现代电子技术基础 第四章 差动与集成运算放大电路

一. 对称性好，适用于构成差分放大电路。 二. 在芯片上常常用三极管代替大电阻和二极管。 三. 通常采用直接耦合电路方式。
四. 集成电路中的 NPN 、 PNP管的 值差别较大， 通常 PNP 的 ≤ 10 。常采用复合管的形式。
第4章集成运算放大电路
4.1.2 集成运放电路的组成及其各部分的作用
S2、S3，则 ID1S1， ID2S2， ID3S3 ID0 S0 ID0 S0 ID0 S0
IE 1(U BE U 0B)ER 1e
U BE
I U T I Ie ，I Ie E S
E0 E1
(U BE U 0BE )1 U T
S
UBE 0UBE 1UTlnIIE E01IER 1e
Re
IE1 IC1
超越
IE
0Iቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0IR
VCCUBE R
0
方程
设计过程很简单，首先确定IE0和IE1，然后选定R和Re。
第4章集成运算放大电路
（2）多集电极管构成的多路电流源
设三个集电区的面积分别为S0、S1、S2，则
IC1 S1 ，IC2 S2 IC0 S0 IC0 S0
根据所需静态电流，来确定集电结面积。
第4章集成运算放大电路
（3）MOS管多路电流源
基准电流
MOS管的漏极 电流正比于沟道 的宽长比。
设宽长比W/L=S，且T1～T4的宽长比分别为S0、S1、
第4章集成运算放大电路
4.2.2 改进型电流源电路
问题：基本电流源电路在很小时， IR和 IC2
相差很大。
为了减小基极电流的影响，提高输出电流与 基准电流的传输精度，稳定输出电流，可对基 本电流源电路进行改进。
VCC

答：应选用C7650 因为其共模抑制比最高 KCMR=120~150最高。
4.3 在分析反相加法、差分式减法、反相积分和微分电路中，所根 据的基本概念是什么？KCL是否得到应用？如何导出它们输入-输出的 关系？
答：所根据的基本概念是虚短、虚断。KCL在分析反馈电流与比较 电流的关系时得到应用。根据反馈电流与比较电流的关系导出输出-输 入的关系。
第4章 习 题
4.1 在反相求和电路中，集成运放的反相输入端是如何形成虚地 的？该电路属于何种反馈类型？
答：在反相求和电路中，集成运放的反相输入端是等于同相输入端 的电压，而同相端接地，所以在反相形成虚地。该电路属于电压并联负 反馈
4.2 说明在差分式减法电路中，运放的两输入端存在共模电压，为 提高运算精度，应选用何种运放？
输出波形如图（b）。传输特性如图（c）.
答： 4.10求图所示电路的输出电压uo，设运放是理想的
； ； ； ； 将电路中的电阻参数代入上式得
； ；；
整理后： 代入 中 =2.31u3+1.16u4-2u2-1.25u1 4.11 画出实现下述运算的电路：
uo=2ui1－6ui2+3ui3－0.8ui4
4.12 图为积分求和运算电路，设运放是理想的，试推导输出电压与 各输入电压的关系式。
解：根据虚断：i1+i2+i3=if 4.13 实用积分电路如图所示，设运放和电容均为理想的。 （1）试求证：；
（2）说明运放A1、A2各起什么作用？
解：
；； ∵ Rf＝R2 R1＝R3 ∴ ∵ ①；将 代入①后u01得：
对等式两边积分得： － 4.14 求图所示比较器的阀值，画出传输特性。又若输入电压uI波形 如图所示时，画出uo波形（在时间上必须与uI对应）。 解：uo=6V时 uo=-6V时

4.2.2 负反馈放大电路4种类型的判别方法 (1)电压并联负反馈
if R F + ui –
设输入电压 ui 为正， 差值电流 id = i1 – if
i1 R1 id
R2
– + +

uo RL –
－ +
uo 取自输出电压——电压反馈 反馈电流 if Rf
反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比 较——并联反馈 特点：输入电阻低、输出电阻低

if 削弱了净输入电流(差 值电流) ——负反馈
(2)电流串联负反馈
R2
– ud + + +
设输入电压 ui 为正，
– io

+ 反馈电压 uf =Rio R uf – 取自输出电流 ——电流反馈 反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 ——串联反馈 uf ui
+ ui –

差值电压 ud =ui – uf uf 削弱了净输入电压 (差值电压) ——负反馈
uf 削弱了净输入电压 (差值电压) ——负反馈 R1 反馈电压 u f u0 RF R1
反馈过 程：
uo 电压负反馈具有稳定输出电压的作用
运算放大器电路反馈类型的判别方法总结 1. 反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈； 从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈； 2. 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同 相和反相）上的，是串联反馈；加在同一个输入端 （同相或反相）上的，是并联反馈； 3. 对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同 时，是负反馈；极性相反时，是正反馈； 4. 对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈 电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。。

将放大电路的前级输 出端通过电容接到后级 输入端。 特点： 1）各级静态工作点相 互独立,静态分析、设计 和调试方便； 2)交流信号在传输过程中损失小；
2. 阻容耦合
3）耦合电容的隔直 作用使电路的温漂很小； 4）低频特性差，不 能放大变化缓慢的信号；
5）大电容的存在，阻容耦合放大电路不便于集成。
4.2 差动放大电路
4.2.1 电路组成及抑制零漂原理
1. 电路的组成 特性相同的管子， 组成两半结构完全 对称的电路。
信号从两管基极输入，从两管集电极输出。
2. 抑制零点漂移的原理 因为两个管子的特 性相同，当外界条件 变化时，两管的集电 极电位始终相等，使 输出端电压为0，如此 抑制了零点漂移。
1. 静态工作点的分析 阻容耦合电路各级静态工作点相互独立,计算方法 同单管放大电路。 直接耦合电路各级静态工作点相互影响,需列方程 组求解，常以特殊电位点做为突破口,简化求解过程。
例4-1 求图示电路的静态工作点。已知：1、 2、UBEQ、UZ。
I1 I2 VCC U BEQ1 RB U BEQ1 R1
本章重点与难点
难点:
1. 组成多级放大电路的各级电路的输入电阻和 输出电阻及其对多级放大电路动态参数的影响。
2. 单端输出差分放大电路静态和动态的分析。
4.1 多级放大电路的耦合方式及分析
多个基本放大电路连接构成了“多级放大电路”， 每一个基本放大电路叫一“级”，级与级之间的连 接方式叫“耦合方式”。 常见耦合方式有四种: 直接耦合 阻容耦合 变压器耦合 光电耦合
静态工作点稳定电路 +VCC RB1 RC C1+ +
Ui
+C2
VT
+