集成运算放大器和差动放大电路
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通用型集成运算放大器通用型集成运算放大器有F001(BG301,5G922,μA702)、FC3(μA709)、F007(5G24,μA741,BG308)、4E325(AD508)……多种类型,作为例子,下面介绍F007电路的组成和工作原理。
图5.3.1为F007的内部电路图,由偏置电路、输入级、中间级和输出级组成,是一个中等增益的通用型集成运算放大器。
它的主要指标为:开环差模电压放大倍数106dB(2′106),差模输入电阻2MΩ,输出电阻75Ω,最大输出电压±13V,最大共模输入电压±13V,共模拟制比90dB(3′105),静态电流1.7mA,静态功耗50mΩ。
图中序号为管脚号,下面分析其工作原理。
1. 偏置电路由T10、T11和R4、R5购成的微电流源作主偏置电路,流过R5的电流为参考电流运用式(2.6.10)试探求得图5.3.1 F007型集成运放的原理电路T 8、和T9为横向PNP型管,组成镜象电流源。
由IC9→2IC1→2IB3→IC9的反馈回路,可列方程组式中b P为横向PNP型管的电流放大系数,取b P=4,列方程组时参考了式(2.6.4)。
又因T1和T2为NPN型管,其b很大,可认为I c1≈I E1,联立求解方程组,可得电流必须指出,输入级的偏置电路本身构成反馈环,可减小零点漂移。
例如,当温度长升高时,引起I c3、I c4的增加,则产生如下的自动调整过程:由此可见,由于I c10的恒定,上述反馈作用保证了I c3和I c4十分恒定,从而起到了稳定工作点的作用,提高了整个电路的共模拟制比。
T12和T13构成双端输出的镜象电流源,T13是一个双集电极的横向PNP型三极管,可视为两个发射结并联的三极管,集电极T13B供给T17的偏置电流,同时又作为复合管T16和T17中间放大级的有源负载;集电极T13A供给输出级的偏置电流。
T13A集电结面积小于T13B集电结面积,T13的两集电极电流分别为IC13A≈0.18mA,IC13B≈0.5mA2.输入级输入级由T1~T8组成,其中T1~T4构成共集—共基单端输出差动电路,输入电阻很大,约2MW。
差动放大器,差动放大器电路图及工作原理2011年05月26日15:55:17差动放大器,差动放大器电路图及工作原理差动放大器相关资料:差动放大器的特点是静态工作点稳定,对共模信号有很强的抑制能力,它唯独对输入信号的差(差模信号)做出响应,这些特点在电子设备中应用很广。
集成运算放大器几乎都采用差动放大器作为输入级。
这种对称的电压放大器有两个输入端和两个输出端,电路使用正、负对称的电源。
根据电路的结构可分为:双端输入双端输出,双端输入单端输出,单端输入双端输出及单端输入单端输出四种接法。
凡双端输出,差模电压增益与单管共发放大器相同;而单端输出时,差模电压增益为双端输出的一半,另外,若电路参数完全对称,则双端输出时的共模放大倍数=0,其实测的共模抑制比将是一个较大的数值,愈大,说明电路放大的是电压,不能放大电流。
放大多少倍都可以,可以用多级放大。
不过单级最好不要超过100,否则容易引起信号失真。
抑制共模信号的能力愈强。
差动放大器电路图及工作原理基本差动放大电路:下图为差动放大器的两种典型电路。
其中左图为射极偏置,右图为电流源偏置差动放大电路图(a)射极偏置差放(b)电流源偏置差放差动放大电路有两个输入端子和两个输出端子,因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。
双端输入时,信号同时加到两输入端;单端输入时,信号加到一个输入端与地之间,另一个输入端接地。
双端输出时,信号取于两输出端之间;单端输出时,信号取于一个输出端到地之间。
因此,差动放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。
上面两个差动放大器电路均为双端输入双端输出方式。
差动放大电路的外信号输入分差模和共模两种基本输入状态。
当外信号加到两输入端子之间,使两个输入信号vI1、vI2的大小相等、极性相反时,称为差模输入状态。
此时,外输入信号称为差模输入信号,以vId表示,且有:当外信号加到两输入端子与地之间,使vI1、vI2大小相等、极性相同时,称为共模输入状态,此时的外输入信号称为共模输入信号,以vIC表示,且:当输入信号使vI1、vI2的大小不对称时,输入信号可以看成是由差模信号vId和共模信号vIc 两部分组成,其中根据上述,可得到下图的统一的简化差动放大电路。
南通市工贸技工学校教案首页课题:差动放大电路教学目的要求:1.了解运算放大器的输入级、放大级和输出级的功能和结构特点。
2.掌握运算放大器的基本知识、性能特点和典型电路。
教学重点、难点:1.多级直接耦合放大电路前后级的相互影响和零点漂移现象。
2.差分放大电路的电路组成和抑制零点漂移的原理。
3、差分放大电路的工作原理。
授课方法:讲授教学参考及教具(含多媒体教学设备):授课执行情况及分析:板书设计或授课提纲(a ) (b ) 1.1 前后级静态工作点的相互影响两级直接耦合放大器工作点相互影响示意图如图所示。
(1)1C 、2B 断开。
计算放大器的静态工作点。
1V 管处于放大状态。
μA 40k 300V 12b1CC BQ1=Ω=≈R V ImA 2μA 4050BQ1CQ1=⨯==βI IV 6V 3)2(12c CQ1CC CEQ1=⨯-=-=R I V V(2)1C 、2B 连接。
V 70BE2.V =,迫使V 70BE2CE1.V V ==。
1V 管处于饱和状态,失去放大功能,而2V 处于深饱和状态。
图(a )中在射极上加了电阻,可抬高2V 管的射极电位,因E2BE2CE1V V V +=,这样,前级的CE1V 提高了。
后级的BE2V 也有了合适的值,信号就可以放大并耦合到后级,不过,由于引入了电流负反馈,使放大器增益下降。
图(b )采用硅稳压管代替电阻,其电流负反馈作用很小。
图(c )采用NPN 管和PNP 管组成互补耦合电路,也能改善前后级工作点互相牵制。
1.2 零点漂移现象1.什么是零点漂移零点漂移:在输入端短路时,输出电压偏离起始值,简称零漂。
结论:(1)第一级零漂所产生的作用最显著,因为它受到后面各级放大器放大。
要减小零漂必须着重解决第一级。
(2)放大器的总的放大倍数越高,输出电压的漂移越严重。
2.零点漂移的表示方法 输入零漂:把输出端零点漂移电压除以放大器放大倍数,得到的数就是等效到输入端的零点漂移电压,简称输入零漂。
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 D508.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。