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1、第3章差動放大電路與集成運算放大器3.1差動放大電路3.2集成運算放大器3.1差動放大電路3.1.1零點漂移的概念在直接耦合多級放大電路中，由于各級之間的工作點相互聯(lián)系、相互影響，會產(chǎn)生零點漂移現(xiàn)象。所謂零點漂移，是指放大電路在沒有輸入信號時，由于溫度變化、電源電壓波動、元器件老化等原因，使放大電路的工作點發(fā)生變化，這個變化量會被直接耦合放大電路逐級加以放大并傳送到輸出端，使輸出電壓偏離原來的起始點而上下漂動。產(chǎn)生零點漂移的原因，主要是晶體三極管的參數(shù)受溫度的影響，所以零點漂移也稱為溫度漂移，簡稱溫漂。3.1.2差動放大電
2、路的基本形式差動放大電路是一種具有兩個輸入端且電路結(jié)構(gòu)對稱的放大電路，其基本特點是只有兩個輸入端的輸入信號間有差值時才能進行放大，即差動放大電路放大的是兩個輸入信號的差，所以稱為差動放大電路。1.電路構(gòu)成與特點圖3.1所示為差動放大電路的基本形式，從電路結(jié)構(gòu)上來看，它具有以下特點。（1）它由兩個完全對稱的共射電路組合而成。（2）電路采用正負雙電源供電。圖3.1典型基本差動放大電路2.差動放大電路抑制零點漂移的原理由于電路的對稱性，溫度的變化對VT1、VT2兩管組成的左右兩個放大電路的影響是一致的，相當于給兩個放大電路同時加
3、入了大小和極性完全相同的輸入信號。因此，在電路完全對稱的情況下，兩管的集電極電位始終相同，差動放大電路的輸出為零，不會出現(xiàn)普通直接耦合放大電路中的漂移電壓，可見，差動放大電路利用電路對稱性抑制了零點漂移現(xiàn)象。3.靜態(tài)分析當ui1=ui2=0時，由于電路完全對稱，VT1、VT2的靜態(tài)參數(shù)也完全相同。以VT1為例，其靜態(tài)基極回路由-UEE、UBE和Re構(gòu)成，但要注意，流過Re的電流是VT1、VT2兩管射極電流之和，如圖3.2所示，則VT1管的輸入回路方程為：UEE=UBE+2IE1Re圖3.2基本差動放大電路的直流通路靜態(tài)時，
4、兩管集電極對地電位相等，即UC1=UC2。故兩管集電極之間電位差為零，即輸出電壓uo=UC1-UC2=0。4.差模信號與共模信號當兩個輸入信號ui1、ui2大小和極性都相同時，稱為共模信號，記為uic，即ui1=ui2=uic。當ui1與ui2大小相同但極性相反時，即ui1=-ui2時，稱為差模信號，記為uid。理想情況下，差放對共模信號沒有放大能力。輸入信號ui1、ui2的大小和極性往往是任意的，既不是一對差模信號，也不是一對共模信號。5.差模特性分析圖3.1所示的典型基本差動放大電路，在輸入差模信號時，雙端輸出的交流通
5、路如圖3.3所示。圖3.3基本差動放大電路差模輸入時的交流通路在電路完全對稱的情況下，這兩個交流電流之和在Re兩端產(chǎn)生的交流壓降為零，因此，圖3.3的差模輸入交流通路中，射極電阻Re被短路。（1）差模電壓放大倍數(shù)Aud（2）差模輸入電阻rid（3）差模輸出電阻rod圖3.4帶負載的差動放大電路6.共模特性分析輸入共模信號時的交流通路如圖3.5所示。圖3.5共模輸入時基本差放電路的交流通路流過Re的交流電流為單管射極電流的兩倍，所以共模輸入時的交流通路中，射極電阻不能被短路，其上有交流壓降。（1）共模電壓放大倍數(shù)Auc（2）
6、共模抑制比KCMR3.1.3差動放大電路的輸入、輸出形式當信號從一個輸入端輸入時稱為單端輸入；從兩個輸入端之間浮地輸入時稱為雙端輸入；當信號從一個輸出端輸出時稱為單端輸出；從兩個輸出端之間浮地輸出時稱為雙端輸出。因此，差動放大電路具有四種不同的工作狀態(tài)：雙端輸入，雙端輸出；單端輸入，雙端輸出；雙端輸入，單端輸出；單端輸入，單端輸出。1.單端輸入單端輸入和雙端輸入并沒有本質(zhì)的區(qū)別，可以直接利用雙端輸入時的公式進行計算。2.單端輸出單端輸出的輸出信號可以取自VT1或VT2的集電極。（1）單端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)Aud1（2
7、）單端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)Auc1（3）單端輸出時的共模抑制比KCMR（4）單端輸出時差動放大電路的輸出電阻rod3.差動放大在四種工作狀態(tài)下的性能特點比較3.1.4恒流源式差動放大電路考慮采用恒流源來代替原來的Re，因為恒流源的內(nèi)阻較大，可以得到較好的共模抑制效果，同時利用恒流源的恒流特性給三極管提供更穩(wěn)定的靜態(tài)偏置電流。恒流源式差動放大電路如圖3.8所示。圖3.8恒流源式差動放大電路接入恒流三極管后，抑制了共模信號的變化。有時，為簡化起見，常常用一個簡化的恒流源符號來表示恒流管VT3的具體電路，如圖3.9所示。圖3
8、.9恒流源式差動放大電路的簡化表示法3.2集成運算放大器3.2.1集成運算放大器的基本組成集成運算放大器實質(zhì)上是一個具有高電壓放大倍數(shù)的多級直接耦合放大電路。從20世紀60年代發(fā)展至今已經(jīng)歷了四代產(chǎn)品，類型和品種相當豐富，但在結(jié)構(gòu)上基本一致，其內(nèi)部通常包含四個基本組成部分：輸入級、中間級、輸出級以及偏置
