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6.2.2-6.3 集成电路运算放大器_图文


6.1 集成电路运算放大器中的电流源
I C2

β I REF = 2+β

IC1 = IREF ?

2IB

β3

镜像电流源

高精度镜像电流源

6.1 集成电路运算放大器中的电流源
Ic2 ?VBE = Re2
I REF R e = R e1 I REF R e = Re2 I REF R e = Re3

IC1 ≈ I E1 IC 2 ≈ I E2 IC3 ≈ IE3

微电流源

多路电流源

一、长尾差分式放大电路 1. 静态分析

Ee - UBE IBQ = Rb + 2(1+ β )Ree

ICQ = βIBQ UC = EC ? ICQRc

一、长尾差分式放大电路 2. 动态分析
(1)对差模信号的放大作用分析 (1)对差模信号的放大作用分析 双端输入—双端输出 双端输入 双端输出

A Ud

- βR ′L = R b + rbe

rid=2(Rb+rbe)

是单管增益的一半

rod ≈2 Rc 1 βR ′L Uo U cd1 =? 双端输入—单端输出 = 双端输入 单端输出 A Ud = U id 2U id1 2 R b + rbe rid=2(Rb+rbe) rod ≈ Rc

2. 动态分析
电压增益: 电压增益:

一、长尾差分式放大电路

(2)对共模信号的放大作用分析 (2)对共模信号的放大作用分析

U oc U oc1 ? U oc2 = =0 A Uc (双) = U ic U ic
输入电阻: 输入电阻:

Uoc1 ? βRc Rc AUc(单) = = ≈ Uic1 (Rb + rbe) + 2(1+ β )Ree 2Ree

ric = [R b + rbe + (1 + β ) ? 2R ee ] / 2
双端输出 CMRR → ∞

共模抑制比CMRR 共模抑制比

A Ud (单) 单端输出 CMRR(单) = A Uc (单)

差放的特点:输入无差别,输出就不动;输入有差别, 输出就变动。

2. 动态分析

一、长尾差分式放大电路

(3)对任意信号的分析 (3)对任意信号的分析 对于两个任意信号Ui1、Ui2,分析时可将它们分解成一对共 对于两个任意信号 分析时可将它们分解成一对共 模信号和一对差模信号,然后分别由差模和共模增益来求。 模信号和一对差模信号,然后分别由差模和共模增益来求。 Uic = Uic1=Uic2 =(Ui1+Ui2)/2 Ui1=Uic+Uid/2 Uid=(Ui1-Ui2) Ui2=Uic- Uid/2 Uid1=-Uid2= Uid /2 (4)单端输入差放电路的分析 单端输入差放电路的分析 1. 虽然是单端输入,输入信号自动将 i/2加于 1,- Ui/2加于 2 虽然是单端输入,输入信号自动将U 加于 加于T 加于T 加于 的负反馈的作用) 双端输入处理。 (Ree的负反馈的作用)——双端输入处理。 双端输入处理 2.增加了一对共模信号, Uic1=Uic2= Ui/2 增加了一对共模信号, 增加了一对共模信号

二、恒流源差分放大电路
?电路1 电路 ?电路2 电路

二、恒流源差分放大电路
?电路3 电路 1. 电路组成 2. 差模增益
AVD2 v o2 = v id

FET差分式放大电路 差分式放大电路

1 = + gm Rd 2

3. 差模输入电阻
Rid = Rg1 = 1 M?
构成的差分电路的输入电阻可达10 由JFET构成的差分电路的输入电阻可达 12 ,输入偏 构成的差分电路的输入电阻可达 置电流约为100pA数量级。 数量级。 置电流约为 数量级

二、恒流源差分放大电路
?电路4 电路 MOSFET差分式放大电路 差分式放大电路

构成的差分电路的输入电阻可达10 由MOSFET构成的差分电路的输入电阻可达 15 ,输 构成的差分电路的输入电阻可达 入偏置电流在 以下。 入偏置电流在10pA以下。 以下

提高输入级的速度 电压增益高

三、组合差放
共射电 路

?共射—共基组合差放 共射 共基组合差放
由共射T 由共射 1、T2与共基电 路T3、T4组成的两级差放电 路。信号从T4的集电极输出。 信号从 的集电极输出。 共基电路的负载T 共基电路的负载 5、T6, T5、T6对称,且基极射极电 对称, 位均相同,因此流过 位均相同,因此流过T5、T6 的电流相同。 的电流相同。 ?I ?I 共基电 路 -?I ? -?I ? 有源负 载 ? Io

三、组合差放
?共集—共基组合差放 共集 共基组合差放
输入电阻高, 输入电阻高,电流 和电压增益高 T1、T2组成共集差放电路, 组成共集差放电路, 双入—双出。 双入 双出。 双出 T3、T4组成共基差放电路, 组成共基差放电路, 双入—双出。 双入 双出。 双出

四、共模负反馈差放
具有较高的共模抑制 比,CMRR>80dB R1R2两级的电流负 反馈对共模信号 共模信号有很强 反馈对共模信号有很强 抑制能力, 的抑制能力,对差模信 号反馈不存在,因此不 号反馈不存在,因此不 影响差模信号。 影响差模信号。 输入共模信号? 输入共模信号?Uic1 =?Uic2 ? ?Uic1↑ ?Uic2↑ Ib2↑→ Ic2↑→ Uc2↓→ Ib4↓→ Ie4↓ Ib1↑ Ic1↑→ Uc1↓→ Ib5↓→ Ie5↓ →UR2↓ →Ie3↓ →Ic1↓ Ic2 ↓

组合差分

四、共模负反馈差放
输入差模信号? 输入差模信号?Uid1 =-?Uid2 ? ?Uid1↑ Ib1↑ Ic1↑ ?Uid2 ↓ Ib2↓ Ic2 ↓ Uc2 ↑→ Ie4↑ Uc1↓ Ie5↓ → ? UR2=0 即无反馈信号

组合差分

共模负反馈电路具有较强的共模抑制能力, 共模负反馈电路具有较强的共模抑制能力,对差模信号无影响

6.3 集成电路运算放大器
6.3.1 简单的集成电路运算放大器 6.3.2 通用型集成电路运算放大器

6.3.1 简单的集成电路运算放大器
低阻功率输出级, 增益级 低阻功率输出级, 集成运算放大器是一个高增益直接耦合多级放大电路。 集成运算放大器是一个高增益直接耦合多级放大电路。 提高负载能力。 提高负载能力。 一般高增益共射电路 UU+ 差动放大 输入级 中间放大级 互补输出级 Uo

提供稳定合适的偏流 一般由恒流源组成 恒流偏置电路 差动输入级有两个输入U 当信号从U 输入,输出U 差动输入级有两个输入U+、U-,当信号从U-输入,输出Uo与 极性相反, 为反相输入端;当信号从U 输入,输出U U-极性相反,称U-为反相输入端;当信号从U+输入,输出Uo与 极性相同, 为同相输入端。 U+极性相同,称U+为同相输入端。减小漂移

输入级

中间放大级

输出级

电流源 ?电压增益高 电压增益高 集成运放的特点: 输入电阻大 集成运放的特点:?输入电阻大 ?输出电阻小 输出电阻小

6.3.2 通用型集成电路运算放大器

作业

P270 - 6.2.3 P271 - 6.2.5 P272 - 6.2.7 P273 - 6.2.8



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