电工技术第3章.ppt

第3章 集成运算放大器与负反馈 3.1 概述 3.2 差分放大电路 3.3 集成运算放大器 3.4 负反馈放大器 3.5 基本运算电路 3.6 运算放大器的选用及使用注意事项 3.1 概述 集成电路是把整个电路所需的二极管、三极管或场效应管、电阻及连接导线等元器件制作在一块硅基片上，从而实现某种特定功能的电了电路。按功能不同，可分为数字集成电路和模拟集成电路。 集成运算放大器是模拟集成电路中发展最早、通用性最强的器件，其内部实际上是一个高放大倍数的直接耦合放大器。 反馈技术在电路中应用十分广泛，反馈现象普遍存在于电路中。负反馈能够改善放大电路的性能。 3.2 差分放大电路 3.2.1 直接耦合方式 在直接耦合放大器中，由于级与级之间无隔直(流)电容，因此各级的静态工作点相互影响，从而要求在设计电路时，合理安排，使各级都有合适的静态工作点。 若将直接祸合放大器的输入端短路(ui=0) ，理论上讲，输出端应保持某个固定值不变。然而，实际情况并非如此，输出电压往往偏离初始静态值，出现了缓慢的、无规则的漂移，这种现象称为零点漂移。 1.直接藕合放大器零点漂移问题 (1)直接藕合放大器各级静态工作点之间相互影响，相互牵制。 3.2 差分放大电路 (2)存在零点漂移 ①零点漂移的定义：在输入信号为零时，出现输出端的直流电位缓慢变化的现象。 ②产生零点漂移的原因：元器件参数的变化、电源电压的波动、环境温度的变化等，其中由温度变化导致半导体参数等变化(简称温漂)是零点漂移的最主要原因。 ③零点漂移在RC祸合电路中影响不大；但在直接耦合放大电路中会被后级电路逐级放大，目第一级的零漂影响最为严重。 2.抑制零点漂移的措施 ①选用参数稳定性好、高质量的硅管。 ②采用负反馈，以减少零点漂移。 ③采用直流稳压电源，减少电源电压的波动引起的零点漂移。 ④采用另一个热敏元件去补偿放大器的零点漂移。 ⑤采用差动放大电路，它常用作集成运放的输入级，这是解决零点漂移问题的主要方法。 3.2 差分放大电路 3.2.2 差分放大电路 1.基本差动放大电路 (1)电路组成 图3-1所示是一个基本差动放大电路，它由两个特性相同的二极管VT1、VT2组成对称电路。 (2)静态分析 （3.1） （3.2） 3.2 差分放大电路 （3.3） （3.4） 3.2 差分放大电路 (3)差模信号和共模信号 ①差模输入信号。大小相等、极性相反的一对信号称为差模信号，用uid来表示，uid=ui，这种信号的输入方式称为差模输入，输入差模信号时的电压放大倍数称为差模电压放大倍数，用Aud来表示。如图3-1(b)所示。 ②共模输入信号。大小相等、极性相同的漂移信号，称为共模信号，用uic表示，这种输入方式称为共模输入，输入共模信号时的电压放大倍数为共模电压放大倍数，用Auc来表示。如图3-1(c)所示。 (4)差模输入动态分析 （3.5） 3.2 差分放大电路 (5) 共模输入动态分析 （3.6） 差动放大器的输出电压为零，显然，差动放大器对共模信号有抑制作用，即能有效抑制零点漂移。 2.具有电流源的差动放大电路 如图3-2所示。 3.差动放大电路的输入/输出方式 差动放大器有两个输入端和两个输出端(均共地)，所以在信号输入和输出方式上，可以根据不同的情况加以选择。一般，差动放大器有四种连接方式，这四种连接方式的特点、有关计算公式及应用情况见表3-1。注意：采用单端输出的接法时，如果由VT1输出，则输出电压与输入电压反向；如果由VT2输出，则输出电压与输入电压相同。 3.2 差分放大电路 (1)单端输入方式 单端输入电路如图3-3所示。 单端输入，在REE足够大的条件下，与双端输入状态相同，其Aud、rid、ro分析结论相同。 (2)单端输出方式 单端输出电路如图3-4所示。 差模增益： （3.8） 其中 共模增益：