1、4.1 直接耦合放大器 在自动控制和自动测量等装置中，首先在自动控制和自动测量等装置中，首先将一些参数（如温度、转速等）用传感器将一些参数（如温度、转速等）用传感器（热电偶、测速装置、光电元件等）转变为（热电偶、测速装置、光电元件等）转变为电信号，而这些电信号是很微弱的，一般只电信号，而这些电信号是很微弱的，一般只有毫伏级，且变化极为缓慢或极性往往固定有毫伏级，且变化极为缓慢或极性往往固定不变（直流信号），必须加以放大才能输出不变（直流信号），必须加以放大才能输出至控制机构，对于这些信号必须通过直接耦至控制机构，对于这些信号必须通过直接耦合放大器放大合放大器放大。4.1 直接耦合放大器 1频率
2、响应好，可以放大变频率响应好，可以放大变化缓慢的交流信号，也可以放化缓慢的交流信号，也可以放大直流信号。大直流信号。4.1.1 直接耦合放大器的特点直接耦合放大器的特点 2前后级静态工作点相互影前后级静态工作点相互影响，前后级直流电平必须正确响，前后级直流电平必须正确配合才能保证三极管工作在放配合才能保证三极管工作在放大区。大区。4.1 直接耦合放大器 解决前后级直流电平配合的方法解决前后级直流电平配合的方法:4.1 直接耦合放大器 解决前后级直流电平配合的方法解决前后级直流电平配合的方法:4.1.2 零点漂移零点漂移 4.1 直接耦合放大器 在直流放大器中，将放大器的输入端在直流放大器中，将
3、放大器的输入端短路（无输入信号），放大器的输出电压短路（无输入信号），放大器的输出电压也会偏离原来的起始值而发生忽大忽小、也会偏离原来的起始值而发生忽大忽小、忽快忽慢的电压波动，这种现象称零点漂忽快忽慢的电压波动，这种现象称零点漂移。而且放大器级数愈多，放大倍数愈大，移。而且放大器级数愈多，放大倍数愈大，零点漂移现象也愈严重。零点漂移现象也愈严重。 衡量一个放大器零点漂移的大小，只衡量一个放大器零点漂移的大小，只看其输出端漂移电压的大小是不全面的，看其输出端漂移电压的大小是不全面的，还必须考虑放大器的放大倍数。因此零漂还必须考虑放大器的放大倍数。因此零漂一般都是将放大器的输出漂移电压折合到一般
4、都是将放大器的输出漂移电压折合到输入端来衡量的。即：输入端来衡量的。即：4.1.2 零点漂移零点漂移 4.1 直接耦合放大器 4.1.2 零点漂移零点漂移 产生零点漂移的原因很多，例如电源电压的波产生零点漂移的原因很多，例如电源电压的波动，三极管参数随温度变化等。实践证明，三极管动，三极管参数随温度变化等。实践证明，三极管参数随温度变化是造成零点漂移的主要因素。参数随温度变化是造成零点漂移的主要因素。4.1 直接耦合放大器 由于硅管的反向饱和电流比锗管小得多，热由于硅管的反向饱和电流比锗管小得多，热稳定性能较好，因此在直流放大器中多采用硅管。稳定性能较好，因此在直流放大器中多采用硅管。在多级直
5、流放大器中，第一级的零点漂移对整个在多级直流放大器中，第一级的零点漂移对整个放大器的零点漂移影响最大，故减小前级放大器放大器的零点漂移影响最大，故减小前级放大器的零点漂移是至关重要的，而克服零点漂移最有的零点漂移是至关重要的，而克服零点漂移最有效的电路为差动放大电路。效的电路为差动放大电路。 4.2 差动放大电路 4.2.1 基本差动放大电路基本差动放大电路 由于电路对称，当输由于电路对称，当输入信号为入信号为0时，两管电流时，两管电流相等，两管的集电极电位相等，两管的集电极电位也相等，所以输出电压为也相等，所以输出电压为0。当温度变化时引起三。当温度变化时引起三极管参数变化，使每个三极管参数
6、变化，使每个三极管集电极电位同时发生极管集电极电位同时发生漂移，两集电极电压的变漂移，两集电极电压的变化是相互抵消的。化是相互抵消的。1差模输入差模输入 差模输入是指两输入信号大小相等而极性相反差模输入是指两输入信号大小相等而极性相反4.2 差动放大电路 4.2.1 基本差动放大电路基本差动放大电路 4.2 差动放大电路 4.2.1 基本差动放大电路基本差动放大电路 2共模输入共模输入 共模输入是指两个输入信号大小相等且极性也相同共模输入是指两个输入信号大小相等且极性也相同 4.2 差动放大电路 4.2.1 基本差动放大电路基本差动放大电路 4.2 差动放大电路 4.2.1 基本差动放大电路基
7、本差动放大电路 在电路完全对称的情况下，差动放大电路双在电路完全对称的情况下，差动放大电路双端输出时共模电压放大倍数等于零，即差动放大端输出时共模电压放大倍数等于零，即差动放大电路对共模信号无放大作用。为了衡量差动放大电路对共模信号无放大作用。为了衡量差动放大电路抑制零漂的效果，我们引入共模抑制比这一电路抑制零漂的效果，我们引入共模抑制比这一定量指标。定量指标。2共模输入共模输入 4.2 差动放大电路 4.2.1 基本差动放大电路基本差动放大电路 3任意输入信号任意输入信号 ； 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大
8、电路 4.2 差动放大电路 1静态分析静态分析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 求静态工作点。求静态工作点。解：解：例例4-1如图所示，已知：，如图所示，已知：，2动态分析动态分析 （1）共模输入信号）共模输入信号 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 由于电路对称，因由于电路对称，因此长尾式差动放大电路此长尾式差动放大电路双端输出时，其共模输双端输出时，其共模输出电压等于零。出电压等于零。 若长尾式差动放若长尾式差动放大电路单端输出，相大电路单端输
9、出，相当每管发射极接当每管发射极接 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 2动态分析动态分析 2动态分析动态分析 （2）差模输入信号）差模输入信号 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 输入差模信号时，因两管输入信号大小相等输入差模信号时，因两管输入信号大小相等而极性相反，当一管的发射极电流增大时，另一而极性相反，当一管的发射极电流增大时，另一管的发射极电流就减小，且增大的量与减小的量管的发射极电流就减小，且增大的量与减小的量是相同的，因此在共模电阻上电流的变化量为零，是相同的，因此在共模电阻上电流的变化量为零，即发射极电阻对
10、差模输入信号相当于短接，故双即发射极电阻对差模输入信号相当于短接，故双端输出的差模放大倍数仍为单管放大倍数。端输出的差模放大倍数仍为单管放大倍数。若双端输出时接负载电阻，因电路对称，且若双端输出时接负载电阻，因电路对称，且一只管子电位下降而另一只管子的电位升高，故一只管子电位下降而另一只管子的电位升高，故负载电阻中点即处的电位不变，可以认为该点对负载电阻中点即处的电位不变，可以认为该点对地交流短路，相当于每边接负载电阻地交流短路，相当于每边接负载电阻 ：2动态分析动态分析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 （2）差模输入信号）差模输入信号 2动态分析动态分
11、析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 （2）差模输入信号）差模输入信号 2动态分析动态分析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 （2）差模输入信号）差模输入信号 双端输出：双端输出： 2动态分析动态分析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 （2）差模输入信号）差模输入信号 单端输出：单端输出： 反相输出反相输出 同相输出同相输出 2动态分析动态分析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 （2）差模输入信号）差模输入信号 单端差模输出电阻为单端差模输出电
12、阻为 ：双端差模输出电阻为双端差模输出电阻为 ：差模输入电阻为：差模输入电阻为：2动态分析动态分析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 （3）一般输入信号情况）一般输入信号情况 2动态分析动态分析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 例例4-2如图所示，已知：如图所示，已知： , , , , , 。求。求: ; 双端输出时差模空载电压放大倍数双端输出时差模空载电压放大倍数 ; 双端输出带负载时差模电压放大倍数双端输出带负载时差模电压放大倍数 若若双端输出时输出电压是多少？双端输出时输出电压是多少？ 差模输入电阻及双端输出电
13、阻。差模输入电阻及双端输出电阻。 2动态分析动态分析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 解：解：2动态分析动态分析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 解：解： 2动态分析动态分析 4.2 差动放大电路 4.2.2 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路 4.2 差动放大电路 4.2.3 恒流源式差动放大电路恒流源式差动放大电路 共模负反馈电阻愈大，对零点漂移的抑制能力愈强共模负反馈电阻愈大，对零点漂移的抑制能力愈强 。 4.2 差动放大电路 恒流源差放电路静态工作点的估算：恒流源差放电路静态工作点的估算： 4.2.3 恒
14、流源式差动放大电路恒流源式差动放大电路 4.2 差动放大电路 4.2.4 差动放大电路传输特性差动放大电路传输特性 4.2 差动放大电路 4.2.4 差动放大电路传输特性差动放大电路传输特性 4.2 差动放大电路 4.2.4 差动放大电路传输特性差动放大电路传输特性 4.3 集成运算放大器 集成电路就是利用半导体制造工艺把整个电集成电路就是利用半导体制造工艺把整个电路的各个元件以及相互之间的连接同时制造在一路的各个元件以及相互之间的连接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分割的整体，实块半导体芯片上，组成一个不可分割的整体，实现了材料、元件和电路的三结合。集成电路与分现了材料、元件和电路的
15、三结合。集成电路与分立元件电路相比，具有体积小、重量轻、功耗小、立元件电路相比，具有体积小、重量轻、功耗小、成本低等特点，且由于焊点的减少，使集成电路成本低等特点，且由于焊点的减少，使集成电路的可靠性大大高于分立元件电路。的可靠性大大高于分立元件电路。 1集成运算放大电路的基本组成集成运算放大电路的基本组成 4.3.1 集成电路的特点集成电路的特点 输入级：为抑制零漂并提高输入电阻，输入级采用差放电路。输入级：为抑制零漂并提高输入电阻，输入级采用差放电路。 4.3 集成运算放大器 中间级：其主要作用是提供很高的电压放大倍数中间级：其主要作用是提供很高的电压放大倍数 。输出级：要求其输出电阻低及
16、有足够大的带负载能力。输出级：要求其输出电阻低及有足够大的带负载能力。 偏置电路：为各级放大电路提供合适的偏置电流偏置电路：为各级放大电路提供合适的偏置电流。2集成运算放大器的外形及表示符号集成运算放大器的外形及表示符号 4.3 集成运算放大器 4.3.1 集成电路的特点集成电路的特点 3集成运算放大器的性能指标集成运算放大器的性能指标 （1）输入特性参数）输入特性参数 4.3 集成运算放大器 4.3.1 集成电路的特点集成电路的特点 输入失调电压：使输出为零，须在输入端加的补偿电压。输入失调电压：使输出为零，须在输入端加的补偿电压。 输入失调电压温度系数：输入失调电压对温度的变化率。输入失调电压温度系数：输入失调电压对温度的变化率。 输入偏置入偏置电流流：输出为零时，两输入端静态电流平均值。：输出为零时，两输入端静态电流平均值。 输入偏置电流温度系数：输入偏置电流与温度的变化比。输入偏置电流温度系数：输入偏置电流与温度的变化比。 输入失调电流：补偿后输出为零时，两管基极电流之差。输入失调电流：补偿后输出为零时，两管基极电流之差。 输入失调电流温度系数：输入失调电流与温度的变化比。输入
