集成运放的基本组成部分
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1.2 集成运放的基本构成和表示符号1.2.1集成运放的基本构成集成运放是以双端为输入,单端对地为输出的直接耦合型高增益放大器,是一种模拟集成电子器件。
集成运放内部电路包括四个基本组成环节,分别是:输入级、中间级、输出级和各级的偏置电路。
对于高性能、高精度等特殊集成运放,还要增加有关部分的单元电路。
例如:温度控制电路、温度补偿电路、内部补偿电路、过流或过热保护电路、限流电路、稳压电路等。
图1—2—l所示为集成运放内部电路方框图。
由于三极管容易制造,且它在硅片上占的面积小,所以集成运放内部电路大量采用三极管代替其他元件,如用三极管代替二极管,用有源负载代替电阻负载等。
由于三极管是在相同的工艺条件下同时制造的,同一硅片上的对管特性比较相近,易获得良好的对称特性,且在同一温度场,易获得良好的温度补偿,具有很好的温度稳定性。
在集成电路中,各元件易于集成的顺序是:三极管、二极管、小的电阻、小的电容等,对于大的电阻或大的电容、电感等难以集成,可采用外接的方法。
在集成电路中,不能直接集成电感元件,如在集成电路内部需要电感时,可用其他元件(如:三极管、电阻、电容等)模拟出电感元件1,输入级为了提高集成运放的输入电阻、减小失调电压和偏置电流、提高差模和共模输入电压范围等性能,集成运放的输入级的差动输入放大电路,常采用超揖管、达林顿复合管、串联互补复合管、场效应管等。
为了获得较高的增益,减少内部电路的补偿要求,在差动输入放大级中,还采用有源负载或恒流源负载。
输入级的保护电路也是不可缺少的。
2,中间级集成运放的中间级常采用电平位移电路,将电平移动到地电平,其电路多采用恒流源、横向PNP管、稳压管、正向二极管链、电阻降压电路等。
从双端变单端的变换,常采用并联电压负反馈、有源负载、电流负反馈、PNP管等方法。
为了提高共模抑制能力、提高差模增益和提供稳定的内部工作电流,实际电路中广泛采用各种恒流源电路,如稳压管恒流源、镜像恒流源、多集电极恒流源、场效应管恒流源等。
运算放大器的元件名称
运算放大器的元件名称有:
1.差分放大器:差分放大器是集成运算放大器的核心部件,由两个输入端口和一个共同的输出端口组成。
当两个输入端口之间的电压差异发生变化时,输出端口会根据放大倍数进行相应的变化。
2.输出级:输出级是集成运算放大器的另一个重要组成部分,用于将差分放大器的输出信号放大并驱动负载。
输出级通常由一个放大器和一个输出级限制器组成。
3.偏置电路:偏置电路可以提供恒定的偏置电压,以确保集成运算放大器的正常工作。
偏置电路通常由一个基准电压源和一个反馈电阻组成。
4.补偿电路:补偿电路用于补偿集成运算放大器的频率响应,以提高其稳定性和性能。
补偿电路通常由一个补偿电容和一个补偿电阻组成。
此外,运算放大器还有多个晶体管和电阻、电容等元件组成。
如需了解更多关于运算放大器的信息,建议咨询专业人士。
集成运放的电路组成及其各部分的作用
集成运放是一种高电压放大倍数的多级直接耦合放大电路,由四部分组成:输入级、中间级、输出级和偏置电路,原理框图如图1所示。
它有两个输入端,一个输出端,如图中所标up 、un、uo。
均以“地”为公共端。
图1 集成运放原理框图1、输入级
输入级往往是一个高性能的双端输入差动放大电路。
一般要求其输入电阻高,差模电压放大倍数大,抑制共模信号的力量强,静态电流小。
输入级的好坏直接影响集成运放的大多数性能参数,如输入电阻、共模抑制比等。
2、中间级
中间级的作用是使集成运放具有较强的放大力量,多采纳共射(或共源)放大电路。
而且为了提高电压放大倍数,常常采纳复合管做放大管,以恒流源做集电极负载。
其电压放大倍数可以达到千倍以上。
3、输出级
输出级应具有输出电压线性范围宽、输出电阻小(即带负载力量强)、非线性失真小等特点。
集成运放的输出级多采纳互补对称功率放大电路。
4、偏置电路
偏置电路用于设置集成运放内部各级电路的静态工作点。
与分立元件不同,集成运放通常采纳电流源电路为各级供应合适的集电极(或
放射极、漏极)静态工作电流,从而确定了合适的静态工作点。
第4章 集成运算放大电路一 填空题1、集成运放内部电路通常包括四个基本组成部分,即、、和。
2、为提高输入电阻,减小零点漂移,通用集成运放的输入级大多采用_________________电路;为了减小输出电阻,输出级大多采用_________________ 电路。
3、在差分放大电路发射极接入长尾电阻或恒流三极管后,它的差模放大倍数将 ud A ,而共模放大倍数将 ,共模抑制比将 。
uc A CMR K 4、差动放大电路的两个输入端的输入电压分别为和,则差mV 8i1-=U mV 10i2=U 模输入电压为 ,共模输入电压为 。
5、差分放大电路中,常常利用有源负载代替发射极电阻,从而可以提高差分放大电e R 路的 。
6、工作在线性区的理想运放,两个输入端的输入电流均为零,称为虚______;两个输入端的电位相等称为虚_________;若集成运放在反相输入情况下,同相端接地,反相端又称虚___________;即使理想运放器在非线性工作区,虚_____ 结论也是成立的。
7、共模抑制比K CMR 等于_________________之比,电路的K CMR 越大,表明电路__________越强。
答案:1、输入级、中间级、输出级、偏置电路;2、差分放大电路、互补对称电路;3、不变、减小、增大;4、-18mV, 1mV ;5、共模抑制比;6、断、短、地、断;7、差模电压放大倍数与共模电压放大倍数,抑制温漂的能力。
二 选择题1、集成运放电路采用直接耦合方式是因为_______。
A .可获得很大的放大倍数B .可使温漂小C .集成工艺难以制造大容量电容2、为增大电压放大倍数,集成运放中间级多采用_______。
A . 共射放大电路 B. 共集放大电路 C. 共基放大电路3、输入失调电压U IO 是_______。
A .两个输入端电压之差B .输入端都为零时的输出电压C .输出端为零时输入端的等效补偿电压。
集成运放的组成
集成运放实际上是一种电压放大倍数很高、输入电阻很大、输出电阻很小的多级直接耦合放大器。
它的种类许多,但内部结构相像,它主要由输入级、中间级、输出极三个部分组成。
1.输入级
输入级是打算运算放大器技术指标的关键部分。
运算放大器的输入级是由差动放大电路构成。
差动放大电路便于利用半导体集成工艺,具有对称性好、输入电阻高、可以有效地放大有用信号、抑制干扰信号等优点。
差动放大电路有两个输入端,u 为反相输入端,反相输入端加输入信号时,输出电压uo与输入电压u 相位相反;u+为同相输入端,由同相输入端加输入信号时,uo与u+相位相同。
2.中间级
中间级的主要作用是为整个电路供应足够大的电压放大倍数。
一般采纳一级或多级共放射极放大电路。
3.输出级
对输出级的要求是输出电阻低,能够为负载供应足够大的电压和电流,带负载力量强。
一般采纳互补对称功率放大电路。
此外,带有过载爱护,可以防止输出电流过大时将器件损坏。
集成运放的形状通常有二种:双列直插式和园壳式。
1。
习 题3.1 通用型集成运放一般由几部分电路组成,每一部分常采用哪种基本电路?通常对每一部分性能的要求分别是什么?解:通用型集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四个部分组成。
通常,输入级为差分放大电路,中间级为共射放大电路,输出级为互补电路,偏置电路为电流源电路。
对输入级的要求:输入电阻大,温漂小,放大倍数尽可能大。
对中间级的要求:放大倍数大,一切措施几乎都是为了增大放大倍数。
对输出级的要求:带负载能力强,最大不失真输出电压尽可能大。
对偏置电路的要求:提供的静态电流稳定。
3.2 已知一个集成运放的开环差模增益A o d 为100dB ,最大输出电压峰-峰值U o p p =±14V ,分别计算差模输入电压u I (即u P -u N )为10μV 、100μV 、1mV 、1V 和-10μV 、-100μV 、-1mV 、-1V 时的输出电压u O 。
解:根据集成运放的开环差模增益,可求出开环差模放大倍数5od od 10dB 100lg 20==A A当集成运放工作在线性区时,输出电压u O =A o d u I ;当A o d u I 超过±14V 时,u O 不是+14V ,就是-14V 。
故u I (即u P -u N )为10μV 、100μV 、1mV 、1V 和-10μV 、-100μV 、-1mV 、-1V 时,u O 分别为1V 、10V 、14V 、14V 、-1V 、-10V 、-14V 、-14V 。
3.3 已知几个集成运放的参数如表P3.3所示,试分别说明它们各属于哪种类型的运放。
表P3.3解:A 1为通用型运放,A 2为高精度型运放,A 3为高阻型运放,A 4为高速型运放。
3.4 多路电流源电路如图P4.4所示,已知所有晶体管的特性均相同,U B E 均为0.7V 。
试求I C 1、I C 2各为多少。
图P 3.4解:因为T 1、T 2、T 3的特性均相同,且U B E 均相同,所以它们的基极、集电极电流均相等,设集电极电流为I C 。
集成运放的组成集成运放是一种广泛应用于电子电路中的集成电路器件。
它由多个晶体管、电阻和电容等元器件组成,能够实现放大、滤波、积分、微分等功能。
本文将从集成运放的组成、工作原理、应用领域等方面进行介绍。
一、组成集成运放主要由四个关键组成部分构成:差动输入级、高增益级、输出级和电源级。
差动输入级由两个晶体管组成,用于对输入信号进行放大和差分处理。
高增益级是集成运放的核心部分,由多个晶体管级联而成,起到放大输入信号的作用。
输出级由一个晶体管构成,负责将放大后的信号输出。
电源级则提供电源电压,使集成运放能够正常工作。
二、工作原理集成运放在工作时,将输入信号经过差动输入级进行差分放大,然后经过高增益级进行进一步放大,最后经过输出级输出。
差动输入级通过对输入信号进行差分放大,可以抑制噪声干扰,提高信号的抗干扰能力。
高增益级通过级联的晶体管放大器,将输入信号放大到较大的幅度。
输出级通过一个晶体管实现对放大后的信号的输出。
三、应用领域集成运放广泛应用于各种电子电路中,如仪器仪表、自动控制系统、通信电路等。
在仪器仪表中,集成运放可用于放大和滤波信号,提高信号的精度和稳定性。
在自动控制系统中,集成运放可用于信号放大、比较和判断等功能,实现系统的自动控制。
在通信电路中,集成运放可用于信号放大和滤波,提高通信质量和传输速率。
总结:集成运放是一种功能强大的集成电路器件,由差动输入级、高增益级、输出级和电源级等组成。
它通过差分放大、级联放大和输出放大的方式,实现对输入信号的放大和处理。
集成运放广泛应用于各种电子电路中,如仪器仪表、自动控制系统、通信电路等,提高系统的性能和稳定性。
随着科技的不断发展,集成运放在电子领域中的应用前景将更加广阔。
集成运放的组成集成运放是一种集成了多个功能模块的放大器,通常包括输入级、放大级和输出级等。
本文将以集成运放的组成为标题,探讨其构造和工作原理。
一、输入级输入级是集成运放的第一个功能模块,它主要负责对输入信号进行放大和滤波。
输入级通常由差分放大器和输入滤波电路组成。
差分放大器能够抑制共模干扰,提高系统的抗干扰能力;而输入滤波电路则可滤除高频噪声,保证输入信号的准确性和稳定性。
二、放大级放大级是集成运放的核心部分,它负责对输入信号进行放大。
放大级一般由多级放大器组成,其中每一级都能够将输入信号放大一定倍数。
放大级采用了高增益的放大器,能够将微弱的输入信号放大到足够的水平,以便后续的处理和驱动。
三、输出级输出级是集成运放的最后一个功能模块,它主要负责对放大后的信号进行输出和驱动。
输出级通常由输出放大器和输出滤波电路组成。
输出放大器能够将放大后的信号输出到负载上,驱动外部电路的工作;而输出滤波电路则可滤除输出信号中的高频噪声,提高输出信号的纯净度和稳定性。
四、反馈电路反馈电路是集成运放中的重要部分,它能够使运放具备稳定性和精确性。
在反馈电路中,一部分输出信号经过反馈网络返回到输入端,与输入信号相比较,并通过反馈电路调整运放的增益和频率特性,使得整个系统具备较好的动态性能和线性度。
五、电源电路电源电路是集成运放的基础,它提供运放所需的正负电源电压。
电源电路通常包括稳压电源和滤波电路,稳压电源可保证运放工作在稳定的电压范围内,滤波电路可滤除电源中的杂散噪声,提供干净的工作环境。
六、保护电路保护电路是集成运放中的一项重要设计,它能够保护运放免受过载、过热和电源电压异常等因素的损害。
保护电路通常包括过载保护、过热保护和过压保护等,以确保运放在各种工作条件下都能正常工作并保持稳定性。
集成运放由输入级、放大级、输出级、反馈电路、电源电路和保护电路等功能模块组成。
每个功能模块都发挥着重要的作用,共同实现对输入信号的放大和处理。
简述集成运放各组成部分的功能
集成运放是一种集成电路,主要由放大器,驱动器,比较器,运算放大器,带有低噪
声的低频部件等部分组成,其功能如下:
1.放大器:集成运放可处理任意低频信号,主要作用是放大输入信号,以达到更强有
力的输出效果;
2.驱动器:集成运放中的驱动器部件可以为放大器提供有效的驱动信号,使放大器输
出更加顺畅;
3.比较器:比较器可以使输入信号转化为数字信号,其输出和输入之间存在强耦合,
可以实现高精度的比较功能,可以比较准确的调节和控制信号的大小;
4.运算放大器:该部分可以实现双绑定的放大器,可以实现快速的反馈,并可以根
据设置的参数计算行程;
5.低噪声的低频部件:低噪声的低频部件可以从非常低的频率中滤除外部残余噪声,
从而消除因残余噪声带来的谐波,使信号更加稳定,以达到完美的声音效果。
总之,集成运放各组成部分具有放大输入信号,提供有效驱动信号,转化为数字信号,实现双绑定的放大器,滤除外部残余噪声等功能,以达到无噪声,稳定,高精度控制的目地。
模拟集成运放电路是电子电路领域中常见的一种电路结构,它具有放大、滤波、求和、积分等多种功能。
由于其结构简单、性能稳定等特点,被广泛应用于放大器、滤波器、反馈控制系统等领域。
模拟集成运放电路的基本组成包括四个关键部分,分别是电路的输入端、输出端、反馈回路和直流供电端,下面将详细介绍每个部分的组成及其功能。
一、输入端1. 输入端包括正输入端和负输入端,它们分别对应模拟集成运放电路的两个输入信号。
正输入端通常用符号“In+”表示,负输入端通常用符号“In-”表示。
2. 输入端的基本作用是接收外部输入信号,并将其转换成电压或电流信号,输入端通常由高阻抗电路构成,以减少对外部信号源的影响。
3. 在一些特殊的应用场合,输入端还会加入偏置电压以调节运放的工作状态,以满足不同的电路需求。
二、输出端1. 输出端通常是模拟集成运放电路的最终输出端,通常用符号“Out”表示。
2. 输出端的基本作用是将输入端的信号经过放大和处理后输出到外部电路中,输出端通常有较低的输出阻抗和较高的输出功率。
3. 输出端的特点是能够提供稳定的输出信号,同时还能够适应外部负载的变化,保证输出信号的稳定性和可靠性。
三、反馈回路1. 反馈回路是模拟集成运放电路中最复杂的部分之一,它通常由正反馈回路和负反馈回路组成。
2. 正反馈回路会使运放产生振荡或非线性失真,因此一般不采用。
3. 负反馈回路是模拟集成运放电路中最常用的一种反馈方式,它能够提高运放的性能指标,如增益稳定性、频率响应等。
4. 反馈回路的基本作用是将输出信号引入到输入端,形成一个闭合反馈回路,以达到改变运放工作状态的目的。
四、直流供电端1. 直流供电端是模拟集成运放电路能够正常工作的基础,它通常由正极电源和负极电源组成。
2. 直流供电端的基本作用是为模拟集成运放电路提供稳定的电源电压,保证电路正常工作。
3. 直流供电端还需要具备一定的电流输出能力,以满足运放电路在不同工作状态下的电流需求。
简述集成运放各组成部分的功能
集成运放(IntegratedOperationalAmplifier,或称IOA)是一种由多个组件组成的电子元件,可以在一小块空间内实现多种功能。
它将多种功能集成在一起,占用的空间比单独组件小得多,在一定程度上提高了电子行业的效率和可靠性。
集成运放的组成部分包括电源电路、输入放大器、输出放大器、运算放大器和滤波电路。
电源电路主要用于检测和维护集成运放的电源电压,以保证其正常工作。
有些电源电路还可以用于增加运放的工作范围,如降低振荡特性。
输入放大器是集成运放中相当重要的组成部分,它们可以增强输入信号,使其能够被输出部件处理。
它们还可以限制信号的信噪比,以防止失真产生。
输出放大器可以把输入放大器处理过的信号进行放大,使它能够驱动负载,并且可以根据负载的变化自动调整输出电压。
运算放大器可以把多个输入信号进行算术运算,对放大器的使用提供了更大的灵活性,因此,一个集成运放可以实现更多功能。
滤波电路可以消除外部电源和电子设备之间的干扰或噪音,以免影响设备的正常工作。
总之,集成运放是由多个组成部分组成的电子元件,可以在一小块空间内实现多种功能。
它的主要组成部分包括电源电路、输入放大器、输出放大器、运算放大器和滤波电路。
因其可以减少空间占用,提高效率和可靠性,集成运放已经在电子行业得到广泛应用。
简述集成运放各组成部分的功能集成运放,又称为放大器,是一种基于硅的封装集成电路,具有放大输入信号的功能。
它是将多个元件,如放大器、滤波器、延迟线等,集成在一块制作的小尺寸的单片机内。
它被广泛应用在各种电子设备中,如手机、电脑、数码相机、收音机、视频机等,通过多种方式被利用来实现对信号的放大、加强或调整。
集成运放是由两个主要部件组成:结构和放大器。
结构部分包括基本原理图、接线、静电放电保护、超低噪声管和输入/输出等。
放大器是集成运放的核心部件,它的作用是负责放大和调整信号的幅度、相位和频率,以获得所需要的信号结果。
集成运放有三种不同的工作状态:功率放大、模拟放大和数字放大。
功率放大器是用来增加一个信号的功率。
在功率放大器中,放大器本身不会更改信号的波形,只会增加它的幅度。
而模拟放大器则可以更改信号的幅度和相位同时也可以放大信号的功率。
数字放大器则可以将一个信号转换成数字信号,并通过运算来精确的控制信号的功率和频率。
此外,集成运放还具有滤波器、延迟线等部件。
滤波器可以滤除多余的信号,从而提供更纯净的信号输出。
延迟线则可以将信号推迟一定的时间,从而使得信号可以在同一个系统中被正确的识别。
集成运放的功能可以总结如下:首先,它可以放大一个信号的功率;其次,它可以更改信号的幅度和相位,以达到放大的效果;再次,它可以将一个模拟信号转换成数字信号,以控制信号的功率和频率;最后,它还具有滤波器和延迟线等功能,可以控制信号的精确性和细节。
总之,集成运放具有许多不同的功能,它可以帮助电子设备实现对信号的放大、加强和调整。
因此,它在电子设备中的应用非常普遍,且这种技术仍在不断发展,以满足现代设备的多样性需求。
简述集成运放的组成
集成运放是一种常用的电子元器件,它由多个电子元件组成。
这些元件包括晶体管、电容、电阻、二极管等。
集成运放的组成可以分为四个部分:输入级、差分放大器、输出级和电源。
输入级是集成运放的第一个部分,它主要由两个晶体管组成。
这两个晶体管构成了一个差分放大器,用于将输入信号转换为电压信号。
输入级还包括一个电容,用于滤除输入信号中的高频噪声。
差分放大器是集成运放的核心部分,它由多个晶体管、电容和电阻组成。
差分放大器的作用是将输入信号放大,并将其转换为差分信号。
差分信号是指两个输入信号之间的差值。
差分放大器还可以通过调整电阻值来改变放大倍数。
输出级是集成运放的第三个部分,它主要由一个晶体管和一个电阻组成。
输出级的作用是将差分信号转换为单端信号,并将其放大。
输出级还包括一个电容,用于滤除输出信号中的高频噪声。
电源是集成运放的最后一个部分,它主要由一个电源电容和一个电源电阻组成。
电源的作用是为集成运放提供电源电压。
电源电容可以滤除电源中的高频噪声,电源电阻可以限制电源电流。
集成运放是由多个电子元件组成的电子元器件。
它的组成包括输入级、差分放大器、输出级和电源。
每个部分都有其独特的作用,它们共同构成了集成运放的功能。
在实际应用中,我们可以根据需要
选择不同的集成运放,以满足不同的应用需求。
集成运放的组成和主要参数余姚市职成教中心学校
陈雅萍
集成运放的组成框图
输入级:采用差分放大电路,解决零点漂移问题
中间级:提供高的放大倍数,通常由多级放大电路构成输出级:
互补对称电路构成,以提高输出功率和带负载能力集成运放的内部组成框图
偏置电路:为各级提供稳定的静态工作点
相当于两管的输入电压:I u I1u I2u O
u O1u O2u 1VT 2VT 集成运放的组成框图 什么是零点漂移?
零点漂移:当放大器的输入端为零时,输出端不为零的现象。
带来干扰,需要抑制解决办法:采用差分放大电路
差分放大电路由两个完全
对称的单管放大电路构成I2I1u u =O2O1u u =温度变化等因素引起的参数变化零漂为0共模信号
(1)共模信号(2)差模信号若在电路的两个输入端之间加了I
u I I1u u 21=I I2u u 21-=O2
O1u u -=1
O 2O 1O O 2u u u u =-=——能够完全抑制——能够实现放大02O 1O O =-=u u u
集成运放的主要参数
集成运放的组成和主要参数
1.组成
2.主要参数。
集成运放的基本组成部分偏置电路偏置电路的作用是向各放大级提供合适的偏置电流,确定各级静态工作点。
各个放大级对偏置电流的要求各不相同。
对于输入级,通常要求提供一个比较小(一般为微安级)的偏置电流,而且应该非常稳定,以便提高集成运放的输入电阻,降低输入偏置电流、输入失调电流及其温漂等等。
在集成运放中,常用的偏置电路有以下几种:镜像电流源也称为电流镜(Current Mirror),在集成运放中应用十分广泛,它的电路如下图所示。
电源VCC通过电阻R和VT1,产生一个基准电流IREF,由图可得然后在VT2的集电极得到相应的IC2,作为提供给某个放大级的偏置电流。
由于UBE1=UBE2,而VT1和VT2是做在同一硅片上两个相邻的三极管,它们的工艺、结构和参数都比较一致,因此可以认为由于输出恒流IC2和基准电流IREF相等,它们之间如同是镜像的关系,所以这种恒流源电路称为镜像电流源。
镜像电流源的优点是结构简单,而且具有一定的温度补偿作用。
二、比例电流源在镜像电流源的基础上,在VT1、VT2的发射极分别入两个电阻R1和R2,即可组成比例电流源,如下图所示。
由于VT1、VT2是做在同一硅片上的两个相邻的三极管,因此可以认为UBE1≈IE2R2,则IE1R1≈IE2R2如果两管的基极电流可以忽略,由上式可得可见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。
以上两种电流源的共同缺点是,当直流电源VCC变化时,输出电流IC2几乎按同样的规律活动,因此不适用于直流电源在大范围内变化的集成运放。
此外,若输入级要求微安级的偏置电流,则所有电阻将达兆欧级,在集成电路中无法实现。
差分放大输入级集成运放的输入对于它的许多指标诸如电阻、共模输入电压、差模输入电压和共模抑制比等等,起着决定性的作用,因此是提高集成运放质量的关键。
为了发挥集成电路内部元件参数匹配较好、易于补偿的优点,输入级大都采用差分放大电路的形式。
差分放大电路常见的形式有三种:基本形式、长尾式和恒流源式。
基本形式差分放大电路电路组成将两个电路结构、参数均相同的单管放大电路组合在一起,就成为差分放大电路的基本形式,如下图所示。
输入电压分成相同的两部分加到两管的基极,输出电压等于两管的集电极电压之差。
假设VT1和VT2的特性完全相同,相应的电阻也完全一致,则当输入电压等于零时,UCQ1=UCQ2,即UO=0。
如果温度升高使ICQ1增大,UCQ1降低,则由于电路结构对称,ICQ2也将增大,U CQ2也将降低,而且两管变化的幅度相等,结果VT1和VT2输出端的零点漂移将互相抵消。
电压放大倍数当外加一个输入电压时,由于电路结构对称,VT1和VT2基极得到的输入电压将大小相等,但极性相反,如上图所示。
这样的输入电压称为差模输入电压,用uId,则放大电路输出电压的变化量为△uo=△uC1-△uC2=△uID所以差分放大电路的差模电压放大倍数为Ad=Au1上式表明,差分放大电路的差模电压放大倍数和单管放大电路的电压放大倍数相同。
可以看出,差分放大电路的特点是,多用一个放大管后,虽然电压放大倍数没有增加,但是换来了对零漂的抑制。
但是从抑制零漂的效果来看,基本形式的差分放大电路并不理想。
其原因是电路两侧的管子特性和元件参数不可能完全相同,因此两个三极管输出端的温漂也不可能完全抵消。
为了衡量对零漂的抑制效果,需要提出一个技术指标,这就是共模抑制比。
共模抑制比差分放大电路的输入电压有两种形式,一种是差模输入电压uId,即两个差放管的输入电压大小相等,但极性相反,见上图。
另一种是共模输入电压,即两个差放管的输入电压大小相等,且极性相同,用uIc表示,见下图。
如果温度变化,两个差放管的电流将按相同的方向一起增大或减小,相当于给放大电路加上一个共模输入信号。
所以可以认为,差模输入信号反映了有效的信号,而共模输入信号可以反映由于温度变化等原因而产生的漂移信号或其他干扰信号。
放大电路对差模输入电压的放大倍数称为差模电压放大倍数,用Ad表示,即而放大电路对共模输入电压的放大倍数称为共模电压放大倍数,用Ac表示,即通常希望差分放大电路的差模电压放大倍数愈大愈好,而共模电压放大倍数愈小愈好。
差分放大电路找人模抑制比用符号KCMR表示,它的定义为差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比,一般用对数表示,单位为分贝,即共模抑制比描述差分放大电路对零漂的抑制能力。
KCMR愈大,说明抑制零漂的能力愈强。
在理想情况下,差分放大电路两侧的参数完全对称,两管输出端的温漂完全抵消,则共模电压放大倍数Ac=0,共模抑制比KCMR=∞。
对于基本形式的差分放大电路来说,由于内部参数不可能绝对匹配,所以输出电压UO仍然存在温度漂移,共模抑制比很低。
而且,从每个三极管的集电极对地电压来看,其温度漂移与单管放大电路相同,丝毫没有改善。
因此,在实际工作中一般不采用这种基本形式的差分放大电路。
长尾式差分放大电路电路组成在两个放大管的发射极接入一个发射极电阻Re,如下图所示。
这个电阻一般称为“长尾”,所以这种电路称为长尾式差分放大电路。
长尾电阻Re的作用是引入一个共模负反馈,也就是说,Re对共模信号有负反馈作用,而对差模信号没有负反馈作用。
假设在电路输入端加上正的共模信号,则两个管子的集电极电流iC1、iC2同时增加,使流过发射极电阻Re的电流iE增加,于是发射极电位uE升高,反馈到两管的基极回路中,使uBE1、uBE2降低,从而限制了iC1、iC2的增加。
但是对于差模输入信号,由于两管的输入信号幅度相等而极性相反,所以iC1增加多少,iC2就减少同样的数量,因而流过RE的电流总量保持不变,则△uE=0,所以对于差模信号没有反馈作用。
Re愈大,共模负反馈愈强,则抑制零漂的效果愈好。
但是,随着Re的增大,Re上的直流压降将愈来愈大。
为此,在电路中引入一个负电源VEE来补偿Re上的直流压降,以免输出电压变化范围大小。
引入VEE以后,静态基极电流可由VEE提供,因此可以不接基极电阻Rb,如上图所示。
静态分析当输入电压等于零时,由于电路结构对称,故设IBQ1=IBQ2=I BQ,ICQ1=ICQ2=ICQ,UBEQ1=UBQ2=UBQ,UCQ1=UCQ2=UCQ,β1=β2=β,由三极管的基极回路可得静态集电极电流和电位为ICQ≈βIBQUCQ=VCC-ICQRC(对地)静态基极电位为UBQ=-IBQR(对地)恒流源式差分放大电路电路组成恒流源式差分放大电路如下图所示。
由图可见,恒流管VT3的基极电位由电阻Rb1、Rb2分压后得到,可认为基本不受温度变化的影响,则当温度变化时VT3的发射极电位和发射极电流也基本保持稳定,而两个放大管的集电极电流iC1和iC2之和近似等于iC3,所以iC1和iC2将不会因温度的变化而同时增大或减小,可见,接入恒流三极管后,抑制了共模信号的变化。
有时,为了简化起见,常常不把恒流式差分放大电路中恒流管V T3的具体电路画出,而采用一个简化的恒流源符号来表示,如下图所示。
静态分析估算恒流源式差分放大电路的静态工作点时,通常可以从确定恒流三极管的电流开始。
当忽略VT3的基流时,可得到两个放大管的静态电流和电压为ICQ1=0.5ICQ3UBQ1= - IBQ1R差分放大电路的输入、输出接法差分放大电路有两个放大三极管,它们的基极和集电极分别是放大电路的两个输入端和两个输出端。
差分放大的输入、输出端可以有四种不同的接法,即差分输入、双端输出,差分输入、单端输出,单端输入、双端输出和单端输入、单端输出,如下图所示。
当输入、输出的接法不同时,放大电路的性能、特点也不尽相同,下面分别进行介绍。
1.差分输入、双端输出电路见上图(a)。
2.差分输入、单端输出电路见上图(b)。
由于只从三极管VT1的集电极输出,而另一管VT2集电极的电压变化没有输出,所以△uO约为双端输出时的一半, 如改从VT2集电极输出,则输出电压将与输入电压同相,即Ad的表达式中没有负号。
差模输入电阻和输出电阻为Rid=2(R+rbe)RO=Rc这种接法常用于将差分信号转换为单端信号,以便与后面的放大级实现共地。
3.单端输入、双端输出在单端输入的情况下,输入电压只加在某一个三极管的基极与公共端之间,另一管的基极接地,如上图(c)所示。
现在来分析一下单端输入时两个三极管的工作情况在上图(c)中,设某个瞬时输入电压极性为正,则VT1的集电极电流iC1将增大,流过长尾电阻Re或恒流管的电流也随之增大,于是发射极电位uE升高,但VT2基极回路的电压uBE2-uB2-uE 将降低,使VT2的集电极电流iC2减小。
可见,在单端输入时,仍然是一个三极管的电流增大,另一管电流减小。
因长尾电阻或恒流三极管引入的共模负反馈将阻止iC1和iC2同时增大或减小,故当共模负反馈足够强时,可认为iC1和iC2之和基本上不变,即△iC1+△iC2≈0,或△iC1≈-△iC2。
说明在单端输入时,发射极电压uE将随输入电压uI变化,当共模反馈足够强时,可认为VT1的输入电压△uBE1=△u1-△uE,VT2的输入电压△uBE2=-△uE。
由此可知,△uBE1与△uBE2大小近似相等而极性相反,即两个三极管仍然基本上工作在差分状态。
这种接法主要用于单端信号转换为双端输出,以便作为下一级的差分输入信号。
4.单端输入、单端输出电路如上图(d)所示。
由于从单端输出,所以其差模电压放大倍数约为双端输出时的一半。
如果改从VT2的集电极输出,则以上Ad的表达式中没有负号,即输出电压与输入电压相同。
这种接法的特点是在单端输入和单端输出的情况与,比一般的单管放大电路具有较强的抑制零漂的能力。
另外,通过从不同的三极管集电极输出,可使输出电压与输入电压成反相或同相关系。
总之,根据以上对差分放大电路输入、输出端四种不同接法的分析,可以得出以下几个结论:①双端输出时,差模电压放大倍数基本上与单管放大电路的电压放大倍数相同;单端输出时,Ad约为双端输出时的一半。
②双端输出时,输出电阻RO=2RC;单端输出时,RO=RC。
③双端输出时,因为两管集电极电压的温漂互相抵消,所以在理想情况下共模抑制比KCMT=∞;单端输出时,由于通过长尾电阻或文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 恒流三极管引入了很强的共模负反馈,因此仍能得到较高的共模抑制比,当然不知双端输出时间高。
④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。
⑤单端输入时,由于引入了很强的共模负反馈,两个三极管仍基本上工作在养分状态。
⑥单端输入时,从一个三极管到公共端之间的差模输入电阻Rid≈2(R+reb).11。