模拟电路3--6

1、第第3 3章章 多级放大电路多级放大电路 3.1 3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式 3.2 3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析 3.3 3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路3. 1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式 在实际应用中，为了同时满足多方面的要求，需要将多个基在实际应用中，为了同时满足多方面的要求，需要将多个基本放大电路连接起来，从而构成本放大电路连接起来，从而构成多级多级放大放大电路电路。组成多级放大。组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级，级与级之间的连接称为电路的每一个基本放大电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合级

2、间耦合。常见的耦合方式有直接耦合、阻容耦合和变压器耦。常见的耦合方式有直接耦合、阻容耦合和变压器耦合等方式。合等方式。 3. 1. 1 直接耦合直接耦合 直接耦合直接耦合：将前级的输出端直：将前级的输出端直接连接到后级的输入端，接连接到后级的输入端，没有电没有电抗性元件，抗性元件，称为直接耦合，如图称为直接耦合，如图所示。图中所示。图中 既作为第一级的集既作为第一级的集电极电阻，又作为第二级的基极电极电阻，又作为第二级的基极电阻。电阻。 1Tiu1bR2Tou2bR1cR2cRccV1cR 由于由于 ， 管的静态工作点太靠近饱和区，容管的静态工作点太靠近饱和区，容易引起饱和失真，为此，在易引起

3、饱和失真，为此，在 管的发射极加电阻管的发射极加电阻 ，以抬高，以抬高 管的基极电位管的基极电位 , 如左图所示。如左图所示。 VUUBEQCEQ7 . 0211T2T2eR2T一、直接耦合放大电路静态工作点的设置一、直接耦合放大电路静态工作点的设置 增加增加 后，虽然两级均可后，虽然两级均可获得合适的静态工作点，第获得合适的静态工作点，第二级的电压放大倍数却大大二级的电压放大倍数却大大2eR2eR下降。为此，可将电阻下降。为此，可将电阻 换换成稳压管。这是因为当稳压成稳压管。这是因为当稳压管工作在击穿状态时，其端管工作在击穿状态时，其端电压基本不变，且动态电阻电压基本不变，且动态电阻只有几十

4、欧。只有几十欧。 的作用是给稳压管提供较大的稳压电流。的作用是给稳压管提供较大的稳压电流。 R1Tiu1bR2Tou2bR1cR2cRccV1Tiu1bR2Tou2bR1cR2cRccV2eR1Tiu1bR2Tou2bR1cR2cRccV2eRiu1bRou2bR1cR2cRccVZDiZDR1T2T1Tiu1bR2Tou2bR1cR2eRccV2cR位。位。可是，如果级数增多，由可是，如果级数增多，由于集电极电位逐级升高，以至于集电极电位逐级升高，以至于接近电源电压，势必使后级于接近电源电压，势必使后级的静态工作点不合适。为此，的静态工作点不合适。为此，可采用可采用 型和型和 型管混合型管混

5、合使用的方法如图，虽使用的方法如图，虽 ，但但 。 11bcUU22bcUU为了使晶体管工作在放大区，要求集电极电位高于其基极电为了使晶体管工作在放大区，要求集电极电位高于其基极电1Tiu1bR2Tou2bR1cR2eRccV2cR 1. 能能放大放大直流直流和和缓慢变化缓慢变化的信号（交直流信号均可通过）；的信号（交直流信号均可通过）； 2. 易于易于集成化（集成电路中，制作电阻比制作电容容易）；集成化（集成电路中，制作电阻比制作电容容易）； 3. 各级电路各级电路 点相互影响点相互影响, 存在存在零点漂移现象零点漂移现象，即输入电压，即输入电压变化为零时，输出电压的变化不为零的现象。由于前

6、一级的漂变化为零时，输出电压的变化不为零的现象。由于前一级的漂移电压会送到下一级放大，结果造成输出级工作点严重偏移。移电压会送到下一级放大，结果造成输出级工作点严重偏移。二、直接耦合方式的特点二、直接耦合方式的特点QNPNPNP3. 1. 2 阻容耦合阻容耦合 阻容耦合阻容耦合：将前级输出端通过电容接到后级的输入端，称为：将前级输出端通过电容接到后级的输入端，称为阻容耦合。如图所示为两级阻容耦合放大电路，第一级为共射阻容耦合。如图所示为两级阻容耦合放大电路，第一级为共射放大电路，第二级为共集放大电路。放大电路，第二级为共集放大电路。 1. 点独立，互不影响，零点漂移小；点独立，互不影响，零点漂

7、移小； 2. 不能放大缓慢变化的信号和直流信号；不能放大缓慢变化的信号和直流信号； 3. 不易集成化。不易集成化。阻容耦合方式的特点：阻容耦合方式的特点：Q3. 1. 3 变压器耦合变压器耦合 变压器耦合变压器耦合：将前级的输出端通过变压器接到后级的输入端：将前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，称为变压器耦合，如图所示。或负载电阻上，称为变压器耦合，如图所示。LLRnRNN2221)(LRLRn2上图所示变压器耦合共射放大电路的电压放大倍数为：上图所示变压器耦合共射放大电路的电压放大倍数为：beLbeLbbeLbiourRnrRIrRIUUA2 点相互独立，便于分析、设计和调试

8、；不能放大缓慢变化的点相互独立，便于分析、设计和调试；不能放大缓慢变化的信号和直流信号；笨重，不易集成化；其最大的特点是具有阻抗信号和直流信号；笨重，不易集成化；其最大的特点是具有阻抗变换作用。变换作用。变压器耦合的特点：变压器耦合的特点：QoU 三级放大电路的电压放大倍数：三级放大电路的电压放大倍三级放大电路的电压放大倍数：三级放大电路的电压放大倍数等于组成它的各级放大电路的电压放大倍数之积，即数等于组成它的各级放大电路的电压放大倍数之积，即3212121uuuooooioiouAAAUUUUUUUUA3. 2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析2oU3iU3 级放大电路的电压放大

9、倍数：级放大电路的电压放大倍数： 级放大电路的电压放大倍级放大电路的电压放大倍数数等于组成它的各级放大电路的电压放大倍数之积，即等于组成它的各级放大电路的电压放大倍数之积，即unuuuAAAA 21NN输入电阻：输入电阻：多级放大电路的输入电阻一般为第一级的输入电多级放大电路的输入电阻一般为第一级的输入电1 iiRR 阻，即阻，即输出电阻：输出电阻：多级放大电路的输出电阻一般为最后一级的输出多级放大电路的输出电阻一般为最后一级的输出电阻，即电阻，即onoRR 后级的输入电阻就是前级的负载电阻。后级的输入电阻就是前级的负载电阻。注意注意！5021例例：电路如图，设晶体管的：电路如图，设晶体管的

10、， ， 。VUBE7 . 02求各级放大电路的求各级放大电路的 点，多级放大电路的点，多级放大电路的 、 和和 。QoRuAiuk5ouZDiR1T2Tk15k120k3V4V20100bbr1BEUA20102. 1解：各级静态工作点的计算解：各级静态工作点的计算mAAICQ11000502011157 . 4202BQImAAICQ1100050202VUCEQ13413202V.UCEQ744701AIBQ2014. 016. 057 . 01207 . 0201krrbebe4 . 11265010021iRouZDiR1T2Tk15k4.8k3V4V20V0.8 多级放大电路的交流通

11、路与交流等效电路：多级放大电路的交流通路与交流等效电路：Rk120k5k151T2TV4ZDiouiuV20k31bI2bI1bI2bI1e1b1ciUoUk120k5k4 . 1k4 . 1)(2bk15k32c2ek120k5k151T2ToUiUk32bI)(22biII2oUk4 . 1k32c2e2iU2iR2b第二级输入电阻第二级输入电阻 的计算：的计算：2iRkRi4.121bI2bI1bI2bI1e1b1ciUoUk120k5k4 . 1k4 . 1)(2bk15k32c2e1bI1bI1e1b1c1 iUk120k5k4 . 1k15k4 . 1)(2iR111)4 . 15

12、()4 . 1/15(bbuIIA104 . 628. 150第一级电路电压放大倍数第一级电路电压放大倍数 的计算：的计算：1uA1bI2bI1bI2bI1e1b1ciUoUk120k5k4 . 1k4 . 1)(2bk15k32c2e2iR1oU2bI)(22biII2oUk4 . 1k32c2e2iU2b1074 . 13504 . 13222bbuIIA1070)10(10721uuuAAA第二级电压放大倍数第二级电压放大倍数 及总的电压放大倍数及总的电压放大倍数 的计算：的计算：2uAuA1bI2bI1bI2bI1e1b1ciUoUk120k5k4 . 1k4 . 1)(2bk15k3

13、2c2e1bI1bI1e1b1c1 iUk120k5k4 . 1k15k4 . 1)(2iRiRkRi4 . 64 . 1/1205输入电阻输入电阻 的计算：的计算：iR1bI2bI1bI2bI1e1b1ciUoUk120k5k4 . 1k4 . 1)(2bk15k32c2e1bI2bI1bI2bI1e1b1ciUoUk120k5k4 . 1k4 . 1)(2bk15k32c2e kRo3oR104 . 628. 150krrbebe4 . 11265010021kRi4 . 121074 . 13504 . 13222bbuIIA1070)107(1021uuuAAAkRi4 . 64 .

14、1/1205交流等效电阻交流等效电阻，第二级输入电阻，第二级输入电阻 。由于由于 ，故，故 ，电压放大倍数为，电压放大倍数为ibII4 .1211201111204 .121bbiIII，111)4 . 15()4 . 1/15(bbuIIA，输入电阻为输入电阻为 ，输出电阻为，输出电阻为 。 kRo3输出电阻输出电阻 的计算：的计算：oR例例：电路如图，已知晶体管：电路如图，已知晶体管 ， ， ，k15k5k5k3 . 2k100k5k5V1215021 krbe41krbe2 . 22VUUBEQBEQ7 . 021。试估。试估算电路的算电路的 点、点、 、 和和Q。解：各级静态工作点解：

15、各级静态工作点VUBQ35155121mAIEQ13 . 27 . 031AIBQ7 . 615111AIBQ7 . 63 . 21515/157 . 031或由戴维宁定理得或由戴维宁定理得AIBQ1351511007 . 0122VUCEQ7 . 4) 3 . 25(1121，mAIEQ2013. 0)1501 (2，VUCEQ252122iRoRk15k5k5k3 . 2k100k5k5V12V3k15/5uAiUk15k5k41bIk5k100k2 . 22bIk5k51bI2bI2eIoU2e2b2c1e1b1c第一级第一级第二级第二级交流等效电路为交流等效电路为k15k5k5k3 .

16、 2k100k5k5V12k2 . 2k4iUk15k5k41bIk5k100k2 . 22bIk5k51bI2bI2eIoU2e2b2c1e1b1c第一级第一级第二级第二级k100k2 . 22bIk5k52bI2eI2oU2e2b2c2iU2iI2iR1 iUk15k5k41bIk5k881bI1e1b1c第一级第一级1oU)(2iRk2 . 22bIk5k52bI2eI2oU2e2c第二级第二级2iU2iIk1002b176994. 017721uuuAAA1 iUk15k5k41bIk5k881bI1e1b1c第一级第一级1oU)(2iRiR1 iIk15k5k41bIk5k100k2

17、 . 2k51bI2e2b2c1e1b1coRoUoI2bI2eI2bIkIURiii88)5/51512 . 2/(100222177415088/511111bbiouIIUUA994. 01515/52 . 21515/5222222bbbiouIIIUUA176994. 017721uuuAAAkIURiii94. 14/5/1548151100/52 . 2/50iUoooIUR，例例：电路如图，已知：电路如图，已知 ， ， ，10021VUUBEBE7 . 021求静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。求静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。k15k5k5k3 .

18、2k100k5k5V12V12k6 . 2k7 . 2k51k1 . 5k9 . 35Ck3 . 4解：解：VUB4 . 37120121AIBQ91017 . 27 . 04 . 31mAICQ9 . 010091VUCEQ58 . 79 . 01219 . 3) 1 . 59 . 012(7 . 0122EQIAIBQ1010112VUECQ8 . 32 . 81122krbe1 . 3130021bbbbrrkrbe9 . 22601 . 39 . 2/1 . 5100111beLurRA1489 . 23 . 41002222becurRA8880)148(6021uuuAAAkRi6

19、 . 21 . 3/20/51kRo3 . 4， 很小，可忽略不计很小，可忽略不计2BIsuk20mA1，源电压增益源电压增益 ?sousUUAiu作业作业 179P2 . 3)(a)(b 3. 3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路 (a) 测试电路测试电路 (b) 输出电压的漂移输出电压的漂移3. 3. 1 直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象二、抑制温漂的措施二、抑制温漂的措施 )(a)(b)(c3. 采用特性相同的管子，使它们的温漂互相抵消，构成采用特性相同的管子，使它们的温漂互相抵消，构成差分放大差分放大 2. 采用温度补偿法，利用热敏元件抵消放大管的变化，如图

20、采用温度补偿法，利用热敏元件抵消放大管的变化，如图 、 1. 引入直流负反馈，如静态工作点稳定电路，如图引入直流负反馈，如静态工作点稳定电路，如图 所示；所示；所示；所示；电路电路。 一、零点漂移现象及产生的原因一、零点漂移现象及产生的原因 1. 零点漂移现象：输入电压为零，而输出电压不为零，且发生零点漂移现象：输入电压为零，而输出电压不为零，且发生缓慢变化的现象。缓慢变化的现象。 2. 产生的原因：电源电压波动、元件老化、半导体元件参数随产生的原因：电源电压波动、元件老化、半导体元件参数随温度发生变化等。但主要原因是温度发生变化等。但主要原因是。iuou2b1bbRIRIBQI)(a)(b)

21、(c3. 3. 2 差分放大电路差分放大电路一、电路组成一、电路组成bRoucRccVTIuBBVeRV ：电路参数完全相同，管子电路参数完全相同，管子特性也完全相同，两只管特性也完全相同，两只管子的集电极静态电位在温子的集电极静态电位在温度变化时也将时时相等，度变化时也将时时相等，电路以两只管子集电极电电路以两只管子集电极电位差作为输出，就克服了位差作为输出，就克服了温度漂移现象。温度漂移现象。 ：图中：图中 是是假想的假想的受温度控制受温度控制的电压源的电压源，其电压，其电压CQUIuVVCQU与集电与集电极静态电压极静态电压 保持同步变化，且与之相等。当保持同步变化，且与之相等。当 温度

22、变化温度变化 时，由于时，由于 始终与始终与 保持相等，故输出电压中保持相等，故输出电压中 就只有动态信号就只有动态信号 作用的部作用的部分了，从而抑制了由于温度变化而引起的漂移。分了，从而抑制了由于温度变化而引起的漂移。1bRou1cR1T1 IuBBV1 eR2bR2cRccV2T2IuBBV2eR在在, 电压放大能力变小。电压放大能力变小。当输入电压为两个大小当输入电压为两个大小相等、极性相同的相等、极性相同的共模信共模信号号时，输出电压为零，这时，输出电压为零，这说明说明差分放大电路对共模差分放大电路对共模信号具有很强的抑制作用信号具有很强的抑制作用。但是由于发射极电阻的存但是由于发射

23、极电阻的存1bRou1cR1T2bRccV2TBBVeR2cR1Iu2Iu当于短路到地当于短路到地, 因此因此大大提高了对差模信大大提高了对差模信号的放大能力。由于号的放大能力。由于差模信号又称为差分差模信号又称为差分信号，故将这种电路信号，故将这种电路称为称为用下，用下， 中的电流变化为零，即中的电流变化为零，即 对差模信号无反馈作用，对差模信号无反馈作用，相相，从而实现了电压放大。在差模信号作，从而实现了电压放大。在差模信号作 ：电路如图：电路如图, 当输入电压为两个大小相当输入电压为两个大小相eReR1212CCCOuuuu21IIuu21CCuu1bR1cR1T2bR2TeR2cR1I

24、u2IuOu1Ei2Ei1Bi2Bi1Ci2Ci等、极性相反的等、极性相反的差模信号差模信号时，由于时，由于 ， ，又称为又称为1. 静态分析静态分析EEeEQBEQbBQVRIURI2eBEQEEEQRUVI21EQBQIIBEQcCQCCCEQURIVU二、长尾式差分放大电路二、长尾式差分放大电路 电路如图，其参数理想对称，电路如图，其参数理想对称，一般情况下一般情况下 很小很小，为信号源，为信号源bR内阻。由于发射极拖一个长长的尾巴，故称为长尾式电路，是内阻。由于发射极拖一个长长的尾巴，故称为长尾式电路，是典型的差分放大电路典型的差分放大电路。2. 对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作

25、用21BBii21CCii21CCuu当电路输入当电路输入时，因时，因 ， ， ，1bR1cR1T2bRccV2TEEVeR2cRIcuIcuOcu1Ei2Ei1Bi2Bi1Ci2CieR故故 ，差分电路差分电路对共模信号不予放大。由于电路参数的理对共模信号不予放大。由于电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全相同，故可以想对称性，温度变化时管子的电流变化完全相同，故可以将温将温度漂移等效为共模信号度漂移等效为共模信号。0ocu 此外，发射极电阻此外，发射极电阻 对共模信号的负反馈作用，抑制了每只对共模信号的负反馈作用，抑制了每只晶体管集电极电流的变化。即晶体管集电极电流的变化。即I

26、cu11CBii1BEu1Bi1Ci1Ei22CBii2Ei1BEu1Bi1CiIcuIcuOcu1Ei2Ei1Bi2Bi1Ci2Ci 共模放大倍数共模放大倍数：共模输出电压与共模输入电压之比称为：共模输出电压与共模输入电压之比称为共模放大倍数，即共模放大倍数，即在电路参数理想对称的情况下，在电路参数理想对称的情况下， 。 0cA 指一个输入端指一个输入端 的输入电压的输入电压的信号电压为的信号电压为 和和 ，如图所示。由于，如图所示。由于 点相当于接点相当于接3. 对差模信号的放大作用（双端输入，双端输出）对差模信号的放大作用（双端输入，双端输出） 当差分放大电路输入一个差模信号当差分放大电

27、路输入一个差模信号 时，加在两个输入端时，加在两个输入端Idu地，负载电阻的中点也相当于接地，因而负载电阻地，负载电阻的中点也相当于接地，因而负载电阻 被分成了被分成了LRE相等的两部分，分别接在两管的发射极和集电极之间，在差模相等的两部分，分别接在两管的发射极和集电极之间，在差模2Idu2Idu信号作用下的交流等效信号作用下的交流等效电路如图。电路如图。 ：差模：差模输出电压与差模输入电输出电压与差模输入电压之比称为差模放大倍压之比称为差模放大倍数，即数，即IdOdduuA悬浮输入悬浮输入 一个输入信号一个输入信号 加加到差分放大电路的两到差分放大电路的两个输入端，成为一对个输入端，成为一对

28、差模信号，没有共模差模信号，没有共模信号输入，称为悬浮信号输入，称为悬浮输入。输入。Iuodu1TeR1bR2bR1cR2cRccV2TLREEVIdu1Iu2Iu1TeR1bR2bR1cR2cRccV2TEEV2Idu1Iu2Iu2IduoduLROdu1bR2bR1cR2cR1Bi2Bi1Ci2Ci2LR2LR2uId2uId22Bi 2Bi1b2b)(21ee1c2c2LR1cR2cROdu1bR2bR1T2TIdu1Bi 2Bi 1Ci 2Ci 2Ei 1Ei 2LR1b2b2e1c2c1e差分电路的差模电压放大倍数差分电路的差模电压放大倍数：从图可知：从图可知 ， ，由差模电压放大倍

29、数的定义得，由差模电压放大倍数的定义得22Bi2Bi)2/(21LcBOdRRiu)(2)2/(211bebBLcBrRiRRiIdOdduuAbebLcrRRR)2/()(21bebBIdrRiu1b2b)(21ee1c2c输出电阻：输出电阻：输入电阻：输入电阻：)(2bebirRRcoRR2共模抑制比：为了衡量差分放大电路对差模信号的放大共模抑制比：为了衡量差分放大电路对差模信号的放大能力能力|cdCMRAAK在电路参数理想对称的情况下，由于在电路参数理想对称的情况下，由于 ，故，故 。0cACMRK是单管共射放大电路的是单管共射放大电路的2倍。倍。是单管共射放大电路的是单管共射放大电路的

30、2倍。倍。和对共模信号的抑制能力，引入共模抑制比的概念，定义为：和对共模信号的抑制能力，引入共模抑制比的概念，定义为：22Bi2Bi三、差分放大电路的四种接法三、差分放大电路的四种接法1.1.双端输入、单端输出双端输入、单端输出（1） 静态工作点静态工作点cCQCCCQRIVU2由直流通路可得由直流通路可得 ， ， eBEQEEEQRUVI21EQBQII略去基极电阻上的电压略去基极电阻上的电压CCLcLCCVRRRVLccRRR/，BQCQII，22BEQcCQCCCEQURIVU戴维南等效电路戴维南等效电路cCQCCCQRIVU111BEQcCQCCCEQURIVU直流通路直流通路（2）输

31、入差模信号时的动态参数）输入差模信号时的动态参数)(2)/()(2)/(bebLcbebBLcBIdOddrRRRrRiRRiuuA)(2bebBIdirRiuR差模放大倍数：差模放大倍数：输入电阻：输入电阻：coRR 输出电阻：输出电阻：思考题：如果输出信号取自思考题：如果输出信号取自 管的集电极，则输出有何不同？管的集电极，则输出有何不同？2TIduBiBiCiCiOuEiEiBi1c2cOu2b1b)(21eebRBiOdu1c1e （3）输入共模信号时的动态参数）输入共模信号时的动态参数ebebLcIcOccRrRRRuuA)1 (2)/(共模电压放大倍数共模电压放大倍数)(2)1(2

32、bebebebcdCMRrRRrRAAK共模抑制比共模抑制比 可见，发射极电阻愈大，共模放大倍数愈小，共模抑制比可见，发射极电阻愈大，共模放大倍数愈小，共模抑制比愈大，电路的性能也就愈好。愈大，电路的性能也就愈好。 思考题：若发射极电阻为无穷大，则共模放大倍数等于多思考题：若发射极电阻为无穷大，则共模放大倍数等于多少？共模抑制比等于多少？少？共模抑制比等于多少？IcuBiBiEiEiCiCiOcu1beRIcubebLcbebBLcBIdOddrRRRrRiRRiuuA)2/()(2)2/(2)( 2bebBIdirRiuRcoRR2，2. 单端输入、双端输出单端输入、双端输出虽有共模输入电压

33、虽有共模输入电压 , 但因共模输出电压为零但因共模输出电压为零, 共模放大倍数为零。共模放大倍数为零。2Iu1b2b1c2c)(21ee模电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为模电压放大倍数、输入电阻和输出电阻分别为2idu2iduIdu1Bi2Bi1Ci2Ci2Ei1Ei2IuOdu 单端输入、双端输出与双端输入、双端输出的分析完全相同，其差单端输入、双端输出与双端输入、双端输出的分析完全相同，其差共模信号为共模信号为1Iu2Iu两个输入信号两个输入信号 和和 分别加到两个输入端，称为比较输入，此时既有差分别加到两个输入端，称为比较输入，此时既有差21IIIduuu221IIIcuuu模信号

34、，又有共模信号。其差模信号为模信号，又有共模信号。其差模信号为比较输入比较输入3. 单端输入、单端输出单端输入、单端输出（1） 静态工作点静态工作点BibRBi1b2b1c2c)(21ee2Iu2Iu1Bi2Bi1Ei2Ei1Ci2CiOueBEQEEEQRUVI21EQBQIIBQCQIIcCQCCCQRIVU111BEQcCQCCCEQURIVU，差模信号的交流通路差模信号的交流通路bebLcIOdrRRRuuA)/(21)(2bebirRRcoRR 差模电压增益差模电压增益输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻1c1e2IuBiber1b2Iu2Iu1Bi2Bi1Ei2Ei1Ci2CiOu共模

35、信号的交流通路共模信号的交流通路ebebLcIOcRrRRRuuA)1 (2)/(2)(2)1 (2bebebebcdCMRrRRrRAAK共模电压增益共模电压增益共模抑制比共模抑制比（2） 动态参数动态参数注意：由于比较输入时既有差模输出电压，又有注意：由于比较输入时既有差模输出电压，又有共模输出电压，故单端输出时总的输出电压为共模输出电压，故单端输出时总的输出电压为odu1Iu2IuV12V12k10k10k10k10k10练习题练习题：差动放大电路如图所示，已知晶体管的：差动放大电路如图所示，已知晶体管的 ，5021静态工作点静态工作点 、 和和 ；) 1 ()2(差模电压放大倍数差模电

36、压放大倍数 、输入电阻、输入电阻 和输出电阻和输出电阻 。BQICQICEQUudAoRiRodu1Iu2IuV12V12k10k10k10k10k10， 。试求：。试求：21bbbbrr100VUUBEBE7 . 021Oduk10k10k10k10k10V12V12直流通路直流通路解：解： 静态工作点的计算静态工作点的计算) 1 (AIBQ1110512107 .012mAICQ55. 0011. 0507 . 010011. 01055. 012CEQUV3 . 7解：解： 动态参数的计算动态参数的计算)2(odu1Iu2IuV12V12k10k10k10k10k10odu1Iu2Iuk

37、10k10k10k10交流通路交流通路Bi1c2ck10BiOdu1e2ek10k101b2b)(21eek10CQbbbebeIrrr262140462101050.kRi9 .24)46.210(2kRo20102k.4625502650100bebcIdOdudrRRuuAeR以至于以至于 太大就不合理了太大就不合理了。为为由典型的差分放大电路可见，由典型的差分放大电路可见， 越大，共模负反馈越强，单端越大，共模负反馈越强，单端四、四、改进型差分放大电路改进型差分放大电路1. 具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路 对交流信号而言，对交流信号而言，恒流源恒流源的内阻为无穷大，相

38、当于开的内阻为无穷大，相当于开路；路；恒压源恒压源的内阻为零，相的内阻为零，相当于短路。当于短路。eR输出时的输出时的 越小，越小，静态电流不变，静态电流不变， 越大，越大， 就越大，就越大，了在低电源条件下，得到趋了在低电源条件下，得到趋ou1Iu2IuCCVEEVeR2bR1bR1cR2cRcACMRKeREEVeR越大，差分放大电路的性能越好，但为使越大，差分放大电路的性能越好，但为使于无穷大的于无穷大的 ，源电路。源电路。需采用恒流需采用恒流1T2TEERVRRRU212233233RUUIIBEREC232CEQII 具有恒流源的差分放大电路如图。电路参数应满足具有恒流源的差分放大电

39、路如图。电路参数应满足 ，32BII 1EQI有有 ， ， 。则则 由于恒流源的内阻为由于恒流源的内阻为无穷大，这相当于无穷大，这相当于 管管和和 管的发射极接了一管的发射极接了一个无穷大的电阻，它对个无穷大的电阻，它对共模信号的负反馈作用共模信号的负反馈作用为无穷大，因此电路的为无穷大，因此电路的 ， 。0cACMRK1T2T 近似为恒流源近似为恒流源 工作点稳定电路工作点稳定电路 2. 场效应管差分放大电路场效应管差分放大电路 场效应管差分电路 恒流源电路的简化画法及电路调零措施使电路在使电路在 时时 。WR021IIuu0Ou 为获得高输入电阻的差分放大为获得高输入电阻的差分放大电路，可

40、用场效应管取代晶体管，电路，可用场效应管取代晶体管，这种电路特别适合于做直接耦合这种电路特别适合于做直接耦合多级放大电路的输入级，和晶体多级放大电路的输入级，和晶体管放大电路相同，场效应管放大管放大电路相同，场效应管放大电路也有四种接法。电路也有四种接法。若用恒流源符号取代恒流源电若用恒流源符号取代恒流源电路，则可得到图示差分放大电路。路，则可得到图示差分放大电路。图中，图中， 为阻值很小的调零电位为阻值很小的调零电位器，器， 调节电位器滑动端的位置，调节电位器滑动端的位置，可可 等效电阻等效电阻 为无穷大为无穷大压压 差模输入电压差模输入电压 输出动态电压输出动态电压 练习：练习：电路如图，

41、已知电路如图，已知 ， 。14021krrbebe421mVuI201mVuI102?Icu?Idu?Ou改进型差分放大电路-恒流源电路若输入直流信号若输入直流信号 ， ，则电路的共模输入电，则电路的共模输入电k10Ou 解：输入信号为解：输入信号为 比较输入比较输入，可将输入信号分为，可将输入信号分为 二个串联的二个串联的信号源，如图所示。则信号源，如图所示。则mVuIc15mVuId10 ，cIcdIdOAuAuu02IcbecIdu)rR(u)4210140(10103V75. 1试问：试问：k101IuOumV202Iuk10OumV152IumV5mV15mV51Iu100 krbe

42、2VUBEQ7 . 0 例：电路如图，已知晶体管的例：电路如图，已知晶体管的 ， ， ， 管和管和 管的发射极静态电流均为管的发射极静态电流均为 。 （1） 的取值应为多少？的取值应为多少？ 管和管和 管的管压降管的管压降 等于多少？等于多少？ （2）计算）计算 、 和和 数值；数值； （3）将电路改成单端输出，用直流表测得输出电压为）将电路改成单端输出，用直流表测得输出电压为 ， 试问输入电压试问输入电压 约为多少？约为多少？1T2T1TeRCEQUVuO3Iuk1k10k10k1 . 5V12V6k1iRoRdAmA5 . 02T 解解：（1）求）求 和和k1k10k10k1 .5V12V

43、6k1kRe3 . 55 . 027 . 06VUCQ7)105 . 0(12VUEQ7 . 0VUCEQ7 . 7)7 . 0(7（2）求动态参数）求动态参数 、 和和6821)55. 2/10(100)2/(bebLcIOdrRRRuuAkrRiuRbebBIi6)21 (2)(2kRRco201022eRCEQUdAiRoR1Ei1Ei2idu2iduIdu1Ci2Ci2IuOdu1b2b)(21ee1c2ck55. 2k10k10k1k12Ei1Ei2Bi1Bi（3）求输入电压）求输入电压)/(1LcCQLcLCCCQRRIRRRVUV36.21 .15515 .01 .5101 .5

44、12VUuuCQOO64.036.23156211 .1551100)(2)/(bebBLcBdrRiRRiAmVAuudOI4 .115664. 0由于用直流表测得由于用直流表测得的输出电压中既含的输出电压中既含有静态量，又含有有静态量，又含有变化量（信号作用变化量（信号作用的结果），故用所的结果），故用所测电压减去静态电测电压减去静态电压就可得到动态电压就可得到动态电压。压。k10k1k1 .5V12k10k1V6IumA5 . 0mA5 . 01cBiBi)(21ee1bk1k1V6k10V12k1 .5/10V1 . 5101 . 512练习练习：差分放大电路如图所示，已知晶体管的：差

45、分放大电路如图所示，已知晶体管的 ，01021静态工作点静态工作点 、 和和 ；) 1 ()2(，输出端不接负载时的，输出端不接负载时的 ； BQICQICEQU， 。试求：。试求：21bbbbrr 200VUUBEBE7 . 021解：解： 静态工作点的计算静态工作点的计算) 1 (AIBQ8.61310127 .012mAICQ1.868601. 0010VUCEQ7.127 . 031.8612mVuI10OuouV12V12k3k3k3Iu解：解： CQbbbebeIrrr2621k6 . 11.8626100002becIOurRuuAVuAuIuO1.8750.01187.5)2(

46、输出端不接负载时的输出端不接负载时的 ； Ou187.51.63100ouV12V12k3k3k3Iu解：解： becIOurRuuA)2R/(LVuAuIuO0.9380.0193.8)3(输出端接负载输出端接负载 时的时的 。 Ou93.86 . 133/100）（LRk6)3(mVuI10 kRL6Ou，输出端接，输出端接 负载时的负载时的 。 作业：作业： 3.6 3.6 182P互补输出级基本电路一、基本电路一、基本电路3.3.3 直接耦合互补输出级直接耦合互补输出级静态时，输入电压与输出电压均为零。设输入电压为静态时，输入电压与输出电压均为零。设输入电压为正弦波正弦波，当当 时，时

47、， 管导通，管导通， 管截止，管截止， 管以射随器的形式将正半周管以射随器的形式将正半周信号传递到负载。当信号传递到负载。当 时，时， 管截止，管截止， 管导通，管导通， 管以管以oniUu 1T2T1T1T2ToniUu2T两只管子交替工作两只管子交替工作两路电源交替供电两路电源交替供电互补输出级基本电路交越失真0射随器的形式将负半周信号射随器的形式将负半周信号传递到负载，实现了双向跟传递到负载，实现了双向跟随。随。 该电路简称该电路简称互补电路互补电路，又称为无输出电容电路，即又称为无输出电容电路，即 电路。电路。当当 时，时，输出电压产生失真，这种失输出电压产生失真，这种失真称为真称为交

48、越失真交越失真。 onionUuUOCL 信号在零附近信号在零附近两只管子均截止两只管子均截止onUonU 为了提高电路带负载的能为了提高电路带负载的能力，采用射极输出形式；为力，采用射极输出形式；为了使输出电压尽可能大，采了使输出电压尽可能大，采用互补输出电路。用互补输出电路。 在图在图 所示电路中，静态时所示电路中，静态时 ，二、消除交越失真的互补输出级二、消除交越失真的互补输出级BEBECEBBURRRRRUUU)1 ()(4343421 电路如图电路如图 ，静态时静态时 ，该电压可使该电压可使 管、管、 管管均处于微导通状态，这样便可以消除交越失真。均处于微导通状态，这样便可以消除交越

49、失真。2121DDBBUUU1T2T电路为电路为 倍增电路倍增电路。3R4RBEUBEU)(a)(b合理选择合理选择 和和 ，可以得到，可以得到 任意倍数的直流电压，故称该任意倍数的直流电压，故称该设设BII 2 由于电阻由于电阻 、 很小（一很小（一般只有几十欧），对交流信般只有几十欧），对交流信号相当于短路。号相当于短路。1R2R 由于二极管的动态由于二极管的动态电阻很小，对交流信电阻很小，对交流信号相当于短路。号相当于短路。准互补输出级：准互补输出级：电路如图，从输出端看进去，电路如图，从输出端看进去， 管和管和 管均采管均采CCVCCV1R2R3R4RLRiuou1T2T3T4T5T5

50、435)1 (31BECEBBURRUU静态时：静态时：2T4TNPN用了同类型的用了同类型的 型管型管, 这种输出管为同一类型管的电路称为准这种输出管为同一类型管的电路称为准互补输出级。互补输出级。CCVCCV1I2I1T1Iu2Iu2R1R3RLR2T3T4T6T7T8T9T5TOu 例：电路如图，两个恒流源为各级电路提供静态工作电流。例：电路如图，两个恒流源为各级电路提供静态工作电流。 1. 说明电路是几级放大电路，各级分别是哪种放大电路；说明电路是几级放大电路，各级分别是哪种放大电路；输入电压与输出电压的极性关系输入电压与输出电压的极性关系。 2. 设所有晶体管的电流放大倍数均为设所有

51、晶体管的电流放大倍数均为 ，试求，试求 。uA 解解：1. 是三是三级放大电路，级放大电路，第一级为双端第一级为双端输入，单端输输入，单端输出的差分放大出的差分放大电路。第二级电路。第二级为共射放大电为共射放大电路，第三级为路，第三级为准互补电路。准互补电路。输入级中间级输出级动态电阻无穷大动态电阻无穷大同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端 2. 电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算432)1 (bebeirrRLbebeiRrrR2763)1 (12112)/(beiurRRA2322iiuRRA13uA2132132)/(ibeiiuRrRRRA，CCVCCV1I2I1T1Iu2Iu2

52、R1R3RLR2T3T4T6T7T8T9T5TOu输入级中间级输出级1ou2ou，第第4 4章章 集成运算放大电路集成运算放大电路 4.1 4.1 集成运算放大电路概述集成运算放大电路概述 4.2 4.2 集成运放中的电流源电路集成运放中的电流源电路 4.3 4.3 集成运放电路简介集成运放电路简介 4.4 4.4 集成运放的性能指标及低频等效电路集成运放的性能指标及低频等效电路4.1 4.1 集成运算放大电路概述集成运算放大电路概述集成运算放大器外形图集成运算放大器外形图扁平式双列直插式：用专门的制作工艺，将各个元件制作在一块厚约：用专门的制作工艺，将各个元件制作在一块厚约 ，面积约为，面积

53、约为 的半导体基片上的电路称为的半导体基片上的电路称为：将一个完整的直接耦合多级放大电路制作在同一：将一个完整的直接耦合多级放大电路制作在同一块硅片上，使之具有比例、求和等多种运算功能的电路称为集块硅片上，使之具有比例、求和等多种运算功能的电路称为集成运算放大电路，简称集成运放。成运算放大电路，简称集成运放。mm25. 02 . 025 . 15 . 0mm集成电路。集成电路。圆壳式4. 因为硅片上不宜制作高阻值电阻，所以常用有源元件取代因为硅片上不宜制作高阻值电阻，所以常用有源元件取代 4. 1. 1 集成运放的电路结构特点集成运放的电路结构特点1. 因为硅片不能制作大电容，所以集成运放均采

54、用直接耦合因为硅片不能制作大电容，所以集成运放均采用直接耦合方式；方式；2. 为了减小温漂，采用差分放大电路和恒流源电路；为了减小温漂，采用差分放大电路和恒流源电路；3. 因为电路复杂并不增加制造工序，所以允许采用复杂的电因为电路复杂并不增加制造工序，所以允许采用复杂的电路形式，以提高电路性能；路形式，以提高电路性能；5. 采用复合管。采用复合管。 电阻。电阻。 集成电路与分立元件电路在结构上具有较大的差别，集成电路与分立元件电路在结构上具有较大的差别，分立元分立元件电路除晶体管外其余元件多为电阻、电容和电感等；而集成件电路除晶体管外其余元件多为电阻、电容和电感等；而集成电路以晶体管和场效应管

55、为主要元件。集成运放有如下特点：电路以晶体管和场效应管为主要元件。集成运放有如下特点： 4. 1. 2 集成运放的组成及各部分作用集成运放的组成及各部分作用 一、一、输入级输入级：前置级，一般采用：前置级，一般采用输入电阻高，差模放大倍数输入电阻高，差模放大倍数大，抑制共模信号能力强大，抑制共模信号能力强的差分放大电路。的差分放大电路。 二、二、中间级中间级：主放大级，多采用具有较强放大能力的共射放：主放大级，多采用具有较强放大能力的共射放大电路，其电压放大倍数可达千倍以上。大电路，其电压放大倍数可达千倍以上。 三、三、输出级输出级：功率级，多采用：功率级，多采用输出电阻小、非线性失真小的输出

56、电阻小、非线性失真小的互补对称输出电路。互补对称输出电路。 四、四、偏置电路偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点，采：为各级放大电路设置合适的静态工作点，采用恒流源电路。用恒流源电路。 如图所示为集成运放电路方框图，有以下四部分构成：如图所示为集成运放电路方框图，有以下四部分构成：两个输入端两个输入端一个输出端一个输出端集成运放的符号4. 1. 3 集成运放电压传输特性集成运放电压传输特性 集成运放的符号：如图集成运放的符号：如图 所示。从外部看，可以认为集成运所示。从外部看，可以认为集成运放是一个双端输入、单端输出，具有差模放大倍数大、输入电放是一个双端输入、单端输出，具有差模放大倍

57、数大、输入电阻高、输出电阻低和抑制温漂好的差分放大电路。阻高、输出电阻低和抑制温漂好的差分放大电路。)(a0odAPuNuOuOuNPuu OMUOMU)(a)(b电压传输特性 电压传输特性曲线：输出电压电压传输特性曲线：输出电压 与输入电压与输入电压 之间的关之间的关系曲线，称为系曲线，称为电压传输特性曲线。电压传输特性曲线。如图如图 所示。所示。OuNPuu )(b电压传输特性：在线性区，集成运放的差模电压传输特性：在线性区，集成运放的差模为为)(NPodOuuAu线性区线性区通常通常 非常大，可达几十万倍，因此电压传输特性中的线性区非常大，可达几十万倍，因此电压传输特性中的线性区很窄。例

58、如很窄。例如, 设设 ， ，则当，则当时才工作在线性区，当时才工作在线性区，当 时进入非线性区，此时输时进入非线性区，此时输出电压出电压 不是不是 就是就是 。 odAVUOM145105odAVuuNP28|VuuNP28|OuV14V14同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端非线性区非线性区非线性区非线性区管子处于临界状态，故有管子处于临界状态，故有 ，因，因 , 故有故有 ， 电路如图，管子的特性完全相电路如图，管子的特性完全相同。对于同。对于 管，由于管，由于 ， 4. 2 集成运放中的电流源电路集成运放中的电流源电路BECEUU0CI10BEBEUU01CCII2一、镜像电流源一、

59、镜像电流源4. 2. 1 基本电流源电路基本电流源电路该电路称为该电路称为当当 时，镜像电流为时，镜像电流为11122CCCIII可得可得镜像电流1CIRI0BI0TBCRIII20基准电流镜像电流源的温度补偿作用镜像电流源的温度补偿作用 1CIBBERRCIUUII0当温度升高时当温度升高时1CI 镜像电流源的缺点：在镜像电流源的缺点：在 一定的情况下，若要求一定的情况下，若要求 较较大，则大，则 势必很大，势必很大， 的功耗也很大；若要求的功耗也很大；若要求 很小，则很小，则 势必也小，势必也小， 的数值很大，这在集成电路中很难做到。的数值很大，这在集成电路中很难做到。CCV1CIRIR1

60、CIRIR ，当，当 时有时有 ， 即即 ，故，故电路如图，由图可知，电路如图，由图可知， ，当，当 时有时有 ，二、比例电流源二、比例电流源比例电流源00eBECCRRRUVI式中，式中， 为为基准电流基准电流，其值为，其值为RCII11CIRIRI1100eEeERIRIRCEIII0011CEIIRI1CI镜像电流源比例电流源改变了镜像电流源中比例电流源改变了镜像电流源中的关系，的关系， 而使而使 可以大于可以大于 或或 小于小于 ，的缺点。的缺点。从而克服了镜像电流源的从而克服了镜像电流源的1110eCeRRIRIRI00CEII2可得到几十微安的可得到几十微安的 ，故称为，故称为微电