模拟电子技术6-1

差分式放大器集成电路运算放大器中的电流源一、电流源电路的特点：这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒流特性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等3、电流源电路一般都加有电流负反馈，4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。电流源概述电流源概述2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、增大动态范围。二、电流源电路的用途：1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏置电流，以获得极其稳定的Q点。3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性增长的电压输出。4、电流源还可单独制成稳流电源使用。集成电路电流源一、镜象电流源三极管T1、T2匹配，则,BE2BE1BE21VVV====bbbIIIIIIRCBCBC()===1222212b且RVVIBECCR=，当b2时,IICR2=，IC2和IR是镜象关系。镜象电流源其中：基准电流是稳定的，故输出电流也是稳定的。I2CIR二、精密镜象电流源精密镜象电流源和普通镜象电流源相比，其镜象精度提高了b倍。精密电流源电路中增加了T3管，IB3比镜象电流源的2IB小β3倍。因此IC2和IREF之间的镜象精度提高了倍。3BREF3BREF1C2C12IIIIIIb===b31三、微电流源微电流源电路,接入Re2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和集成放大器的前置级中。微电流源2221eEBEBEBERIVVV==IC2远小于IREF,。RVICCREF当R取几k时，IREF为mA量级，而IC2可降至A量级的微电流源。且IC2的稳定性也比IREF的稳定性好。222eBEECRVII=四、比例式电流源在镜象电流源电路的基础上，增加两个发射极电阻，使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系，即可构成比例电流源。比例式电流源因两三极管基极对地电位e2e1E1E2e2E2e1E1BE2BE1e2E2BE2e1E1BE1=RRIIRIRIVVRIVRIV因相等，于是有五、多路电流源通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作点电流，即可构成多路电流源。图中一个基准电流IREF可获得多个恒定电流IC2、IC3。多路电流源差分放大电路vi1vi2线性放大电路vo电路完全对称的理想情况：)(21iiVDovvAv=差模电压增益差模信号idv放大两个输入信号之差共模信号)(2121iiicvvv=差分放大电路仅对差模信号具有放大能力，对共模信号不予放大。差模信号：是指在两个输入端加幅度相等，极性相反的信号。共模信号：是指在两个输入端加幅度相等，极性相同的信号。差分放大电路的组成差分放大电路是由两个特性基本相同的三极管组成，电路参数对称相等。差分放大电路的静态和动态计算方法与基本放大电路基本相同。时，021==iivv静态分析动态分析当输入信号为零时，即0=2/21CCCCCE0C21=====CCoBECCvvvVRIVVIIii这时，由于电路完全对称。当在电路两个输入端各加一个大小相等，极性相反的信号电压，时，即2/21idiivvv==一管电流增加，另一管电流减小，所以021=CCovvv即在两个输出端有信号电压输出。抑制零点漂移的原理零点漂移——当放大电路的输入端短路时，输出端还有电压输出。在差分电路中，温度的变化，电源电压的波动都会引起两管集电极电流、集电极电压的变化，其效果相当与在两个输入端加入了共模信号，由于电路对称，在理想的情况下，输出电压不变，从而抑制了零点漂移。零点漂移——动画6-1零点漂移——动画6-2差模电压增益beCidoiiooidoVDrRvvvvvvvvAb====121212双端输入、双端输出双端输入、单端输出beCVDVDrRAA2211b==加负载电阻RLbeLVDrRA=b2//LCLRRR=式中：差分放大电路有两个输出端—集电极C1和集电极C2。若信号从C1和C2输出，则称为双端输出，反之，若信号仅从集电极C1或C2对地输出，则称为单端输出。共模电压增益Avc（1）双端输出时：021=vvvicococvcA（2）单端输出时：oCobeCicocvcrrRrRvvA22111==bb共模电压增益越小，放大电路的性能越好。Avc1越小，抑制共模信号的能力越强。(2)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。besid2rRR=(3)输出电阻输出电阻在单端输出时，双端输出时，coRR=co2RR=共模抑制比cdCMRvvAAK=dBlg20cdCMRvvAAK=（2）单端输出时共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。=AAKvcvdCMR（1）双端输出时KCMR为无穷大beovcvdCMRrrAAKb=11恒流源差分放大电路为了提高共模抑制比应加大Re。但Re加大后，为保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济的。可用恒流源T3来代替Re。恒流源动态电阻大，可提高共模抑制比。同时恒流源的管压降只有几伏，可不必提高负电源之值。恒流源电流数值为IE=(VZ-VBE3)/Re双电源差分放大电路差分放大电路的静态计算将电路中信号源短路即可获得计算静态的直流通路。已知：b=100，VBE=0.6VesBEEEB2)1(=RRVVIbARVeEE6μ201001221=bmAIIBC6.0006.0100==b另一种工程估算法：mAVIReEEE6.020122==AIIEBb61006.01==VRIVVCCCCCE6=交流参数rbe:k..rbe67460261001300=例1：差动电路中，晶体管参数：b1=b2=60，rbb’=300，VUI11=，VUI01.12=。求：（1）静态工作时的两管集电极电流IC；（2）双端输出时的oU和从T1单端输出时的1oU。01.1121===OIIOidoVDUUUUvvA解：17234721000060===beCVDrRAb01.0=OUmAIC5.02/1==CbeImVr26)1(300b=17201.0=OUVUO72.1=VUUOO86.0211==小结(对于基本共发放大器构成的差放）双端输入单端输入双端输入单端输入双端输出单端输出Avd2//,/RRRrRLCLbeL=bRRRrRLCLbeL//,2=bRidrbe2RoRC2RCAvc0R2REEL/KCMRrgrRbembeEE/bRicR2rEEbe1b例2：80=bV.VBE20=mA..RRVVIIEECCRCQ247524234=mA.IIICQCQCQ122421===VRIVVVVCCQECCCEQCEQ53.31.22.0121121====krce50一、估算Q点：二、动态分析：=kbeIrEQ3.11.2268030026130012,1b等效的发射极耦合电阻REE—比例式电流源的输出电阻===bkrRRceoEE405050811444例2：480250813155338021=bb=...//.RrRAWbeLvd1.双出（双入或单入）：差模特性：rbe=1.3k,把直流电源、Vic都短路；RL两臂各分一半；两臂的差模信号电流大小相等、方向相反，同时流过T4时抵消，使T4无差模电流、也无差模电压，T4、R1可视作短路（或开路），这里作短路处理；对于RW：两臂各分一半。==b=k...RrRWbeid656025081312212==k.RRco662画差模信号通路：例2：画共模信号通路：把直流电源、Vid都短路；RL两端共模信号电位相等，故其中无共模电流流过，故可视作开路；由于两臂的共模信号电流同时流过T4、R1，因此，把它等效到每管发射极时，需用2REE表示。RW的影响可略。共模特性：已算得rbe=1.3k,电流源的输出电阻（等效的REE）为4050k。1.双出（双入或单入）：共模信号通路===AAKVVAvcvdCMRicocvc,0=b=MRrREEbeic656405028121例2：2.单出-（双入或单入）：（1）差模特性：差模信号通路53002508131113380212121...//.RrRAWbeLvd==b=b==kRrRWbeid3.3025.0813.121b=k.RRco33例2：2.单出-（双入或单入）：（2）共模特性000304050211332.//.RRvvAEELicocvc===105100030530==..AAKvcvdCMRdBog10020105=