第17講 帶有源負(fù)載的差分放大電路和集成電路ppt課件

模擬電子技術(shù),AnalogElectronicTechnology,6.2.2射極耦合差分式放大電路,（1）差模放大,雙出,單出,6.2.2射極耦合差分式放大電路,（1）共模抑制,雙端輸出,共模增益,單端輸出,例,解：,求:,(1)靜態(tài),解：(2)電壓增益,解(3),差分電路的共模增益,共模輸入電壓,不計(jì)共模輸出電壓時(shí),解：(4),(4)當(dāng)輸出接一個(gè)12k負(fù)載時(shí)的差模電壓增益.,4.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路,靜態(tài),IE6IREF,IOIE5,6.2.2射極耦合差分式放大電路,IC1IC2IC3IC4=IO/2,iOIC4IC20,4.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路,動(dòng)態(tài),ve=0,iC1iC2,6.2.2射極耦合差分式放大電路,iOiC4iC22iC1,iC1iC3iC4,帶有源負(fù)載差分放大電路的輸出電流是基本單端輸出差放的兩倍。,4.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路,差模電壓增益（負(fù)載開路）,則,單端輸出的電壓增益接近于雙端輸出的電壓增益,6.2.2射極耦合差分式放大電路,4.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路,差模輸入電阻,輸出電阻,Rid2rbe,6.2.2射極耦合差分式放大電路,共模輸入電阻Ric1/2rbe2(1)ro5,6.2.3源極耦合差分式放大電路,1.CMOS差分式放大電路,6.2.3源極耦合差分式放大電路,1.CMOS差分式放大電路,雙端輸出差模電壓增益,而:,所以：,6.2.3源極耦合差分式放大電路,1.CMOS差分式放大電路,單端輸出差模電壓增益,vo2(id4-id2)(ro2/ro4),gmvid（ro2/ro4）,(ro2/ro4),gm(ro2/ro4),與雙端輸出相同,6.3差分式放大電路的傳輸特性,根據(jù),iC1=iE1，iC2=iE2vBE1=vi1=vid/2vBE2=vi2=-vid/2,又vO1VCCiC1Rc1vO2VCCiC2Rc2,可得傳輸特性曲線vO1，vO2f（vid）,vO1，vO2f（vid）的傳輸特性曲線,6.3差分式放大電路的傳輸特性,6.4集成電路運(yùn)算放大器,6.4.1集成電路運(yùn)算放大器CMOSMC14573,6.4.2集成運(yùn)算放大器741,6.4.1CMOSMC14573集成電路運(yùn)算放大器,1.電路結(jié)構(gòu)和工作原理,CMOSMC14573,6.4.2BJTLM741,集成電路的使用,6.5實(shí)際集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)和對(duì)應(yīng)用電路的影響,6.5.1實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù),6.5.2集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問題,6.5.1實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù),輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）,1.輸入失調(diào)電壓VIO,在室溫（25）及標(biāo)準(zhǔn)電源電壓下，輸入電壓為零時(shí)，為了使集成運(yùn)放的輸出電壓為零，在輸入端加的補(bǔ)償電壓叫做失調(diào)電壓VIO。一般約為（110）mV。超低失調(diào)運(yùn)放為（120）V。高精度運(yùn)放OP-117VIO=4V。MOSFET達(dá)20mV。,2.輸入偏置電流IIB,輸入偏置電流是指集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端靜態(tài)電流的平均值,IIB（IBNIBP）/2,BJT為10nA1A；MOSFET運(yùn)放IIB在pA數(shù)量級(jí)。,6.5.1實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù),輸入直流誤差特性（輸入失調(diào)特性）,3.輸入失調(diào)電流IIO,輸入失調(diào)電流IIO是指當(dāng)輸入電壓為零時(shí)流入放大器兩輸入端的靜態(tài)基極電流之差，即IIO|IBPIBN|一般約為1nA0.1A。,4.溫度漂移,（1）輸入失調(diào)電壓溫漂VIO/T,（2）輸入失調(diào)電流溫漂IIO/T,6.5.1實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù),差模特性,1.開環(huán)差模電壓增益Avo和帶寬BW,開環(huán)差模電壓增益AvO,開環(huán)帶寬BW(fH),單位增益帶寬BWG(fT),741型運(yùn)放AvO的頻率響應(yīng),6.5.1實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù),差模特性,2.差模輸入電阻rid和輸出電阻ro,BJT輸入級(jí)的運(yùn)放rid一般在幾百千歐到數(shù)兆歐MOSFET為輸入級(jí)的運(yùn)放rid1012超高輸入電阻運(yùn)放rid1013、IIB0.040pA一般運(yùn)放的ro200，而超高速AD9610的ro0.05。,3.最大差模輸入電壓Vidmax,6.5.1實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù),共模特性,1.共模抑制比KCMR和共模輸入電阻ric,一般通用型運(yùn)放KCMR為（80120）dB，高精度運(yùn)放可達(dá)140dB，ric100M。,2.最大共模輸入電壓Vicmax,一般指運(yùn)放在作電壓跟隨器時(shí)，使輸出電壓產(chǎn)生1%跟隨誤差的共模輸入電壓幅值，高質(zhì)量的運(yùn)放可達(dá)13V。,6.5.1實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù),大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性,1.轉(zhuǎn)換速率SR,放大電路在閉環(huán)狀態(tài)下，輸入為大信號(hào)（例如階躍信號(hào)）時(shí)，輸出電壓對(duì)時(shí)間的最大變化速率，即,若信號(hào)為viVimsin2ft，則運(yùn)放的SR必須滿足SR2fmaxVom,6.5.1實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù),大信號(hào)動(dòng)態(tài)特性,2.全功率帶寬BWP,指運(yùn)放輸出最大峰值電壓時(shí)允許的最高頻率，即,SR和BWP是大信號(hào)和高頻信號(hào)工作時(shí)的重要指標(biāo)。一般通用型運(yùn)放SR在nV/s以下，741的SR=0.5V/s而高速運(yùn)放要求SR30V/s以上。目前超高速的運(yùn)放如AD9610的SR3500V/s。,電源特性,1.電源電壓抑制比KSVR,衡量電源電壓波動(dòng)對(duì)輸出電壓的影響,2.靜態(tài)功耗PV,6.5.1實(shí)際集成運(yùn)放的主要參數(shù),1.集成運(yùn)放的選用,根據(jù)技術(shù)要求應(yīng)首選通用型運(yùn)放，當(dāng)通用型運(yùn)放難以滿足要求時(shí)，才考慮專用型運(yùn)放，這是因?yàn)橥ㄓ眯推骷母黜?xiàng)參數(shù)比較均衡，做到技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。至于專用型運(yùn)放，雖然某項(xiàng)技術(shù)參數(shù)很突出，但其他參數(shù)則難以兼顧，例如低噪聲運(yùn)放的帶寬往往設(shè)計(jì)得較窄，而高速型與高精度常常有矛盾，如此等等。,6.5.2集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問題,通用型高阻型高速型低功耗型高壓型大功率型高精度型,2.失調(diào)電壓VIO、失調(diào)電流IIO和偏置電流IIB帶來的誤差,6.5.2集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問題,輸入為零時(shí)的等效電路,解得誤差電壓,當(dāng)時(shí)，可以消除偏置電流引起的誤差，此時(shí),當(dāng)電路為積分運(yùn)算時(shí)，,即換成電容C，則,時(shí)間越長，誤差越大，且易使輸出進(jìn)入飽和狀態(tài)。,引起的誤差仍存在,3.調(diào)零補(bǔ)償,6.5.2集成運(yùn)放應(yīng)用中的實(shí)際問題,（a）調(diào)零電路（b）反相端加入補(bǔ)償電路,6模擬集成電路,6.6變跨導(dǎo)式模擬