7.1概述7.2差動(dòng)式放大電路7.3電流源電路7.4集成運(yùn)算放大器第7章集成運(yùn)算放大器

集成電路(Integratedcircuit縮寫(xiě)為IC)是應(yīng)用半導(dǎo)體制造工藝把晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、電阻、小容量電容等許多元器件以及它們之間的連線(xiàn)都做在同一硅片上，然后封裝在管殼里。這樣制成的具有特定功能的電子電路稱(chēng)為集成電路。特點(diǎn)：體積小、重量輕、性能好、功耗低、可靠性高。7.1.1集成電路簡(jiǎn)介7.1概述

集成電路按功能可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩大類(lèi)。模擬集成電路按其特點(diǎn)分為集成運(yùn)算放大器、集成穩(wěn)壓器、集成功率放大器等。7.1.2集成電路分類(lèi)由于制造工藝方面的原因，模擬集成電路具有下面一些特點(diǎn)：

1

采用直接耦合方式。2采用差動(dòng)放大電路。3用恒流源代替大阻值的電阻。4采用復(fù)合管的接法以改進(jìn)單管的性能。5集成電路中的元件性能一致，特別適宜于制作對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的電路。7.1.3模擬集成電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器是一種高放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大器。直接耦合方式的放大電路存在著溫漂問(wèn)題，在多級(jí)放大器中，第一級(jí)的溫漂影響尤其嚴(yán)重，因此必須采取措施有效地抑制溫漂。輸入級(jí)大多采用差動(dòng)式放大電路(DifferentialAmplifier)7.2差動(dòng)式放大電路ΔUO7.2.1基本差動(dòng)放大電路T1T2UC1+圖7.1基本差動(dòng)放大電路+Rs1+VCCΔUI1Rs2Rb1Rc1Rc2Rb2UC2ΔUI2++___-

組成：由兩個(gè)相同的共射單管放大電路組成。輸入：從兩個(gè)管子基極，稱(chēng)為雙端輸入方式。

輸出：從兩個(gè)管子集電極之間取出，ΔUO=UC1－UC2，稱(chēng)為雙端輸出方式。1.

工作原理UC1+圖7.1基本差動(dòng)放大電路+Rs1+VCCΔUI1Rs2Rb1Rc1Rc2Rb2UC2ΔUI2ΔUO++___T1T2-條件：T1和T2特性完全一致，Rs1=Rs2，Rb1=Rb2，Rc1=Rc2，即兩邊電路是完全對(duì)稱(chēng)的。ΔUI1=ΔUI2=0，兩管集電極靜態(tài)值UC1=UC2，輸出電壓ΔUO=0。UC1+圖7.1基本差動(dòng)放大電路+Rs1+VCCΔUI1Rs2Rb1Rc1Rc2Rb2UC2ΔUI2ΔUO++___T1T2-(1)靜態(tài)分析當(dāng)T(℃)↑UC1下降了ΔUC1，UC2下降了ΔUC2。由于電路對(duì)稱(chēng)，

ΔUC1=ΔUC2Ic1↑Ic2↑輸入大小相等，極性相同的信號(hào)，即ΔUI1=ΔUI2

共模信號(hào)ΔUIC=ΔUI1=ΔUI2

。所以ΔUO=(UC1－ΔUC1)－(UC2－ΔUC2)=0，即輸出電壓沒(méi)有溫漂。UC1+圖7.1基本差動(dòng)放大電路+Rs1+VCCΔUI1Rs2Rb1Rc1Rc2Rb2UC2ΔUI2ΔUO++___T1T2-(2)動(dòng)態(tài)分析（共模輸入）UC1和UC2的變化相同，因此輸出電壓ΔUOC=0。共模電壓放大倍數(shù)(Common-modeGain)：當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)，共模輸出電壓ΔUOC與輸入電壓ΔUIC之比。UC1+圖7.1基本差動(dòng)放大電路+Rs1+VCCΔUI1Rs2Rb1Rc1Rc2Rb2UC2ΔUI2ΔUO++___T1T2-電路在理想對(duì)稱(chēng)情況下，雙端輸出時(shí)，Auc=0。可抑制共模信號(hào)。用Auc表示。UC1+圖7.1基本差動(dòng)放大電路+Rs1+VCCΔUI1Rs2Rb1Rc1Rc2Rb2UC2ΔUI2ΔUO++___T1T2-差動(dòng)放大電路要放大信號(hào)時(shí)，輸入信號(hào)ΔUI應(yīng)加在B1、B2兩個(gè)輸入端上，如圖7.2所示。ΔUI=ΔUI1

–ΔUI2++VCC+ΔUO_Rb1Rc1ΔUIΔUI1Rs1Rs2Rc2Rb2B1B2ΔUI2++_+_T1T27.2差模輸入差動(dòng)放大電路(3)動(dòng)態(tài)分析（差模輸入）在兩邊電路完全對(duì)稱(chēng)的條件下，輸入信號(hào)ΔUI相當(dāng)于在兩邊電路的輸入端均分，因此ΔUIΔUI++VCC+ΔUO_Rb1Rc1ΔUIRs1Rs2Rc2Rb2B1B2++_+_T1T27.2差模輸入差動(dòng)放大電路ΔUI1=ΔUI/2，ΔUI2=－ΔUI/2。/2/2T1和T2的輸入電壓ΔUI1和ΔUI2大小相等，極性相反,此時(shí)的輸入信號(hào)ΔUI稱(chēng)為差模信號(hào)(Difference-modeSignal)，記為ΔUId。ΔUId=ΔUI1–ΔUI2。ΔUI1ΔUI2++VCC+ΔUO_Rb1Rc1ΔUIRs1Rs2Rc2Rb2B1B2++_+_T1T27.2差模輸入差動(dòng)放大電路在差模信號(hào)作用下，兩管的電流和集電極電位變化相反。當(dāng)ΔUI為正時(shí)，ΔUI1>0，ΔUC1<0

++VCC+ΔUO_Rb1Rc1ΔUIΔUI1Rs1Rs2Rc2Rb2B1B2ΔUI2++_+_T1T27.2差模輸入差動(dòng)放大電路ΔUI2=－ΔUI/2，ΔUI2<0，UC2>0。在兩邊電路完全對(duì)稱(chēng)的條件下，ΔUC1=-ΔUC2。++VCC+ΔUO_Rb1Rc1ΔUIΔUI1Rs1Rs2Rc2Rb2B1B2ΔUI2++_+_T1T27.2差模輸入差動(dòng)放大電路ΔUO=(UC1+ΔUC1)－(UC2+ΔUC2)=2ΔUC1=－2ΔUC2。因此，當(dāng)ΔUI>0時(shí)，ΔUO<0；

當(dāng)ΔUI<0時(shí)，ΔUO>0。差動(dòng)放大電路對(duì)共模信號(hào)無(wú)放大作用。電路只對(duì)差模信號(hào)才起放大作用，故稱(chēng)為差動(dòng)放大電路(Difference-modeGain)。2.差模放大倍數(shù)輸入差模信號(hào)時(shí)，Rs1+圖7.3差模輸入差動(dòng)放大電路交流通路Rb2___+Rs2ΔUOdΔUIdΔUI1ΔUI2Rb1Rc1Rc2T1T2++_差模輸出電壓ΔUOd與差模輸入電壓ΔUId之比稱(chēng)為差模電壓放大倍數(shù)，用Aud來(lái)表示。根據(jù)圖7.3可得在輸入差模電壓的作用下，每邊管子的輸出電壓為：Rs1+圖7.3差模輸入差動(dòng)放大電路交流通路Rb2___+Rs2ΔUOdΔUIdΔUI1ΔUI2Rb1Rc1Rc2T1T2++_+_+_因?yàn)殡娐穼?duì)稱(chēng)Au1=Au2，所以總的輸出電壓Rs1+圖7.3差模輸入差動(dòng)放大電路交流通路Rb2___+Rs2ΔUIdΔUI1ΔUI2Rb1Rc1Rc2T1T2+ΔUOd+_得到差模放大倍數(shù)為：Rs1+圖7.3差模輸入差動(dòng)放大電路交流通路Rb2___+Rs2ΔUOdΔUIdΔUI1ΔUI2Rb1Rc1Rc2T1T2++_(1).不易實(shí)現(xiàn)電路的完全對(duì)稱(chēng)現(xiàn)。3.存在問(wèn)題

(3).無(wú)論單端還是雙端輸出,嚴(yán)重的溫漂會(huì)使本級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)入飽和或截止區(qū),使放大電路不能正常工作.(2).在實(shí)際工程中，常要求單端輸出信號(hào)，不能抑制零漂。1.射極公共電阻的作用

由于溫漂可以等效為輸入端加共模信號(hào)，因此首先分析射極公共電阻Re對(duì)共模信號(hào)的抑制作用。7.2.2具有射極公共電阻的差放電路Rc2ΔUI1UERs1Rs2RLRc1IE1+IE2ΔUO++_ΔUI2+_T1T2VCCIE1IE2VEE圖7.4具有射極公共電阻的差放電路_ReT℃IC1IC2↑↓UBE2利用電流負(fù)反饋抑制溫漂，共模信號(hào)時(shí)(或溫度升高時(shí))，單管中的發(fā)射極電流為IEQ+ΔIE，那么流過(guò)電阻Re的電流即為IRe=2IEQ+2ΔIE

(IE1+IE2)↑→URe=(IE1+IE2)Re↑↑→UEUBE1↓→IB1↓→IC1↓↓→IB2↓→IC2↑↑Re上的電壓降為：URe=(2IEQ+2ΔIE)Re=(IEQ+ΔIE)2Re從電壓等效的觀點(diǎn)出發(fā)，每個(gè)管子的發(fā)射極相當(dāng)于接入了2Re，如圖7.5所示。

2Re2ReRs2+VCCRs1RLRc1Rc2ΔUO+ΔUIC+_T1T2-VEE圖7.5輸入共模信號(hào)+ΔUIC__根據(jù)圖7.6示交流通路可知，每邊電路對(duì)共模信號(hào)ΔUIC的放大倍數(shù)為:ΔUICΔUIC__ΔUOC_ΔUOC1ΔUOC2Rs1Rs22Re12Re2Rc1Rc2RLT1T2+++__++圖7.6輸入共模信號(hào)的交流通路負(fù)載電阻RL中沒(méi)有電流流過(guò)，視為開(kāi)路。RL___ΔUICΔUICΔUOC_ΔUOC1ΔUOC2Rs1Rs22Re12Re2Rc1Rc2T1T2+++_++圖7-6輸入共模信號(hào)的交流通路從上式中可見(jiàn)，Re使每邊共模放大倍數(shù)顯著下降，即Re對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用，Re越大，負(fù)反饋的作用越強(qiáng)，每管的漂移越小，則抑制共模信號(hào)的作用就越強(qiáng)。在差模信號(hào)作用下，兩管得到大小相等、極性相反的輸入信號(hào)，于是一管電流增大，另一管電流減小，且變化量相等,Re對(duì)差模信號(hào)的放大倍數(shù)的影響:Rc2ΔUI1UERs1Rs2RLRc1ReIE1+IE2ΔUO++_ΔUI2+_T1T2VCCIE1IE2VEE圖7.4具有射極公共電阻的差放電路_IE2+ΔIE2即Re上的總電流不變，仍為2IEQ，在Re上沒(méi)有信號(hào)壓降。因而兩管電流之和不變，故不會(huì)影響差模放大倍數(shù)。IE1+IE2IE1+ΔIE1Rc2ΔUI1UERs1Rs2RLRc1ReΔUO++_ΔUI2+_T1T2VCCVEE圖7.4具有射極公共電阻的差放電路_所以對(duì)差模信號(hào)而言，Re如同短路，2.電路的計(jì)算分析由于電路兩邊參數(shù)完全對(duì)稱(chēng)，Rc2ΔUI1UERs1Rs2RLRc1ReIE1+IE2ΔUO++_ΔUI2+_T1T2VCCIE1IE2VEE圖7.4具有射極公共電阻的差放電路_即T1和T2特性一致，Rc1=Rc2=Rc，Rs1=Rs2=Rs。(1)計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)在ΔUI1=ΔUI2=0時(shí)，IE1=IE2=IE，由圖7.4得出VEE=IBRs+2IER+UBE通常有IBRs<<2IERe，所以VEE≈2IERe+UBE

IB1IB2UBE+_Rc2ΔUI1UERs1Rs2RLRc1ReIE1+IE2ΔUO++_ΔUI2+_T1T2VCCIE1IE2VEE圖7.4具有射極公共電阻的差放電路_IB1IB2UBE+_Rc2ΔUI1UERs1Rs2RLRc1ReIE1+IE2ΔUO++_ΔUI2+_T1T2VCCIE1IE2VEE圖7.4具有射極公共電阻的差放電路_每管發(fā)射極電流

設(shè)?>>

1，則IC1=IC2=IC≈IE

UCE1

=UCE2

=UCE=VCC+VEE-ICRc-2IERc(2)計(jì)算差模放大倍數(shù)對(duì)差模信號(hào)Re可視為短路，在信號(hào)幅度不太大的條件下，仍可用h參數(shù)微變等效電路計(jì)算，其差模微變等效電路如圖7.7所示。++___+Rs1Rs2rbe1rbe2Rc1Rc2ΔUIdΔUI1ΔUI2ΔIB1ΔIB2β1ΔIB1β2ΔIB2圖7.7差模微變等效電路+___++RL/2ΔUC1ΔUC2ΔUOdRL/2RL對(duì)交流信號(hào)而言，其中心相當(dāng)于接地，每邊接RL/2的負(fù)載電阻。這時(shí)RL/2RL/2++___+Rs1Rs2rbe1rbe2Rc1Rc2ΔUIdΔUI1ΔUI2ΔIB1ΔIB2β1ΔIB1β2ΔIB2圖7.7差模微變等效電路+___++ΔUC1ΔUC2ΔUOd(3)計(jì)算差模輸入電阻和輸出電阻++___+Rs1Rs2rbe1rbe2Rc1Rc2ΔUIdΔUI1ΔUI2ΔIB1ΔIB2β1ΔIB1β2ΔIB2圖7.7差模微變等效電路+___++RL/2ΔUC1ΔUC2ΔUOdRL/2差模輸入電阻是從差模輸入信號(hào)兩端向放大器看入的動(dòng)態(tài)電阻，顯然它等于半邊電路輸入電阻的兩倍，即Rid=2(Rs+rbe)Rid++___+Rs1Rs2rbe1rbe2Rc1Rc2ΔUIdΔUI1ΔUI2ΔIB1ΔIB2β1ΔIB1β2ΔIB2圖7.7差模微變等效電路+___++RL/2ΔUC1ΔUC2ΔUOdRL/2輸出電阻為Rod=2RcRod射極公共電阻Re越大，抑制共模信號(hào)的能力就越強(qiáng)維持靜態(tài)工作點(diǎn)的電源VEE相應(yīng)增大。大電阻在集成電路中不易制作。為此希望有這樣一種器件，它的交流等效電阻很大，直流電壓降卻不太大。恒流源就具有這種性能。7.2.3具有恒流源的差放電路

回想第五章中穩(wěn)定工作點(diǎn)電路,射極串有電阻Re后，輸出特性更為平坦，即在放大區(qū)很大范圍內(nèi)iC基本上取決于iB的值而與uCE的大小無(wú)關(guān)，相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻非常大的電流源。iCΔiCΔuCEUCEuCEICrce>>RCE這樣就得到了如圖7.8所示電路。因此可利用穩(wěn)定工作點(diǎn)電路來(lái)代替Re。圖7-8具有恒流源的差放電路+Rs2T1_+VCCΔUI1Rs1Rc1Rc2ΔUI2ΔUO++__T2-VEEIc3R1Re3R2將電流源簡(jiǎn)化為內(nèi)阻無(wú)限大的恒流源(ConstantCurrentSource)的電路如圖7.9所示。

Ic3_-VEE_++VCCRs2Rc1Rc2ΔUOΔUI2+ΔUI1+_T1T2Rs17.9具有恒流源的差放電路的簡(jiǎn)化電路在圖7.10中，D1和D2為溫度補(bǔ)償二極管，設(shè)其正向壓降為UD=0.7V，T1、T2、T3管的β=50，UBE=0.7V，[例7.2]

++12VT110kΩ100Ω100Ω+VCCRsRsRcRcR1ΔUO++T2RE_ΔUI1ΔUI2__RE2kΩ2kΩ10kΩ10kΩ68kΩRL-12V20kΩ-VEE圖7.10具有恒流源的差動(dòng)放大電路Re3R2D1D25.1kΩT3其它參數(shù)如圖7.10所示。試計(jì)算：⑴靜態(tài)工作點(diǎn)；⑵差模電壓放大倍數(shù)；⑶差模輸入電阻和輸出電阻。++12VT110kΩ100Ω100Ω+VCCRsRsRcRcR1ΔUO++T2RE_ΔUI1ΔUI2__RE2kΩ2kΩ10kΩ10kΩ68kΩRL-12V20kΩ-VEE圖7.10具有恒流源的差動(dòng)放大電路Re3R2D1D25.1kΩ++12VT110kΩ100Ω100Ω+VCCRsRsRcRcR1ΔUO++T2RE_ΔUI1ΔUI2__RE2kΩ2kΩ10kΩ10kΩ68kΩRL-12V20kΩ-VEE圖7.10具有恒流源的差動(dòng)放大電路Re3R2D1D25.1kΩ解：⑴靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算++12VT110kΩ100Ω100Ω+VCCRsRsRcRcR1ΔUO++T2RE_ΔUI1ΔUI2__RE2kΩ2kΩ10kΩ10kΩ68kΩRL-12V20kΩ-VEE圖7.10具有恒流源的差動(dòng)放大電路Re3R2D1D25.1kΩUC1=UC2=VCC-ICRc=12-0.57×10=6.3(V)若忽略Rs和RE上的靜態(tài)壓降，則UC3≈UE1=UE2=-0.7(V)UE3=UB3-UBE3=-5.46-0.7=-6.16(V)UCE1=UCE2=UC1-UE1=6.3+0.7=7(V)UCE3=UC3-UE3=-0.7+6.16=5.46(V)⑵差模放大倍數(shù)

輸出電阻為：

Ro=Rc=20(kΩ)⑶差模輸入電阻和輸出電阻

差模輸入電阻為：

Rid=2[Rs+rbe+(1+β)RE]=2×(2+2.6+51×0.1)=19.4(kΩ)7.2.4共模抑制比和其模輸入電壓范圍差動(dòng)放大電路放大的信號(hào)是差模輸入信號(hào)。共模信號(hào)是外界客觀存在的。實(shí)際上差動(dòng)放大電路的輸入信號(hào)常是既有差模成分又有共模成分。設(shè)差放的兩個(gè)輸入端對(duì)地的信號(hào)電壓為ΔUI1和ΔUI2。那么差模輸入電壓ΔUId可以表示為二者之差。

ΔUId

=ΔUI1-ΔUI2

共模輸入電壓ΔUIC為二者的算術(shù)平均值：實(shí)際的每個(gè)輸入端的信號(hào)電壓相當(dāng)于每一邊的差模輸入信號(hào)和共模輸入信號(hào)的疊加。即：ΔUO=ΔUOd+ΔUOc=AUdΔUId+AUcΔUIC當(dāng)差動(dòng)放大電路在小信號(hào)范圍內(nèi)工作時(shí)，按照疊加原理，可得輸出電壓ΔUO為:式中ΔUOd為差模輸出電壓，即為經(jīng)放大后輸出的信號(hào)電壓；ΔUOc為共模輸出電壓，即為誤差電壓，應(yīng)當(dāng)加以抑制。ΔUO=ΔUOd+ΔUOc=AUdΔUId+AUcΔUIC實(shí)際電路不是完全對(duì)稱(chēng)，或者單端輸出的形式，則Auc≠0，輸出電壓ΔUO中包含ΔUOc，即誤差電壓成分。一個(gè)性能良好的差放，其共模放大倍數(shù)應(yīng)非常低，能夠有效地抑制共模信號(hào)。若差放電路是理想對(duì)稱(chēng)的，而且是雙端輸出的形式，那么Auc=0，輸出電壓ΔUO=ΔUOd。定義共模抑制比(Common-modeRejectionRatio簡(jiǎn)稱(chēng)KCMR)為:用分貝為單位表示為怎樣衡量差放電路抑制共模信號(hào)的能力共模抑制比。

共模抑制比KCMR實(shí)際的差動(dòng)放大電路，在輸入共模電壓超過(guò)某一定值時(shí)，將影響差分對(duì)管的工作狀態(tài)，共模抑制比會(huì)下降，甚至不能正常工作，因此必須限制輸入共模電壓的大小。

在共模抑制比不低于規(guī)定值的條件下，允許輸入的最大共模電壓，稱(chēng)為共模輸入電壓范圍。

1.失調(diào)電壓(OffsetVoltage)和失調(diào)電流(OffsetCurrent)7.2.5失調(diào)和調(diào)零實(shí)際的差放，由于兩邊的管子特性和電阻參數(shù)不可能理想對(duì)稱(chēng)、輸入為零時(shí)輸出一般不為零。這種現(xiàn)象稱(chēng)為放大電路的失調(diào)。放大電路的失調(diào)程度可以用輸入端的失調(diào)電壓和失調(diào)電流兩個(gè)參數(shù)來(lái)表示，也就是說(shuō)，可以把放大電路輸出的失調(diào)看成是在輸入端加一個(gè)輸入電壓和一個(gè)輸入電流的結(jié)果。

圖7.11表示一個(gè)有失調(diào)的實(shí)際差放電路，把它等效成圖

7.12電路，其中虛線(xiàn)框內(nèi)表示一個(gè)理想的差動(dòng)電路。ΔUI2IB1IB2ΔUO+_T2-VEE+VCCRc1Rc2ReT1ΔUI1圖7.11有失調(diào)的放大器B2+B1+ΔUI+___ΔUO=0時(shí)ΔUI≠0IB1≠I(mǎi)B2I'B1=IB1-IIO/2=(IB1+IB2)/2=IB2+IIO/2=I'B2ΔUO=0時(shí)ΔU'I=0I'B1=I'B2IIO=IB1-IB2I’B1_ΔUO-VEE+VCCRc1Rc2ΔUIReT1T2I’B2B1B2ΔU’IIIO/2+IB2UIO+IB1_圖7.12等效的放大器

由于實(shí)際差放電路不對(duì)稱(chēng)，因此存在失調(diào)電壓和失調(diào)電流。輸入失調(diào)電流IIO：使放大器ΔUO=0時(shí)，兩個(gè)輸入端的偏置電流之差。輸入失調(diào)電壓UIO：使放大電路ΔUO=0時(shí)輸入端所需的補(bǔ)償電壓；2.調(diào)零電路

實(shí)際的差動(dòng)放大電路都存在失調(diào)電壓和失調(diào)電流。因此，實(shí)用的電路中都設(shè)計(jì)有調(diào)零裝置，人為地將放大電路調(diào)到零輸入時(shí)輸出也為零。下面給出幾種常用的調(diào)零電路。圖7.13(a)調(diào)節(jié)Rw，改變IC1和IC2。設(shè)輸入為零時(shí)，ΔUo為正，則Rw的滑動(dòng)端向左移，IC1↑，IC2↓，ΔUo→0。Rw<幾百歐姆T2_ΔUO++VCC-VEERc1Rc2ReT1Rw7.13(a)發(fā)射極調(diào)零7.13(b)改變Rw，改變Rc，ΔUo為正，Rw向右移，Rc1↑，UC1↓→ΔUo→0。T2_ΔUO++VCC-VEERc1Rc2ReT1Rw圖7.13(b)集電極調(diào)零調(diào)節(jié)圖7.13（c）中Rw，改變UB2，就是調(diào)節(jié)輸入給T2管基極的補(bǔ)償電壓的極性和大小，等于加上UIO，從而使ΔUo→0。+VCCVBBRRT2_ΔUO-VEERc1Rc2ReT1Rw+圖7.13(c)基極調(diào)零7.2.6差動(dòng)放大電路的四種接法

差動(dòng)放大電路一般情況下的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)輸入信號(hào)：差模：ΔUId=ΔUI1-ΔUI2

共模：每一邊實(shí)際輸入：四種連接方式：雙端輸入雙端輸出；雙端輸入單端輸出；單端輸入雙端輸出單端輸入單端輸出。實(shí)際輸出：ΔUO=ΔUOd+ΔUOc=AUdΔUId+AUcΔUIC雙端輸入、雙端輸出電路的差模放大倍數(shù)為：輸入電阻：Rid=2(Rs+rbe)輸出電阻：Rod=2Rc共模放大倍數(shù)為：Auc=01.雙端輸入、雙端輸出2.雙端輸入、單端輸出雙端輸入、單端輸出電路如圖7.14所示。雙端輸入、單端輸出電路與雙端輸入雙端輸出電路比較有下面三點(diǎn)差別：T2+VCCΔUOdT1ΔUI1RLRs1+___-VEERc1Rc2Re+_圖7.14雙端輸入單端輸出電路Rs2ΔUI2IRe++ΔUId（1）靜態(tài)時(shí)輸出端的直流電壓不為零。（2）輸出信號(hào)只從一管集電極取出，差模放大倍數(shù)為雙端輸出電路的一半。（3）電路的溫漂和KCMR指標(biāo)要低于雙端輸出電路。由差模交流通路，圖7.15，可以計(jì)算電路的差模電壓放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)為雙端輸出電路的一半。I1OdIdOdud2UUUUADD=DD=bes1Lc)//(21rRRR+×-=bβ__+RLRs1rbeRc1ΔIbΔUod+ΔIb+_圖7.15差模交流通路ΔUI1ΔUI2當(dāng)滿(mǎn)足(Rs1+rbe1)<<2(1+β)Re時(shí)，在深度負(fù)反饋下得β__+RLRs1rbeRc1ΔIbΔUod+ΔIb+_圖7.15差模交流通路ΔUI1ΔUI2輸入電阻：Rid=2(Rs+rbe)輸出電阻：Rod=RcRe↑→Auc↓β__+RLRs1rbeRc1ΔIbΔUod+ΔIb+_圖7.15差模交流通路ΔUI1ΔUI23.單端輸入、雙端輸出如圖7.16所示，單端輸入是將輸入端一端接地。

_T1+_RL+VCCRc1Rc2ReT2Rs1ΔUO+Rs2ΔUI-VEE圖7.16單端輸入雙端輸出電路可以將其等效變換，按式ΔUId

=ΔUI1-ΔUI2，將原來(lái)信號(hào)分解成一個(gè)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)，如圖7.17所示。T1++ΔUI/2++_RL++VCC___Rc1Rc2ReT2Rs1ΔUO+Rs2+__ΔUI/2ΔUI/2_ΔUI/20VΔUI-VEE圖7.17單端輸入雙端輸出等效變換T1得到的信號(hào)仍為，T2輸入依然是地進(jìn)行如此變換之后T1++ΔUI/2++_RL++VCC___Rc1Rc2ReT2Rs1ΔUO+Rs2+__ΔUI/2ΔUI/2_ΔUI/20VΔUI-VEE圖7.17單端輸入雙端輸出等效變換由于輸入信號(hào)中有差模和共模信號(hào)兩部分，則輸出信號(hào)也有兩部分組成：T1++ΔUI/2++_RL++VCC___Rc1Rc2ReT2Rs1ΔUO+Rs2+__ΔUI/2ΔUI/2_ΔUI/20VΔUI-VEE圖7.17單端輸入雙端輸出等效變換單端輸入雙端輸出的共模電壓放大倍數(shù)Auc在理論上為0。而差模放大倍數(shù)為：

T1++ΔUI/2++_RL++VCC___Rc1Rc2ReT2Rs1ΔUO+Rs2+__ΔUI/2ΔUI/2_ΔUI/20VΔUI-VEE圖7.17單端輸入雙端輸出等效變換差模輸入電阻：Rid=2(Rs+rbe)輸出電阻：Ro=2RcT1++ΔUI/2++_RL++VCC___Rc1Rc2ReT2Rs1ΔUO+Rs2+__ΔUI/2ΔUI/2_ΔUI/20VΔUI-VEE圖7.17單端輸入雙端輸出等效變換4.單端輸入、單端輸出電路

電路如圖7.18所示。_+_RL+VCCRc1Rc2ReRs1ΔUO+Rs2ΔUI-VEE圖7.18單端輸入單端輸出電路由上面討論可知，差動(dòng)放大電路的此種接法的性能指標(biāo)可通過(guò)下列各式求出：

Rid=2(Rs+rbe)Ro=Rc7.3電流源電路

電流源電路不僅可以用于各種放大器的偏置電路，而且可用于取代電阻作為放大電路的有源負(fù)載，因而在集成運(yùn)算放大器中得到了廣泛的應(yīng)用。7.3.1鏡像電流源電路(CurrentMirrorSource)圖7.19所示為鏡像電流源電路。其中T1和T2兩管特性理想對(duì)稱(chēng)，完全一致。

T1IC1+VCCIRIOIB1IB2RT2圖7.19鏡像電流源電路則UB1=UB2，故IB1=IB2=IB，IC1=IC2=IO，那么IR可表示為

如果β>>2，VCC>>UBE，則T1IC1+VCCIRIOIB1IB2RT2圖7.19鏡像電流源電路從上式可見(jiàn)，當(dāng)參考電流IR的大小固定時(shí)，電流源輸出電流IO也就相應(yīng)恒定；IR改變，IO也隨之改變，故稱(chēng)為鏡像電流源。

T1IC1+VCCIRIOIB1IB2RT2圖7.19鏡像電流源電路優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，兩管參數(shù)對(duì)稱(chēng)，符合集成電路的特點(diǎn)；缺點(diǎn)：IO的數(shù)值仍受電源電壓、R和UBE的影響。若想得到小電流(如微安級(jí))，則R必須很大，這在集成電路制作上有一定困難。7.3.2微電流源電路(SmallValueCurrentSource)若想獲得小電流的同時(shí)仍保持電阻R阻值不大，則應(yīng)使IO<IR,電路如圖7.20所示。由UBE2<UBE1，可知IO<IR。IRRe2T1+VCC圖7.20微電流源電路IC1IOIB1IB2RT2IE2IE1根據(jù)PN結(jié)伏安特性方程

當(dāng)UBE>>UT時(shí)，IRRe2T1+VCC圖7.20微電流源電路IC1IOIB1IB2RT2IE2IE1UBE1-UBE2=IE2Re2又

或因制作工藝相同，所以IS1=IS2IRRe2T1+VCC圖7.20微電流源電路IC1IOIB1IB2RT2IE2IE1IR=IE1+IB2≈IE1，IO≈IE2

所以IRRe2T1+VCC圖7.20微電流源電路IC1IOIB1IB2RT2IE2IE1這是一個(gè)超越方程，一般可用圖解法或累試法求解。在設(shè)計(jì)中一般是先確定IR和IO的數(shù)值，再確定R和Re2的值。7.3.3多路電流源電路

可以一個(gè)參考電流獲得多個(gè)電流，而且各個(gè)電流值可以互不相同。T3T2圖7.21多路電流源電路T1+VCCRIRR1I2R2R3I3I4R4T4在鏡像電流源和微電流源的基礎(chǔ)上得到的多路電流源電路。其中T1構(gòu)成參考電流源IE1R1≈IE2R2≈IE3R3≈IE4R4T3T2圖7.21多路電流源電路T1+VCCRIRR1I2R2R3I3I4R4T47.3.4有源負(fù)載電路

用晶體管組成的電流源取代電阻作為放大電路的負(fù)載，稱(chēng)為有源負(fù)載(ActiveLoad)。利用電流源對(duì)電流變化量所呈現(xiàn)的很大的輸出電阻，就可以代替共射放大電路中的Rc，可有效地提高放大倍數(shù)。利用恒流源來(lái)代替差動(dòng)放大電路中的公共射極電阻Re，提高共模抑制比的電路，(已經(jīng)討論過(guò))。如圖7.22是在一個(gè)單管共射極放大電路中使用有源負(fù)載電路。其中T2與T3構(gòu)成鏡像電流源，用它的輸出電阻rce3作為T(mén)1管的集電極負(fù)載電阻。T1+VIRIORT3T2++__ΔUIΔUo圖7.22單管放大電路中的有源負(fù)載如圖7.23是在差放電路中使用有源負(fù)載電路。其中T3、T4構(gòu)成電流源作為T(mén)1和T2所構(gòu)成的差動(dòng)放大電路的集電極有源負(fù)載。T1IORLT3T2+V++__ΔUIΔUo圖7.23差放的有源負(fù)載T4-VΔIc1ΔIc2ΔIc4ΔIL具有把差放的雙端輸出轉(zhuǎn)變?yōu)閱味溯敵龅墓δ埽沂箚味溯敵龅碾妷悍糯蟊稊?shù)增加了一倍。

T1IORLT3T2+V++__ΔUIΔUo圖7.23差放的有源負(fù)載T4-VΔIc1ΔIc2ΔIc4ΔIL當(dāng)輸入信號(hào)ΔUI=0時(shí)，靜態(tài)電流IC1=IC2=IO/2。由于T3、T4為電流源，則IC1=IC4，那么流過(guò)負(fù)載電阻RL的靜態(tài)電流IL=IC4-IC2=0。T1IORLT3T2+V++__ΔUIΔUo圖7.23差放的有源負(fù)載T4-VΔIc1ΔIc2ΔIc4ΔIL當(dāng)輸入差模信號(hào)ΔUI時(shí)，iC1=IC1+ΔIC1iC2=IC2+ΔIC2而ΔIC1=-ΔIC2，由于電流源的原因，使ΔIC4=ΔIC1，那么流過(guò)負(fù)載電阻RL的信號(hào)電流T1IORLT3T2+V++__ΔUIΔUo圖7.23差放的有源負(fù)載T4-VΔIc1ΔIc2ΔIc4ΔIL輸出信號(hào)電流比單端輸出時(shí)大了一倍，則放大倍數(shù)也大了一倍。這種電路也稱(chēng)為單端化電路，常為集成運(yùn)放所采用。ΔIL=ΔIC4-ΔIC2=ΔIC1-(-ΔIC1)=2ΔIC1T1IORLT3T2+V++__ΔUIΔUo圖7.23差放的有源負(fù)載T4-VΔIc1ΔIc2ΔIc4ΔIL7.4

集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)放電路簡(jiǎn)介集成運(yùn)算放大器的技術(shù)指標(biāo)集成運(yùn)放的低頻等效電路集成運(yùn)放使用注意事項(xiàng)7.4.1集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介集成運(yùn)算放大器的組成通常由差動(dòng)放大電路構(gòu)成，目的是為了減小放大電路的零點(diǎn)漂移、提高輸入阻抗。通常由共發(fā)射極放大電路構(gòu)成，目的是為了獲得較高的電壓放