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#运放

第三章集成运算放大电路¶

3.1 多级放大电路的耦合方式及特点¶

直接耦合：适用于集成运放，无电容/变压器，但需抑制温漂
阻容耦合：各级独立，低频特性差
变压器耦合：实现阻抗匹配，体积大

3.2 差分放大电路¶

3.2.1 基本结构（长尾式）¶

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电路特点：
- 对称结构：T1/T2特性相同，Rb1=Rb2, Rc1=Rc2
- 双输入双输出
- 双电源供电

3.2.2 温漂抑制原理¶

静态时： $U_{C1}=U_{C2}$ ，输出 $U_o=0$
温度变化时： $\Delta U_{C1} = \Delta U_{C2}$ ，差分输出抵消漂移

3.2.3 静态工作点计算¶

\[ I_{EQ} = \frac{V_{EE} - U_{BEQ}}{2R_b + (1+\beta)R_e} \]

3.2.4 交流性能分析¶

信号类型¶

信号类型	定义	公式
差模信号	$u_{Id} = u_{I1} - u_{I2}$	$u_{I1} = \pm \frac{u_{Id}}{2}$
共模信号	$u_{Ic} = \frac{u_{I1} + u_{I2}}{2}$	需抑制的干扰信号

放大倍数¶

差模增益：
$$
A_d = -\frac{\beta(R_c // R_L)}{2(R_b + r_{be})}
$$
共模增益：
$$
A_c \approx -\frac{2R_c}{(2R_b + 2r_{be})(1+\beta)R_e}
$$

共模抑制比¶

\[ K_{CMR} = \frac{|A_d|}{|A_c|} \approx \frac{\beta R_e}{R_b + r_{be}} \]

3.2.5 四种接法对比¶

接法类型	差模增益	输入电阻	输出电阻	抑制能力
双端输入双端输出	$-\frac{\beta R_c}{2(R_b + r_{be})}$	$2(R_b + r_{be})$	$2R_c$	最强
单端输出	$-\frac{\beta R_c}{2(R_b + r_{be})}$	$2(R_b + r_{be})$	$R_c$	依赖 $R_e$

3.3 直接耦合互补输出级¶

3.3.1 交越失真¶

现象：输入信号过零时，T1/T2 同时截止导致输出失真
解决方案：
二极管偏置：设置 $U_{BE1} = U_{BE2} \approx 0.7V$
UBE 倍增电路：
$$
U_{B1B2} = U_{BE} \left(1 + \frac{R_4}{R_3}\right)
$$

3.3.2 准互补电路¶

结构：用 NPN 复合管代替 PNP 管
优势：提高集成度，保证对称性

3.4 电流源电路¶

3.4.1 恒流源式差分电路¶

优点：
静态工作点稳定
动态输出阻抗极大（ $r_o \to \infty$ ）
共模抑制比 $K_{CMR} \to \infty$

3.5 关键公式推导¶

差模输入分解¶

\[ \begin{cases} u_{Id} = u_{I1} - u_{I2} \\ u_{Ic} = \frac{u_{I1} + u_{I2}}{2} \end{cases} \]

互补输出最大摆幅¶

\[ U_{om} = V_{CC} - |U_{CES}| \]

3.6 重要图表¶

差分电路接法对比表¶

接法类型	$A_d$	$R_{id}$	$R_{od}$	$K_{CMR}$
双端输出	$-\frac{\beta R_c}{2(R_b + r_{be})}$	$2(R_b + r_{be})$	$2R_c$	$\infty$
单端输出	$-\frac{\beta R_c}{2(R_b + r_{be})}$	$2(R_b + r_{be})$	$R_c$	$\frac{\beta R_e}{R_b + r_{be}}$

互补输出特性曲线¶