yùn)放的選擇集成運(yùn)放的選擇（1）信號(hào)源的性質(zhì)）信號(hào)源的性質(zhì)（2）負(fù)載的性質(zhì)）負(fù)載的性質(zhì)（3）精度要求）精度要求（4）環(huán)境條件）環(huán)境條件2集成運(yùn)放參數(shù)的測(cè)試集成運(yùn)放參數(shù)的測(cè)試 用萬(wàn)用表估測(cè)運(yùn)放的放大能力。用萬(wàn)用表估測(cè)運(yùn)放的放大能力。 以以 A741為例，其管腳排列如圖為例，其管腳排列如圖3.14（a）所示。）所示。圖圖3.14 3.14 A A 741 741參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置3集成運(yùn)放在使用前必做的工作集成運(yùn)放在使用前必做的工作（1）辨認(rèn)集成運(yùn)放的管腳）辨認(rèn)集成運(yùn)放的管腳（2）測(cè)量參數(shù)