模 拟 电 子 技 术多级放大电路和集成电路运算放大器第 三 章
3.1 多级放大电路
3.3 集成电路运算放大器小结
3.2 差分放大电路模 拟 电 子 技 术引 言
3.1.1 级间耦合问题
3.1.2 多级放大电路的分析
3.1 多级放大电路模 拟 电 子 技 术
为什么要多级放大？ 在第 2章,我们主要研究了由一个晶体管组成基本放大电路,它们的电压放大倍数一般只有几十倍 。 但是在实际应用中,往往需要放大非常微弱的信号,上述的放大倍数是远远不够的 。 为了获得更高的电压放大倍数,可以把多个基本放大电路连接起来,组成,多级放大电路,。 其中每一个基本放大电路叫做一,级,,
而级与级之间的连接方式则叫做,耦合方式,。
实际上,单级放大电路中也存在电路与信号源以及负载之间的耦合问题 。
引 言模 拟 电 子 技 术
3.1.1 级间耦合问题极间耦合形式：
直接耦合 A1 A2
电路简单，能放大交、直流信号，,Q” 互相影响，零点漂移严重。
阻容耦合 A1 A2
各级,Q” 独立，只放大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。
变压器耦合 A1 A2
用于选频放大器、
功率放大器等。
模 拟 电 子 技 术
1,阻容耦合阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接,其方框图所示 。
阻容耦合放大电路的方框图模 拟 电 子 技 术单级阻容耦合放大电路 两极阻容耦合放大电路模 拟 电 子 技 术
1） 各级的直流工作点相互独立 。 由于电容器隔直流而通交流,所以它们的直流通路相互隔离,相互独立的,
这样就给设计,调试和分析带来很大方便 。
2） 在传输过程中,交流信号损失少 。 只要耦合电容选得足够大,则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后 级,实现逐级放大 。
优点：
3）电路的温漂小。
4）体积小，成本低。
模 拟 电 子 技 术缺点：
2）低频特性差；1）无法集成；
3）只能使信号直接通过，而不能改变其参数。
2,变压器耦合变压器可以通过磁路的耦合把一次侧的交流信号传送到二次侧，
因此可以作为耦合元件。
变压器耦合的两级放大电路模 拟 电 子 技 术为什么要讲变压器耦合？ 因为变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。
图 4-5 变压器的等效电路工作原理：
n
1
I
I,n
U
U
2
1
2
1
L
2
2
22
2
2
1
1
L RnI
Un
n
I
nU
I
UR
模 拟 电 子 技 术优点,1） 变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。 因为变压器不能传送直流信号。
2） 变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。
3）变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、
电压以及阻抗变换。
缺点,1）高频和低频性能都很差；
2）体积大，成本高，无法集成。
模 拟 电 子 技 术
3 直接耦合直接耦合和两级放大电路存在两个问题：
1）第一级的静态工作点已接近饱和区。
2）由于采用同种类型的管子，级数不能太多。
（ 1）直接耦合的具体形式模 拟 电 子 技 术为了解决第一个问题：可以采用如下的办法。
（ a）
R RB1 C1
ui uoT
T
1
2U
CE1
E2R
RC2
(a) 加入电阻 RE2
模 拟 电 子 技 术
R RB1 C1 RC2
u
i
uoT T1 2
R
Uz
+V
Dz
CC
（ b）在 T2的发射极加入稳压管模 拟 电 子 技 术
R RB1 C1 RE2
ui uoT
T
1
2
RC2
VCC+
为了解决第二个问题：可以在电路中采用不同类型的管子，即 NPN和 PNP管配合使用，如下图所示 。
利用 NPN型管和 PNP型管进行电平移动模 拟 电 子 技 术
（ 1） 电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号 。
由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。
（ 2） 便于集成 。 由于电路中只有晶体管和电阻，
没有电容器和电感器，因此便于集成。
缺点：
优点,
（ 1）各级的静态工作点不独立，相互影响 。会给设计、
计算和调试带来不便。
（ 2）引入了零点漂移问题 。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。
（ 2）直接耦合放大电路的优缺点模 拟 电 子 技 术
（ 3）直接耦合放大电路中的零点漂移问题
1）何谓零点漂移？
2）产生零点漂移的原因
3）零点漂移的严重性及其抑制方法电阻，管子参数的变化，电源电压的波动。如果采用高精度电阻并经经过老化处理和采 用高稳定度的电源，则 晶体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。
如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟，就无法正确地将两者加以区分。因此，为了使放大电路能正常工作，必须有效地抑制零点漂移。
模 拟 电 子 技 术注意：为什么只对直接耦合多级放大电路提出这一问题呢？原来温度的变化和零点漂移都是随时间缓慢变化的，如果放大电路各级之间采用阻容耦合，这种缓慢变化的信号不会逐级传递和放大，问题不会很严重。但是，对直接耦合多级放大电路来说，输入级的零点漂移会逐级放大，在输出端造成严重的影响。特别时当温度变化较大，放大电路级数多时，造成的影响尤为严重。
模 拟 电 子 技 术抑制零点漂移的方法：
1）采用恒温措施，使晶体管工作温度稳定。需要恒温室或槽，因此设备复杂，成本高。
2）采用温度补偿法。就是在电路中用热敏元件或二极管（或晶体管的发射结）来与工作管的温度特性互相补偿。最有效的方法是设计特殊形式的放大电路，用特性相同的两个管子来提供输出，使它们的零点漂移相互抵消。这就是“差动放大电路”的设计思想。
3）采用直流负反馈稳定静态工作点。
4）各级之间采用阻容耦合。
模 拟 电 子 技 术
4）零点漂移大小的衡量
△ uIdr= △ uOdr/Au △ T
△ uOdr是输出端的漂移电压；
△ uIdr就是温度每变化 1℃ 折合到放大电路输入端的漂移电压。
△ T是温度的变化；
Au是电路的电压放大倍数；
模 拟 电 子 技 术思路：根据电路的约束条件和管子的 IB,IC和 IE的相互关系，列出方程组求解。如果电路中有特殊电位点，则应以此为突破口，简化求解过程。
3.1.2多级放大电路的分析
1、静态工作点的分析变压器耦合 同第二章单级放大电路阻容耦合直接耦合模 拟 电 子 技 术例,1 如图所示的两级电压放大电路，
已知 β 1= β 2 =50,T1和 T2均为 3DG8D。
计算前、后级放大电路的静态值 (UBE=0.6V);
RB1
C1
C2
RE1
+
++
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
oU
.
Ui.
模 拟 电 子 技 术解,两级放大电路的静态值可分别计算。
RB1
C1
C2
RE1
+
++
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
oU
.
Ui.
模 拟 电 子 技 术第一级是射极输出器,
A8.9mA275 0 )(11 0 0 0 0,624) (1
E1B1
BECC
B1 μ
RβR
UUI
mA 49,0mA 00 98.050 )(1)1( B1E1 II?
V77,10V2749.024E1E1CCCE RIUU
第二级是分压式偏置电路解,
模 拟 电 子 技 术
V26.84 3 V
4382
24
B2
B2B1
CC
B2 RRR
UV
mA 96,0mA
5,751,0
6,026,8
E2E2
B E 2B2
C2
RR
UUI －
模 拟 电 子 技 术
V71,6)V5,751,010(96,024
)( E2E2C2C2CCC E 2
RRRIUU
RB1
C1
C2
RE1
+
++
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
Ui.
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
oU
.
模 拟 电 子 技 术
2、动态性能分析
Au1
第一级
Au2
第二级
Aun
末 级
ui uo1 RL
RS
uou
s
uo2ui2 uin
ii
i
o
u
uA
u?
nu
u
u
u
u
u
u
u
i
o
i3
o3
2i
2o
i
1o,..?
= Au1·Au2 ···Aun
Au1(dB) = Au1 (dB) + Au2 (dB) + ··· + Aun (dB)
考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理 !!!
（ 1）放大倍数的计算模 拟 电 子 技 术
（ 2）输入和输出电阻的计算多级放大电路的 输入电阻 为第一级放大电路的输入电阻。
多级放大电路的 输出电阻 为最后一级放大电路的输出电阻。
模 拟 电 子 技 术例,2 如图所示的两级电压放大电路，
已知 β 1= β 2 =50,T1和 T2均为 3DG8D。
RB1
C1
C2
RE1
+
++
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
oU
.
Ui.
（ 1）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。
（ 2）求放大电路的输入电阻和输出电阻模 拟 电 子 技 术
（ 1）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数
994 0
22 950)(13
22 9)501(
)1(
)1(
L111be
L11
1u,.
.
Rr
RA?
第一级放大电路为射极输出器
2bI 2cI
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1bI 1cI
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui,oU.
o1U
.
模 拟 电 子 技 术第二级放大电路为共发射极放大电路
1851,050)(179,1 1050)1(
2E2b e 2
2C
2 －－ Rr
RA
u
总电压放大倍数
9,171 8 )(9 9 4,021 uuu AAA
2bI 2cI
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1bI 1cI
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui,oU.
o1U
.
模 拟 电 子 技 术
(2) 计算 r i和 r 0 微变等效电路
2ir1ii rr?
2bI 2cI
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1bI 1cI
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui,oU.
o1U
.
模 拟 电 子 技 术由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻 ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻 ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。
模 拟 电 子 技 术
k Ω58,1Ω96,0 26512 0 026)1(2 0 0
E
b e 2 Ir?
k 14)1(//// E2b e 2B2B12 Ω RrRRr i?
k 22,9k1427 1427// i2E1L1 ΩΩ rRR
2ir
2bI 2cI
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1bI 1cI
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui,oU.
o1U
.
模 拟 电 子 技 术
k Ω 349 0 265 0 )(12 0 026) (12 0 0r
E1
1b e 1,Iβ
k Ω 320)1(// L1b e 1B1i1i RrRrr?
2oo rr?
k10C2o2o Ω Rrr
2bI 2cI
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1bI 1cI
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui,oU.
o1U
.
模 拟 电 子 技 术
1 = 60,?2 = 100; rbe1= 2 k?,rbe2 = 2.2 k?。
求 Au,Ri,Ro。
例 3:
模 拟 电 子 技 术
[解 ]
Ri2 = R6 // R7 // rbe2 R?L1 = R3 // Ri2
9,61.0 612 3.1 60)1(
41b e 1
L11
1
Rr
RA
u?
1112.2 )1.5//7.4( 100
b e 2
L2
2
r
RA
u
AU=AU1?AU2
Ri = Ri1= R1 // R2 // [rbe1 + (1+?1)R4]
Ro = R8 = 4.7 k?
模 拟 电 子 技 术
3、三种耦合方式放大电路的应用场合阻容耦合放大电路：用于交流信号的放大。
变压器耦合放大电路：用于功率放大及调谐放大。
直接耦合放大电路：一般用于放大直流信号或缓慢变化的信号。
集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制零漂，它的输入级采用特殊形式的差动放大电路。
模 拟 电 子 技 术
3.2 差分放大电路
3.2.1 差分放大电路的工作原理
3.2.3 具有恒流源差分放大电路
3.2.2 差分放大电路的输入输出形式模 拟 电 子 技 术
3.2.1 差动放大电路的工作原理
(Differential Amplifier)
一 电路组成及抑制零漂的工作原理
1、电路组成特点：
a.两只完全相同的管子；
b.两个输入端，
两个输出端；
c.元件参数对称；
模 拟 电 子 技 术
2、抑制零漂的工作原理原理,静态时，输入信号为零，即将输入端①和
②短接。由于两管特性相同，所以当温度或其他外界条件发生变化时，两管的集电极电流 ICQ1和 ICQ2的变化规律始终相同，结果使两管的集电极电位 UCQ1,UCQ2始终相等，从而使 UOQ=UCQ1-UCQ2≡0，因此消除了零点漂移。
具体实践,在实践中，两个特性相同的管子采用“差分对管”，两半电路中对应的电阻可用电桥精密选配，
尽可能保证阻值对称性精度满足要求。
结论,可想而知，即使采取了这些措施，差动放大电路的两半电路仍不可能完全对称，也就是说，零点漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小。
模 拟 电 子 技 术
3、信号的输入方式和电路的响应
（ 1）差模输入方式 Ui1=Uid,Ui2=Uid
差模输入信号为 Ui1 － Ui2=2 Uid
差模输入方式若 Ui1的瞬时极性与参考极性一致，则 Ui2的瞬时极性与参考极性相反。
则有：
ui1↑→ib1 ↑ →ic1 ↑ →uc1↓
ui2 ↓ →ib2 ↓ →ic2 ↓ →uc2 ↑
输出电压 uO= uC1 － uC2≠0，而是出现了信号，记为 Uod。
定义,Ad=Uod/2Uid
模 拟 电 子 技 术
1i
1od
1u U
UA?
2i
2od
2u U
UA?
be1
C
1Bbe
Bbe
be
C
1i
1i
1i
1od
2u1u
rR
R
RRr
Rr
r
R
U
U
U
U
AA
id1uid2uid1u2od1odod UA2)U(AUAUUU
1u
id
od
d AU2
UA
结论：差模电压放大倍数等于半电路电压放大倍数。
模 拟 电 子 技 术
（ 2）共模输入方式
Ui1=Ui2=Uic 在共模输入信号作用下，差放两半电路中的电流和电压的变化完全相同。
ui1=ui2=0,uo=0
Ui1=Ui2=Uic时,Uoc=0。 定义,Ac=Uoc/Uic
共模输入方式下的差放电路模 拟 电 子 技 术
Ac叫做共模电压放大倍数。理论上讲,Ac为 0，实际上由于电路不完全对称，可能仍会有不大的 Uoc，一般 Ac,1。
既然 UOC=0或者 UOC很小，为什么还要讨论共模输入呢？
差放的两半电路完全对称，又处于同一工作环境，这时温度变化以及其它干扰因素对这两半电路都有完全相同的影响和作用，都等效成共模输入信号。如果在 Uic作用下,Uoc=0或 Ac=0，则说明差放有效地抑制了因温度变化而引起的零漂。
模 拟 电 子 技 术
（ 3）任意输入方式输入端分别接 Ui1和 Ui2，这种输入方式带有一般性，叫“任意输入方式”。
Uic = (Ui1+ Ui2 ) / 2
Ui1=Uic+Uid
Ui2=Uic+（ -Uid）
若 则Uid = (Ui1- Ui2 ) / 2
任意输入方式模 拟 电 子 技 术
（ 3）任意输入方式输入端分别接 Ui1和 Ui2，这种输入方式带有一般性，
叫“任意输入方式”。
Uic = (Ui1+ Ui2 ) / 2
Ui1=Uic+Uid Ui2=Uic+（ -Uid）
若则
Uid = (Ui1- Ui2 ) / 2
例如,Ui1=10mV Ui2=6mV
则 Uid=2mV
Uic=8mV
利用叠加原理得到,
Uo=Ad·2Uid+AcUic
= Ad（ Ui1- Ui2 ）
结论：在任意输入方式下，
被放大的是输入信号 Ui1和
Ui2的差值。这也是这种电路为什么叫做
“差动放大的原因”。
模 拟 电 子 技 术
（ 4）存在的问题及改进的方案以上研究的是基本的差动放大电路，它实际上不可能完全抑制零漂，因为两半电路不会完全对称。另外，如果从一管输出，则与单管放大电路一样，对零漂毫无抑制能力，而这种“单端输出”
方式的形式又是经常采用的。
稳定静态工作点，就是要减小 ICQ的变化，而抑制零点漂移也同样是减小 ICQ的变化。即抑制零点漂移和稳定静态工作点是一回事。因此可以借鉴工作点稳定电路中采用过的方法，在管子的射极上接一电阻。
这样，基本的差动放大电路就改进为如图 4-15所示。
图 4-15
模 拟 电 子 技 术可以想见,RE越大，则工作点越稳定，零点漂移也越小。
但,RE太大，在一定的工作电流下,RE上的压降太大，
管子的动态范围就会变小，如图 4-16所示。为了保证一定的静态工作电流和动态范围，而 RE又希望取得大些，
常采用双电源供电，用电源 VEE提供 RE上所需的电压。
采用双电源供电后的的负载线也如图 4-16所示，可以看出在同一个 ICQ下，输出电压的动态范围大多了。
模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术改进后的电路叫射极耦合差动放大电路也叫长尾电路。
射极耦合差动放大电路
1
2
2
RC RC
R1 R1VT
1 VT2+
-U
o
.RL
RW
RE
C1 C2
Ui
,+
_
VCC
VEE
模 拟 电 子 技 术因为有负电源 VEE提供发射极正偏所需要的电压，所以 RB可以去掉。 VT1和 VT2的射极之间还接入了电位器 RW，用于电路调零。
二 射极耦合差动放大电路的静态分析
0= i2i1?vv
静态工作点的计算：
忽略 Ib,有,Vb1=Vb2=0V
e
EE
Re
)(7.0=
R
VVI
模 拟 电 子 技 术
ReCC2C1 2
1= IIII
C E 2C E 1 = VV
)7.0(CCCC RIV
C
B1B1
III
三 射极耦合差动放大电路的动态分析以双端输入双端输出为例。
模 拟 电 子 技 术在讨论基本差动放大电路时已经讨论过
（ 1） Ad=Ad1
（ 2）对于任意输入信号 Ui1和 Ui2，可以用一个差模信号和一个共模信号叠加来表示。其中
Uid = (Ui1- Ui2 ) / 2 Uic = (Ui1+ Ui2 ) / 2
因此总是分别求电路的差模电压放大倍数和共模电压放大倍数。
模 拟 电 子 技 术
1、差模电压放大倍数关键在于画出差模信号作用下，半电路的交流通路和微变等效电路。
A、对差模信号，若一管的射极电流增大△ I，
则另一管的射极电流必然减小△ I，因而流过射极电阻 RE的总电流不变，即 RW的滑动端
C点的电位恒定，相当于交流接地。
B、负载 RL中点电位为交流地电位。
模 拟 电 子 技 术解释原因。
由此画出半电路的交流通路如图所示。
图 4-19
2
Rw)1(rR
RA
be1
L
d
2
RRR L
CL
模 拟 电 子 技 术
2、共模电压放大倍数在理想情况下，共模电压放大倍数 Ac=0。
3、差模输入电阻 Rid
图 4-20 差模输入电阻的等效电路模 拟 电 子 技 术
Rid=2[R1+rbe+(1+β)Rw/2]
4、差模输出电阻 Rod=2RC
5、共模输入电阻
]R2)1(r[
2
1
I2
U
I
U
R
Ebe
1ic
ic
ic
ic
ic
6、共模输出电阻 Roc=2RC
模 拟 电 子 技 术
10、差动放大电路的电压传输特性差放双入双出电压传输特性
7、共模抑制比
KCMR= ︱ Ad/Ac ︱
用分贝表示,KCMR=20lg ︱ Ad/Ac︳
Ad越大越好,Ac越小越好，因此 KCMR越大越好 。
8、最大共模输入电压 UICM
9、最大差模输入电压 UIDM
模 拟 电 子 技 术
3.2.2.差分放大电路的输入输出形式差动放大器共有四种输入输出方式,
1,双端输入、双端输出（ 双入双出 ）
2,双端输入、单端输出（ 双入单出 ）
3,单端输入、双端输出（ 单入双出 ）
4,单端输入、单端输出（ 单入单出 ）
主要讨论的问题有：
差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模输入电阻输出电阻模 拟 电 子 技 术
be
L
c
d
)
2
//(
rR
R
R
A
b
v
1.双端输入双端输出
(1)差模电压放大倍数
（ 2）共模电压放大倍数
0?vcA
（ 3）差模输入电阻
beid 2 rRR b
（ 4）输出电阻
co 2 RR?
输入幅值不同，
如何处理模 拟 电 子 技 术
beb Lcd 2
//
rR
RRA
v
2,双端输入单端输出这种方式适用于将差分信号转换为单端输出的信号。
(1)差模电压放大倍数
（ 2）差模输入电阻
beid 2 rRR b
（ 3）输出电阻
co RR?
模 拟 电 子 技 术
（ 4）共模电压放大倍数共模等效电路：
IC
O C 1
c = v
vA
v
ebeb
L
2)1(
'=
RrR
R
e
L
2
'
R
R
模 拟 电 子 技 术
3,单端输入双端输出单端输入等效双端输入,
因为右侧的 Rb+rbe归算到发射极回路的值 [(Rs+rbe) /(1+?)]<<
Re，故 Re 对 Ie 分流 sss极小，
可忽略，于是有
be
L
c
d
)
2
//(
rR
R
R
A
b
v
vi1 = － vi2 = vi /2
计算同双端输入双端输出,0?vcA
beid 2 rRR b
co 2 RR?
模 拟 电 子 技 术
be
Lc
d 2
//
rR
RRA
b
v
4,单端输入单端输出注意放大倍数的正负号：
设从 T1的基极输入信号，
如果从 C1 输出，为负号；
从 C2 输出为正号。
计算同双入单出：
e
L
c 2
'
R
RA
v
beid 2 rRR b
co RR?
模 拟 电 子 技 术
(1)差模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：
差动放大器动态参数计算总结双端输出时：
be
L
c
d
)
2
//(
rR
RR
A
b
v
单端输出时：
beLcd 2
//
rR
RRA
b
v
(2)共模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：
双端输出时,单端输出时：0?
vcA
e
L
c 2
'
R
RA
v
模 拟 电 子 技 术
(3)差模输入电阻不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻
Rid是基本放大电路的两倍。
单端输出时，
双端输出时,co RR?
co 2 RR?
beid 2 rRR b
(4)输出电阻模 拟 电 子 技 术
(5)共模抑制比共模抑制比 KCMR是差分放大器的一个重要指标。
beb
e
eL
bebL
C M R 2/'
)(2/'
rR
R
RR
rRRK
c
d
CMR
v
v
A
AK?
dBlg20
c
d
C M R
v
v
A
AK?
,或双端输出时 KCMR可认为等于无穷大，
单端输出时共模抑制比：
模 拟 电 子 技 术
3.2.3 具有恒流源差分放大电路
1、电路的组成和工作原理
E
LC
C R2
RR
A
KCMR= Ad/Ac
从以上两式看出要减小 Ac，提高共模抑制比，应增大
RE，但 RE不能太大，因为 RE上的压降由 VEE提供。在保持 VT1,VT2两管的工作电流为一定值时，要加大 RE，
必须提高 VEE，这是有困难的。能不能找到这样一种元器件，它的直流电阻很小，而它的交流电阻却很大，
这样静态时不需要很大的 VEE，动态时的 AC却很小，
KCMR很大？
模 拟 电 子 技 术
2、电流源电路减少共模放大倍数的思路,?增大 REE 用恒流源代替 REE
特点：
直流电阻为有限值动态电阻很大
1,三极管电流源简化画法电流源代替差分电路中的 REE
+VCC
RL
RE
RB1
RB2
IC I0
ui1 V1
+VCC
V2
RC
R1
uod
ui2
RC
–VEE
R2R
3
IC3
V3
ui1 V1
+VCC
V2
RC u
od
ui2
RC
VE
E
I0
模 拟 电 子 技 术
3.具有电流源的差分放大电路简化画法
ui1 V1
+VCC
V2
RC u
o
ui2
RC
VE
E
I0
ui1 V
1
+VCC
V2
RC
uo
ui2
RC
VE
E
R2R3
IC3
V3
V4
IREF
IC4R1
模 拟 电 子 技 术
V3,V4 构成比例电流源电路
21
B E 4EEC4R E F
RR
UVII
3
2
R E F0C3 R
RIII
能调零的差分电路 u
i1 V1
+VCC
V2
RC u
o
ui2
RC
VE
E
I0
R
P
模 拟 电 子 技 术例 3.2.1
(1)求静态工作点；
(2)求电路的差模 Aud,Rid,Ro。
[解 ] (1)求,Q”
21
B E 4EER E F
RR
UVI
1.02.6
7.06
3
2
R E F0 R
RII? mA 84.0?
( m A ) 84.0?
ui1 V
1
+VCC
V2
RC
uo
ui2
RC
VE
E
R2R3
IC3
V3
V4
IREF
+6 V
6 V
100?100?
7.5 k? 7.5 k?
6.2 k?
100?
模 拟 电 子 技 术
= 100
ICQ1 = ICQ2 = 0.5 I0 mA 42.0?
UCQ1 = UCQ2 = 6 – 0.42? 7.5 = 2.85 (V)
(2)求 Aud,Rid,Ro
)( 452642.0 26101200b e 2 b e 1 rr
p2
1
be
C
d )1(
Rr
RA
u?
6505.01 0 145.6
5.71 0 0
])1([2 p21beid RrR k 23
Ro = 2RC = 15 (k?)
模 拟 电 子 技 术
3.3 集成电路运算放大器
3.3.1 集成运放基本知识
3.3.2 通用型集成运算放大器的组成及基本特性模 拟 电 子 技 术
3.3.1 集成运放基本知识一、通用型集成运放 (Operational Amplifier)的组成
1,模拟集成电路的特点
1)直接耦合：
采用差分电路形式，元件相对误差小；
2)大电阻 用恒流源代替，大电容外接；
3)二极管用三极管代替 (B,C 极接在一起 )；
4)高增益、高输入电阻、低输出电阻。
模 拟 电 子 技 术
2,组成方框图输入级,差分电路，大大减少温漂。
中间级,采用 有源负载的共发射极电路，增益大。
输出级,OCL 电路，带负载能力强偏置电路,镜像电流源，微电流源。
输入级偏置电路中间级 输出级+? u
o
uid
模 拟 电 子 技 术输入级 中间级 输出级输入级 V1,V3 和 V2,V4
3,通用型集成运算放大器 741 简化电路模 拟 电 子 技 术共集 -共基组合差分电路
V5,V6 有源负载 构成双端变单端电路中间级 V7,V8
复合管，共发射极 具有高增益输出级甲乙类互补对称 功率放大电路 (OCL)
V11? V13
采用单电源 (OTL)时，输入端静态电位应为 0.5VCC。
模 拟 电 子 技 术二、集成运算放大器电路符号及理想化条件
1,运放的符号习惯用符号
uid
+VCC
–VEE 国家标准符号
uouid
+VCC
–VEE
8
直流电源接法
(VCC = VEE )
模 拟 电 子 技 术等效电路
uou
idu–
i+u+
uoRid A
ud uid
Ro
i– u
+ — 同相端输入电压
u?— 反相端输入电压
uid — 差模输入电压
uid = u?– u+
Aud — 开环差模电压放大倍数
uo = Aud(u+ – u?)
模 拟 电 子 技 术
1)Aud
2,运放特性的理想化
6)UIO?0,IIO? 0
理想运放：
4)KCMR 5)BW
2)Rid 3)Ro?0
传输特性 理想线性区O
uid
uo
Uomax
–Uomax 实际uouidu
–
i+u+
uoRid A
ud uid
Ro
i–
模 拟 电 子 技 术
1)Aud
2,运放特性的理想化
6)UIO?0,IIO? 0
理想运放,4)KCMR 5)BW
2)Rid 3)Ro?0
传输特性
O uid
uo
Uomax
–Uomax
理想线性区 实际
3,理想运放工作在线性区的两个特点
1)u+? u–(虚短 ) 证,uo = Aud (u+ – u–) = Aud uidu
+ – u– = uo/Aud? 02)i
+? i–? 0 (虚断 ) 证,i+ = uid / Rid? 0 同理 i –? 0
uou
idu–
i+u+
uoRid A
ud uid
Ro
i–
模 拟 电 子 技 术
4,理想运放工作在非线性区的两个特点
1)u+ > u–时,uo = Uomax u+ < u –时,uo= –UOmax
2)i+?i–? 0 (虚断 )
3.3.2通用型集成运算放大器的组成及基本特性一、集成电路器件命名及主要性能指标
1,国标 GB-3430-82 对集成电路的规定模 拟 电 子 技 术第一部分 第二部分第三部分 第四部分 第五部分字 母符号国标字 母器件类型数字品种字 母工作条件字 母封 装符号 意义符号 意 义符号 意 义符号 意 义
C 中国制造
T
H
E
C
F
D
W
J
B
TTL
HTL
ECL
CMOS
线性放大音响电视稳压器接口电路非线性
C
E
R
M
0 ~
70?C
40 ~
85?C
55 ~
85?C
55
~125?C
W
B
F
D
P
J
K
T
陶瓷扁平塑料扁平全封闭扁平陶瓷直插塑料直插黑陶瓷直插金属菱形金属圆形模 拟 电 子 技 术
2,主要参数
1)输入失调电压 U IO
使 UO = 0，输入端施加的补偿电压
2)输入偏置电流 I IB
几毫伏
UO = 0 时，
21 BPBNIB ）（ III
10 nA? 1?A
3)输入失调电流 IIO
UO = 0 时,
BPBNIO III
1 nA? 0.1?A
模 拟 电 子 技 术
4)开环电压增益 Aud
100? 140 dB
5)差模输入电阻 R id
输出电阻 Ro
几十千欧? 几兆欧几十欧? 几百欧
)dB(lg20
c
dC M R
u
u
A
AK?
6) 共模抑制比 KCMR
> 80 dB
模 拟 电 子 技 术
7)最大差模输入电压 UIdM
共模输入 U IC 过大,K CMR下降当 UId 过大时，反偏的 PN 结可能因反压过大而被击穿。
NPN 管 UIdM =? 5 V
横向 PNP 管 UIdM =? 30 V
CF741 为? 30 V
8)最大共模输入电压 UICM
9)最大输出电压幅度 UOPP
输出级为 OCL 电路一般比电源电压小一个 UCE(sat)
如电源电压? 15 V,U OPP 为? 13? 14 V
CF741 为? 13 V
模 拟 电 子 技 术二,集成运放使用注意事项
(一 )集成运放的封装和引脚排列封装形式,金属圆形、双列直插式、扁平式封装材料,陶瓷、金属、塑料例,塑封双列直插式 (DIP)CF741
DIP—Dual In-Line Pakage
模 拟 电 子 技 术
(二 ) 集成运放使用注意事项
1,查阅手册了解引脚的排列及功能；
2,检查接线有否错误或虚连，输出端不能与地、电源短路；
3,输入信号应远小于 UIdM 和 UICM，以防阻塞或损坏器件；
4,电源不能接反或过高，拔器件时必须断电；
5,输入端外接直流电阻要相等，小信号高精度直流放大需调零。
模 拟 电 子 技 术小 结第 3 章模 拟 电 子 技 术一、差分电路
1,主要特点,放大差模信号，抑制共模 信号 (克服零点漂移 )
2,四种输入、输出方式比较：
输入输出方式差模 uid共模 uic 差模电压放大倍数 Aud
差模 Rid 差模
Rod
共模抑制比 KCMR
双入双出
uid = ui
uic = 0
单入双出
uid = ui
uic = 0
双入单出
uid = ui
uic = ui / 2
单入单出
uid = ui
uic = ui / 2
be
L
r
R
be
L
2
1
r
R
2//
L
CL
RRR
LCL // RRR
C2R
CR
ic
od
c u
uA
u?
很小
Bbe Rr?2
Bbe Rr?2
3.1 多级放大电路
3.3 集成电路运算放大器小结
3.2 差分放大电路模 拟 电 子 技 术引 言
3.1.1 级间耦合问题
3.1.2 多级放大电路的分析
3.1 多级放大电路模 拟 电 子 技 术
为什么要多级放大？ 在第 2章,我们主要研究了由一个晶体管组成基本放大电路,它们的电压放大倍数一般只有几十倍 。 但是在实际应用中,往往需要放大非常微弱的信号,上述的放大倍数是远远不够的 。 为了获得更高的电压放大倍数,可以把多个基本放大电路连接起来,组成,多级放大电路,。 其中每一个基本放大电路叫做一,级,,
而级与级之间的连接方式则叫做,耦合方式,。
实际上,单级放大电路中也存在电路与信号源以及负载之间的耦合问题 。
引 言模 拟 电 子 技 术
3.1.1 级间耦合问题极间耦合形式：
直接耦合 A1 A2
电路简单，能放大交、直流信号，,Q” 互相影响，零点漂移严重。
阻容耦合 A1 A2
各级,Q” 独立，只放大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。
变压器耦合 A1 A2
用于选频放大器、
功率放大器等。
模 拟 电 子 技 术
1,阻容耦合阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接,其方框图所示 。
阻容耦合放大电路的方框图模 拟 电 子 技 术单级阻容耦合放大电路 两极阻容耦合放大电路模 拟 电 子 技 术
1） 各级的直流工作点相互独立 。 由于电容器隔直流而通交流,所以它们的直流通路相互隔离,相互独立的,
这样就给设计,调试和分析带来很大方便 。
2） 在传输过程中,交流信号损失少 。 只要耦合电容选得足够大,则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后 级,实现逐级放大 。
优点：
3）电路的温漂小。
4）体积小，成本低。
模 拟 电 子 技 术缺点：
2）低频特性差；1）无法集成；
3）只能使信号直接通过，而不能改变其参数。
2,变压器耦合变压器可以通过磁路的耦合把一次侧的交流信号传送到二次侧，
因此可以作为耦合元件。
变压器耦合的两级放大电路模 拟 电 子 技 术为什么要讲变压器耦合？ 因为变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。
图 4-5 变压器的等效电路工作原理：
n
1
I
I,n
U
U
2
1
2
1
L
2
2
22
2
2
1
1
L RnI
Un
n
I
nU
I
UR
模 拟 电 子 技 术优点,1） 变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。 因为变压器不能传送直流信号。
2） 变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。
3）变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、
电压以及阻抗变换。
缺点,1）高频和低频性能都很差；
2）体积大，成本高，无法集成。
模 拟 电 子 技 术
3 直接耦合直接耦合和两级放大电路存在两个问题：
1）第一级的静态工作点已接近饱和区。
2）由于采用同种类型的管子，级数不能太多。
（ 1）直接耦合的具体形式模 拟 电 子 技 术为了解决第一个问题：可以采用如下的办法。
（ a）
R RB1 C1
ui uoT
T
1
2U
CE1
E2R
RC2
(a) 加入电阻 RE2
模 拟 电 子 技 术
R RB1 C1 RC2
u
i
uoT T1 2
R
Uz
+V
Dz
CC
（ b）在 T2的发射极加入稳压管模 拟 电 子 技 术
R RB1 C1 RE2
ui uoT
T
1
2
RC2
VCC+
为了解决第二个问题：可以在电路中采用不同类型的管子，即 NPN和 PNP管配合使用，如下图所示 。
利用 NPN型管和 PNP型管进行电平移动模 拟 电 子 技 术
（ 1） 电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号 。
由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。
（ 2） 便于集成 。 由于电路中只有晶体管和电阻，
没有电容器和电感器，因此便于集成。
缺点：
优点,
（ 1）各级的静态工作点不独立，相互影响 。会给设计、
计算和调试带来不便。
（ 2）引入了零点漂移问题 。零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。
（ 2）直接耦合放大电路的优缺点模 拟 电 子 技 术
（ 3）直接耦合放大电路中的零点漂移问题
1）何谓零点漂移？
2）产生零点漂移的原因
3）零点漂移的严重性及其抑制方法电阻，管子参数的变化，电源电压的波动。如果采用高精度电阻并经经过老化处理和采 用高稳定度的电源，则 晶体管参数随温度的变化将成为产生零点漂移的主要原因。
如果零点漂移的大小足以和输出的有用信号相比拟，就无法正确地将两者加以区分。因此，为了使放大电路能正常工作，必须有效地抑制零点漂移。
模 拟 电 子 技 术注意：为什么只对直接耦合多级放大电路提出这一问题呢？原来温度的变化和零点漂移都是随时间缓慢变化的，如果放大电路各级之间采用阻容耦合，这种缓慢变化的信号不会逐级传递和放大，问题不会很严重。但是，对直接耦合多级放大电路来说，输入级的零点漂移会逐级放大，在输出端造成严重的影响。特别时当温度变化较大，放大电路级数多时，造成的影响尤为严重。
模 拟 电 子 技 术抑制零点漂移的方法：
1）采用恒温措施，使晶体管工作温度稳定。需要恒温室或槽，因此设备复杂，成本高。
2）采用温度补偿法。就是在电路中用热敏元件或二极管（或晶体管的发射结）来与工作管的温度特性互相补偿。最有效的方法是设计特殊形式的放大电路，用特性相同的两个管子来提供输出，使它们的零点漂移相互抵消。这就是“差动放大电路”的设计思想。
3）采用直流负反馈稳定静态工作点。
4）各级之间采用阻容耦合。
模 拟 电 子 技 术
4）零点漂移大小的衡量
△ uIdr= △ uOdr/Au △ T
△ uOdr是输出端的漂移电压；
△ uIdr就是温度每变化 1℃ 折合到放大电路输入端的漂移电压。
△ T是温度的变化；
Au是电路的电压放大倍数；
模 拟 电 子 技 术思路：根据电路的约束条件和管子的 IB,IC和 IE的相互关系，列出方程组求解。如果电路中有特殊电位点，则应以此为突破口，简化求解过程。
3.1.2多级放大电路的分析
1、静态工作点的分析变压器耦合 同第二章单级放大电路阻容耦合直接耦合模 拟 电 子 技 术例,1 如图所示的两级电压放大电路，
已知 β 1= β 2 =50,T1和 T2均为 3DG8D。
计算前、后级放大电路的静态值 (UBE=0.6V);
RB1
C1
C2
RE1
+
++
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
oU
.
Ui.
模 拟 电 子 技 术解,两级放大电路的静态值可分别计算。
RB1
C1
C2
RE1
+
++
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
oU
.
Ui.
模 拟 电 子 技 术第一级是射极输出器,
A8.9mA275 0 )(11 0 0 0 0,624) (1
E1B1
BECC
B1 μ
RβR
UUI
mA 49,0mA 00 98.050 )(1)1( B1E1 II?
V77,10V2749.024E1E1CCCE RIUU
第二级是分压式偏置电路解,
模 拟 电 子 技 术
V26.84 3 V
4382
24
B2
B2B1
CC
B2 RRR
UV
mA 96,0mA
5,751,0
6,026,8
E2E2
B E 2B2
C2
RR
UUI －
模 拟 电 子 技 术
V71,6)V5,751,010(96,024
)( E2E2C2C2CCC E 2
RRRIUU
RB1
C1
C2
RE1
+
++
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
Ui.
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
oU
.
模 拟 电 子 技 术
2、动态性能分析
Au1
第一级
Au2
第二级
Aun
末 级
ui uo1 RL
RS
uou
s
uo2ui2 uin
ii
i
o
u
uA
u?
nu
u
u
u
u
u
u
u
i
o
i3
o3
2i
2o
i
1o,..?
= Au1·Au2 ···Aun
Au1(dB) = Au1 (dB) + Au2 (dB) + ··· + Aun (dB)
考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理 !!!
（ 1）放大倍数的计算模 拟 电 子 技 术
（ 2）输入和输出电阻的计算多级放大电路的 输入电阻 为第一级放大电路的输入电阻。
多级放大电路的 输出电阻 为最后一级放大电路的输出电阻。
模 拟 电 子 技 术例,2 如图所示的两级电压放大电路，
已知 β 1= β 2 =50,T1和 T2均为 3DG8D。
RB1
C1
C2
RE1
+
++
–
RC2 C3
CE
+
+
+24V
+
–
B1R?
B2R?
T1 T2
E2R?
E1R?
1M?
27k?
82k?
43k? 7.5k?
510?
10k?
oU
.
Ui.
（ 1）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。
（ 2）求放大电路的输入电阻和输出电阻模 拟 电 子 技 术
（ 1）求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数
994 0
22 950)(13
22 9)501(
)1(
)1(
L111be
L11
1u,.
.
Rr
RA?
第一级放大电路为射极输出器
2bI 2cI
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1bI 1cI
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui,oU.
o1U
.
模 拟 电 子 技 术第二级放大电路为共发射极放大电路
1851,050)(179,1 1050)1(
2E2b e 2
2C
2 －－ Rr
RA
u
总电压放大倍数
9,171 8 )(9 9 4,021 uuu AAA
2bI 2cI
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1bI 1cI
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui,oU.
o1U
.
模 拟 电 子 技 术
(2) 计算 r i和 r 0 微变等效电路
2ir1ii rr?
2bI 2cI
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1bI 1cI
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui,oU.
o1U
.
模 拟 电 子 技 术由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻 ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻 ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。
模 拟 电 子 技 术
k Ω58,1Ω96,0 26512 0 026)1(2 0 0
E
b e 2 Ir?
k 14)1(//// E2b e 2B2B12 Ω RrRRr i?
k 22,9k1427 1427// i2E1L1 ΩΩ rRR
2ir
2bI 2cI
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1bI 1cI
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui,oU.
o1U
.
模 拟 电 子 技 术
k Ω 349 0 265 0 )(12 0 026) (12 0 0r
E1
1b e 1,Iβ
k Ω 320)1(// L1b e 1B1i1i RrRrr?
2oo rr?
k10C2o2o Ω Rrr
2bI 2cI
rbe2
RC2
rbe1
RB1
B1R? 2BR?
1bI 1cI
RE1
+
_
+
_
+
_ 2ER?
Ui,oU.
o1U
.
模 拟 电 子 技 术
1 = 60,?2 = 100; rbe1= 2 k?,rbe2 = 2.2 k?。
求 Au,Ri,Ro。
例 3:
模 拟 电 子 技 术
[解 ]
Ri2 = R6 // R7 // rbe2 R?L1 = R3 // Ri2
9,61.0 612 3.1 60)1(
41b e 1
L11
1
Rr
RA
u?
1112.2 )1.5//7.4( 100
b e 2
L2
2
r
RA
u
AU=AU1?AU2
Ri = Ri1= R1 // R2 // [rbe1 + (1+?1)R4]
Ro = R8 = 4.7 k?
模 拟 电 子 技 术
3、三种耦合方式放大电路的应用场合阻容耦合放大电路：用于交流信号的放大。
变压器耦合放大电路：用于功率放大及调谐放大。
直接耦合放大电路：一般用于放大直流信号或缓慢变化的信号。
集成电路中的放大电路都采用直接耦合方式。为了抑制零漂，它的输入级采用特殊形式的差动放大电路。
模 拟 电 子 技 术
3.2 差分放大电路
3.2.1 差分放大电路的工作原理
3.2.3 具有恒流源差分放大电路
3.2.2 差分放大电路的输入输出形式模 拟 电 子 技 术
3.2.1 差动放大电路的工作原理
(Differential Amplifier)
一 电路组成及抑制零漂的工作原理
1、电路组成特点：
a.两只完全相同的管子；
b.两个输入端，
两个输出端；
c.元件参数对称；
模 拟 电 子 技 术
2、抑制零漂的工作原理原理,静态时，输入信号为零，即将输入端①和
②短接。由于两管特性相同，所以当温度或其他外界条件发生变化时，两管的集电极电流 ICQ1和 ICQ2的变化规律始终相同，结果使两管的集电极电位 UCQ1,UCQ2始终相等，从而使 UOQ=UCQ1-UCQ2≡0，因此消除了零点漂移。
具体实践,在实践中，两个特性相同的管子采用“差分对管”，两半电路中对应的电阻可用电桥精密选配，
尽可能保证阻值对称性精度满足要求。
结论,可想而知，即使采取了这些措施，差动放大电路的两半电路仍不可能完全对称，也就是说，零点漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小。
模 拟 电 子 技 术
3、信号的输入方式和电路的响应
（ 1）差模输入方式 Ui1=Uid,Ui2=Uid
差模输入信号为 Ui1 － Ui2=2 Uid
差模输入方式若 Ui1的瞬时极性与参考极性一致，则 Ui2的瞬时极性与参考极性相反。
则有：
ui1↑→ib1 ↑ →ic1 ↑ →uc1↓
ui2 ↓ →ib2 ↓ →ic2 ↓ →uc2 ↑
输出电压 uO= uC1 － uC2≠0，而是出现了信号，记为 Uod。
定义,Ad=Uod/2Uid
模 拟 电 子 技 术
1i
1od
1u U
UA?
2i
2od
2u U
UA?
be1
C
1Bbe
Bbe
be
C
1i
1i
1i
1od
2u1u
rR
R
RRr
Rr
r
R
U
U
U
U
AA
id1uid2uid1u2od1odod UA2)U(AUAUUU
1u
id
od
d AU2
UA
结论：差模电压放大倍数等于半电路电压放大倍数。
模 拟 电 子 技 术
（ 2）共模输入方式
Ui1=Ui2=Uic 在共模输入信号作用下，差放两半电路中的电流和电压的变化完全相同。
ui1=ui2=0,uo=0
Ui1=Ui2=Uic时,Uoc=0。 定义,Ac=Uoc/Uic
共模输入方式下的差放电路模 拟 电 子 技 术
Ac叫做共模电压放大倍数。理论上讲,Ac为 0，实际上由于电路不完全对称，可能仍会有不大的 Uoc，一般 Ac,1。
既然 UOC=0或者 UOC很小，为什么还要讨论共模输入呢？
差放的两半电路完全对称，又处于同一工作环境，这时温度变化以及其它干扰因素对这两半电路都有完全相同的影响和作用，都等效成共模输入信号。如果在 Uic作用下,Uoc=0或 Ac=0，则说明差放有效地抑制了因温度变化而引起的零漂。
模 拟 电 子 技 术
（ 3）任意输入方式输入端分别接 Ui1和 Ui2，这种输入方式带有一般性，叫“任意输入方式”。
Uic = (Ui1+ Ui2 ) / 2
Ui1=Uic+Uid
Ui2=Uic+（ -Uid）
若 则Uid = (Ui1- Ui2 ) / 2
任意输入方式模 拟 电 子 技 术
（ 3）任意输入方式输入端分别接 Ui1和 Ui2，这种输入方式带有一般性，
叫“任意输入方式”。
Uic = (Ui1+ Ui2 ) / 2
Ui1=Uic+Uid Ui2=Uic+（ -Uid）
若则
Uid = (Ui1- Ui2 ) / 2
例如,Ui1=10mV Ui2=6mV
则 Uid=2mV
Uic=8mV
利用叠加原理得到,
Uo=Ad·2Uid+AcUic
= Ad（ Ui1- Ui2 ）
结论：在任意输入方式下，
被放大的是输入信号 Ui1和
Ui2的差值。这也是这种电路为什么叫做
“差动放大的原因”。
模 拟 电 子 技 术
（ 4）存在的问题及改进的方案以上研究的是基本的差动放大电路，它实际上不可能完全抑制零漂，因为两半电路不会完全对称。另外，如果从一管输出，则与单管放大电路一样，对零漂毫无抑制能力，而这种“单端输出”
方式的形式又是经常采用的。
稳定静态工作点，就是要减小 ICQ的变化，而抑制零点漂移也同样是减小 ICQ的变化。即抑制零点漂移和稳定静态工作点是一回事。因此可以借鉴工作点稳定电路中采用过的方法，在管子的射极上接一电阻。
这样，基本的差动放大电路就改进为如图 4-15所示。
图 4-15
模 拟 电 子 技 术可以想见,RE越大，则工作点越稳定，零点漂移也越小。
但,RE太大，在一定的工作电流下,RE上的压降太大，
管子的动态范围就会变小，如图 4-16所示。为了保证一定的静态工作电流和动态范围，而 RE又希望取得大些，
常采用双电源供电，用电源 VEE提供 RE上所需的电压。
采用双电源供电后的的负载线也如图 4-16所示，可以看出在同一个 ICQ下，输出电压的动态范围大多了。
模 拟 电 子 技 术模 拟 电 子 技 术改进后的电路叫射极耦合差动放大电路也叫长尾电路。
射极耦合差动放大电路
1
2
2
RC RC
R1 R1VT
1 VT2+
-U
o
.RL
RW
RE
C1 C2
Ui
,+
_
VCC
VEE
模 拟 电 子 技 术因为有负电源 VEE提供发射极正偏所需要的电压，所以 RB可以去掉。 VT1和 VT2的射极之间还接入了电位器 RW，用于电路调零。
二 射极耦合差动放大电路的静态分析
0= i2i1?vv
静态工作点的计算：
忽略 Ib,有,Vb1=Vb2=0V
e
EE
Re
)(7.0=
R
VVI
模 拟 电 子 技 术
ReCC2C1 2
1= IIII
C E 2C E 1 = VV
)7.0(CCCC RIV
C
B1B1
III
三 射极耦合差动放大电路的动态分析以双端输入双端输出为例。
模 拟 电 子 技 术在讨论基本差动放大电路时已经讨论过
（ 1） Ad=Ad1
（ 2）对于任意输入信号 Ui1和 Ui2，可以用一个差模信号和一个共模信号叠加来表示。其中
Uid = (Ui1- Ui2 ) / 2 Uic = (Ui1+ Ui2 ) / 2
因此总是分别求电路的差模电压放大倍数和共模电压放大倍数。
模 拟 电 子 技 术
1、差模电压放大倍数关键在于画出差模信号作用下，半电路的交流通路和微变等效电路。
A、对差模信号，若一管的射极电流增大△ I，
则另一管的射极电流必然减小△ I，因而流过射极电阻 RE的总电流不变，即 RW的滑动端
C点的电位恒定，相当于交流接地。
B、负载 RL中点电位为交流地电位。
模 拟 电 子 技 术解释原因。
由此画出半电路的交流通路如图所示。
图 4-19
2
Rw)1(rR
RA
be1
L
d
2
RRR L
CL
模 拟 电 子 技 术
2、共模电压放大倍数在理想情况下，共模电压放大倍数 Ac=0。
3、差模输入电阻 Rid
图 4-20 差模输入电阻的等效电路模 拟 电 子 技 术
Rid=2[R1+rbe+(1+β)Rw/2]
4、差模输出电阻 Rod=2RC
5、共模输入电阻
]R2)1(r[
2
1
I2
U
I
U
R
Ebe
1ic
ic
ic
ic
ic
6、共模输出电阻 Roc=2RC
模 拟 电 子 技 术
10、差动放大电路的电压传输特性差放双入双出电压传输特性
7、共模抑制比
KCMR= ︱ Ad/Ac ︱
用分贝表示,KCMR=20lg ︱ Ad/Ac︳
Ad越大越好,Ac越小越好，因此 KCMR越大越好 。
8、最大共模输入电压 UICM
9、最大差模输入电压 UIDM
模 拟 电 子 技 术
3.2.2.差分放大电路的输入输出形式差动放大器共有四种输入输出方式,
1,双端输入、双端输出（ 双入双出 ）
2,双端输入、单端输出（ 双入单出 ）
3,单端输入、双端输出（ 单入双出 ）
4,单端输入、单端输出（ 单入单出 ）
主要讨论的问题有：
差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模输入电阻输出电阻模 拟 电 子 技 术
be
L
c
d
)
2
//(
rR
R
R
A
b
v
1.双端输入双端输出
(1)差模电压放大倍数
（ 2）共模电压放大倍数
0?vcA
（ 3）差模输入电阻
beid 2 rRR b
（ 4）输出电阻
co 2 RR?
输入幅值不同，
如何处理模 拟 电 子 技 术
beb Lcd 2
//
rR
RRA
v
2,双端输入单端输出这种方式适用于将差分信号转换为单端输出的信号。
(1)差模电压放大倍数
（ 2）差模输入电阻
beid 2 rRR b
（ 3）输出电阻
co RR?
模 拟 电 子 技 术
（ 4）共模电压放大倍数共模等效电路：
IC
O C 1
c = v
vA
v
ebeb
L
2)1(
'=
RrR
R
e
L
2
'
R
R
模 拟 电 子 技 术
3,单端输入双端输出单端输入等效双端输入,
因为右侧的 Rb+rbe归算到发射极回路的值 [(Rs+rbe) /(1+?)]<<
Re，故 Re 对 Ie 分流 sss极小，
可忽略，于是有
be
L
c
d
)
2
//(
rR
R
R
A
b
v
vi1 = － vi2 = vi /2
计算同双端输入双端输出,0?vcA
beid 2 rRR b
co 2 RR?
模 拟 电 子 技 术
be
Lc
d 2
//
rR
RRA
b
v
4,单端输入单端输出注意放大倍数的正负号：
设从 T1的基极输入信号，
如果从 C1 输出，为负号；
从 C2 输出为正号。
计算同双入单出：
e
L
c 2
'
R
RA
v
beid 2 rRR b
co RR?
模 拟 电 子 技 术
(1)差模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：
差动放大器动态参数计算总结双端输出时：
be
L
c
d
)
2
//(
rR
RR
A
b
v
单端输出时：
beLcd 2
//
rR
RRA
b
v
(2)共模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：
双端输出时,单端输出时：0?
vcA
e
L
c 2
'
R
RA
v
模 拟 电 子 技 术
(3)差模输入电阻不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻
Rid是基本放大电路的两倍。
单端输出时，
双端输出时,co RR?
co 2 RR?
beid 2 rRR b
(4)输出电阻模 拟 电 子 技 术
(5)共模抑制比共模抑制比 KCMR是差分放大器的一个重要指标。
beb
e
eL
bebL
C M R 2/'
)(2/'
rR
R
RR
rRRK
c
d
CMR
v
v
A
AK?
dBlg20
c
d
C M R
v
v
A
AK?
,或双端输出时 KCMR可认为等于无穷大，
单端输出时共模抑制比：
模 拟 电 子 技 术
3.2.3 具有恒流源差分放大电路
1、电路的组成和工作原理
E
LC
C R2
RR
A
KCMR= Ad/Ac
从以上两式看出要减小 Ac，提高共模抑制比，应增大
RE，但 RE不能太大，因为 RE上的压降由 VEE提供。在保持 VT1,VT2两管的工作电流为一定值时，要加大 RE，
必须提高 VEE，这是有困难的。能不能找到这样一种元器件，它的直流电阻很小，而它的交流电阻却很大，
这样静态时不需要很大的 VEE，动态时的 AC却很小，
KCMR很大？
模 拟 电 子 技 术
2、电流源电路减少共模放大倍数的思路,?增大 REE 用恒流源代替 REE
特点：
直流电阻为有限值动态电阻很大
1,三极管电流源简化画法电流源代替差分电路中的 REE
+VCC
RL
RE
RB1
RB2
IC I0
ui1 V1
+VCC
V2
RC
R1
uod
ui2
RC
–VEE
R2R
3
IC3
V3
ui1 V1
+VCC
V2
RC u
od
ui2
RC
VE
E
I0
模 拟 电 子 技 术
3.具有电流源的差分放大电路简化画法
ui1 V1
+VCC
V2
RC u
o
ui2
RC
VE
E
I0
ui1 V
1
+VCC
V2
RC
uo
ui2
RC
VE
E
R2R3
IC3
V3
V4
IREF
IC4R1
模 拟 电 子 技 术
V3,V4 构成比例电流源电路
21
B E 4EEC4R E F
RR
UVII
3
2
R E F0C3 R
RIII
能调零的差分电路 u
i1 V1
+VCC
V2
RC u
o
ui2
RC
VE
E
I0
R
P
模 拟 电 子 技 术例 3.2.1
(1)求静态工作点；
(2)求电路的差模 Aud,Rid,Ro。
[解 ] (1)求,Q”
21
B E 4EER E F
RR
UVI
1.02.6
7.06
3
2
R E F0 R
RII? mA 84.0?
( m A ) 84.0?
ui1 V
1
+VCC
V2
RC
uo
ui2
RC
VE
E
R2R3
IC3
V3
V4
IREF
+6 V
6 V
100?100?
7.5 k? 7.5 k?
6.2 k?
100?
模 拟 电 子 技 术
= 100
ICQ1 = ICQ2 = 0.5 I0 mA 42.0?
UCQ1 = UCQ2 = 6 – 0.42? 7.5 = 2.85 (V)
(2)求 Aud,Rid,Ro
)( 452642.0 26101200b e 2 b e 1 rr
p2
1
be
C
d )1(
Rr
RA
u?
6505.01 0 145.6
5.71 0 0
])1([2 p21beid RrR k 23
Ro = 2RC = 15 (k?)
模 拟 电 子 技 术
3.3 集成电路运算放大器
3.3.1 集成运放基本知识
3.3.2 通用型集成运算放大器的组成及基本特性模 拟 电 子 技 术
3.3.1 集成运放基本知识一、通用型集成运放 (Operational Amplifier)的组成
1,模拟集成电路的特点
1)直接耦合：
采用差分电路形式，元件相对误差小；
2)大电阻 用恒流源代替，大电容外接；
3)二极管用三极管代替 (B,C 极接在一起 )；
4)高增益、高输入电阻、低输出电阻。
模 拟 电 子 技 术
2,组成方框图输入级,差分电路，大大减少温漂。
中间级,采用 有源负载的共发射极电路，增益大。
输出级,OCL 电路，带负载能力强偏置电路,镜像电流源，微电流源。
输入级偏置电路中间级 输出级+? u
o
uid
模 拟 电 子 技 术输入级 中间级 输出级输入级 V1,V3 和 V2,V4
3,通用型集成运算放大器 741 简化电路模 拟 电 子 技 术共集 -共基组合差分电路
V5,V6 有源负载 构成双端变单端电路中间级 V7,V8
复合管，共发射极 具有高增益输出级甲乙类互补对称 功率放大电路 (OCL)
V11? V13
采用单电源 (OTL)时，输入端静态电位应为 0.5VCC。
模 拟 电 子 技 术二、集成运算放大器电路符号及理想化条件
1,运放的符号习惯用符号
uid
+VCC
–VEE 国家标准符号
uouid
+VCC
–VEE
8
直流电源接法
(VCC = VEE )
模 拟 电 子 技 术等效电路
uou
idu–
i+u+
uoRid A
ud uid
Ro
i– u
+ — 同相端输入电压
u?— 反相端输入电压
uid — 差模输入电压
uid = u?– u+
Aud — 开环差模电压放大倍数
uo = Aud(u+ – u?)
模 拟 电 子 技 术
1)Aud
2,运放特性的理想化
6)UIO?0,IIO? 0
理想运放：
4)KCMR 5)BW
2)Rid 3)Ro?0
传输特性 理想线性区O
uid
uo
Uomax
–Uomax 实际uouidu
–
i+u+
uoRid A
ud uid
Ro
i–
模 拟 电 子 技 术
1)Aud
2,运放特性的理想化
6)UIO?0,IIO? 0
理想运放,4)KCMR 5)BW
2)Rid 3)Ro?0
传输特性
O uid
uo
Uomax
–Uomax
理想线性区 实际
3,理想运放工作在线性区的两个特点
1)u+? u–(虚短 ) 证,uo = Aud (u+ – u–) = Aud uidu
+ – u– = uo/Aud? 02)i
+? i–? 0 (虚断 ) 证,i+ = uid / Rid? 0 同理 i –? 0
uou
idu–
i+u+
uoRid A
ud uid
Ro
i–
模 拟 电 子 技 术
4,理想运放工作在非线性区的两个特点
1)u+ > u–时,uo = Uomax u+ < u –时,uo= –UOmax
2)i+?i–? 0 (虚断 )
3.3.2通用型集成运算放大器的组成及基本特性一、集成电路器件命名及主要性能指标
1,国标 GB-3430-82 对集成电路的规定模 拟 电 子 技 术第一部分 第二部分第三部分 第四部分 第五部分字 母符号国标字 母器件类型数字品种字 母工作条件字 母封 装符号 意义符号 意 义符号 意 义符号 意 义
C 中国制造
T
H
E
C
F
D
W
J
B
TTL
HTL
ECL
CMOS
线性放大音响电视稳压器接口电路非线性
C
E
R
M
0 ~
70?C
40 ~
85?C
55 ~
85?C
55
~125?C
W
B
F
D
P
J
K
T
陶瓷扁平塑料扁平全封闭扁平陶瓷直插塑料直插黑陶瓷直插金属菱形金属圆形模 拟 电 子 技 术
2,主要参数
1)输入失调电压 U IO
使 UO = 0，输入端施加的补偿电压
2)输入偏置电流 I IB
几毫伏
UO = 0 时，
21 BPBNIB ）（ III
10 nA? 1?A
3)输入失调电流 IIO
UO = 0 时,
BPBNIO III
1 nA? 0.1?A
模 拟 电 子 技 术
4)开环电压增益 Aud
100? 140 dB
5)差模输入电阻 R id
输出电阻 Ro
几十千欧? 几兆欧几十欧? 几百欧
)dB(lg20
c
dC M R
u
u
A
AK?
6) 共模抑制比 KCMR
> 80 dB
模 拟 电 子 技 术
7)最大差模输入电压 UIdM
共模输入 U IC 过大,K CMR下降当 UId 过大时，反偏的 PN 结可能因反压过大而被击穿。
NPN 管 UIdM =? 5 V
横向 PNP 管 UIdM =? 30 V
CF741 为? 30 V
8)最大共模输入电压 UICM
9)最大输出电压幅度 UOPP
输出级为 OCL 电路一般比电源电压小一个 UCE(sat)
如电源电压? 15 V,U OPP 为? 13? 14 V
CF741 为? 13 V
模 拟 电 子 技 术二,集成运放使用注意事项
(一 )集成运放的封装和引脚排列封装形式,金属圆形、双列直插式、扁平式封装材料,陶瓷、金属、塑料例,塑封双列直插式 (DIP)CF741
DIP—Dual In-Line Pakage
模 拟 电 子 技 术
(二 ) 集成运放使用注意事项
1,查阅手册了解引脚的排列及功能；
2,检查接线有否错误或虚连，输出端不能与地、电源短路；
3,输入信号应远小于 UIdM 和 UICM，以防阻塞或损坏器件；
4,电源不能接反或过高，拔器件时必须断电；
5,输入端外接直流电阻要相等，小信号高精度直流放大需调零。
模 拟 电 子 技 术小 结第 3 章模 拟 电 子 技 术一、差分电路
1,主要特点,放大差模信号，抑制共模 信号 (克服零点漂移 )
2,四种输入、输出方式比较：
输入输出方式差模 uid共模 uic 差模电压放大倍数 Aud
差模 Rid 差模
Rod
共模抑制比 KCMR
双入双出
uid = ui
uic = 0
单入双出
uid = ui
uic = 0
双入单出
uid = ui
uic = ui / 2
单入单出
uid = ui
uic = ui / 2
be
L
r
R
be
L
2
1
r
R
2//
L
CL
RRR
LCL // RRR
C2R
CR
ic
od
c u
uA
u?
很小
Bbe Rr?2
Bbe Rr?2
