1hongfeng 4 4.1 .1 电流源电路电流源电路 4 4.2 .2 差动放大电路差动放大电路 4 4.3 .3 双极型集成运算放大器双极型集成运算放大器 4 4.4 .4 场效应管集成运算放大器场效应管集成运算放大器 4 4.5 .5 集成运算放大器的主要技术参数集成运算放大器的主要技术参数 4 4.6 .6 理想集成运算放大器理想集成运算放大器 4 4.7.7 模拟乘法器模拟乘法器原理原理 Date 2hongfeng 4.3 双极型集成运算放大器 4.3.1 集成运算放大器的基本组成 4.3.2 典型集成运算放大器电路分析 Date 3hongfeng 4.3.1 集成运算放大器的基本组成 按照集成运放的性能指标与用途: 通用型、宽带型、低漂移型、高速型、高输 入阻抗型、高精度型、低功耗型、高压型、 程控型、大功率型等。 按照组成集成运放的电路类型: 双极型（BJT）、JFET型、MOS型和混合型， MOS型: NMOS、PMOS、CMOS 混合型: BJT与JFET管混合（BiFET）、BJT与 MOS管混合（BiCMOS）等。 Date 4hongfeng Date 5hongfeng Date 6hongfeng 4.3.2 典型集成运算放大器电路分析 Date 7hongfeng 1.偏置电路 Date 8hongfeng 2.输入级 Date 9hongfeng 3.中间级 Date 10hongfeng 4.输出级 Date 11hongfeng 4.4 场效应管集成运算放大器 4.4.1 JFET集成运算放大器 4.4.2 CMOS集成运算放大器 Date 12hongfeng 4.4.1 JFET集成运算放大器 Date 13hongfeng 输入级：由P沟道JFET管 、 构成了恒流 源偏置的双端输入双端输出式差动放大电路 。 中间级：输入级的输出信号送入由 、 组成的双端输入单端输出式差动放大电路进 一步放大电压，该级差放电路也是恒流源偏置 的。 输出级：由 组成的射极跟随器来驱动NPN 管 及PNP型复合管构成的准互补对称输出电 路。 Date 14hongfeng 保护电路：由 、R及 构成输出电流保 护环节，可允许输出端长期处于对地短路状 态，R为短路电流采样电阻。 P沟道JFET管、与外接电位器构成两个恒流源 。 LF356运放采用内部频率补偿。因各级偏置电 流都较大，故增益带宽积、转换速率都较大 ，适合作宽带和高速放大。 Date 15hongfeng 4.4.2 CMOS集成运算放大器 Date 16hongfeng 偏置电路：由T5、T6、T8组成比例恒流源（比 例系数由器件结构决定），外接电阻R用以设置参 考工作电流。 输入级：由T1T4组成有源负载的差动输入级 。 输出级：由NMOS管T7组成共源放大器，PMOS管 T8为它的有源负载。 MC14573具有电路结构简单、功耗低、输入阻 抗高、温度特性好的优点。 Date 17hongfeng 4.5 集成运算放大器的主要技术参数 1.输入失调电压 失调电压: 在室温(约27)及标准电源电压下， 输入电压为零时，为了使集成运放的输出电压为零， 在输入端加的补偿电压。 值愈大，说明电路的对称程度愈差。 2.输入偏置电流和输入失调电流 输入偏置电流:两个输入偏置电流的平均值: 输入失调电流:集成运放输出电压为零时，两个输入 端静态电流之差: Date 18hongfeng Date 19hongfeng 3.温度漂移 放大器的温度漂移:输入失调电压和输入失调电 流随温度漂移的大小。 (1)输入失调电压温漂 在规定温度范围内 的温度系数,也是衡量电 路温漂的重要指标。 (2)输入失调电流温漂 在规定温度范围内 的温度系数，也是对放大 器电流漂移的量度。 Date 20hongfeng 4.最大差模输入电压 集成运放正常工作时，反相和同相输入端之间 所能施加的最大差模电压值。 5.最大共模输入电压 运放所能承受的最大共模输入电压。 6.转换速率 转换速率: 放大器在闭环状态下，输入信号为 阶跃信号或突变信号时，放大器输出电压对时 间的最大变化速率，即： Date 21hongfeng 7.开环差模电压放大倍数(增益) 在标称电源电压及规定负载下，运放工作在线性区(在 无反馈情况下)时，其输出电压变化量与输入差模电压 变化量之比。 Date 22hongfeng 8.开环带宽和单位增益带宽 : 在正弦小信号激励下，集成运放的开 环差模电压增益值从直流增益值下降3dB时所对 应的输入信号频率。 : 集成运放在开环差模电压增益下降到 0时所对应的输入信号频率。 9.电源电压抑制比 集成运放工作在线性区时，输入失调电压随电 源电压的变化率: Date 23hongfeng 4.6 理想集成运算放大器 Date 24hongfeng 1.理想集成运放的技术参数 理想集成运放: 具有理想技术参数指标的集 成运算放大器。 这些理想的技术参数如下： (1)开环差模电压放大倍数 (2)差模输入电阻 (3)输出电阻 (4)共模抑制比 (5)输入失调电压 、失调电流 以及它们 的温漂均为零； (6)输入偏置电流 Date 25hongfeng Date 26hongfeng 2.理想集成运放工作在线性区时的特点 集成运放的工作状态可分为两种情况： 工作在线性区、工作在非线性区。 当集成运放工作在线性区时： Date 27hongfeng 理想集成运放工作在线性区时有两个重要的 特点： (1)理想集成运放的差模输入电压等于零 虚短：集成运放同相输入端与反相输入端两 点间的电压差等于零，好像这两点是短路一 样。但实际上这两点并未真正被短路，只是 表面上其电性能等效为短路。 (2)理想集成运放的输入电流等于零 虚断：集成运放的同相输入端和反相输入端 的电流都等于零，好像这两点间被断开。 Date 28hongfeng 3.理想集成运放工作在非线性区时的特点 Date 29hongfeng 理想运放工作在非线性区时，有以下两个重 要的特点。 (1)理想运放的输出电压只有两种可能状态： l 当 时运放的正向最大输出电压 当 时运放的负向最大输出电压 l 集成运放处于非线性工作区时，其差模输 入电压( )可能很大，即 。 (2)理想集成运放的输入电流等于零： Date 30hongfeng 4.7 模拟乘法器 4.7.1模拟乘法器的原理 4.7.2模拟乘法器的应用 Date 31hongfeng 4.7.1 模拟乘法器的原理 模拟乘法器(模拟相乘器): 一种完成两个模拟信号 （连续变化的电流或电压）相乘作用的电子器件， 通常具有两个输入端和一个输出端。 Date 32hongfeng 单象限乘法器：信号 、 均限定为某一 极性的电压的乘法器； 二象限乘法器：信号 、 中一个输入 能够适应正、负两种极性电压，而另一个输 入只能适应单一极性电压的乘法器； 四象限乘法器：信号 、 能适应四种 极性组合的乘法器。 Date 33hongfeng Date 34hongfeng 在双平衡差分电路中，输出电压为： 差分对管中电流和偏置电流的关系为： 同理： 所以： Date 35hongfeng 由图可得： 因此有： 可得： 当电压 时，上式可简化为： 式中 。 Date 36hongfeng 非线性补偿电路中，有： 二极管的压降和电流的关系为： 所以 则： 所以 Date 37hongfeng 乘法器的输出电压为： 式中 为乘法器的增益系数。 综上分析可知： 当反馈电阻 和 足够大时，输出电压 与两 输入电压 、 的乘积成正比，具有接近于理想的 相乘作用； 输入电压 、 均可取正或负极性，所以是四象 限乘法器； 增益系数K由电路参数决定，其数值可以方便地通 过调整电流源电流 进行调节； K与温度无关，因此温度稳定性较好。 Date 38hongfeng 4.7.2 模拟乘法器的应用 1. 相乘与乘方运算电路 Date 39hongfeng Date 40hongfeng 2. 相除运算电路 Date 41hongfeng 设运放是理想的，由运放的虚短、虚断和虚地的概念 及乘法器的特性可得： 联立以上四式可得： 为了保证运算放大器处于负反馈工作状态， 必 须大于零，而 则可正可负。 Date 42hongfeng Date 43hongfeng 3. 开方和均方根运算电路 得： Date 44hongfeng Date 45hongfeng 均方根运算：对该电压先进行平方，然后在时间上取 平均值，再进行开方。 Date 46hongfeng 4. 正弦函数发生电路 正弦函数用泰勒级数可表示为： 第一个、第三个乘法器的增益系数为 第二个乘法器的增益系数为 运用乘法器和运放的性质不难推导出： Date 47hongfeng 5. 用乘法器实现振幅调制 普通振幅调制（调幅）：实现输入高频振荡信 号 （即载波）的幅度按输入调制信号 （包 含所欲传输的信息）规律变化的过程。设输入 调制信号为单音信号，即： 未经调制的高频振荡信号为： （ ） 输出调幅电压为： Date 48hongfeng Date 49hongfeng Date 50hongfeng Date 51hongfeng 6.用乘法器实现解调 调幅波的解调(检波): 从调幅波中提取调制（音频） 信号的过程。 Date 52hongfeng 乘法器的输出为： = = 输出为： 实现了解调（即检波）功能。 Date