第5章集成电路运算放大器及应用.ppt

第五章 集成电路运算放大器及应用;5. 1 差动放大电路;本节主要内容： 5.1.1 基本差分电路 5.1.2 长尾式差分电路 5.1.3 长尾式差分电路的工作原理分析 5.1.4 差分放大电路四种接法的分析与比较;特点：结构对称。;5.1.1 基本差分电路;输入信号： 输出信号： 电压放大倍数： ; ① 当输入信号vi1和vi2大小相等、极性相反时，定义为差分输入信号或差模输入信号vd 。 vi1 = - vi2 ， 此时，放大电路的输入电压为： 或： 式中，vd称为差动输入电压。;② 当输入信号vi1和vi2大小相等、极性相同时，定义为共模输入信号vc 。则： 或： ;③ 当输入信号中既有差模信号，又有共模信号时，则 基本差分电路输入端的信号可分解为二种信号的叠加，即 ;根据两式可得出如下结论： 在差分放大电路输入端施加的任意形式的信号都可以分解为差模信号与共模信号的叠加，输出端的响应都可视为差模信号与共模信号共同作用的结果。 ;例 已知基本差分放大电路如图5-1-1所示vi1=5V，vi2 =3V，求此时作用于放大电路输入端的差模电压为多少？共模电压为多少？; 于是，两个实际的输入信号电压可等效为图 (a)或图 (b)的形式。; 由图可见，对于差 模输入信号，由于vi1= -vi2 则 根据共射放大电路输出与输入反相的特点： 得，差模输入信号作用下的电压放大倍数为： Ad称为差模电压放大倍数。 对于共模输入信号： 由于电路对称，则 AC称为共模电压放大倍数。;3、放大倍数的计算： 基本差分放大电路只对差模输入信号进行放大，而不对共模信号进行放大。在双端输出的情况下，放大电路的差模电压放大倍数等于一个单级共射放大电路的电压放大倍数。 在理想对称的条件下，如果共模信号能够模拟温度的变化，则不难看出，无论温度怎么变化，输出端皆为零，从而达到了抑制输出信号电压的零点漂移。;5.1.2 长尾式差分电路;在基本差分放大电路的发射极 接入一个射极电阻RE，以便引 入电流负反馈，稳定输入电压， 减小零漂。 发射极电阻RE犹如在基本差分电路中多了一条尾巴，RE愈大，稳定性愈好，相当于尾巴愈长，故称为长尾式差分电路。 射极电阻RE愈大，对共模信号的反馈作用愈强，抑制零漂的效果愈好，但同时，RE上的直流压降也愈大，三极管放大的动态范围愈小。 解决办法是增加一个负电源VEE，用以增加三极管的动态范围。如图5-1-3所示。;2、长尾式差分电路的几种接法 （1）双端输入双端输出 输入信号分别在三极管T1、 T2的基极输入，从T1、T2的 集电极之间输出。这种接法 称为双端输入双端输出电路。 如图5-1-3所示。;4.5.2 长尾式差分电路;4.5.2 长尾式差分电路;4.5.2 长尾式差分电路;4.5.3 长尾式差分电路 的工作原理分析;5.1.3 长尾式差分电路 的工作原理分析; 当差分放大电路两输入端加上任意 信号vi1、vi2时，都可以等效为差模 和共模信号的叠号，根据叠加原理， 可以分别进行分析。 （1）差模信号vid 由于电路的对称性使vi均分给两个输入端，即 即在输出端RL两端有信号输出。;4.5.3 长尾式差分电路 的工作原理分析;4.5.3 长尾式差分电路 的工作原理分析;② 差模输入电阻： 为差模输入信号电压与差模 输入信号电流之比，即从两 个输入端看进去的总差模输入电阻。 ③ 差模输出电阻： 双端输出时，两输出端之间呈现的差模输出电阻为 ;（2）共模分析 双入双出电路加共模信号 如图5-1-11所示。 加共模信号时：vic1=vic2=vic 由于电路两边对称，RE上的电流变化是每个三极管电流变化的两倍。 从电压等效的观点来看，对共模信号而言，每个晶体管发射极相当于各接2RE电阻。 如图5-1-12所示。 画出共模信号作用下的交流通路如图5-1-13所示。; ① 共模电压增益 由于电路对称，ic1=ic2=ic, 则vc1=vc2 voc=vc1-vc2=0