模拟电子技术chaer 放大器基础

§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3.5.1镜像电流源三极管T1、T2匹配：镜像电流源具有温度补偿作用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：3.5.2比例电流源比例电流源的输出电阻多路比例电流源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。由图可得：因△UBE小，Io<<IR。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。Io、IR与VBE的关系如下：（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。精密镜像电流源可见见，，威威尔尔逊逊电电流流源源精精度度很很高高。。而且且其其输输出出电电阻阻也也很很高高，，约约为为：3.5.5威威尔尔逊逊电电流流源源电电路路求解解威威尔尔逊逊电电流流源源输输出出电电阻阻的的等等效效电电路路电流流源源即即可可用用做做偏偏置置电电路路，，又又可可以以用用做做有有源源负负载载。。例例3.5.1：：用电电流流源源做做有有源源负负载载，，可可提提高高电电路路放放大大倍倍数数。。电流流源源用用做做有有源源负负载载基本本恒恒电电流流源源做做VT1的负负载载共射射放放大大管管3.5.6电流流源源的的应应用用作业业：：P.1554.24.3问题的提提出uot0有时会将将信号淹淹没§3.6差动动放大电电路RC1RC2T2RB_ui+VCCRL+_uo+VBBT1（1）直直接耦合合放大器器零点漂漂移问题题当输入ui=0时，输出出电压uO并不恒定定，而是是出现缓缓慢的、、无规则则的漂动动。这种种现象称称为零点点漂移，，简称零零漂。零漂实质质上就是是放大电电路静态态工作点点的变化化。差动放大大电路（DifferentialAmplifier），，简称差放放。（2）参参考地电电位不一一样问题题由于远程程信号拾拾取端的的“地”与本地地放大器器的“地”电位不不等，致致使放大大器端输输入信号号与实际际信号有有一个△ui压差，此此信号可可能影响响到放大大器的正正常工作作，严重重的甚至至损坏放放大器。。差模信：：共模信号号：3.6.1基基本概念念一、差模模信号和和共模信信号的概概念：用差模信信、共模模信号可可分别表表示二输输入信号号为：差模电压压增益：：共模电压压增益：：总输出电电：共模抑抑制比比：共模抑抑制比比是衡衡量放放大电电路抑抑制零零点漂漂移能能力的的重要要指标标。差分放大原差分分放大大器可可表示示如下下信号号输入入形式式：1.对对称称性：：即：1=2=UBE1=UBE2=UBErbe1=rbe2=rbeRC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb共模信信号响响应：：各对称称点信信号大小、、极性性相同同；差模信信号响响应：：各对称称点信信号大小相相同、、极性性相反反。二、差差动放放大电电路的的结构构2.差差动放放大电电路一一般有有两个个输入入端：：双端输输入--从从两输输入端端同时时加信信号。。单端输输入--仅仅从一一个输输入端端对地加加信号号。四种工工作方方式：：双端输输入双双端输输出；；双端输输入单单端输输出；；单端输输入双双端输输出；；单端输输入单单端输输出。。3.差差动放放大电电路可可以有有两个个输出出端：：双端输输出--从从C1和C2间输出出。单端输输出--从从C1或C2对地输输出。。输出回回路：：输入回回路：：3.6.2差差动动放大大电路路的静静态分分析由于电电路对对称，，在电路路的对对称点点上信信号总总是大大小相相等，，极性性相反反。故信号号输出出的地地电位位在RL的中点点；发发射极极间的的连线线也是是信号号的地地电位位。因因此可可将差差动放放大电电路的的交流流通路路分成成两个个独立立的部部分.3.6.3差差动放放大电电路对对差模模信号号的放放大作作用差模放放大倍倍数差模输输入电电阻差模输输出电电阻双端输输入、、双端端输出出差动动电路路的差模模电压压放大大倍数数等于于半电电路单单管放放大倍倍数。。其差差模输输入、、输出出电阻阻是半半电路路单管管电路路的2倍。。双端输输入/双端端输出出的差动动放大大电路路：半电路路放大大倍数数半电路路的2倍半电路路的2倍共模信信号：：是指在在两个个输入入端加加上幅幅度相相等，，极性性相同同的信信号。。即ui1=ui2。由于电电路对对称，，双端端输出出时RL上流过过的电电流为为零。。在Re上两者者作用用的电电流方方向相相同。。因此可可将差差动放放大电电路的的交流流通路路分成成两个个独立立的部部分.差动放放大电电路对对共模模信号号的抑抑制作作用双端输输出：：半电路路的共共模电电压放放大倍倍数为为：由于左左右两两个电电路完完全一一样，，所以以该放放大倍倍数就就是差差动电电路的的单端输输出共共模放放大倍倍数。。输出电电压：：当电路路完全对对称时时输出出电压压：当电路路不完全全对称称时，由于于2Re>>RC，共模模放大大倍数数Auc≈0。。可见在在双端输出情情况下下差模模放大大电路路对共共模信信号有有抑制制作用用：依靠电电路的的对称称性；；依靠Re的负反反馈作作用。。差动放放大电电路抑抑制共共模能能力用用共模模抑制制比KCMR来衡量量。通常也也用分分贝(dB)表表示：：共模抑抑制比比越大大，共共模抑抑制能能力越越强。。负载接接在差差动放放大电电路的的一个个集电电极和和地之之间，，称为为单端输输出。半电路路电压压放大大倍数数：单端输输出差差模电电压放放大倍倍数：：单端输输出共共模电电压放放大倍倍数：：二、双端输输入/单端端输出出的差动动放大大电路路：单端输输出差差模电电压放放大倍倍数是是双端端输出出电路路的一一半。。差模放放大倍倍数通通常以以总输输入ui(包括括和和)求解解，共共模放放大倍倍数通通常以以单端端输入入求解解。其其实单单端输输出时时差模模和共共模放放大倍倍数都都为单单边放放大倍倍数，，但由由于求求解总总差模模或共共模电电压放放大倍倍数时时对输输入信信号的的约定定不一一样，，所以以有：：单端输输出总总电路路的差差模电电压放放大倍倍数是是单边边电路路自身身电压压放大大倍数数的一一半；；单端输输出总总电路路的共共模电电压放放大倍倍数是是单边边电路路自身身电压压放大大倍数数。双端输输出时时，电电路完完全对对称的的理想想情况况下，，由于于共模模增益益Aoc=0，，所以以KCMR=。单端输输出时时在考虑虑差模模信号号和共共模信信号同同时作作用时时，单单端输输出的的总电电压为为:共模抑抑制比比愈高高，输输出电电压中中所含含的共共模信信号成成分就就愈小小在单端输出情情况下下，抑抑制共共模仅仅靠Re的负反反馈作作用。。单端输输出电电路输输出电电阻：：RO=RC输入信信号加加在差差动放放大电电路一一边，，另一一边输输入端端接地地，称称为～～。单端输输入等等效成成双端端输入入。差模放放大倍倍数，，共模模放大大倍数数都只只取决决输出出电路路形式式。输入电电阻与与双端端输入入时一一样：：单端输输入差差动放放大电电路3.6.4差动放放大器器动态态参数数计算算总结结(1)差模模电压压放大大倍数数与单、、双端端输入入无关关,只只与输输出方方式有有关:双端输输出时时：单端输输出时时：(2)共模模电压压放大大倍数数与单、、双端端输入入无关关,只只与输输出方方式有有关:双端输输出时时：单端输输出时时：(3)差模模输入入电阻阻不论是是单端端输入入还是是双端端输入入，差差模输输入电电阻Rid是基本本放大大电路路（半半边电电路））的2倍。单端输输出时时：(4)输出出电阻阻双端输输出时时：RE越大，，抑制制共模模能力力越强强。但RE加大后后，为为保证证工作作点不不变，，必须须提高高负电电源。。由于恒恒流源源有直直流电电阻较较小、、动态态电阻阻大的的特点点，用用恒流流源取取代RE，可以以提高高电路路的共共模抑抑制比比。3.6.5具具有有恒流流源的的差动动电路路解：例3.6.1：：差动电电路中中，晶晶体管管参数数：1=2=60，，rbb’’=300，ui1=1v，ui2=1.01v。。求：(1)静态态工作作时的的两管管集电电极电电流IC；(2)双端端输出出时的的和从从T1单端输出时时的uo，uo1。一、估算Q点：二、动态分分析：等效的发射射极电阻Ree—比例式电流流源的输出出电阻例3.6.21.双端输出（双入或单单入）：差模特性：：rbe=1.3k,共模特性：：已算得rbe=1.3k,电流源的输输出电阻（（等效的Ree）为4050k。(不计Rw的影响)单端输出的的共模特性性：例3.6.3恒流源式差差分放大电电路如图所所示。设晶晶体管VT1、VT2、VT3特性性相同，UBE＝0.7V。试估算算该电路允允许的共模模输入电压压UICM的范围。应保证VT1，VT2的集电极反反偏，故正正向允许的的共模输入入电压为7V应保证VT3的集电极反反偏，故负向允许许的共模输输入电压为为－3.3V解：3.6.6集成成运算放大大器的开环环电压传输输特性传输特性就是放大电电路输出电电流（或电电压）与差差模输入电电压uid的函数关系系。当信号较大大时，输入入输出的关关系可通过过传输特性性曲线来描描述。BJT的be结值电电压UBE与发射极电电流IE的基本关系系求出：电流传输特特性：1-1线性区截止、饱和和区0246-2-4-6.0.10.9iC1、iC2UTuid/0.70.50.31.当uid=0时Ic1＝Ic2＝Io/22.当|uid|<=UT放大器工作作在线性区。。3.当|uid|>=UT一个Ic趋于饱和和，而另一一Ic趋于截止止，此时电电路工作在在非线性区区，具有限限幅作用。。4.接入Re，可提高放放大器的动动态范围。