第三、四章差动放大电路、集成运放
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§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上的直流压降增大,要使管子能正常工作,必须提高UEE的值,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: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ro3代替Re即可二: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、双端输出它的电路的接法如图(1)所示:差模电压的放大倍数为:共模电压的放大倍数为:共模抑制比为:CMRR→∞(2)双端输入、单端输出它的电路接法如图(2)所示:差模电压的放大倍数为:共模电压的放大倍数为:共模抑制比为:(3)单端输入、双端输出它的电路接法如图(3)所示:这种放大电路忽略共模信号的放大作用时,它就等效为双端输入的情况。
双端输入的结论均适用单端输入、双端输出。
(4)单端输入、双端输出它的电路的接法如图(4)所示:它等效于双端输入、单端输出。
这种接法的特点是:它比单管基本放大电路的抑制零漂的能力强,还可根据不同的输出端,得到同相或反相关系。
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。
第3章 电流源电路和差动(又称差分)放大电路内容提要:本章首先讨论常用在集成运放中的几种电流源的形式及其主要应用,然后讨论差动放大电路的工作原理及计算。
本章重点:1.镜像电流源、比例电流源、微电流源、I o 和I R 的计算。
2.典型差动放大电路的工作原理及计算。
学习要求:1.掌握电流源电路结构及基本特性,主要包括基本镜像电流源、比例电流源、微电流源,会分析其镜像关系及其输出电阻。
2.掌握差模信号、共模信号的定义与特点。
3.掌握长尾型和恒流源共模负反馈两种射极耦合,差动放大器的电路结构、特点,会熟练计算电路的静态工作点,熟悉电路的4种连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。
4. 要求会熟练分析差动放大器对差模小信号输入时的放大特性,共模抑制比。
会画出微变等效电路,会计算A Vd 、R id、R od 、K CMR 。
5.会运用晶体管工作在有源区时的大信号特性方程i c =I s exp(V be /V t )分析研究差动放大器的差模传输特性。
了解基本的差动放大器线性放大的输入动态范围和扩大线性输入动态范围的办法。
6.定性了解差动放大器的各种非理想特性,如输入失调特性、共模输入电压范围等。
3.1 电流源电路3.1.1 三极管电流源电流源是模拟集成电路中广泛使用的一种单元电路,如 图3.1.1所示。
对电流源的主要要求是:(1)能输出符合要求的直流电流I o 。
(2)交流电阻尽可能大。
图3.1.1 三极管电流源电路第3章 电流源电路和差动(又称差分)放大电路·129·三极管射极偏置电路由V CC 、R b1、R b2和R e 组成,当V CC 、R b1、R b2、R e 确定之后,基极电位V B 固定(I b 一定),可以推知I c 基本恒定。
从三极管的输出特性曲线可以看出:三极管工作在放大区时,I c 具有近似恒流的性质。
当I b 一定时,三极管的直流电阻CQ CEQ CE I VR =,V CEQ 一般为几伏,所以R CE 不大。
第3章集成运算放大器及其应用习题解答3.1 差动放大电路的工作原理是什么?解:最简单的差动放大电路由两个完全对称的单管放大电路拼接而成。
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。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的信号电压,由于电路的对称性,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。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相反的信号电压,由于电路的对称性,差动放大电路的输出电压为两管各自输出电压变化量的两倍。
3.2 集成运算放大器的基本组成有哪些?解:从电路的总体结构上看,集成运算放大器基本上都由输入级、中间放大级、输出级和偏置电路四个部分组成。
3.3 集成运算放大器的主要参数有哪些?解:1.开环差摸电压增益:2.输入失调电压U io:3.输入失调电流I io:4.差摸输入电阻r id和输出电阻r o:5.共模抑制比K CMR:6.最大差模输入电压U idmax:7.最大共模输入电压U icmax:8.静态功耗P co:9.最大输出电压U opp:3.4 理想集成运算放大器的主要条件是什么?解:(1)开环差模电压增益A ud=∞;(2)共模抑制比K CMR=∞;(3)开环差模输入电阻r id=∞;(4)开环共模输入电阻r ic=∞;(5)开环输出电阻r o=0。
3.5 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:(1)输入级:一般采用具有恒流源的双输入端的差分放大电路,主要作用是减小放大电路的零点漂移、提高输入阻抗。
(2)中间放大级:一般采用多级放大电路,主要作用是放大电压,使整个集成运算放大器有足够高的电压放大倍数。
(3)输出级:一般采用射级输出器或互补对称电路,其目的是实现与负载的匹配,使电路有较大的输出功率和较强的带负载能力。
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。