《模拟电子技术》课程教学资源（讲稿）集成电路运算放大器 Differential and Multistage Amplifiers

06集成电路运算放大器 Ref:Chapter 11 Differential and Multistage Amplifiers 6.1直流放大器 The Differential Amplifier 6.2集成运算放大器 The Operational Amplifier

Ref: Chapter 11_Differential and Multistage Amplifiers The Differential Amplifier The Operational Amplifier

61直流放大器 6.1.1概述 6.1.2基本差动放大器长尾式差放 6.1.3带恒流源的差动放大器 6.1.4差放应用—土壤干湿指示器 6.1.5基本要求与小结

6.1.1 概述 6.1.2 基本差动放大器——长尾式差放 6.1.3 带恒流源的差动放大器 6.1.4 差放应用——土壤干湿指示器 6.1.5 基本要求与小结

61直流放大器 6.1.1概述 、特点(实质) DC input voltages can be amplified f1=0—直接耦合 二、存在问题 零漂严重! Differential 三、解决 amplifier 采用差动放大器 V。=Ad(vi1-V Differential Amplifier or Diff-Amp

6.1.1 概 述 一、特点（实质） DC input voltages can be amplified fL =0 二、存在问题 零漂严重！ 三、解决 采用差动放大器 (Differential Amplifier or Diff-Amp) 直接耦合 v o vi1 vi2 Differential amplifier v o = A d (vi1 - vi2 )

612基本差动放大器长尾式差放 组成 Configuration) 对称的两个共射电路通过射极公共电阻耦合而成 BJT Diferential pair:Re(阻值大,故称长尾巴) BB=B CC BEl BE2 BE Rc R bel be2 be cbo1 CBO CiRO=Rc 2 RsRs2=R EE

一、 组成(Configuration) 对称的两个共射电路通过射极公共电阻耦合而成 BJT Diferential_Pair: β1=β2=β VBE1=VBE2= VBE rbe1= rbe2= rbe ICBO1=ICBO2= ICBO RC1=RC2= RC Rs1=Rs2= Rs 6.1.2 基本差动放大器——长尾式差放 Re(阻值大，故称长尾巴)

二、输入和输出方式 两个输入端: 双端输入(two- sided input) R 单端输入( single-sided input 1 012 两个输出端: s 双端输出(two- sided output 单端输出(one- sided input EE 四种接法: 双入双出 单入双出 双入单出 单入单出

二、 输入和输出方式 两个输入端： 双端输出(two-sided output) 单端输出(one-sided input) 双端输入(two-sided input) 单端输入(single-sided input) 两个输出端： 双入双出 单入双出 双入单出 单入单出 四种接法：

三、差模信号和共模信号 差模信号 共模信号 (differential-mode) (common-mode) 大小相等,极性相反大小相等,极性相同 Vsd=-vsd2 Vscl= vsc v 直流信号:交直流信号 直流信号1交直流信号 m [2 (b)差模信号 (a)共模信号

三、 差模信号和共模信号 差模信号 (differential-mode) 大小相等，极性相同 vsc1= vsc2 共模信号 (common-mode) 大小相等，极性相反 vsd1= - vsd2

任意信号分解为共模信号和差模信号 V=V+v Co sd2 sd2 Tv sC2 R + T d 2 2 V;1+1 R 2 2mv 2 2 i1①10mV 6mV(D112 例 emv 10mv 9 -omv VilVi2= 2mV( 2mV) 2 sd2 schily = my 米差模信号定义2:Vsd=vu-Vn

⎩ ⎨ ⎧ += += 222 111 scsdi scsdi vvv vvv ∵ 任意信号分解为共模信号 和差模信号 例： vi1=10mv, vi2=6mv ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ = −= 21 1 2 scsc sd sd vv vv ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ + == − =−= ∴ 2 2 21 21 21 1 2 ii scsc ii sd sd vv vv vv vv mV vv vv ii scsc 8 2 21 21 = + == 2mV( -2mV) 2 2 21 1 2 = = − =−= s d ii sd sd v vv vv *差模信号定义 2： vsd = vi1 - vi2

四、特点 抑制共模(零漂、干扰) R 2 1、对称性(双出) 2、大Re(单出) + 2mV 共模信号放大 11()10mV 6mV (vi2 倍数极小! 放大差模 联体处为“差模地” signal ground)l Re 0 双出v。=2v(v2)(单出)

• 抑制共模(零漂、干扰) 四、 特点 • 放大差模 1、对称性(双出) 2、大Re (单出) 共模信号放大 倍数极小！ iRe=0 双出vo=2vo1(vo2 )(单出) 联体处为“差模地” (signal ground)

五、性能分析 静态计算(Q1、Q2)(空载) 名略1x、u,1即:VnVn=0?何种偏置? 入手点: Re VRI-GVEE-V BE R R T 0-(-VE) EE BE R R R R Cl 2 ①2 EE VcE=Vc-v=(Vc-lcR。)-(-VB)=Vc-CR。+VBE

2 I I=I Re C2C1 = e 1B EE BE Re R V)V(V =I −− − 一、静态计算(Q1、Q2)（空载） 忽略IB1、IB2，即：VB1=VB2=0 入手点： IRe e EE BE R VV = − e EE BE R V)V(0 = −− − CE − EC − cCCC − − BE = − + VRIV)V()RIV(=VV=V BEcCCC β = 1C B2B1 I I=I 五、 性能分析 ？何种偏置？

、动态计算(Av、R R) (一)差模参数(Aa、RRn) (二)共模参数(AR1、Rn) 与差放接法有关 双入双出 四种接法 2.双入单出 3.单入双出 4.单入单出

二、动态计算（AV、Ri、 Ro） (一）差模参数（AVd、Rid、Ro） （二）共模参数（AVc、Ric、Ro） 与差放接法有关 1. 双入双出 2. 双入单出 3. 单入双出 4. 单入单出 四种接法