第三章差动放大电路与集成运算放大器
3．1 选择填空
1．使用差动放大电路的目的是为了提高（）。
A输入电阻B电压放大倍数C抑制零点漂移能力D电流放大倍数
2．差动放大器抑制零点漂移的效果取决于（）。
A两个晶体管的静态工作点B两个晶体管的对称程度
C各个晶体管的零点漂移D两个晶体管的放大倍数
3．差模输入信号是两个输入信号的（），共模输入信号是两个输入信号的（）。
A 和
B 差
C 比值
D 平均值
4．电路的差模放大倍数越大表示（），共模抑制比越大表示（）。
A有用信号的放大倍数越大B共模信号的放大倍数越大
C抑制共模信号和温漂的能力越强
5．差动放大电路的作用是（）。
A放大差模B放大共模C抑制共模D抑制共模，又放大差模
6．差动放大电路由双端输入变为单端输入，差模电压增益是（）。
A增加一倍B为双端输入的1/2 C不变D不定
7．差动放大电路中当U I1=300mV，U I2=-200mV，分解为共模输入信号U IC=（）mV，差模输入信号U ID=（）mV。
A500 B100 C250 D50
8．在相同条件下，阻容耦合放大电路的零点漂移（）。
A比直接耦合电路大B比直接耦合电路小C与直接耦合电路相同
9．差动放大电路由双端输出改为单端输出，共模抑制比K CMRR减小的原因是（）。
A A UD不变，A UC增大
B A UD减小，A UC不变
C A UD减小，A UC增大
D A UD增大，A UC减小
3．2简答题
1．直接耦合放大电路能放大交流信号吗？直接耦合放大电路和阻容耦合放大电路各有什么优缺点？
2．什么叫零点漂移？产生零点漂移的主要原因是什么？如何抑制零点漂移？在阻容耦合放大电路中是否存在零点漂移？
3．有甲已二个直接耦合放大电路，甲电路的Au=100，乙电路的Au=50。当外界温度变化了20℃时，甲电路的输出电压漂移了10V，乙电路的输出电压漂移了6V，向哪个电路的温度漂移参数小？其数值是多少？
4．解释下列术语的含义：差模信号，共模信号，差模电压放大倍数，共模电压放大倍数，共模抑制比。
5．差动式放大电路为什么能抑制零点漂移？单端输出和双端输出时，它们抑制零点漂移的原理是否一样？为什么？
6．共模抑制比是如何定义的？为什么说共模抑制比越大电路抗共模干扰能力就越强？7．长尾电路中的公共射极电阻Re，它对差模信号和共模信号各有什么影响？用恒流源取代Re有什么好处？
8．集成运算放大器的内部电路一般由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？
3．3双端输出的差动式放大电路如图3.１所示，已知Rc1= Rc2=3KΩ，Re=5.1KΩ，每个三极管的U BE=0.7V，β=50，r be=2kΩ,Rs1=Rs2=02.KΩ
求：（1）静态电流Ic Q1及Uc1
（2）差模电压放大倍数Aud，差模输入电阻Rid、输出电阻Ro
图３.１题３．３图
3．4在图3.2所示电路中，已知：Rc1=Rc2=36KΩ、Rs1=Rs2=2.7KΩ、Re=27KΩ、R L=18K
Ω、β1=β2=100、r be1= r be2=10.3KΩ、U CC=U EE=15V，RP=100Ω、（滑动触头端在中间位置）
求：（1）静态工作点
（2）差模电压放大倍数、差模输入电阻、输出电阻
3．５电路如图3.22所示、已知：Rc=30KΩ、Rs=100Ω、R L=30KΩ、Re=27.5KΩ、U CC=U EE=15V，β=50
求：（1）静态时的I C及U C。
（2）计算差模电压放大倍数及差模输入电阻。
图3．2题３．４图
图3.３题３．５图
3．6
电路图３．４所示，已知R 1=10K Ω、R 2=5K Ω、R 3=4.3K Ω、5K Ω、U CC =U EE =15V ，U BE3=0.7V 。 求：（1）说明三极管V 3的作用
（2）求静态时的Ic Q3 ，Ic Q2，Ic Q1值（V 3管的基极电流可忽略不计）
图3.4题3.6图
3．7电路如图3.5所示，已知：Rc=12K Ω，Rs=5.1K Ω，Re=5.6K Ω，R 1=24K Ω，Uz=6.2V ，
U CC =U EE =12V ，U BE3=0.6V ，β1=β2=β3 =50，R L =12K Ω
求：（1）静态时各管的Ic Q
（2）差模电压放大倍数，差模输入电阻、输出电阻
（3）当电流电压中±12V 变为±15V 时，静态时的Ic 值是否变化
图3.5题3.7图
3．８ 图３.６所示电路是对镜像电流源加以改进的电路，试定性说明V 3的作用，并证明当β1=β2=β3时，223321R
C I I ββ=++
图3.6题3.8图
3．9 已知某集成运放的开环增益Aod为80dB，最大输出电压Uom=±10V, 输入信号按图3.7所示的方式加入，设Ui=0时，Uo=0
试问：（1）Ui=0.5mv时，Uo=？
（2）Ui=1mv时，Uo=？
（3）Ui=1.5mv时，Uo=？
图3.7题3.9图
3．10 已知某运放在25℃时开环状态下，Uos=2mv，△Uos/△T=10μv/℃，Aod=100dB，Uom=±15V。
求：（1）运放在开环状态下，两输入端接地（此时外加的输入信号为零）如果不用调零电位器进行调零，则由Uos可能引起的Uo值
（2）运放工作在开环状态，两输入端接地，在25℃是用调零电位器进行调零，若调零后温度变化到45℃，求由△Uos/△T可能引起的Uo值。
差动放大电路的分析与综合（计算与设计）实验报告 1、实验时间 10月31日(周五)17:50-21:00 2、实验地点 实验楼902 3、实验目的 1. 熟悉差动放大器的工作原理(熟练掌握差动放大器的静态、动态分析方法) 2. 加深对差动放大器性能及特点的理解 3. 学习差动放大电路静态工作点的测量 4. 学习差动放大器主要性能指标的测试方法 5. 熟悉恒流源的恒流特性 6. 通过对典型差动放大器的分析，锻炼根据实际要求独立设计基本电路的能力 7. 练习使用电路仿真软件，辅助分析设计实际应用电路 8. 培养实际工作中分析问题、解决问题的能力 4、实验仪器 数字示波器、数字万用表、模拟实验板、三极管、电容电阻若干、连接线 5、电路原理 1. 基本差动放大器 图是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。 部分模拟图如下
1.直流分析数据 2.直流分析仿真数据 3.交流分析数据 4.交流分析仿真数据 具有平衡电位器的差动放大器 分析内容 BQ I CQ I CQ U CEQ U 空载 A m 100.43-? 双出 A m 100.43-? 单出 A m 100.43-? 分析内容 BQ I CQ I CQ U CEQ U 空载 A m 109.83-? 双出 A m 109.83-? 单出 A m 100.93-? 分析内容 u A i R o R CMR K 空载 -189 15k Ω 10k Ω ∞ 双出 15k Ω 10k Ω ∞ 单出 15k Ω 5k Ω 分析内容 u A i R o R CMR K 空载 15k Ω 10k Ω ∞ 双出 15k Ω 10k Ω ∞ 单出 15k Ω 5k Ω
电子报/2011年/5月/22日/第010版 电子职校 差动放大器的原理及四种连接方法(下) 江苏顾振远 (接上期) 3.晶体管恒流源电路 用差动放大器抑制零点漂移的方法就是“加入”Re，如上所述Re愈大，克服零点漂移的效果愈好，但Re愈大，需要的电源Ee愈高。我们一方面希望Re大，一方面又希望Ee低一些。在这种情况下，可使用晶体管来代替Re，这种电路称为晶体管恒流源差动放大电路，如图3所示。 图3中R1和R2是分压电阻，为T3提供正向偏置，以固定基极电位Ub3。当温度升高使Ic1、Ic2增加时，Re3两端的电压也要增加，但由于Ub3为固定值，Ube3就要下降，Ib3随之减小，因此抑制了Ic3的上升，保持了Ic3的不变。则Ic1、Ic2就不能增加，从而使管子的输出uol和u02几乎不变。 4.共模反馈型 如果一级差动放大倍数不够，就得采用多级进行放大，图4是一个高放大倍数放大器的前两级，为了提高共模抑制比和减小输出的漂移，引进了共模反馈。 当输入端有共模信号时(输入端的漂移或外界共模干扰)，Ic1、Ic2将同时变化。如果Ic1、Ic2都减小了，则第二级T4、T5管的Ie将增大，Ub3随之升高。如果用Ub3控制T3的基极，则Ic3将增加一些，从而Ic1、Id2回升，使Ic1、Ic2的变化趋势被削弱，这样每个管子输出电压的漂移也就小了。 以上各种方法，在良好工艺措施保证下，差动电路的零点漂移可以作到10μV/℃以下。 5.差动电路四种连接方法的比较 先将差动电路几种接法的主要性能列成附表。从附表上可以看出一些规律: (1)凡是双端输出，放大倍数基本上和单管一样。单端输出时放大倍数为单管一半。 (2)输出电阻在双端输出时为2RC，单端输出时为RC。 (3)输入电阻无论在双端输入还是单端输入时，均为2(Rbl+rbe)。(完)
习题答案 5.1 在题图5.1所示的电路中，已知晶体管V 1、V 2的特性相同，V U on BE 7.0,20)(==β。求 1CQ I 、1CEQ U 、2CQ I 和2CEQ U 。 解：由图5.1可知： BQ CQ BQ )on (BE CC I I R R I U U 213 1 1+=--即 11CQ11.01.4 2.7k 20I -7V .0-V 10CQ CQ I I k +=Ω Ω ? 由上式可解得1CQ I mA 2≈ 2CQ I mA I CQ 21== 而 1CEQ U =0.98V 4.1V 0.2)(2-V 1031=?+=+-R )I I (U BQ CQ CC 2CEQ U =5V 2.5V 2-V 1042=?=-R I U CQ CC 5.2 电路如题图5.2所示，试求各支路电流值。设各晶体管701.U ,)on (BE =>>βV 。 U CC (10V) V 1 R 3 题图5.1
解：图5.2是具有基极补偿的多电流源电路。先求参考电流R I ， ()815 17 0266..I R =+?---=（mA ） 则 8.15==R I I （mA ） 9.0105 3== R I I （mA ） 5.425 4==R I I （mA ） 5.3 差放电路如题图5.3所示。设各管特性一致，V U on BE 7.0)(=。试问当R 为何值时，可满足图中所要求的电流关系？ 解： 53010 7 0643..I I C C =-==（mA ） 则 I 56V 题图 5.2 R U o 题图5.3
2702 1 476521.I I I I I I C C C C C C == ==== mA 即 2707 065.R .I C =-= （mA ） 所以 61927 07 06...R =-= （k Ω） 5.4 对称差动放大电路如题图5.1所示。已知晶体管1T 和2T 的50=β，并设 U BE (on )=0.7V,r bb ’=0,r ce =。 (1)求V 1和V 2的静态集电极电流I CQ 、U CQ 和晶体管的输入电阻r b’e 。 (2)求双端输出时的差模电压增益A ud ，差模输入电阻R id 和差模输出电阻R od 。 (3)若R L 接V 2集电极的一端改接地时，求差模电压增益A ud (单),共模电压增益A uc 和共模抑制比K CMR ,任一输入端输入的共模输入电阻R ic ,任一输出端呈现的共模输出电阻R oc 。 (4) 确定电路最大输入共模电压围。 解:(1)因为电路对称，所以 mA ...R R .U I I I B E EE EE Q C Q C 52050 21527 062270221=+?-=+?-== = + V 1 V 2 + U CC u i1 u i2R C 5.1k ΩR L U o 5.1kΩ R C 5.1k Ω R E 5.1k Ω -6V R B 2k Ω 题图5.1 R B 2k Ω + － R L /2 + 2U od /2 + U id /2 R C R B V 1 (b) + U ic R C R B V 1 (c) 2R EE + U
西安建筑科技大学华清学院课程设计（论文） 课程名称：模拟电子线路电课程设计 题目：反相比例运算电路 院（系）：机械电子工程系 专业班级：电子信息科学与技术0902 姓名：谢宏龙 学号：0906030216 指导教师：高树理 2011年7 月8 日
摘要 本设计主要通过Multisim软件实现了对模拟电子基础中的集成运电路的设计和模拟。小组成员分别对由集成运放电路组成的反相运算放大电路和同相运算放大电路进行设计。设计主要内容包括：由集成运算放大电路组成的反相比例运算放大电路跟随器的输出波形的观察和比较，求出它的电压放大倍数，电阻的分析和比较，共模输入电压的比较分析，构成同相比例运算放大电路的原理和特性的介绍，通过对同相和反相比例运算放大电路的比较得出一些结论。在本设计中，不仅包括实验所要求的内容，而且对由集成运算放大电路构成的同相放大电路和由集成运放构成的反相比例运算放大电路原理和作用作了比较详细的的说明，这样能够使大家更好的对其组成的电路能够更好的了解，同时也使人们了解到了其的应用以及功能所在，以便更合理的应用它们。 关键字Multisim，反相运算放大器，同相运算放大器，
目录 1绪论 (2) 2M u l t i s i m的简介 (3) 3集成运算放大器电路的介绍和特性 (3) 3.1介绍 (3) 3.2特性 (3) 4由集成运算短路构成的反相比例运算电路的设计 (4) 4.1电路图设计 (4) 4.2反相比例运算电路波形的观察 (4) 4.3 由集成运算短路构成的反相比例运算电路特性 (5) 5 由集成运算短路构成的同相比例运算电路的特性和原理 (5) 5.1原理 (5) 5.2特性 (6) 6反相比例运算电路和同相电路的对比 (6) 7课设的体会与心得 (6) 8结束语 (7)
南昌大学实验报告 实验五 差动放大器 一、实验目的 1、加深对差动放大器性能及特点的理解 2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法 二、实验原理 下图是差动放大器的基本结构。 它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K 拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器R P 用来调节T 1、T 2管的静态工作点，使得输入信号U i ＝0时，双端输出电压U O ＝0。R E 为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。 图5-1 差动放大器实验电路 1、静态工作点的估算 典型电路 Ic1=Ic2=1/2IE 恒流源电路 Ic1=Ic2=1/2Ic3 2、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 双端输出: R E ＝∞，R P 在中心位置时， P be B C i O d β)R (121r R βR △U △U A +++- == 单端输出 d i C1d1A 2 1△U △U A ==
d i C2d2A 21 △U △U A -== 当输入共模信号时，若为单端输出，则有 3、 共模抑制比CMRR 为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比 或 三、实验设备与器材 1、函数信号发生器 2、示波器 3、交流毫伏表 4、万用表 5、实验箱 6、差动放大器集成块 四、实验内容 1、 典型差动放大器性能测试 按图5-1连接实验电路，开关K 拨向左边构成典型差动放大器。 1) 测量静态工作点 2) ①调节放大器零点 信号源不接入。将放大器输入端A 、B 与地短接，接通±12V 直流电源，用直流电压表测量输出电压U O ，调节调零电位器R P ，使U O ＝0。 调节要仔细，力求准确。 E C E P be B C i C1C2C12R R )2R R 2 1β)((1r R βR △U △U A A -≈++++-====d c A CMRR A () =d c A CMRR 20Log dB A
几个常用经典差动放大器应用电路详解 成德广营浏览数：1507发布日期：2016-10-10 10:48 经典的四电阻差动放大器（Differential amplifier，差分放大器）似乎很简单，但其在电路中的性能不佳。本文从实际生产设计出发，讨论了分立式电阻、滤波、交流共模抑制和高噪声增益的不足之处。关键词：CMRR差动放大器差分放大器 简介 经典的四电阻差动放大器（Differential amplifier，差分放大器）似乎很简单，但其在电路中的性能不佳。本文从实际生产设计出发，讨论了分立式电阻、滤波、交流共模抑制和高噪声增益的不足之处。 大学里的电子学课程说明了理想运算放大器的应用，包括反相和同相放大器，然后将它们进行组合，构建差动放大器。图 1 所示的经典四电阻差动放大器非常有用，教科书和讲座 40 多年来一直在介绍该器件。 图 1. 经典差动放大器 该放大器的传递函数为： 若R1 = R3 且R2 = R4，则公式 1 简化为：
这种简化可以在教科书中看到，但现实中无法这样做，因为电阻永远不可能完全相等。此外，基本电路在其他方面的改变可产生意想不到的行为。下列示例虽经过简化以显示出问题的本质，但来源于实际的应用问题。 CMRR 差动放大器的一项重要功能是抑制两路输入的共模信号。如图1 所示，假设V2 为 5 V，V1 为 3 V，则4V为共模输入。V2 比共模电压高 1 V，而V1 低 1 V。二者之差为 2 V，因此R2/R1的“理想”增益施加于2 V。如果电阻非理想，则共模电压的一部分将被差动放大器放大，并作为V1 和V2 之间的有效电压差出现在VOUT ，无法与真实信号相区别。差动放大器抑制这一部分电压的能力称为共模抑制（CMR）。该参数可以表示为比率的形式（CMRR），也可以转换为分贝（dB）。 在1991 年的一篇文章中，Ramón Pallás-Areny和John Webster指出，假定运算放大器为理想运算放大器，则共模抑制可以表示为： 其中，Ad为差动放大器的增益， t 为电阻容差。因此，在单位增益和 1%电阻情况下，CMRR 等于 50 V/V（或约为 34 dB）；在 0.1%电阻情况下，CMRR等于 500 V/V（或约为 54 dB）-- 甚至假定运算放大器为理想器件，具有无限的共模抑制能力。若运算放大器的共模抑制能力足够高，则总CMRR受限于电阻匹配。某些低成本运算放大器具有 60 dB至 70 dB的最小CMRR，使计算更为复杂。 低容差电阻 第一个次优设计如图 2 所示。该设计为采用OP291 的低端电流检测应用。R1 至R4 为分立式 0.5%电阻。由Pallás-Areny文章中的公式可知，最佳CMR为 64 dB.幸运的是，共模电压离接地很近，因此CMR并非该应用中主要误差源。具有 1%容差的电流检测电阻会产生 1%误差，但该初始容差可以校准或调整。然而，由于工作范围超过 80°C，因此必须考虑电阻的温度系数。
[应用]差动放大电路原理介绍 从电路结构上说，差动放大电路由两个完全对称的单管放大电路组成。由于电路具有许多突出优点，因而成为集成运算放大器的基本组成单元。一、差动放大电路的工作原理 最简单的差动放大电路如图7-4所示，它由两个完全对称的单管放大电路拼接而成。在该电路中，晶体管T、T型号一样、特性相同，R为输入回路限流电12B1 阻，R为基极偏流电阻，R为集电极负载电阻。输入信号电压由两管的基极输入，B2C 输出电压从两管的集电极之间提取(也称双端输出)，由于电路的对称性，在理想情况下，它们的静态工作点必然一一对应相等。 图7-4 最简单的差动放大电路 1(抑制零点漂移 在输入电压为零， u= u= 0 的情况下，由于电路对称，存在I= I，i1 i2 C1 C2所以两管的集电极电位相等，即 U= U，故 C1 C2 u= U- U= 0。 o C1 C2 当温度升高引起三极管集电极电流增加时，由于电路对称，存在，导致两管集电极电位的下降量必然相等，即
所以输出电压仍为零，即。 由以上分析可知，在理想情况下，由于电路的对称性，输出信号电压采用从两管集电极间提取的双端输出方式，对于无论什么原因引起的零点漂移，均能有效地抑制。 抑制零点漂移是差动放大电路最突出的优点。但必须注意，在这种最简单的差动放大电路中，每个管子的漂移仍然存在。 2(动态分析 差动放大电路的信号输入有共模输入、差模输入、比较输入三种类型，输出方式有单端输出、双端输出两种。 (1)共模输入。 在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的信号电压，即，这种输入方式称为共模输入。大小相等、极性相同的信号为共模信号。 很显然，由于电路的对称性，在共模输入信号的作用下，两管集电极电位的大小、方向变化相同，输出电压为零(双端输出)。说明差动放大电路对共模信号无放大作用。共模信号的电压放大倍数为零。 (2)差模输入。 在电路的两个输入端输入大小相等、极性相反的信号电压，即u = -ui1i2 ,这种输入方式称为差模输入。大小相等、极性相反的信号，为差模信号。 在如图7-4所示电路中，设u> 0 u< 0，则在u的作用下，T管的集电i1 i2 i11极电流增大，导致集电极电位下降(为负值);同理，在U的作用下，T管i22的集电极电流减小，导致集电极电位升高(为正值)，由于 = ，很显然，和大小相等、一正一负，输出电压为 u- o =
第十章 练习题 1. 集成运算放大器是： 答 ( ) (a) 直接耦合多级放大器 (b) 阻容耦合多级放大器 (c) 变压器耦合多级放大器 2. 集成运算放大器的共模抑制比越大， 表示该组件： 答 ( ) (a) 差模信号放大倍数越大； (b) 带负载能力越强； (c) 抑制零点漂移的能力越强 3. 电路如图10-1所示，R F2 引入的反馈为 ： 答 ( ) (a) 串联电压负反馈 (b) 并联电压负反馈 (c) 串联电流负反馈 (d) 正反馈 图10-1 4. 比例运算电路如图10-2所示，该电路的输出电阻为： 答 ( ) (a) R F (b) R 1+R F (c) 零 图10-2 5. 电路如图10-3所示，能够实现u u O i =- 运算关系的电路是： 答 ( ) (a) 图1 (b) 图2 (c) 图3 图10-3 6. 电路如图10-4所示，则该电路为： 答 ( )
(a)加法运算电路； (b)反相积分运算电路； (c) 同相比例运算电路 图10-4 7. 电路如图10-5所示，该电路为： 答 ( ) (a) 加法运算电路 (b) 减法运算电路 (c) 比例运算电路 O u i 1 u i2 图10-5 8. 电路如图10-6所示，该电路为： 答 ( ) (a) 加法运算电路 (b) 减法运算电路 (c) 比例运算电路 u O u i 1u i2 图10-6 9. 电路如图10-7所示，该电路为： 答 ( ) (a)比例运算电路 (b) 比例—积分运算电路 (c) 微分运算电路 O u 图10-7 10. 电路如图10-8所示 ，输入电压u I V =1，电阻R R 1210==k Ω， 电位器R P 的阻值为20k Ω 。 试求：(1) 当R P 滑动点滑动到A 点时，u O =? (2) 当R P 滑动点滑动到B 点时，u O =? (3) 当R P 滑动点滑动到C 点(R P 的中点)时 , u O =?
同相比例放大器的原理与检测方法 集成运算放大器按其技术指标可分为通用型、高速型、高阻型、低功耗型、大功率型、高精度型等；按其内部电路可分为双极型（由晶体管组成）和单极型（由场效应管组成）；按每一集成片中运算放大器的数目可分为单运放、双运放和四运放。 通常是根据实际要求来选用运算放大器。如测量放大器的输入信号微弱，它的第一级应选用高输入电阻、高共模抑制比、高开环电压放大倍数、低失调电压及低温度漂移的运算放大器。选好后，根据管脚图和符号图联结外部电路，包括电源、外接偏置电阻、消震电路及凋零电路等。 1、同相放大器的几种电路形式和特点 图1 同相放大电路、电压跟随器电路 上图a电路为同相放大器的典型电路形式。输入信号进入放大器的同相端，输出信号与输入信号同相位，电路的电压放大倍数=1+R2/R3，放大量大小取决于R2与R3的比值。R1的选取值为R2/R3的并联值（若忽略两输入端微弱偏置电流不一致对放大精度的影响和取同值电阻的方便性，实际电路中，也可以使R1=R3）。该电路当R2短接或R3开路时，输出信号与输入信号的相位一致且大小相等，因而a电路可进一步“进化”为b、c电路。 b、c为电压跟随器电路，输出电压完全跟踪于输入电路的幅度与相位，故电压放大倍数为1，虽无电压放大倍数，但有一定的电流输出能力。电路起到了阻抗变换作用，提升电路的带负载能力，将一个高阻抗信号源转换成为一个低阻抗信号源。减弱信号输入回路高阻抗和输出回路低阻抗的相互影响，又起到对输入、输入回路的隔离和缓冲作用。只要求输出正极性信号时，也可以采用单电源供电。 a、b、c等电路，也在故障检测电路中，被用于模拟信号的放大、基准电压信号的处理等。
第三章差动放大电路与集成运算放大器 3．1 选择填空 1．使用差动放大电路的目的是为了提高（）。 A输入电阻B电压放大倍数C抑制零点漂移能力D电流放大倍数 2．差动放大器抑制零点漂移的效果取决于（）。 A两个晶体管的静态工作点B两个晶体管的对称程度 C各个晶体管的零点漂移D两个晶体管的放大倍数 3．差模输入信号是两个输入信号的（），共模输入信号是两个输入信号的（）。 A 和 B 差 C 比值 D 平均值 4．电路的差模放大倍数越大表示（），共模抑制比越大表示（）。 A有用信号的放大倍数越大B共模信号的放大倍数越大 C抑制共模信号和温漂的能力越强 5．差动放大电路的作用是（）。 A放大差模B放大共模C抑制共模D抑制共模，又放大差模 6．差动放大电路由双端输入变为单端输入，差模电压增益是（）。 A增加一倍B为双端输入的1/2 C不变D不定 7．差动放大电路中当U I1=300mV，U I2=-200mV，分解为共模输入信号U IC=（）mV，差模输入信号U ID=（）mV。 A500 B100 C250 D50 8．在相同条件下，阻容耦合放大电路的零点漂移（）。 A比直接耦合电路大B比直接耦合电路小C与直接耦合电路相同 9．差动放大电路由双端输出改为单端输出，共模抑制比K CMRR减小的原因是（）。 A A UD不变，A UC增大 B A UD减小，A UC不变 C A UD减小，A UC增大 D A UD增大，A UC减小 3．2简答题 1．直接耦合放大电路能放大交流信号吗？直接耦合放大电路和阻容耦合放大电路各有什么优缺点？ 2．什么叫零点漂移？产生零点漂移的主要原因是什么？如何抑制零点漂移？在阻容耦合放大电路中是否存在零点漂移？ 3．有甲已二个直接耦合放大电路，甲电路的Au=100，乙电路的Au=50。当外界温度变化了20℃时，甲电路的输出电压漂移了10V，乙电路的输出电压漂移了6V，向哪个电路的温度漂移参数小？其数值是多少？ 4．解释下列术语的含义：差模信号，共模信号，差模电压放大倍数，共模电压放大倍数，共模抑制比。 5．差动式放大电路为什么能抑制零点漂移？单端输出和双端输出时，它们抑制零点漂移的原理是否一样？为什么？ 6．共模抑制比是如何定义的？为什么说共模抑制比越大电路抗共模干扰能力就越强？7．长尾电路中的公共射极电阻Re，它对差模信号和共模信号各有什么影响？用恒流源取代Re有什么好处？ 8．集成运算放大器的内部电路一般由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？ 3．3双端输出的差动式放大电路如图3.１所示，已知Rc1= Rc2=3KΩ，Re=5.1KΩ，每个三极管的U BE=0.7V，β=50，r be=2kΩ,Rs1=Rs2=02.KΩ
集成运算放大器测试题 指导老师：高开丽班级：11机电姓名： _____________ 成绩： 一、填空题（每空1分，共20分） 1、集成运放的核心电路是__________ 电压放大倍数、_________ 输入电阻和_______ 输出电阻的电路。（填“低”、“高”） 2、集成运由_____________ 、______________ 、________________ 、___________ 四个部分组成。 3、零漂的现象是指输入电压为零时，输出电压_________________ 零值，出现忽大忽小得现象。 4、集成运放的理想特性为：________________ 、______________ 、_________ 、_____________ 。 5、负反馈放大电路由__________________ 和__________________ 两部分组成。 6、电压并联负反馈使输入电阻__________ ，输出电阻___________ 。 7、理想运放的两个重要的结论是_______________ 和_____________ 。 &负反馈能使放大电路的放大倍数________________ ，使放大电路的通频带展宽，使输出信号波形的非线性失真减小，__________ 放大电路的输入、输出电阻。 二、选择题（每题3分，共30分） 1、理想运放的两个重要结论是（） A 虚断VI+=VI-，虚短i l+=il- B 虚断VI+=VI-=O ，虚短i l+=il-=O C 虚断VI+=VI-=O ，虚短i I+=iI- D 虚断i I+=iI-=0 ，虚断VI+=VI- 2、对于运算关系为V0=10VI的运算放大电路是（） A反相输入电路B同相输入电路C电压跟随器D加法运算电路 3、电压跟随器，其输出电压为V0，则输入电压为（） A VI B - VI C 1 D -1 4、同相输入电路，R仁10K,Rf=100K ，输入电压VI为10mv，输出电压V0为 （） A -100 mv B 100 mv C 10 mv D -10 mv
半导体基本知识和 半导体器件（二极管、三极管、场效应管、集成运放） 一、选择题： 1、PN结外加正向电压时，其空间电荷区（）。 A.不变 B.变宽 C.变窄 D.无法确定 2、PN结外反正向电压时，其空间电荷区（）。 A.不变 B.变宽 C.变窄 D.无法确定 3、当环境温度升高时，二极管的反向饱和电流I s将增大，是因为此时PN结内部的（） A. 多数载流子浓度增大 B.少数载流子浓度增大 C.多数载流子浓度减小 D.少数载流子浓度减小 4、PN结反向向偏置时，其内电场被（）。 A.削弱 B.增强 C.不变 D.不确定 5、在绝对零度（0K）和没有外界激发时，本征半导体中( ) 载流子。 A.有 B.没有 C.少数 D.多数 6、集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以（）。 A．减小温漂B. 增大放大倍数 C. 提高输入电阻 D. 减小输出电阻 7、以下所列器件中，（）器件不是工作在反偏状态的。 A、光电二极管 B、发光二极管 C、变容二极管 D、稳压管 8、当晶体管工作在放大区时，（）。 A. 发射结和集电结均反偏 B.发射结正偏，集电结反偏 C.发射结和集电结均正偏 D.发射结反偏，集电结正偏 9、稳压二极管稳压时，其工作在( )， A．正向导通区B．反向截止区C．反向击穿区 D.不确定 10、抑制温漂（零漂）最常用的方法是采用（）电路。 A.差放 B.正弦 C.数字 D.功率放大 11、在某放大电路中，测得三极管三个电极的静态电位分别为0 V，-10 V，-9.3 V，则这只三极管是（）。 A．NPN 型硅管B.NPN 型锗管Array C.PNP 型硅管 D.PNP 型锗管 12、某场效应管的转移特性如右图所示，该管为（）。 A．P沟道增强型MOS管 B.P沟道结型场效应管 C.N沟道增强型MOS管 D.N沟道耗尽型MOS管 13、通用型集成运放的输入级采用差动放大电路，这是因为它的（）。 A．输入电阻高 B.输出电阻低 C.共模抑制比大 D.电压放大倍数大 14、如右图所示复合管，已知V1的β1 = 30，V2的β2 = 50，则复合后的β约为（）。
§5、1差动放大电路(第三页) 这一页我们来学习另一种差动放大电路和差动放大电路的四种接法 一：恒流源差动放大电路 我们知道长尾式差动电路，由于接入Re，提Array高了共模信号的抑制能力，且Re越大，抑制能 力越强，但Re增大，使得Re上的直流压降增 的值， 大，要使管子能正常工作，必须提高U EE 这样做是很不划算的。因此我们用恒流源代替 Re，它的电路图如右图所示： 代替Re即可恒流源差动放大电路的指标运算，与长尾式完全一样，只需用r o3 二：差动放大电路的四种接法 差动放大电路有两个输入端和两个输出端，因此信号的输入、输出方式有四种情况。 （1）双端输入、双端输出
(2)双端输入、单端输出 (3)单端输入、双端输出 (4)单端输入、双端输出
三：总结 由以上我们可以看出：差动放大电路电压放大倍数仅与输出形式有关，只要是双端输出，它的差模电压放大倍数与单管基本的放大电路相同；如为单端输出，它的差模电压放大倍数是单管基本电压放大倍数的一半，输入电阻都相同。 下一节 返回 §5、2 集成运算放大器 集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路 一：集成运放的组成 它有四部分组成：1、偏置电路； 2、输入级：为了抑制零漂，采用差动放大电路 3、中间级：为了提高放大倍数，一般采用有源负载的共射放大电路。 4、输出级：为了提高电路驱动负载的能力，一般采用互补对称输出级电路 二：集成运放的性能指标（扼要介绍） 1、开环差模电压放大倍数 Aod 它是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。 2、最大输出电压 Uop-p 它是指一定电压下，集成运放的最大不失真输出电压的峰--峰值。 3、差模输入电阻r id 它的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号源索取电流的大小。要求它愈大愈好。
同相比例和反相比例 一、反相比例运算放大电路 反相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻R 1加至运放的反相输入端，输出电压v o 通过反馈电阻R f 反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。R ￠为平衡电阻应满足R ￠= R 1//R f 。 利用虚短和虚断的概念进行分析，v I=0，v N=0，i I =0，则 即 ∴ 该电路实现反相比例运算。 反相放大电路有如下特点 1．运放两个输入端电压相等并等于0，故没有共模输入信号，这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。 2．v N= v P ，而v P=0，反相端N 没有真正接地，故称虚地点。 3．电路在深度负反馈条件下，电路的输入电阻为R 1，输出电阻近似为零。 二、同相比例运算电路 图 1 反相比例运算电路
同相输入放大电路如图1所示，信号电压通过电阻 R S加到运放的同相输入端，输出电压v o通过电阻R1 和R f反馈到运放的反相输入端，构成电压串联负反馈放 大电路。 根据虚短、虚断的概念有v N=v P=v S，i1=i f 于是求得 所以该电路实现同相比例运算。 同相比例运算电路的特点如下 1．输入电阻很高，输出电阻很低。 2．由于v N=v P=v S，电路不存在虚地，且运放存在共模输入信号，因此要求运放有较高的共模抑制比。 三、加法运算电路 图1所示为实现两个输入电压v S1、v S2的反 相加法电路，该电路属于多输入的电压并联负反馈 电路。由于电路存在虚短，运放的净输入电压v I= 0，反相端为虚地。利用v I=0，v N=0和反相端输入 电流i I=0的概念，则有 或 图1 同相比例运算电路 图1 加法运算电路
几种常用集成运算放大器的性能参数 1．通用型运算放大器 A741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。μ通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。例 2．高阻型运算放大器 ，IIB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。Ω这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般rid＞（109~1012） 3．低温漂型运算放大器 在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。4．高速型运算放大器 s，BWG＞20MHz。μA715等，其SR=50~70V/μ在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中，要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高，单位增益带宽BWG一定要足够大，像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318、 5．低功耗型运算放大器 W，可采用单节电池供电。μA。目前有的产品功耗已达微瓦级，例如ICL7600的供电电源为1.5V，功耗为10μ由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便，所以随着便携式仪器应用范围的扩大，必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等，其工作电压为±2V~±18V，消耗电流为50~250 6．高压大功率型运算放大器 A791集成运放的输出电流可达1A。μ运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中，输出电压的最大值一般仅几十伏，输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流，集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放的电源电压可达±150V， 集成运放的分类 1. 通用型 这类集成运放具有价格低和应用范围广泛等特点。从客观上判断通用型集成运放，目前还没有明确的统一标准，习惯上认为，在不要求具有特殊的特性参数的情况下所采用的集成运放为通用型。由于集成运放特性参数的指标在不断提高，现在的和过去的通用型集成运放的特性参数的标准并不相同。相对而言，在特性
渤海大学 本科毕业论文 题目同相比例运算放大器输入电阻的分析完成人姓名王雷 主修专业物理学教育 所在院(系) 物理系 入学年度 2003年 完成日期 2007年5月21日 指导教师李弋
同相比例运算放大器输入电阻的分析 王雷渤海大学物理系 摘要：同相比例运算放大器，引入了电压串联负反馈，当运放具有理想特性时，输入电阻应为无限大，但当运放特性不理想时，输入电阻为一个有限值。为了计算同相比例运算放大器的输入电阻，我首先研究了集成运放电路的内部结构，并以长尾式差分放大电路为例进行了分析。因为同相比例运算放大器引入了电压串联负反馈，所以我又研究了一些和反馈有关的知识。最后推导了同相比例运算放大器输入电阻的精确表达式，并指出有关文献中的输入电阻的几种表达形式均是精确式在不同条件下的近似值。 关键词：运算放大器；同相比例；输入电阻；差分放大电路；反馈
Analysis of Input Resistor of Non-inverting Operational Amplifier Wang lei Department of Physics, BoHai University Abstract:Non-inverting operational amplifier, has introduced the negative feedback of the voltage series. when operational amplifier has an ideal characteristic, input resistor should be an infinity, but when the characteristic is not ideal enough, input resistor should be a finite value. In order to calculate the input resistor of non-inverting operational, firstly I have studied the inner structure of the operational amplifier’s circuit and taken a long-tailed pair differential amplifier as an example to analyze. Because non-inverting operational amplifer has introduced the negative feedback of the voltage series, therefore I have studied some relevent knowledge about feedback. In the end the accurate expression of input resistor of non-inverting operational amplifier is deduced in the paper. It is pointed out that some expressions of input resistor in the relative references are all approximate to the accurate expression under different proximal conditions. Key words: operational amplifier ; non-inverting style ; input resistor differential amplifier ; feedback
实验报告：学号：2010210979 姓名：葛宝瑞班级：0221002 实验一：CS放大器 一．实验步骤： 打开位于桌面上的快捷方式,点击POWERED ON 之后,弹出此界面在用户名中输入：tang，之后会弹出类似界面，输入密码：123456,点击icfb.sh,选择在终端中运行; 2、选择File>New>Library,新建自己所用library；输入一个英文名,然后点击OK;之后选择Attach to an existing techfile 的选项，点OK,再Technology Library 选项里面选择NCSU_Techlib_tsmc02d这个选项；这样就建好了一个library； 3、选中自己所建的library后,点击File_New,新建自己所需要的cell New File；这里选择建立一个名(不可中文),然后就出现了电路图的设计界面; 4、点击Add ，选择Instance 的界面，点击Browse，选择analogLib（这是一个应用的元器库）在cell框中选择nmos4；同时在view框中选择symbol格式，这时这个四段nmos器件就选择好了，然后我们设置器件model name为mn，宽度（Width）预设为4u;长度为1u，这个器件的初始值变设置好了；以同样的方法选取pmos4；如果需要改变参数,选中器件后,点击快捷键q，就进行更改； 5、选择gnd（地端），Vdd（高电位），用导线将器件链接好；点击pin键，在pin name里面写上端口的名字，是vin，代表输入端口;要注意下面要选择端口类型，选择input;然后同样的方法将输出端口名为vout,端口类型为output；最后vb端其类型也为input； 6、类似于4的方法建立工作电源：选择3个vdc，需要的直流电压源,设置电压源的初值为5v，3.8v,1v;再来设置小信号，我们设置初值为1v就差不多能够满足其饱和的需求。而小信号我们采用的是vsin正弦波信号，其ac magnitude为1v,方便我们比较信号的放大倍数；而amplitu为1mv；频率为10kHZ；之后按照下图所示接好所选元器件，同时设定好参数，这样就连好了电路；同时操作注意：点击Esc,为放弃器件选择，也能代表放弃此次操作；还有COPY对元器件的复制操作，先点击COPY之后选择要复制的元器件，左击，然后放到你要的位置，再次左击放置； 二．参数设定: 已知vdd=3V, 输出摆幅2.7V，电流为10uA. 所以两管消耗的过驱动电压共0.3V，每个管0.15V。设置偏置电压V out=1.5V,pmos的阈值电压为1V，|Vds|>|Vgs-Vth|,所以Vgs<1.15V,我们可以取vb=1.8V,直流工作电流为10uA,可以仿出P管宽长比。
差动放大器实验报告 篇一：差动放大器实验报告 东莞理工学院实验报告 系（院）、专业班级：电气自动化（2）班姓名：吴捷学号：202041310202日期：2020.12.28成绩： 篇二：差动放大器实验报告 2.6 差动放大器 2.6.1 实验目的 1．加深对差动放大器性能及特点的理解。 2．学习差动放大器主要性能指标的测试方法 2.6.2 实验原理 1．实验电路 图2-6-1差动放大电路实验电路图 实验电路如图2-6-1所示。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器 用来调节、 管的静态工作点，使得输入信号 。 为两管共用的发射极电阻，它对差 时，双端输出电压 模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有 较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。它用晶体管恒流源代替发射极电阻，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 2．差动放大器主要性能指标（1）静态工作点 典型电路：（认为） 恒流源电路：
（2）差模电压放大倍数 当差动放大器的射极电阻足够大，或采用恒流源电路时，差模电 压放大倍数 由输出端决定，而与输入方式无关。 双端输出时，若 在中心位置 单端输出时 式中出电压。 和分别为输入差模信号时晶体管、集电极的差模输 （3）共模电压放大倍数 双端输出时 不会绝对等于零。 实际上由于元件不可能完全对称，因此 单端输出时 式中压。 （4）共模抑制比 为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大能力和对无用信号（共模信号）的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比 和 为输入共模信号时晶体管、集电极的共模输出电 或 （dB） 2.6.3 实验内容和步骤 1．典型差动放大器性能测试 按图2-6-1连接实验电路，开关K拨向左边构成典型差动放大器。（1）测量静态工作点 ①调零：将放大器输入端A、B与地短接，接通直流电源，用万用表测量输出
一：比例运算电路定义：将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。分类：反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。（按输入信号加入不同的输入端分）比例放大电路是集成运算放大电路的三种主要放大形式(1)反向比例电路输入信号加入反相输入端,电路如图(1)所示:输出特性：因为：，所以：从上式我们可以看出：Uo与Ui是比例关系，改变比例系数，即可改变Uo的数值。负号表示输出电压与输入电压极性相反。反向比例电路的特点： 一：比例运算电路 定义：将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。 分类：反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。（按输入信号加入不同的输入端分） 比例放大电路是集成运算放大电路的三种主要放大形式 (1)反向比例电路输入信号加入反相输入端,电路如图(1)所示: 输出特性：因为：， 所以： 从上式我们可以看出：Uo与Ui是比例关系，改变比例系数，即可改变Uo的数值。负号表示输出电压与输入电压极性相反。 反向比例电路的特点： (1)反向比例电路由于存在"虚地",因此它的共模输入电压为零.即:它对集成运放的共模抑制比要求低 (2)输入电阻低:r i=R1.因此对输入信号的负载能力有一定的要求. (2)同相比例电路 输入信号加入同相输入端,电路如图(2)所示: 输出特性：因为：（虚短但不是虚地）；；
所以： 改变R f/R1即可改变Uo的值，输入、输出电压的极性相同 同相比例电路的特点： (1)输入电阻高；(2)由于(电路的共模输入信号高)，因此集成运放的共模抑制比要求高 (3)差动比例电路 输入信号分别加之反相输入端和同相输入端,电路图如图(3)所示: 它的输出电压为： 由此我们可以看出它实际完成的是：对输入两信号的差运算。二：和、差电路 (1)反相求和电路 它的电路图如图(1)所示:（输入端的个数可根据需要进行调整）其中电阻R'为: 它的输出电压与输入电压的关系为： 它可以模拟方程：。它的特点与反相比例电路相同。它可十