西安交通大学_赵进全_模拟电子技术基础_第4章

1、上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础4.1集成运放概述集成运放概述集成电路集成电路 把整个电路中的元器件制作在一块硅把整个电路中的元器件制作在一块硅基片上，构成具有某种特定功能的电子电路。基片上，构成具有某种特定功能的电子电路。体积小，重量轻，成本低，可靠性高，组装和调试体积小，重量轻，成本低，可靠性高，组装和调试的难度小。的难度小。4 集成运算放大器集成运算放大器 1. 集成电路的主要特点集成电路的主要特点上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 2. 集成电路的分类集成电路的分类 (1) 按功能分按功能分a. 模拟集成电路模拟集成电路b. 数字集成电路数

2、字集成电路主要用于放大和变换连续变化的电压和电流信号。主要用于放大和变换连续变化的电压和电流信号。主要用于处理离散的、断续的电压和电流信号。主要用于处理离散的、断续的电压和电流信号。数字集成电路种类多，形式较为简单，通用性强。数字集成电路种类多，形式较为简单，通用性强。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (2) 按集成度分按集成度分 a. 小规模集成电路（小规模集成电路（SSI small scale integration circuit) 。 b. 中规模集成电路（中规模集成电路（MSI middle scale integration circuit)集成度：一块芯

3、片上包含的元器件在集成度：一块芯片上包含的元器件在100个以下。个以下。集成度：一块芯片上包含的元器件在集成度：一块芯片上包含的元器件在1001,000之间。之间。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 c. 大规模集成电路（大规模集成电路（LSI large scale integration circuit)集成度：一块芯片上包含的元器件在集成度：一块芯片上包含的元器件在1,000100,000 之间。之间。d. 超大规模集成电路（超大规模集成电路（VLSI very large scale Integration circuit)集成度：一块芯片上包含的元器件在集成度：

4、一块芯片上包含的元器件在100,000以上。以上。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础e. 目前的集成电路目前的集成电路(a) 已经可以在一片硅片上集成几千万只，甚至已经可以在一片硅片上集成几千万只，甚至 上亿只晶体管。上亿只晶体管。(b) 集成电路的性能（高速度和低功耗等）也迅速集成电路的性能（高速度和低功耗等）也迅速 提高。提高。(c) 集成度大约每集成度大约每3年年增加一倍。增加一倍。(d) 出现了系统级芯片出现了系统级芯片（SOCsystem on chip）。）。(e) 集成电路逐步向集成系统集成电路逐步向集成系统（integrated system） 的方向发展

5、。的方向发展。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 (3) 按制造工艺分按制造工艺分a. 半导体集成电路半导体集成电路b. 薄膜集成电路薄膜集成电路集成电路的元器件和电路由不到集成电路的元器件和电路由不到1m mm厚的金属厚的金属半导体或金属氧化物重叠而成。半导体或金属氧化物重叠而成。c. 厚膜集成电路厚膜集成电路厚膜集成电路与薄膜集成电路基本相同，膜的厚膜集成电路与薄膜集成电路基本相同，膜的厚度约几微米到几十微米。厚度约几微米到几十微米。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3 . 模拟集成电路的分类模拟集成电路的分类(1) 线性集成电路线性集成电路输出

6、信号与输入信号呈线性关系。输出信号与输入信号呈线性关系。(2) 非线性集成电路非线性集成电路线性集成电路有：集成振荡器、混频器、检波器、线性集成电路有：集成振荡器、混频器、检波器、集成开关稳压电源等。集成开关稳压电源等。线性集成电路有：集成运算放大器、集成音频功线性集成电路有：集成运算放大器、集成音频功率放大器、集成高频、中频放大器等。率放大器、集成高频、中频放大器等。输出信号与输入信号呈非线性关系。输出信号与输入信号呈非线性关系。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础4. 集成运算放大器概述集成运算放大器概述(1) 集成运算放大器简称集成运放集成运算放大器简称集成运放b.

7、信号处理。信号处理。(2) 集成运算放大器的主要应用集成运算放大器的主要应用a. 完成比例、求和、积分、微分、对数、反对数、完成比例、求和、积分、微分、对数、反对数、乘法等数字运算。乘法等数字运算。c. 波形产生。波形产生。d. 信号测量。信号测量。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) 集成运放发展的三个阶段集成运放发展的三个阶段a. 通用型集成运放的广泛使用。通用型集成运放的广泛使用。b. 专用集成运放的出现。如高速型、高输入电阻型、专用集成运放的出现。如高速型、高输入电阻型、 高压型、大功率型，低漂移型和低功耗型等。高压型、大功率型，低漂移型和低功耗型等。c. 开

8、发更高性能指标的产品，进一步提高集成度。开发更高性能指标的产品，进一步提高集成度。上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(5) 是线性集成电路中发展最早、应用最广、最为是线性集成电路中发展最早、应用最广、最为 庞大的一族成员。庞大的一族成员。 (3) 输出电阻小，几百欧以下。输出电阻小，几百欧以下。(4) 通用型和灵活性强、成本低、用途广、互换性好。通用型和灵活性强、成本低、用途广、互换性好。5. 集成运放的主要特点集成运放的主要特点(1) 电压放大倍数高，电压放大倍数高，103105倍。倍。(2) 输入电阻大，几十千欧到几兆欧。输入电阻大，几十千欧到几兆欧。上页上页下页下页

9、返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 相邻元器件的特性一致性好。相邻元器件的特性一致性好。(2) 用有源器件代替无源器件。用有源器件代替无源器件。(3) 二极管大多由三极管构成。二极管大多由三极管构成。(4) 只能制作小容量的电容，难以制造电感和较只能制作小容量的电容，难以制造电感和较 大容量的电容大容量的电容( C 2000pF ) 。(5) 电路采用直接耦合的方式。电路采用直接耦合的方式。4.1.1 集成电路中元器件的特点集成电路中元器件的特点上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础4.1.2 集成运放的典型结构集成运放的典型结构1. 典型结构典型结构输入级输入级

10、输出级输出级中间级中间级偏置电路偏置电路输入输入输出输出上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 偏置电路偏置电路2. 各各部分的作用部分的作用具有与输出同相和反相的两个输入端，较高的输入电具有与输出同相和反相的两个输入端，较高的输入电阻和抑制干扰及零漂的能力。阻和抑制干扰及零漂的能力。为各级电路提供稳定合适的偏置电流，并使整个运放为各级电路提供稳定合适的偏置电流，并使整个运放的静态工作点稳定且功耗较小。的静态工作点稳定且功耗较小。(2) 输入级输入级输入级输入级输出级输出级中间级中间级偏置电路偏置电路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础为负载提供足够

11、的电压和电流，具有很小的输出电为负载提供足够的电压和电流，具有很小的输出电阻和较大的动态范围。阻和较大的动态范围。主要进行电压放大，具有很高的电压增益。主要进行电压放大，具有很高的电压增益。(3) 中间级中间级(4) 输出级输出级输入级输入级输出级输出级中间级中间级偏置电路偏置电路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3. 集成运算放大器的电路符号集成运算放大器的电路符号同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端输出端输出端+ +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础4.2.1 典型差分放大电路典型差分放大电路4.2集成运放中的基本单元电路集成运放中的基本单元

12、电路1. 电路组成电路组成+-+-I1uBRCRC1iC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCR+-+-+B1iB2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(1) 电路特点电路特点a. 电路两边对称。电路两边对称。b. 两管共用发射极电阻两管共用发射极电阻RE。c. 具有两个信号输入端。具有两个信号输入端。d. 信号既可以双端，也可以单端输出。信号既可以双端，也可以单端输出。+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟

13、电子技术基础两个输入端信号电压的差值是有用的，称之为差模两个输入端信号电压的差值是有用的，称之为差模输入信号，因而该电路称为差分放大电路。输入信号，因而该电路称为差分放大电路。(2) 信号的输入信号的输入+-+-I1uBRCRC1iC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCR+-+-+B1iB2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) 抑制零漂的原理抑制零漂的原理（T1和和T2 特性相同）特性相同）(a) 当温度当温度T一定时一定时0O2O1O uuuO2O1uu C2C1ii ( uI1=uI2=0 ) a. 电路双端输出电路双端输出+-+-

14、I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(b) 当温度增加当温度增加 时时TC2C2C1C1IIII C2C1II 0O u在双端输出的情况下，漂移为零。在双端输出的情况下，漂移为零。+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 b. 单端输出时单端输出时因射极电阻因射极电阻RE的负反馈作用的负反馈作用可以抑制零点漂移可以抑制

15、零点漂移+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2静态分析静态分析BRCRCREREEV 1T2TCCV BR直流通路直流通路+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础B2B1BIII 因为电路对称，所以因为电路对称，所以C2C1CIII E2E1EIII CE2CE1CEUUU BE2BE1BEUUU

16、BR1BI2BI1EI2EI1CI1CEU2CIE21EII 2CEU1BEU2BEUBRCRCREREEV 1T2TCCV +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础EEEEBEBB2VRIURI 列输入回路方程列输入回路方程EBBEEEB)1(2RRUVI 由此可得由此可得BE)1(II EBEEEB)1(2RUVI EB)1(2 RR 因因BR1BI2BI1EI2EI1CI1CEU2CIE21EII 2CEU1BEU2BEUBRCRCREREEV 1T2TCCV +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础EBEEEBC2RUVII EECCEECCCE2)

17、(RIRIVVU )2(ECCEECCRRIVV BR1BI2BI1EI2EI1CI1CEU2CIE21EII 2CEU1BEU2BEUBRCRCREREEV 1T2TCCV +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3. 动态分析动态分析(1) 小信号差模特性小信号差模特性差模信号差模信号Id2Id1Iduuu 记为记为Id2Id1uu 当当 时的输入信号时的输入信号 Id12u Id22u +-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基

18、础差模输入时放大电路中的电流差模输入时放大电路中的电流BRCRId1uEREEV 1T2TCCV Id2uOduC1iC2iC2CiI b2BiI 1b1c2b2ce1ie2iE2IBRCRC2CiI Od1uOd2ue1EiI b1BiI e2EiI 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由于由于Id2Id1uu e2e1ii 电阻电阻RE上无交流电流，上无交流电流，T1、T2发射极虚地。发射极虚地。BRCRId1uEREEV 1T2TCCV Id2uOduC1iC2iC2CiI b2BiI 1b1c2b2ce1ie2iE2IBRCRC2CiI Od1uOd2ue1EiI

19、b1BiI e2EiI 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础交流通路交流通路CRCRBRId1uId2u1T2TBROduOd1uOd2u BRCRId1uEREEV 1T2TCCV Id2uOduC1iC2iC2CiI b2BiI 1b1c2b2ce1ie2iE2IBRCRC2CiI Od1uOd2ue1EiI b1BiI e2EiI 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由于由于Id2Id1uu Od2Od1uu 故故Id1Id2Id1Id2 uuuu Od1Od2Od1Od2 uuuu CRCRBRId1uId2u1T2TBROduOd1uOd2u

20、上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1) 差模电压放大倍数差模电压放大倍数a. 双端输出双端输出IdOdduuAu Id1Od122uu Id1Od1uu beBCrRR CRCRBRId1uId2u1T2TBROduOd1uOd2u 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 单端输出单端输出IdOd1duuAu Id1Od12 uu Id1Od121uu beBC2rRR (a) 输出输出uO1CRCRBRId1uId2u1T2TBROduOd1uOd2u 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础IdOd2duuAu Id1Od12 u

21、u Id1Od121uu (b) 输出输出uO2beBC2rRR CRCRBRId1uId2u1T2TBROduOd1uOd2u 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础c. RL时时(a) 双端输出双端输出负载电阻负载电阻RL的中点虚地的中点虚地由于由于Od2Od1uu BRBRCRCRId1uEREEV 1T2TCCV Id2uodu od1uod2uLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础CRCR2LRBRId1uId2u1T2TOd1uOd2uOdu2LRBR 等效电路等效电路BRBRCRCRId1uEREEV 1T2TCCV Id2uodu od1

22、uod2uLR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础IdOdduuAu Id1Od122uu Id1Od1uu beBLC2/rRRR Aud与单级共射极电路电压放大与单级共射极电路电压放大倍数相同。可见，差分放大电倍数相同。可见，差分放大电路是用路是用“数量换质量数量换质量”。CRCR2LRBRId1uId2u1T2TOd1uOd2uOdu2LRBR 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(b) 单端输出单端输出从从T1的集电极输出的集电极输出IdOdduuAu Id1Od2 uu beBLC/2rRRR 输出与输入反相输出与输入反相CRCRLRBRId1

23、uId2u1T2TOduBR 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础CRCRLRBRId1uId2u1T2TOduBR 从从T2的集电极输出的集电极输出IdOdduuAu Id2Od2 uu beBLC/2rRRR 输出与输入同相输出与输入同相上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2) 差模输入电阻差模输入电阻)(2beBIdIdidrRIUR CRBRId1uId2u1T2TOd1uOd2uOduBR IduidRIdiCR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础a. 单端输出时单端输出时CoRR 求求Ro的等效电路的等效电路CRBRId1

24、uId2u1T2TuBR IduoRIdiCRi3) 输出电阻输出电阻Ro上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 双端输出时双端输出时CRBRId1uId2u1T2TuBR IduoRIdiCRii求求Ro的等效电路的等效电路Co2RR 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(2) 小信号共模特性小信号共模特性共模信号共模信号IcIc2Ic1uuu 记为记为当当uIc1=uIc2时的输入信号时的输入信号BRBRCRCRIc1uIc2uc1OuEREEV 1T2TCCV c2OucOu 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础Oc2Oc1u

25、u 1) 共模电压放大倍数共模电压放大倍数a. 双端输出共模电压双端输出共模电压0Oc2Oc1Oc uuu共模电压放大倍数共模电压放大倍数0IcOcc uuAuIcIc2Ic1uuu 由由知知故故BRBRCRCRIc1uIc2uc1OuEREEV 1T2TCCV c2OucOu 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. 单端输出单端输出 交流通路交流通路，BRBRCRCRIc1uIc2uEREEV 1T2TCCV cOuLRE1iE2iBRBRCRCRIc1uIc2uE2R1T2TcOuLRE2R上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础cIcOcuuAu 电

26、压放大倍数电压放大倍数EbeBLC2)1(/RrRRR 1cIcOuu ELCc2/RRRAu EbeB2)1(RrR 一般情况一般情况BRBRCRCRIc1uIc2uE2R1T2TcOuLRE2R上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础ELCc2/RRRAu 一般情况中一般情况中ELC2/RRR 故故1cIcOc uuAu上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础差分放大电路对共模信号有抑制作用，差分放大电路对共模信号有抑制作用，RE越大，抑越大，抑制共模信号的能力越强。制共模信号的能力越强。综上所述综上所述12/ELCcIcOc RRRuuAu单端输出时单端输

27、出时双端输出时双端输出时0cIOcc uuAu上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2) 共模抑制比共模抑制比CMRK共模抑制比的定义共模抑制比的定义cdCMRuuAAK (dB)log20cdCMRuuAAK 或者或者a. 双端输出双端输出 cdCMRuuAAK上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础ELbeBLcdCMR2)(2RRrRRAAKuu b. 单端输出单端输出ELc2RRAu beBLd21rRRAu 因因beBErRR 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3) 共模输入电阻共模输入电阻 交流通路交流通路，Ic2uBRBRC

28、RCRIc1uc1OuEREEV 1T2TCCV c2OucOu BRBRCRCRIc1uIc2uc1OuER1T2Tc2OucOu Ic1iIc2iicRicR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础EbeBicicic)1(2RrRIUR IcIc2Ic1uuu 因为因为故故IcIc2Ic1iii BRBRCRCRIc1uIc2uc1OuER1T2Tc2OucOu Ic1iIc2iicRicR4) 输出电阻输出电阻双端输出时双端输出时Co2RR 单端输出时单端输出时CoRR 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) 任意输入信号的分解任意输入信号的分解

29、既不是差模信号又不是共模信号的输入信号既不是差模信号又不是共模信号的输入信号任意信号任意信号+12差差 分分放放 大大电电 路路uI2_uI1_上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础2I2I1Icuuu I2I1Iduuu 令令那么那么2IdIcI1uuu 2IdIcI2uuu 任意信号可以分解成差模和共任意信号可以分解成差模和共模信号两种性质的输入信号模信号两种性质的输入信号+12差差 分分放放 大大电电 路路uI2_uI1_上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础差差分分放放大大电电路路12+uId_+uIc_+_+_2uId2uId任意输入信号分解示意图

30、任意输入信号分解示意图+12差差 分分放放 大大电电 路路uI2_uI1_上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础uI10 ，uI2=0特别的，对于特别的，对于单端输入单端输入即即或或uI1=0 ，uI2 0单端输入是一种特殊的双端输入形式单端输入是一种特殊的双端输入形式+12差差 分分放放 大大电电 路路uI_单端输入电路单端输入电路上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础)(2C1CuIdfii 、(4) 大信号传输特性大信号传输特性1-1线性区线性区截止、截止、饱和区饱和区截止、截止、饱和区饱和区传输特性传输特性0246 2 4 6.0.10.9iC1 、

31、iC2UTuId/0.70.50.3上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础+- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2(a) 静态工作点静态工作点IC、UC之值之值；(b) uO及及KCMR之值之值；(c) 若将若将RL接在接在C1对地之间，求对地之间，求UC、 uO 及及KCMR；(d) Rid、Ric和和Ro之值。之值。 例例 电路如图所示。设电路如图所示。设T1、T2的特性一致，的特性一致，=50，UBE

32、=0.7 V， uIc=1 V，uId =50 mV， 。试求：试求： 300bbr上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 解解 为了计算简单，为了计算简单，设调零电位器设调零电位器RW的滑的滑动端在电位器的中间。动端在电位器的中间。(a) 画出放大电路的画出放大电路的直流通路直流通路+- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础直流通路直流通路BRCRCR

33、CCV BREREEV 1T2TWR(12V)(+12V)k1 .5k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2IEIBIB+- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础EEWEBBBEEE22RIRIRIUV )1(22)1(EWBBBEEERRRIUV BE)1(II 由图可得由图可得由上两式得由上两式得因因EWB)1(22)1(RRR BRCRCRCCV BRE

34、REEV 1T2TWR(12V)(+12V)k1 .5k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2IEIB上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础则有则有EE2IR EBEEEEC2RUVII V6V)1 . 52 . 112(CCCCC RIVUBEBEEE)1 ( 2IRUV mA1 . 527 . 012 mA2 . 1 BRCRCRCCV BREREEV 1T2TWR(12V)(+12V)k1 .5k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2IEIB上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(b) 根据题意根据题意EQbbbe26)1(Ir

35、r 0IcOcc uuAu )2 . 12651300( k4 . 12)1(2/WbeBLCIdOddRrRRRuuAu 7 .4605. 0514 . 11501 . 5501 . 550 +- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础IccIddOuAuAuuu cdCMRuuAAKV)1005. 07 .46( V3 . 2 +- -+-Id1uBRCRCRCCV O

36、uBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(c) 当当RL在在C1对地之间时对地之间时RLCRCIII CRCCCCRIVU 经整理可得经整理可得BRCRCRCCV BREREEV 1T2TWR(12V)(+12V)k1 .5k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2IEIBLRIRLLCCRUI LCCCCCC1RRRIVU V1001 . 511 . 52 . 112 V6 上页上页下页下页返回返回

37、模拟电子技术基础模拟电子技术基础IcOccuuAu ELC2/RRR 1 . 521001 . 51001 . 5 5 . 0 +- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5c1c2LR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础IdOdduuAu 495 . 05 .24cdCMR uuAAK2)1( 2)/(WbeBLCRrRRR )05. 0514 . 11(21001 . 51001 . 550 5 .24 IccIddOuA

38、uAuuu V73. 1 V)15 . 005. 05 .24( +- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5c1c2LR上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础( (d) )差模输入电阻差模输入电阻2)1( 2WbeBidRrRR k)05. 0514 . 11(2 k9 . 9共模输入电阻共模输入电阻EWbeBic)1(22)1(RRrRR E)1(2R k1 . 5512 k520+- -+-Id1uBRCRCRCCV O

39、uBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础输出电阻输出电阻Ro双端输出时双端输出时 k2 .10k1 . 522CoRR单端输出时单端输出时 k1 . 5CoRR+- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模

40、拟电子技术基础双端输出双端输出 CMRKbeBECMRrRRK 单端输出单端输出对于图示电对于图示电路路4.2.2 带恒流源的差分放大电路带恒流源的差分放大电路RE越大越大，KCMR越大，电路抑制共模信号的能力越强。越大，电路抑制共模信号的能力越强。+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础a. 当当VEE一定，一定，IE减小，减小，rbe增增大，大， Aud减小。减小。c. 在集成电路中不易制作较大阻值的电阻。在集成电路中不易制作较大阻值的电阻。R

41、E太太大对电路的影响大对电路的影响b. 为了维持为了维持IE不变，必须提高电源电压不变，必须提高电源电压VEE。+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础恒流源的主要特点恒流源的主要特点b. 直流电阻较小直流电阻较小a. 具有很大的交流等效电阻具有很大的交流等效电阻恒流源恒流源通常采用恒流源来代替通常采用恒流源来代替RE+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+上页上页下页下页

42、返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础当iB恒定恒定，则则iC恒定恒定，晶体管相当于一个电流源。，晶体管相当于一个电流源。 当晶体管工作在放大区时，当晶体管工作在放大区时，iC基本上与基本上与uCE无关无关，只取只取决于决于iB。晶体管恒流源晶体管恒流源CEuCiQ晶体管恒流源工作原理晶体管恒流源工作原理RCE1rce1 uCE iC= =BiCiBEuCEu+ + +上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础带恒流源的差分放大电路带恒流源的差分放大电路恒流源恒流源BRCRCROuO1uBR1T2TO2uCCV +-Id2u+- -Id1u+- -Icu3TD1R2REREEV

43、 RiBQ3Ie+- - - -上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础选择选择R1和和R2使使IBQ3恒定，恒定， 则则IC3恒定。恒定。BRCRCROuO1uBR1T2TO2uCCV +-Id2u+- -Id1u+- -Icu3TD1R2REREEV RiBQ3Ie+- - - -IC3上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础1电流镜电路电流镜电路T1和和T2特性相同特性相同(1) 电路组成电路组成(2) 电路特点电路特点(3) 电路分析电路分析 21设设由于由于 UBE1= UBE2 = UBE4.2.3 电流源电路电流源电路1T2TRCCV RIC1IC

44、2I+B1IB2IBE2UBE1U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础C1C2II 21C2 RII当当2 时时RC2II 所以所以 IB1= IB2 = IBBR2 II C2R2 II 故故RUVBECC RVCC 1T2TRCCV RIC1IC2I+B1IB2IBE2UBE1U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础T1和和T2特性相同特性相同(1) 电路组成电路组成(2) 电路特点电路特点(3) 电路分析电路分析由图可知由图可知2比例电流源电路比例电流源电路E1CCE1BE1CCRRRVRRUVI 1T2TRCCV RIC1IC2I+B1IB2IBE

45、2UBE1UE1RE2RE2IE1I上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础BE22E2EBE11EE1URIURI RE2E1C2IRRI 2E2C1ERRIRI 由于由于BE2BE1UU E2C2II E1RII 故有故有1T2TRCCV RIC1IC2I+B1IB2IBE2UBE1UE1RE2RE2IE1I上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3微电流源电路微电流源电路T1和和T2特性相同特性相同(1) 电路组成电路组成(2) 电路特点电路特点(3) 电路分析电路分析由图可知由图可知EE2BE2BE1RIUU EC2RI 1T2TRCCV RIC1IC2

46、I+B1IB2IBE2UBE1UERE2I上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础)exp(TBESCUuIi 由由SC1TBE1lnIIUU 得得SRTlnIIU SC2TBE2lnIIUU 故有故有EC2SC2TSRTlnlnRIIIUIIU 1T2TRCCV RIC1IC2I+B1IB2IBE2UBE1UERE2I上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础C2RC2TElnIIIUR 例例1 已知已知IR=0.73 mA，IC2=20 m mA，求，求RE=?解解 由由得得C2RC2TElnIIIUR )102073.0ln102026(33ER1T2TRC

47、CV RIC1IC2I+B1IB2IBE2UBE1UERE2I k86.4上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础例例2 在例在例1中，如果不用微电流中，如果不用微电流源，而采用电流镜，那么在源，而采用电流镜，那么在VCC=15 V时，欲获时，欲获IC2=20 m mA, 求求R=?解解 已知已知IC2=20 m mA, 则则R VCC/IR=750 k IR=20 m mA1T2TRCCV RIC1IC2I+B1IB2IBE2UBE1U上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础5T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+-

48、-+- -C1iC2iC5iC6i4电流源作有源负载的差分放大电路电流源作有源负载的差分放大电路(1) 电路组成电路组成上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础代替代替RE，为，为T1、T2 提供合适、稳提供合适、稳定的静态工作点定的静态工作点代替代替RC，称，称有源负载有源负载电流镜电流镜比例电流源比例电流源5T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+- -C1iC2iC5iC6i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础因为因为T5、T6 组成组成电流电流镜，所以镜，所以C6C5ii a.a.当当ui1=ui2时时

49、C2C1ii (2) 电路分析电路分析忽略忽略T5、T6的的基极电基极电流。则有流。则有 iC5 iC1 5T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+- -C1iC2iC5iC6i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础 iO= iC6 + iC2= iC5 iC1无共模信号输出无共模信号输出输出电流输出电流 05T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+- -C1iC2iC5iC6i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b.当当uI1= uI2时时C2C1ii 输出电

50、流输出电流 iO= iC6 + iC2= iC1 + iC2= 2 iC1负载上得到了双端输出的电流负载上得到了双端输出的电流5T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+- -C1iC2iC5iC6i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础用电流镜取代差分放用电流镜取代差分放大电路的集电极电阻大电路的集电极电阻, ,以单端输出的电路形式，实现了双端输出的功能以单端输出的电路形式，实现了双端输出的功能。结论结论5T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+- -C1iC2iC5iC6i上页上

51、页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础利用多个晶体管组成复合管，可以得到较大的电流放利用多个晶体管组成复合管，可以得到较大的电流放大系数大系数 值。值。4.2.4 复合管电路复合管电路四种常见的复合管结构四种常见的复合管结构a. NPN管管+NPN管管b. PNP管管+PNP管管c. NPN管管+PNP管管d PNP管管+NPN管管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础常见的复合管结构常见的复合管结构a. NPN管管+NPN管管T1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础等效管等效管TBiCiEiEBC两个两个

52、NPN型管可以复合成一个型管可以复合成一个NPN型管型管(a) 等效管等效管T1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础由图可知由图可知C2C1Ciii B1Bii E2Eii E1B2ii (b) 复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数 等效管等效管TBiCiEiEBCT1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础C2C1Ciii B22B11ii 而而E1B2ii 由于由于B11)1(i B1)1(i 等效管等效管TBiCiEiEBCT1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上页上页

53、下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础B22B11Ciii E12B1ii B112B1)1(ii 故故等效管等效管TBiCiEiEBCT1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数)1(121BC ii2121 21 等效管等效管TBiCiEiEBCT1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础微变等效电路微变等效电路T1e1ic1ic2ibe1rcib1iT2b2ib22i b11i becbe2rbeu (c) 复合管的输入电阻复合管的

54、输入电阻rbeT1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础因为因为be2b2be1b1beririu be2b11be1b1)1(riri b1bebeiur 故故 复合管的输入电阻复合管的输入电阻be21be1)1(rr T1e1ic1ic2ibe1rcib1iT2b2ib22i b11i becbe2rbeu 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础b. PNP管管+PNP管管T1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2B2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础等效管等效管(a) 等效管等效管两个两个P

55、NP型管可以复合成一个型管可以复合成一个PNP型管型管T1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2B2iTBiCiEiEBC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础212121 be21be1be)1(rrr (b) 复合管的复合管的 及及rbe等效管等效管T1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2B2iTBiCiEiEBC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础T1C2E1ii C1iC2iE2iB1iT2E1ic c. NPN管管+PNP管管上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础等效管等效管TBiCiEiEBC(a) 等效管等效管一个一个NP

56、N和一个和一个PNP型管可以复合成一个型管可以复合成一个NPN型管型管T1C2E1ii C1iC2iE2iB1iT2E1i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础212121 be1berr (b) 复合管的复合管的 及及rbe等效管等效管TBiCiEiEBCT1C2E1ii C1iC2iE2iB1iT2E1i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础d. PNP管管+NPN管管T1E1iC1iC2iE2iB1iT2B2iC2E1ii 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础等效管等效管TBiCiEiEBC(a) 等效管等效管一个一个PNP和一个和

57、一个NPN型管可以复合成一个型管可以复合成一个PNP型管型管T1E1iC1iC2iE2iB1iT2B2iC2E1ii 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础212121 be1berr (b) 复合管的复合管的 及及rbe等效管等效管T1E1iC1iC2iE2iB1iT2B2iC2E1ii TBiCiEiEBC上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础RLT1uI+ VCC_T2VEEuO+_4.2.5 互补推挽放大电路互补推挽放大电路1. 电路组成电路组成2. 电路主要特点电路主要特点(2) 输出电阻小输出电阻小(3) 动态范围大动态范围大(4) 带载能力强带

58、载能力强(1) T1、T2参数相同参数相同上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础3. 工作原理工作原理(1) uI=0时时T1、T2截止截止uO=0(2) uI0时时T1导通、导通、T2截止截止uO uIRLT1uI+ VCC_T2VEEuO+_上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) uI100mV时时跨导跨导TTUuUiUIuigTCSBECmBEedd 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(3) 跨导线性回路原理跨导线性回路原理4BE2BE3BE1BEuuuu 4S2S4C2C3S1S3C1ClnlnIIiiIIii 4S2S4

59、C2C3S1S3C1CIIiiIIii 四个晶体三极管发射结构成四个晶体三极管发射结构成的闭合回路，称为跨导线性回路，的闭合回路，称为跨导线性回路，也称为跨导线性环。也称为跨导线性环。 1T2T3T4TC3iC4iCCV EEV C1iC2i上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础任意偶数任意偶数n个发射结个发射结 CWBECCW1BE)()(22 nnjjjjuuCWSCCCWSC)()(22 nnjjjjjjIiIiISj与发射区面积与发射区面积Aj成正比成正比 CWCCCWC)()(22n njjjjjjAiAi1T2T3T4TC3iC4iCCV EEV C1iC2i上页

60、上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础(4) 甲乙类推挽电流模电路甲乙类推挽电流模电路T1+ VCCT2_VEEBIBIC1iC2iIiT3T4跨导线性回路跨导线性回路如各晶体管发射区面积相等如各晶体管发射区面积相等则有则有 C2C12BiiI 若若iI=0，则则B2C1CIii 上页上页下页下页返回返回模拟电子技术基础模拟电子技术基础212BIBI1C1221 IiIii212BIBI2C1221 IiIiiiC2 iC1 + iI若若iI 0，则则由以上各式得由以上各式得电路工作在甲类状态。电路工作在甲类状态。IB1C21iIi IB2C21iIi IIBi当当时，时，(a)