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第八章 集成运算放大器 8.1直接耦合放大电路
一、前后级静态工作点的配置问题
直接耦合使各放大级的工作点互相影响，这是构成直接耦合多级放大电路时首先要加以解决的问题。
1、用发射极电阻调节电位的直接耦合放大电路 2、用二极管调节电位的直接耦合放大电路 3、用稳压管调节电位的直接耦合放大电路
4、采用NPN型三极管和PNP型三极管组成互补耦合放大电路 二、零点漂移问题
当放大器的输入信号Ui=0时，其输出电压u0往往不为常数，或者三极管的工作点随时间而逐渐偏离原有静态值的现象。
产生零点漂移的原因：电路中参数变化，如电源电压波动、元件老化、半导体元件参数随温度而变化。其中主要原因是温度的影响，所以有时也用温度漂移或时间漂移来表示。工作点参数的变化往往由相应的指标来衡量。
一般将在一定时间内，或一定温度变化范围内的输出级工作点的变化值除以放大倍数，即将输出级的漂移值归算到输入级来表示的。例如 ?V/?C 或 ?V/min。
因此，克服零漂、提高电压放大倍数是直接耦合放大电路的主要研究内容。
8.2差动放大电路
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一、直接耦合放大电路的零点漂移
直接耦合放大电路的零点漂移主要是晶体管的温漂造成的。在基本差动放大电路中，利用参数的对称性进行补偿来抑制温漂。在长尾电路和具有恒流源的差动放大电路中，还利用共模负反馈或恒流源抑制每只放大管的温漂。 二、差动放大电路组成及特点
1、电路组成
差分放大器是由对称的两个基本放大电路通过射极公共电阻耦合构成的。“对称”的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等，即Rc1=Rc2，Rb1=Rb2，
?1=?2，VBE1=VBE2，rbe1= rbe2， ICBO1=ICBO2。
2、电路特性
（1）差动放大电路对零漂在内的共模信号有抑制作用； （2）差动放大电路对差模信号有放大作用；
（3）共模负反馈电阻Re的作用：①稳定静态工作点。②对差模信号无影响。③对共模信号有负反馈作用：Re越大对共模信号的抑制作用越强；也可能使电路的放大能力变差。
3、差动放大电路的输入和输出方式
（1）差动放大电路可以有两个输入端：同相输入端和反相输入端。根据规定的正方向，在某输入端加上一定极性的信号，如果输出信号的极性与其相同，则该输入端称为同相输入端。反之，如果输出信号的极性与其相反，则该输入端称为反相输入端。
（2）信号的输入方式：若信号同时加到同相输入端和反相输入端，称为双端输入；若信号仅从一个输入端加入，称为单端输入。
（3）信号的输出方式：差动放大电路可以有两个输出端：集电极C1和C2。从C1和C2输出称为双端输出；仅从集电极C1或C2对地输出称为单端输出。
按照信号的输入、输出方式，或输入端与输出端接地情况的不同，差动放大
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电路有四种接法：双端输入/双端输出；双端输入/单端输出；单端输入/双端输出；单端输入/单端输出； 4、差模信号和共模信号
1）差模信号：幅度相等、极性相反的一对输入信号。通常为有用信号。 2）共模信号：幅度相等、极性相同的一对输入信号。通常为温漂和干扰信号。 3）比较输入：作用。
ui1ui1和
uu2
可以分解为一对差模信号
?uid和一对共模信号
uic的叠加
和
uu2
均接地，故信号的输入方式无关，可分两种情况进行：双端输出和
单端输出。
6、差动放大电路的动态性能指标
（1）差模电压放大倍数Ad：描述电路放大差模信号的能力； （2）差模输入电阻Rid：差模信号作用下的输入电阻。 （3）差模输出电阻Rod：差模信号作用下的输出电阻。 （4）共模电压放大倍数Ac：描述电路抑制共模信号的能力；
KCMR?（5）共模抑制比
AdAc；理想情况下，共模放大倍数为0，共模抑制
比为∞。
7、差动放大电路的动态分析
求解动态参数的关键是针对差模参数和共模参数，应分别画出微变等效电路进行计算。差模和共模微变等效电路的主要区别是对Re的处理不同：在差模等效电路中，双端输入时Re视为短路；单端输入时Re视为开路。在共模信号作用下对单边电路而言，发射极等效电阻为2Re。虽然差动放大电路有四种接法，且有三种不同的输入信号。由于单端输入可以转换为双端输入；比较输入可以看成
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是差模输入和共模输入的叠加。实际分析计算时，只须考虑两种情况：差模信号作用下的双入—双出、双入—单出；共模信号作用下的双入—双出、双入—单出。 二、改进型为了既能采用较低的电源电压又能有很大的Re等效电阻，可采用恒流源电路来替代Re，这样可以大大增加电路抑制共模信号的能力。 三、差动放大电路的几种连接方法 1、双端输入、双端输出 2、双端输入、单端输出 3、单端输入、双端输出 4、单端输入、单端输出
8．3 集成运算放大器的简单介绍
一、集成电路中的元器件特点
1、集成电路中的元器件是在相同的工艺条件下做出的，邻近的器件具有良
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好的对称性，而且受环境温度和干扰的影响后的变化也相同，因而特别有利于实现需要对称结构的电路。
2、集成工艺制造的电阻、电容数值范围有一定的限制。
3、集成工艺制造晶体管、场效应管最容易，众多数量的晶体管通过一次综合工艺完成。集成晶体管有纵向NPN型管、横向PNP型管和场效应管，前者在集成元器件中占用硅片面积最小、性能好、β值高，用的也最多；而横向PNP管是利用制造纵向NPN管的工艺或稍加改造制成，其中PNP管β值低，但反耐压高，常和NPN型管配合使用。 二、集成电路结构形式上的特点
利用元器件参数的对称性来提高电路稳定性 利用有源器件代替无源元件 采用直接耦合方式 采用较复杂的电路结构 适当利用外接分立元件 三、电路的简单说明
1、集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，它的方框图如下图所示。
输入级要使用高性能的差分放大电路，它必须对共模信号有很强的抑制力，而且采用双端输入、双端输出的形式。
中间放大级要提供高的电压增益，以保证运放的运算精度。中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器。
互补输出级由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成，以获得正负两
第八章集成运算放大器教案
