【文章內(nèi)容簡介】 零點(diǎn)漂移的問題 ： +UCC uo RC2 T2 ui RC1 R1 T1 增加 R2 、 RE2 : 用于設(shè)置合適的 Q點(diǎn)。 問題 1 :前后級 Q點(diǎn)相互影響。 R2 RE2 直接耦合電路的特殊問題 問題 2 :零點(diǎn)漂移。 前一級的溫漂將作為后一級的輸入信號，使得當(dāng) ui 等于零時， uo不等于零。 ui RC1 R1 T1 +UCC uo RC2 T2 R2 RE2 uo t 0 有時會將信號淹沒 一、直流放大器的級間耦合 ⒈ 后級接發(fā)射極電阻 RE +EC RB RC2 T1 T2 RC1 RE ui uo ⒉ 后級發(fā)射極接二極管或穩(wěn)壓二極管 ⒊ 輔助電源法 +EC RC2 T2 RB T1 RC1 R1 R2 EB ui uo ⒋ 利用 PNP型管與 NPN型管的組合電路 +EC RB RC2 T1 T2 RC1 ui uo 二、差分放大器 預(yù)備知識 ui1 ui2 放大電路 uo 差模信號 共模信號 21 iiid uuu ??)(21 21 iiic uuu ??即兩個輸入端信號的算術(shù)平均值 即兩個輸入端信號之差 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)對稱。 ui1 ui2 uo RC1 RB1 T1 RS1 RC2 RB2 T2 RS2 二、差分放大器 IC2 IC1 ⑴ 當(dāng)沒有輸入信號 ui1=ui2=0 RC1IC1＝ RC2IC2 UC1=UC2 Uo=0 輸入信號電壓為零時，輸出信號電壓也為零。 ⑵ 當(dāng)把輸入信號電壓 ui加在兩個輸入端之間 ui1＝ ui /2 i2＝ ui /2 差模信號 差模輸入 ic1=ic2=ic uo＝ ui1－ ui2 ＝ RC1iC1－ RC2iC2 =2RCiC＝ βRC /rbe 電路是根據(jù)兩個輸入信號之差來工作的，所以有差動式電路之稱。 抑制零漂的原理 uo= UC1 UC2 = 0 uo= (UC1 + ?uC1 ) (UC2 + ?uC2 ) = 0 當(dāng) ui1 = ui2 =0 時： 當(dāng)溫度變化時： +UCC uo ui1 RC1 Rb1 T1 RS1 RC2 Rb2 T2 RS2 ui2 差分放大器的改進(jìn)型 ⑴ 具有射極公共電阻的差動放大器 EE +EC uo RC1 RB1 T1 RS1 RC2 RB2 T2 RS2 ui1 ui2 RE T(℃ )↑ IC1↑ IC2↑ IE↑ UE↑ UBE1↓ UBE2↓ IB1↓ IB2↓ Re IC1↓ IC2↓ +EC uo RC1 RB1 T1 RS1 RC2 RB2 T2 RS2 ui1 ui2 RE ⑵ 帶恒流源的差動放大器 R3 EE R2 T3 R1 1. 恒流源相當(dāng)于阻值很大的電阻。 2. 恒流源不影響差模放大倍數(shù)。 3. 恒流源影響共模放大倍數(shù)，使共模放大倍數(shù)減小，從而增加共模抑制比，理想的恒流源相當(dāng)于阻值為無窮的電阻，所以共模抑制比是無窮。 恒流源的作用 共模抑制比 CMRR： 說明差動放大器抑制共模信號的能力 CMRR=Kd/Kc CMR=20lg Kd/Kc +EC uo RC1 RB1 T1 RS1 RC2 RB2 T2 RS2 ui1 ui2 RE R3 EE R2 T3 R1 RE 差放電路的幾種接法 輸入端 接法 雙端 單端 輸出端 接法 雙端 單端 雙端輸入雙端輸出： Kd = Kd1 雙端輸入單端輸出： 121dd KK ?ui1 +UCC ui2 uo E RC T1 RB RC T2 RB IC3 UEE a b m n 雙端輸出： Kd = Kd1 單端輸出： 121dd KK ?對 Kd而言，雙端輸入與單端輸入效果是一樣的。 ui1 +UCC ui2 uo E RC T1 RB RC T2 RB IC3 UEE ib2 ib1 ud = , uc = 0 雙端輸入： ui1 = ui2 = 222121iiciiduuuuuu????ud = , uc = 單端輸入： ui1 =ui ， ui2 = 0 a b m n 差分放大器具有抑制零點(diǎn)漂移，且有靈活的輸入輸出方式，被廣泛應(yīng)用于各種生物醫(yī)學(xué)測量儀器中。它是集成運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)。 t 0 uA T/2 T 2T 三、調(diào)制型直流放大器 ⒈ 斬波調(diào)制器 S ui R uA A RL uo t 0 ui t 0 uo RB ub t 0 uA t0 t1 t2 t3 三、調(diào)制型直流放大器 ⒉ 解調(diào) 信號 調(diào)制 放大 解調(diào) S uA A ui uo R1 RL R2 C1 C2 t 0 ui t0 t1 t2 t3 t 0 uo uA 0 t t0 t1 t2 t3 RB 三、調(diào)制型直流放大器 ⒉ 解調(diào) S ub uA A ui uo R1 RL R2 C1 C2 t 0 ui t0 t1 t2 t3 t 0 uo 集成電路 : 將整個電路的各個元件做在同一個半導(dǎo)體基片上。 集成電路的優(yōu)點(diǎn)： 工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小。 集成運(yùn)算放大器： 將整個運(yùn)算放大器集成在一個小硅片上 用于模擬計算機(jī)中進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算 一、集成運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： 1. 電路元件制作在一個芯片上，元件參數(shù)偏差方向一致，溫度均一性好。 2. 電阻元件由硅半導(dǎo)體構(gòu)成，范圍在幾十到 20千歐，精度低。高阻值電阻用三極管有源元件代替或外接。 3. 幾十 pF 以下的小電容用 PN結(jié)的結(jié)電容構(gòu)成、大電容要外接。 4. 二極管一般用三極管的發(fā)射結(jié)構(gòu)成。 UEE +UCC u+ uo u– 反相 輸入端 同相 輸入端 T3 T4 T5 T1 T2 IS 原理框圖： 輸入級 中間級 輸出級 與 uo反相 與 uo同相 對輸入級的要求： 盡量減小零點(diǎn)漂移 ,盡量提高 KCMRR , 輸入阻抗 ri 盡可能大。 對中間級的要求： 足夠大的電壓放大倍數(shù)。 對輸出級的要求： 主要提高帶負(fù)載能力，給出足夠的輸出電流 io 。即輸出阻抗 ro小。 集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu) （ 1）采用四級以上的多級放大器，輸入級和第二級一般采用差動放大器。 （ 2）輸入級常采用復(fù)合三極管或場效應(yīng)管，以減小輸入電流，增加輸入電阻。 （ 3）輸出級采用互補(bǔ)對稱式射極跟隨器，以進(jìn)行功率放大，提高帶負(fù)載的能力。 ri 大 : 幾十 k? ? 幾百 k? 運(yùn)放的特點(diǎn)： CMRR 很大 ro ?。簬资? ? 幾百 ? K d 很 大 : 104 ? 107 理想運(yùn)放： ri ? ? CMMRR ? ? ro ? 0 Kd ? ? 運(yùn)放符號： ＋ － u－ u+ uo － ＋ ＋ u－ u+ uo ? ? o 國際符號 國內(nèi)符號 ⒈ 開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) Kd 無外加反饋回路的差模放大倍數(shù)。一般在105 ? 107（或 60～ 100dB）之間。理想運(yùn)放的 Kd為 ?。 ⒉ 共模抑制比 CMMR 常用分貝作單位，一般 100dB以上。 ⒊ 輸入阻抗 ri ri1M?, 有的可達(dá) 100M?以上。 ⒋ 輸出阻抗 ro ro =幾 ?幾十 ?。 二、 集成運(yùn)放的主要性能指標(biāo) ⒌ 輸入失調(diào)電壓 Uis ⒍ 輸入電流 Iis 還有其他一些反映運(yùn)放對成性、零漂等的參數(shù)。不再一一介紹。 反映了運(yùn)放差動輸入級的對稱程度，失調(diào)電壓越大，運(yùn)放的對稱性越差 。一般為毫伏級。 由差動輸入級兩個晶體管 β值不一致所引起的。 ui uo +UOM UOM ? Kd越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須 在 輸出與輸入之間 加負(fù)反饋 才能使其擴(kuò)大輸入信號的線性范圍。 ui uo _ + ? + Kd CoOM EuU ?? m a x例：若 UOM=12V， Ao=106， 則 |ui|12?V時，運(yùn)放 處于線性區(qū)。 線性放大區(qū) 三、 運(yùn)放工作在線性區(qū)時的特點(diǎn) 由于運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，輸入電阻高，輸出電阻小，為了便于分析，常將其理想化 ——理想運(yùn)放 。 理想運(yùn)放的條件 ??dK??ir0?ordo Kuuu /?? ?? 虛地 ?? ? uu0??? ??ii ruuI放大倍數(shù)與負(fù)載無關(guān)。分析多個運(yùn)放級聯(lián)組合的線性電路時可以分別對每個運(yùn)放進(jìn)行。 運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn) 在分析信號運(yùn)算電路時對運(yùn)放的處理 四、 集成運(yùn)放的理想模型 四、 集成運(yùn)放的理想模型 理想運(yùn)放的條件 ??C M R R輸入信號為零時，輸出電壓為零 特性不隨溫度變化 對于各種實(shí)際的集成運(yùn)放電路，可以用理想模型進(jìn)行分析、計算，這樣可以使電路的分析簡化，同時不影響結(jié)果。 五、 運(yùn)算放大器的基本電路 ㈠ 比例運(yùn)算電路 作用： 將信號按比例放大。 類型： 同相比例放大和反相比例放大。 方法： 引入深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋或電壓串聯(lián)負(fù)反饋。這樣輸出電壓與運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)無關(guān)，與輸入電壓和反饋系數(shù)有關(guān)。 0?? ?? uui1= if FoiRuRu ??11RRuuK Fiou ???uo _ + ? + ? RF R1 R2＝ R1// RF ui i1 if 1. 放大倍數(shù) 虛連接 虛開路 一、反相放大器 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 負(fù)反饋引到反相輸入端，信號從反相端輸入。 平衡電阻，使輸入端對地的靜態(tài)電阻相等，保證靜態(tài)時輸入級的對稱性。 反相放大器的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)只與外接電阻 R RF有關(guān)，而與集成運(yùn)放本身的參數(shù)無關(guān)。 當(dāng) RF=R1時， uo=－ ui， —— 反相器 2. 電路的輸入電阻 ri=R1 R2 =R1 // RF uo _ + ? + ? RF R1 R2 ui i1 if 為保證一定的輸入電阻，當(dāng)放大倍數(shù)大時，需增大 RF，而大電阻