【正文】 ??? ? ? ? ? ?Ro 采用恒流源后的差動放大器，其差模指標沒有發(fā)生變化。當差模電壓輸入時 ， 一管電流增大 ， 另一管電流減小 ， 且增大量等于減小量 ， 兩管電流之和恒等于 I。 三 、 差動放大器的增益與 I成正比 由電流傳輸特性曲線可知 ， 小信號 (≤26mV)工作時 ，在工作點處 ， iC受 uid的線性控制 ， 其控制作用的大小可以用跨導 gm來衡量 。 RCV1V2UoIUC CRWRSRSRCRCV1V2UoIUC CRWRSRSRC－ UE E－ UE E++ 射極調(diào)零 。 V1V2V4Ui 1Ui 2Uo 1Uo 2RCRCR1R2R3UB 3UC C UE EV3＋＋Ir [ 舉例 ] 差動放大器如圖所示 。 1. 分離倒相器 2. 自動增益控制放大器 3. 高速電流開關(guān) +RCRCic 1ic 2V1V2UruiUC CUE EI ( t )uo 1uo 2+RCRCic 1ic 2V1V2UruiUC C UE EI ( t ) 選擇 I(t)小于差放管的了臨界飽和電流，且滿足 4 0 . 1 4 0 . 1r i L T i L r i H T i HU U U U V U U U U V? ? ? ? ? ? ? ?即 0 . 1 0 . 1i L r i HU V U U V? ? ? ? 當 ui=UiL， V1截止， V2導通， iC1=0， iC2=I(t) 當 ui=UiH， V1導通， V2截止， iC1=I(t) ， iC2=0 由于導通管不飽和，因而導通與截止間轉(zhuǎn)換極快。 圖中各引出端所標數(shù)字為組件的管腳編號 。 由于 CMOS電路具有高增益 、 低功耗 、 可消除背柵效應以及電路設(shè)計靈活簡便等優(yōu)點 。 當選擇 UDD 2UGSth V1 V2 u均工作在恒流區(qū) ， 則有 用 V3管實現(xiàn)參考電流 Ir。 顯然 ， V1和 V2管都應工作在恒流區(qū) 即 AB段 。 即 )( 42 dsdsmidoud rrgUUA ?? 可見，當后級接輸入電阻極大的 MOS管負載時，該級差放具有很高的電壓增益。 三 . 輸入偏置電流 IIB 靜態(tài)時 ， 輸入級兩差放管基極電流 IB1,IB2的平均值 ，即 221 BBIBIII ??四 . 開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Aud 五 . 共模抑制比 KCMR 六 . 差模輸入電阻 Rid 七 . 共模輸入電阻 Ric 八 . 輸出電阻 Ro 九 . 輸入電壓范圍 十 . 帶寬 十一. 轉(zhuǎn)換速率 (壓擺率 )SR 該指標是反映運放對高速變化的輸入信號的響應能力。 二 、 MOS管鏡像電流源 基本 MOS管鏡像電流源如圖所示 。 這種失真通常稱為交越失真 。 集成運算放大器的主要性能指標 一 . 輸入失調(diào)電壓 UIO和輸入失調(diào)電流 IIO 輸入失調(diào)主要反映運放輸入級差動電路的對稱性 二 . 失調(diào)的溫漂 在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi) ， UIO隨溫度的平均變化率稱為輸入失調(diào)電壓溫漂 ， 以 dUIO /dT表示 。 CMOS差動放大器如下圖所示 。 UGSth1uI≤UGS1A， 如 oA段 , V1管在恒流區(qū)而 V2管在變阻區(qū) 。 2( ) ( 1 )2n o xD G S G S t h D SC Wi u U uL? ?? ? ? ? ? ? CMOS集成運放中的基本單元電路 實際 MOS管鏡像電流源 V1V2V3IoIrUD D UDD= uDS3+ uDS1。 這樣 ，電路由互補的 NMOS和 PMOS管組成 。由于它性能好 ， 價格便宜 ， 所以是目前使用最為普遍的集成運放之一 。 g 121 ()2g i iu u u??(3).差模輸入電阻為單邊放大器輸入電阻 Ri的兩倍。 可見，為了減小失調(diào)的溫漂，首先要減小失調(diào)本身。 為了使雙端輸出電壓為零： 在輸入端所加補償電壓 。 此時 ， 一管截止 ， 恒流源電流全部流入另一管 （ 但不飽和 ） 。 12 ()2idCCTui i It hU??()2idoCTuu R I thU??故有 因為 uo= ic1Rc+ ic2Rc=－ (ic1ic2) Rc ＋Iui dic 1RCRCUC C UE EUoV2V1＋ic 2iE 1iE 2電流傳 輸特性： 電壓傳 輸特性 1 ()C i di f u? 2 ()C i di f u?電流傳 輸特性曲線 I0ui dI2iC 1iC 22 UT6 UT4 UT2 UT6 U4 UT UC CRCRLRCUi 1Ui 2REV1V2Uo UE E+UO 1UO 1++Ui 1Ui 2REV1V2Uo UE E+++122iiUU?電路意義 1 2 1 211 22i i i ii E iU U U UU U U ??? ? ? ?1 2 1 222 22i i i ii E iU U U UU U U ??? ? ? ? ?E即為 一對差模信號 +UiUSRSREV2Uo UE E+Ui2Ui 1V1122iiUU?122iiiCUUU ??差動放大器的輸入方式 2iiCUU ?REV1V2Uo UE E+Ui 1Ui 22iU 入方式 入方式 無論哪種輸入方式， 差動放大器只放大兩輸入端的差信號。 這正是差動電路能有效克服零點漂移的根本原因 。 單端輸出時，則 udidodidodududidodidodudAUUUUAAUUUUA212212112(111(????????單）單）或 需要指出 ， 若單端輸出時的負載 RL接在一個輸出端到地之間 ， 則計算 Aud時 ， 總負載應改為 RL′=RC‖RL。 差模地電位 差模等 效通路 ?IE1=?IE2 ② 負載電阻 RL的中點相當差模地電位。 Au① .在多級電路中， 重點在于減小輸入級的零點漂移。 解決方法：引入電流負反饋 ， 如圖示 威爾遜電流源 。 由圖可知 222111 RIURIU EBEEBE ???RrIrIC 2V2V1R2UC CUB E 1UB E 2R1IE 2IE 1IB 1IB 2++ 當兩管的射極電流相差不大時： 若 β1， 則 IE1≈Ir， IE2≈IC2， IE1 R1≈IE2R2 111RRURRUUIrCCrBECCr ?????rC IRRI212 ?可得 四 、 微電流電流源 在集成電路中 ， 有時需要 微安級 的小電流 。 需要強調(diào) ， 集電極端要實現(xiàn)恒流 ， 必須保證恒流管始終工作在放大狀態(tài) ， 否則將失去恒流作用 。 集成運放電路形式多樣 ， 各具特色 。 性能理想的運放應該具有 電壓增益高 、 輸入電阻大 、 輸出電阻小 、 工作點漂移小 等特點 。 CIcerc eβ IBR1IC－UE Ece0IBCiC Eu放 放 放 基極電流為 IB的一條輸出特性曲線如圖所示。 CC B E CCrrrU U UIRR???UC CRrIrIC 1V1V2IC 212112 22 ?CrBrCCIIIIII ?????121 2rrCIII?????兩者關(guān)系好比物與鏡中的物像一樣 。 R rI rIC 2V2V1UC CR2RrIrIC 2V2V1R2UC CR1R1=0 1112221122lnlnlnEBE TSEBE TSEBE BE TEIUUIIUUIIU U UI????RrIrIC 2V2V1UC CR2UB E 1UB E 2++IE 22122122 ln)(1EETBEBEE IIRUUURI ???當 β11時 ， IE1≈Ir， IE2≈IC2， 由此可得 222 lnCrCTIIIUR ?222lnTrCCUIIRI?32 6222 6 1 0 1 0 0 0l n l n 1 21 0 1 0 1 0TrCCUIRkII???? ? ? ?? 上式表明 ， 當 Ir和所需要的小電流一定時 ， 可計算出所需的電阻 R2。 oubeRAr???RC++UOUiUC CIC QRo++UOUiUC CIC QCubeRAr???六、有源負載放大器 Ro=rce ceuberAr??? 為了提高單級放大器的電壓增益，集成運放中多以電流源作其有源負載。 它由兩個完全相同的共射放大電路通過射極連接組成 ， 并經(jīng)公 共電阻 RE將它們耦 合在一 起 ， 所以也稱為 射極耦合差動放大器 UC CRCRCUi 1Ui 2REV1V2 UE EUO 1UO 2單端輸出 ： UO1或 UO2到地輸出 差動電路有 兩個基極輸入 端 和 兩個集電極輸出端 ： 雙端輸出： UO=UO1UO2 輸出 RLUo+Uo+ 差動電路的靜態(tài)工作點分析 為了使放大器輸入端的直流電位為零 ， 通常都采用正 、負兩路電源供電 。 RLUo+UC CRCRCUi 1Ui 2REV1V2 UE EUO 1UO 2RCRCUi 1Ui 2V1V2Uo+UO 1UO 2Ui d 1Ui d 2++RL2 差動放大器的工作原理及及性能