模拟电子技术chapter-3 放大器基础2

§3.5恒流源电路恒流源电路：提供恒定电流的电路。作用：有源负载、恒流偏置、基准电流等恒流源电路的要求：I0对应用环境变化不敏感I0对负载信号和电压变化不敏感1T2ToI2CI1CI1BI2BI3.5.1镜像电流源1212BBCCIIII则：，)21(22221CBCBCRIIIIII221ROCRIIII三极管T1、T2匹配：2112BEBEBEUUU镜像电流源具有温度补偿作用20cerRCCBECCRVUVIRR在镜象电流源电路的基础上，增加两个发射极电阻，使Ic2与IR电流成一定的比例关系，即可构成比例电流源。其电路下图所示。因两三极管基极对地电位相等，于是有：e2e1Ro1e2E2e1E1BE2BE1e2E2BE2e1E1BE1=RRIIIIRIRIUURIURIURE3.5.2比例电流源1T2ToI1CI1BI2BI1eR2eR2CI21BBII1T2ToI1CI1BI2BI1eR2eR2CI21BBII比例电流源的输出电阻11'1'1111(1)(1)cebebbebebrrIIUIRrI当：＋1111'11eebeRRrR'''212////beebeRRRrRRrrce11birbe1Re1Rrbe22birce2Re2UOIOI,U,R,ROR,,''''22''222''''222''''''222''2(//)()(//)//(1)(//)//(1)(//)(1)eoboobceeoeoceoeooeoceeoceRRIRIUIIrRRIRRUrIRRIRURRRrRRIRrR,,2birce2Re2UOIORO2bi多路比例电流源332211eeeeeeeeRIRIRIRIRT0TReRe1Re2Re3T1T2T3VCCBIIC1IC2IC3IRIC微电流源电路如图所示，通过短路Re1电阻得到一个比基准电流小许多倍的微电流源，适用微功耗的集成电路中。e2BEE2C2oBEBE2BE1e2E2e2E2BE2BE1/=RUIIIUUURIRIUU由图可得：因△UBE小，IoIR。同时Io的稳定性也比IR好。3.5.3微电流源式中△UBE只有几十毫伏，所以只要K级的电阻Re就能得到微安级的电流。1T2ToI1CI1BI2BI1eR2eR2CI21BBIIIo、IR与VBE的关系如下：12/11/22BETBETUURESUUoESIIIeIIIe12SSII由于一般有12()/12BEBETUUUEEIeI1122lnEBEBEBETEIUUUUI1222lnEBEEeTEIUIRUI2lnTRoeoUIIRI1T2ToI1CI1BI2BI1eR2eR2CI21BBII（超限方程）实际电路中应先确定IR和Io的数值，然后求出R和Re2的值。镜像电流源1T2ToI2CI1CI1BI2BI)21(RoII)21(221CBCRIIIIoRII3.5.4精密镜像恒流源电路问题的提出精密镜像电流源和普通镜像电流源相比，其精度提高了倍。电路如下图所示。213OCCRBIIIII1231212311BBRCCRIIIIII2212ROII3T3BI精密镜像电流源20cerR)2/(212ROII22ceorR可见，威尔逊电流源精度很高。而且其输出电阻也很高，约为：3.5.5威尔逊电流源电路2121233001311CCCCCEECBCRIIIIIIIIIIIIIT1T2VCCRRIRIC1IC2IE1IE2IB1IB2IB3T3IoRrce11birbe3rbe1rbe2rce2rce32bi3biUOIORO求解威尔逊电流源输出电阻的等效电路电流源即可用做偏置电路，又可以用做有源负载。例3.5.1：用电流源做有源负载，可提高电路放大倍数。电流源用做有源负载基本恒电流源做VT1的负载1121(////)ceceLuberrRAr共射放大管VT2VT3u1+VCCRRLVT13.5.6电流源的应用作业：P.1554.24.3问题的提出uot0有时会将信号淹没§3.6差动放大电路RC1RC2T2RB_ui+VCCRL+_uo+VBBT1（1）直接耦合放大器零点漂移问题当输入ui=0时，输出电压uO并不恒定，而是出现缓慢的、无规则的漂动。这种现象称为零点漂移，简称零漂。零漂实质上就是放大电路静态工作点的变化。差动放大电路（DifferentialAmplifier），简称差放。（2）参考地电位不一样问题由于远程信号拾取端的“地”与本地放大器的“地”电位不等，致使放大器端输入信号与实际信号有一个△ui压差，此信号可能影响到放大器的正常工作，严重的甚至损坏放大器。放放放uiuo'iuiu差模信：共模信号：3.6.1基本概念一、差模信号和共模信号的概念：21iiiduuu)(2121iiicuuu用差模信、共模信号可分别表示二输入信号为：21idiciuuu22idiciuuu放放放放放ui1ui2uiduo差模电压增益：共模电压增益：总输出电：共模抑制比：共模抑制比是衡量放大电路抑制零点漂移能力的重要指标。idu21idu21icu差分放大ou原差分放大器可表示如下信号输入形式：idoduduuAicocucuuAicucidudocodouAuAuuuucudCMRAAKVCCRcRb2ReR/2Luoui-VEET1VCCRcRb2ReR/2Luoui-VEET1VCCRcRbReRLuoui-VEET1RcuiRb1.对称性：即：1=2=UBE1=UBE2=UBErbe1=rbe2=rbeRC1=RC2=RCRb1=Rb2=RbT2ReR/2LuoRcRbui-VEEVCC共模信号响应：各对称点信号大小、极性相同；差模信号响应：各对称点信号大小相同、极性相反。二、差动放大电路的结构2.差动放大电路一般有两个输入端：双端输入--从两输入端同时加信号。单端输入--仅从一个输入端对地加信号。4.四种工作方式：双端输入双端输出；双端输入单端输出；单端输入双端输出；单端输入单端输出。3.差动放大电路可以有两个输出端：双端输出--从C1和C2间输出。单端输出--从C1或C2对地输出。VCCRcRbReRLuoui1-VEET1Rcui2Rbuo1uo2T202EEeEBEbBVRIVRIebBEEEBRRVVI)1(2CCCCCRIVU)2(eCCEECCCERRIVVU输出回路：输入回路：3.6.2差动放大电路的静态分析VCCRcRbReRLuoui1-VEET1Rcui2Rbuo1uo2T2VCCRcRbReRLuoui1-VEET1Rcui2Rbuo1uo2T2由于电路对称，在电路的对称点上信号总是大小相等，极性相反。故信号输出的地电位在RL的中点；发射极间的连线也是信号的地电位。因此可将差动放大电路的交流通路分成两个独立的部分.3.6.3差动放大电路对差模信号的放大作用RcRbR/2LT1ui1uO1TR/2LRcRbui2uO21212oooouuuu1212iiiiuuuubebLCuioiodurRRRAuuuuA2//2211)(22bebiidrRRRCOodRRR221.差模放大倍数2.差模输入电阻3.差模输出电阻双端输入、双端输出差动电路的差模电压放大倍数等于半电路单管放大倍数。其差模输入、输出电阻是半电路单管电路的2倍。一．双端输入/双端输出的差动放大电路：半电路放大倍数半电路的2倍半电路的2倍VCCRcRbReRLuoui1-VEET1Rcui2Rbuo1uo2T2共模信号：是指在两个输入端加上幅度相等，极性相同的信号。即ui1=ui2。由于电路对称，双端输出时RL上流过的电流为零。在Re上两者作用的电流方向相同。因此可将差动放大电路的交流通路分成两个独立的部分.4.差动放大电路对共模信号的抑制作用双端输出：RcRb2ReT1uicuoc1RcRbuicuoc1T22Re半电路的共模电压放大倍数为：eebebicoc122)1(=RRRrRRuuACCuc由于左右两个电路完全一样，所以该放大倍数就是差动电路的单端输出共模放大倍数。输出电压：)(21icicucouuAu当电路完全对称时输出电压：0)(21icicucouuAu0cuA当电路不完全对称时，由于2ReRC，共模放大倍数Auc≈0。RcRb2ReT1uicuoc1可见在双端输出情况下差模放大电路对共模信号有抑制作用：①依靠电路的对称性；②依靠Re的负反馈作用。差动放大电路抑制共模能力用共模抑制比KCMR来衡量。ucudCMRAAKucudCMRAAKlog20通常也用分贝(dB)表示：共模抑制比越大，共模抑制能力越强。负载接在差动放大电路的一个集电极和地之间，称为单端输出。半电路电压放大倍数：beBLCiourRRRuuA)//(11221111uioidoudAuuuuA单端输出差模电压放大倍数：单端输出共模电压放大倍数：eebeB1icO12//2)1()//(=RRRRrRRRuuALCLCucVCCRcRbReRLuoui1-VEET1Rcui2RbT2RLRcRbuo1ui1T1二、双端输入/单端输出的差动放大电路：单端输出差模电压放大倍数是双端输出电路的一半。2ReRLRcRbuoc1uic1T1差模放大倍数通常以总输入ui(包括和)求解，共模放大倍数通常以单端输入求解。其实单端输出时差模和共模放大倍数都为单边放大倍数，但由于求解总差模或共模电压放大倍数时对输入信号的约定不一样，所以有：单端输出总电路的差模电压放大倍数是单边电路自身电压放大倍数的一半；单端输出总电路的共模电压放大倍数是单边电路自身电压放大倍数。2iu2iuELEbeBLCucRRRrRRRA22)1()//(beLuioioudrRAuuuuA222'1111双端输出时，电路完全对称的理想情况下，由于共模增益Aoc=0，所以KCMR=。单端输出时在考虑差模信号和共模信号同时作用时，单端输出的总电压为:共模抑制比愈高，输出电压中所含的共模信号成分就愈小在单端输出情况下，抑制共模仅靠Re的负反馈作用。beeucudCMRrRAAK11)1(111111idCMRicidudicucidudocodouKuuAuAuAuuu单端输出电路输出电阻：RO=RC输入信号加在差动放大电路一边，另一边输入端接地，称为～。单端输入等效成双端输入。差模放大倍数，共模放大倍数都只取决输出电路形式。输入电阻与双端输入时一样：)(22beBiidrRRR三．单端输入差动放大电路VCCRcRbReRLuoui-VEET1RcRbuo1uo2T22,2,22121iiicidiciidiciuuuuuuuuu3.6.4差动放大器动态参数计算总结(1)差模电压放大倍数与单、双端输入无关,只与输出方式有关:双端输出时：beLcdu)2//(rRRRAb单端输出时：beLcud12//rRRRAb(2)共模电压放大倍数与单、双端输入无关,只与输出方式有关:双端输出时：单端输出时：0ucAeLuc2'RRA(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（半边电路）的2倍。单端输出时：coRRco2RRbeid2rRRb(4)输出电阻双端输出时：RE越大，抑制共模能力越强。但RE加大后，为保证工作点不变，必须提高负电源。RCCIRR