第06章模擬集成電路(康華光)

1、第六章第六章模擬集成電路模擬集成電路 重點：重點： 1.理解鏡像電流源的組成及其分析方法；理解鏡像電流源的組成及其分析方法； 2.掌握差分式放大電路的分析方法；掌握差分式放大電路的分析方法； 3.了解集成電路運算放大器的組成。了解集成電路運算放大器的組成。（1-2）6.1模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)模擬集成電路中的直流偏置技術(shù)直流偏置直流偏置提供恒定工作點電流提供恒定工作點電流(恒流源恒流源)一一 . BJT電流源電路電流源電路1. 鏡像電流源鏡像電流源(1)電路組成電路組成T1,T2參數(shù)相同參數(shù)相同,包括包括 1 2VBE1VBE2 IB1IB2 , IC1IC2Io(2)鏡像電流源的作用鏡

2、像電流源的作用作用作用1:靜態(tài)時可作為恒流源靜態(tài)時可作為恒流源當(dāng)當(dāng) 較大時較大時, IB可以忽略可以忽略: IoIC2IREF RVVV)(EEBECC VCC- -VEET1T2RIREF2IBIC2=IoIC1當(dāng)當(dāng)VCC,VEE ,R 恒定時恒定時,輸出電流輸出電流Io 恒定恒定外電路外電路（1-3）作用作用2:動態(tài)時可作為動態(tài)電阻動態(tài)時可作為動態(tài)電阻靜態(tài)恒流靜態(tài)恒流 T1 T2輸出特性穩(wěn)定輸出特性穩(wěn)定:T2的的c e兩端表現(xiàn)出的動態(tài)電阻數(shù)值兩端表現(xiàn)出的動態(tài)電阻數(shù)值:rce2ro vCE/ / Ic較大較大,一般一般ro在幾百千歐以上。在幾百千歐以上。IBiCvCE vCE iCVCC-

3、-VEET1T2RIREF2IBIC2=IoIC1外電路外電路（1-4）2. 微電流源微電流源e2BE2BE1RVV e2BERV 由于由于VBE很小很小,所以所以IoIC2也很小。也很小。作用作用2動態(tài)時可作為動態(tài)電阻動態(tài)時可作為動態(tài)電阻VCC- -VEET1T2RRe2IoIC2IE2 作用作用1靜態(tài)時可作為恒流源靜態(tài)時可作為恒流源)1(e2be2e2ce2RrRrro IREFIB1+IB2IC2=IoIC1+VBE1- - +VBE2- -ro很大很大外電路外電路（1-5）vo=rce2(io- - ib2)(io+ +ib2)Re2 e2be2e22RRrRiiob 經(jīng)整理得經(jīng)整理得

4、:e2be2e2ce2ce2RrRrrro ro 的推導(dǎo)過程：的推導(dǎo)過程：求求ro 的圖如右下圖所示。設(shè)從的圖如右下圖所示。設(shè)從T1基極看進去的電阻為基極看進去的電阻為R:rbe2ib2 ib2Re2 rce2R rce1 ib1ib1io+vo- -21bbeivR 0)1/(/11 becerrR111111)1 (bebecebebebervrvRvv e2be2e22e222)(RRrRRrRrrceeceo rce2較大較大R0（1-6）3. 多路電流源多路電流源+RRIIC0IC1IC2IC3E1IE2IE3IR0R1R2R30TT1T2T3VCC當(dāng)當(dāng)VCC ,R0 , R1 ,

5、R2 恒定時恒定時, 各輸出電流各輸出電流 恒定。恒定。（1-7）二二 . FET電流源電路電流源電路1. MOSFET鏡像電流源鏡像電流源作用作用1:靜態(tài)時可作為恒流源靜態(tài)時可作為恒流源Io=ID2IREF= RVVV)(SSGSDD 當(dāng)當(dāng)VDD ,VSS ,VGS , R 恒定時恒定時, 輸出電流輸出電流Io 恒定。恒定。作用作用2:動態(tài)時可作為大電阻動態(tài)時可作為大電阻rdsT1T2+VDD- -VSST3MOSFET鏡像電流源的改進鏡像電流源的改進T1T2+VDD- -VSSRIREF =ID1ID2=Io+VGS- -ID2=Io+VGS- -Io= ID2=Kn2 (VGS VT2

6、)2（1-8）T1T2+VDD- -VSST3T3T4IREFID2+VGS- -ID3ID42. MOSFET多路鏡像電流源多路鏡像電流源當(dāng)當(dāng)VDD ,VSS ,VGS 恒定時恒定時, 各輸出電流各輸出電流 恒定。恒定。（1-9）3. JFET電流源電流源- -VSSID=Io作用作用1:靜態(tài)時可作為恒流源靜態(tài)時可作為恒流源VGS =0Io= ID=IDSS (1- -VGS/ /Vp )2 =IDSS 恒流恒流作用作用2:動態(tài)時可作為大電阻動態(tài)時可作為大電阻rdsVGSiDvDS vds idds 兩端表現(xiàn)出的動態(tài)電阻數(shù)值兩端表現(xiàn)出的動態(tài)電阻數(shù)值:rdsro vds/ / id較大較大（1

7、-10）6.2 差分式放大電路差分式放大電路集成電路的工藝特點：集成電路的工藝特點：(1)元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特別有利元器件具有良好的一致性和同向偏差，因而特別有利于實現(xiàn)需要對稱結(jié)構(gòu)的電路。于實現(xiàn)需要對稱結(jié)構(gòu)的電路。(2)集成電路的芯片面積小，集成度高，所以功耗很小，集成電路的芯片面積小，集成度高，所以功耗很小，在毫瓦以下。在毫瓦以下。(3)不易制造大電阻不易制造大電阻, 需要大電阻時需要大電阻時, 往往使用有源負載。往往使用有源負載。(4)只能制作幾十只能制作幾十pF以下的小電容。如需大電容，只有外以下的小電容。如需大電容，只有外接。接。(5)不能制造電感不能制造電感, 如

8、需電感如需電感, 也只能外接。也只能外接。因此因此,集成放大器等模擬集成電路都采用直接耦合方式。集成放大器等模擬集成電路都采用直接耦合方式。（1-11）直耦放大電路的特殊問題直耦放大電路的特殊問題零點漂移零點漂移1.零漂現(xiàn)象零漂現(xiàn)象2.產(chǎn)生零漂的原因產(chǎn)生零漂的原因由溫度等變化引起的。由溫度等變化引起的。當(dāng)溫度變化使第一級放大當(dāng)溫度變化使第一級放大器的靜態(tài)值發(fā)生微小變化器的靜態(tài)值發(fā)生微小變化時時,這種變化量會被后面的這種變化量會被后面的電路逐級放大電路逐級放大,最終在輸出最終在輸出端產(chǎn)生較大的電壓漂移。端產(chǎn)生較大的電壓漂移。因而零點漂移也叫因而零點漂移也叫溫漂溫漂。+-Re1b1Rc1RT1ou

9、uiTV2CCRe2VEEuo0t輸入輸入vi=0時時, 輸出有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。輸出有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。（1-12） 直接影響對輸入信號測量的準確程度和分辨能力。直接影響對輸入信號測量的準確程度和分辨能力。 嚴重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效嚴重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。信號電壓還是漂移電壓。4. 減小零漂的措施減小零漂的措施 減少第一級零漂是關(guān)鍵。減少第一級零漂是關(guān)鍵。只有輸入端的等效漂移電只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時，放大后的有用信號才能被很好壓比輸入信號小許多時，放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分出來。地區(qū)分出來。減小零漂的

10、措施：減小零漂的措施：采用差動放大電路。采用差動放大電路。 差動放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差動放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。（1-13）已知已知:VZ=4V,VBE=0.6V, 1= 2=50, 溫度升高前溫度升高前:IC1=2.3mA,Vo=7.75VIC1=2.3 1.01mA=2.323mA, VC1=VZ+VBE2=4+0.6=4.6VmA147. 0mA32. 236 . 412121 CRBIIIC例例1vZ+VCCvoRC2500 T2vi=0RC13k R1T1R2+RDZIC2= 2 IC2 = 50 0.147mA = 7.35mA（1-14）一一

11、. 基本差動放大電路基本差動放大電路 1. 電路組成電路組成兩管特性及元件兩管特性及元件的參數(shù)值相等的參數(shù)值相等, 靜靜態(tài)工作點相同。態(tài)工作點相同。有兩個輸入端、有兩個輸入端、兩個輸出端。兩個輸出端。靜態(tài)時靜態(tài)時,vi1= vi2 = 0,vo=VC1VC2=0當(dāng)溫度升高時當(dāng)溫度升高時IC VC1,VC1 (兩管變化量相等兩管變化量相等)vo=(VC1+ VC1)(VC2+ VC2)=0 利用對稱性利用對稱性+VCCRCRB2T1RB1RCRB2RB1T2+ vo + vi1 vi2 + +vo1- -+vo2- -IC1IC2（1-15）(2)差動放大電路的輸入方式差動放大電路的輸入方式雙端

12、輸入雙端輸入:需放大的信號需放大的信號vi可從兩輸入端之間輸入可從兩輸入端之間輸入;單端輸入單端輸入: vi可從一個輸入端對地輸入可從一個輸入端對地輸入,另一輸入端接地另一輸入端接地;比較輸入比較輸入:vi1vi2 ,分別從兩輸入端輸入信號。分別從兩輸入端輸入信號。(3)差模輸入信號與共模輸入信號差模輸入信號與共模輸入信號 任意兩個輸入信號任意兩個輸入信號vi1、vi2均可分解為均可分解為:vi1=vic+ +vid/ /2 vi2=vic- -vid / /23.差動放大電路幾個基本概念差動放大電路幾個基本概念(1) 差動放大電路的差動放大電路的輸出方式輸出方式雙端輸出雙端輸出從兩從兩管集電

13、極輸出電壓管集電極輸出電壓;單端輸出單端輸出從從T1(或或T2) 集電極對集電極對地輸出電壓地輸出電壓;+VCC+ vo + vi1 vi2 + RCRB2T1RB1RCRB2RB1T2+vo1- -+vo2- -（1-16）vi1=vic+ +vid/ /2vi2=vic- -vid/ /2其中其中:vic=(vi1+ +vi2)/ /2共模輸入信號共模輸入信號vid=(vi1- -vi2)差模輸入信號差模輸入信號可見可見, 相對相對vi1、vi2而言而言:vic 是一對是一對當(dāng)溫度變化時當(dāng)溫度變化時:將使將使兩管集電極電流產(chǎn)生變化兩管集電極電流產(chǎn)生變化, ,且兩管變化趨勢是相同的且兩管變化

14、趨勢是相同的, ,其其效果相當(dāng)于在兩個輸入端加入了共模信號。效果相當(dāng)于在兩個輸入端加入了共模信號。 vid 是一對是一對+VCC+ vo + vi1 vi2 + RCRB2T1RB1RCRB2RB1T2+vo1- -+vo2- -（1-17）(4)差模電壓增益與共模電壓增益差模電壓增益與共模電壓增益差模電壓增益差模電壓增益: Avd=vod/ /vid共模電壓增益共模電壓增益: Avc=voc/ /vic總輸出電壓總輸出電壓: vo=vod+voc= Avdvid+ Avc vic 不管何種輸入不管何種輸入輸出形式輸出形式,若：若：vod差模輸入信差模輸入信號產(chǎn)生的輸出號產(chǎn)生的輸出voc共模輸

15、入信共模輸入信號產(chǎn)生的輸出號產(chǎn)生的輸出則：則：共模抑制比共模抑制比:反映抑制零漂能力反映抑制零漂能力,越大越好越大越好vCvdCMR=AAK越小越好越小越好+VCC+ vo + vi1 vi2 + RCRB2T1RB1RCRB2RB1T2+vo1- -+vo2- -（1-18）4.基本差動放大電路的分析與計算基本差動放大電路的分析與計算(1)靜態(tài)分析靜態(tài)分析目的目的:求求 IB, IC, VCE直流通路如圖：直流通路如圖：+VCCRCRB2RB1RCRB2RB1+vCE1- -+vCE2- -IB1IB2IC1IC2IC1IC2 1 IB1VCE1VCE2 VCC IC1 RC1121BBEB

16、BECCRVRVV (2)差模動態(tài)分析差模動態(tài)分析四種四種:雙入雙出雙入雙出;雙入單出雙入單出;單入雙出單入雙出;單入單出。單入單出。目的目的:求求 Avd ,Rid, Ro , KCMRIB1IB2（1-19）iiii+vi - -RB1RB1RL+ vo 差模動態(tài)分析差模動態(tài)分析(雙入雙出雙入雙出)+VCC+ vi1 vi2 + RCRB2T1RB1RCRB2RB1T2vi 從兩輸入端之從兩輸入端之間輸入信號間輸入信號;vo從兩管集電極從兩管集電極輸出電壓輸出電壓;+ vo RCRB2rbeib ibRCRB2ibrbe ibRL+ vi 相當(dāng)于相當(dāng)于:vi1=- -vi2=vi/ /2差

17、模信號差模信號小信號電路：小信號電路：（1-20）RL+ vo +vi - -rbeiiib ibRB2RCRB1rbeiiib ibRB2RCRB1圖中圖中:22b=BbeBiRrRii 22bi=BBbeRRrii 即即:vi = =2iiRB1 + +2ibrbe)(2=212bbeBBBberRRRri + vo1- -+ vo2 - -vo1 =)2/(LRRiCb vo=vo1- -vo2)2/(2LRRiCb vo2 = )2/(LRRiCb（1-21）RL+ vo +vi - -rbeiiib ibRB2RCRB1rbeiiib ibRB2RCRB1+ vo1- -+ vo2

18、- -差模輸入電阻差模輸入電阻:Rid= =2(RB1 + +RB2 /rbe)輸出電阻輸出電阻:Ro= =2RC)(/2/=212beBBBbeLCrRRRrRR 差模電差模電壓增益壓增益:Avd=vo/ /vi（1-22）雙入雙出：雙入雙出：beBBBbeLCrRRRrRR 212)(2/=差模電差模電壓增益壓增益:Avd=vo/ /vi差模輸入電阻差模輸入電阻:Rid= =2(RB1 + +RB2 /rbe)輸出電阻輸出電阻:Ro= =2RC雙入單出雙入單出請自己分析！請自己分析！beBBBbeLCrRRRrRR 212)(/21= 差模電差模電壓增益壓增益:Avd=vo/ /vi差模輸

19、入電阻差模輸入電阻:Rid= =2(RB1 + +RB2 /rbe)輸出電阻輸出電阻:Ro= =RC差模動態(tài)分析總結(jié)差模動態(tài)分析總結(jié)（1-23）單入雙出單入雙出請自己分析！請自己分析！beBBBbeLCrRRRrRR 212)(2/=差模電差模電壓增益壓增益:Avd=vo/ /vi差模輸入電阻差模輸入電阻:Rid= =2(RB1 + +RB2 /rbe)輸出電阻輸出電阻:Ro= =2RC單入單出單入單出請自己分析！請自己分析！差模電差模電壓增益壓增益:Avd=vo/ /vi差模輸入電阻差模輸入電阻:Rid= =2(RB1 + +RB2 /rbe)輸出電阻輸出電阻:Ro= =RCbeBBBbeL

20、CrRRRrRR 212)(/21= 與雙入雙出與雙入雙出相同相同與雙入單出與雙入單出相同相同（1-24）(3)共模動態(tài)分析共模動態(tài)分析2種種:雙出雙出;單出單出目的目的:求求Avc ,KCMR相當(dāng)于在相當(dāng)于在兩個輸入端加入了兩個輸入端加入了共模信號。共模信號。當(dāng)有當(dāng)有vi1=vi2=vic+VCC+ vi1 vi2 + RCRB2T1RB1RCRB2RB1T2這時共模電壓增益？這時共模電壓增益？共模小信號電路如圖：共模小信號電路如圖：+ voc1- -RCRB2+ voc2- -RCRB2+vic - -iiRB1+vic - -iiRB1+ voc + vic - - - - vic +r

21、beib ibrbeib ib（1-25）+vic - -rbeiiib+ voc1- - ibRB2RCRB1+vic - -rbeiiib+ voc2- - ibRB2RCRB1+ voc 圖中：圖中： voc1= =voc2雙端輸出時雙端輸出時:voc=voc1- -voc2=0共模電壓增益共模電壓增益: Avc=voc/ /vic=0 (理想化理想化)單端輸出時單端輸出時:22b=BbeBiRrRii vic= =iiRB1+ +ibrbe22bi=BBbeRRrii )(=212bbeBBBberRRRri beBBBbeLCrRRRrRR 212VC)(/=A這種電路不這種電路不可

22、單端輸出可單端輸出voc= =voc1= =voc2 =-=- ibRC /RL（1-26）二二 . 典型差動放大電路典型差動放大電路 1. 電路組成電路組成 穩(wěn)定穩(wěn)定Q點點,限制每個管子的漂移限制每個管子的漂移,使使電路既能雙端電路既能雙端輸出輸出,又能單端輸出又能單端輸出。越越大大, 越好。越好。: 補償靜態(tài)時補償靜態(tài)時RE上的壓降上的壓降,獲得合適的獲得合適的Q點。點。 保證兩個電路的對稱。保證兩個電路的對稱。 很小很小 。 +VRCRPT1RBRC RERBT- -VEEvi1 vi2vo1vo2（1-27）+VRCRPT1RBRC RERBT- -VEEvi1 vi2vo1vo2T

23、IB1=IB2 VB1=VB2(=- -IB RB) VBE1=VBE2 IE1=IE2 VE1=VE2 IB1=IB2 這一過程類似于分壓式偏置電路的溫度穩(wěn)定過程。即這一過程類似于分壓式偏置電路的溫度穩(wěn)定過程。即使電路處于單端輸出方式使電路處于單端輸出方式,仍有較強的抑制零漂能力。仍有較強的抑制零漂能力。 靜態(tài)時靜態(tài)時(vi1=vi2 =0)：IB1IB2IC1IC2當(dāng)溫度變化時：當(dāng)溫度變化時：IC1=IC2 IC1=IC2 （1-28）3.典型差動放大電路的靜態(tài)分析典型差動放大電路的靜態(tài)分析直流通路如圖：直流通路如圖：0- -(- -VEE)=IBRB+VBE +IERP/2 +2IERE

24、 2)1 ()1 ( 2PEBBEEEBRRRVVI ICIE IBVCEVCC+VEEIC RCIERP/22IE RE +VRCRPT1RBRC RERBT- -VEEvi1 vi2vo1vo2IB1IB2IC1IC24.差模動態(tài)分析差模動態(tài)分析四種四種:雙入雙出雙入雙出;雙入單出雙入單出;單入雙出單入雙出;單入單出。單入單出。目的目的:求求 Avd ,Rid, Ro , KCMR（1-29）RBRBiiii+vi - -RL+ vo +VRCRPT1RBRC RERBT- -VEEvi1 vi2vo1vo2(1) 雙入雙出雙入雙出(差模動態(tài)分析差模動態(tài)分析)vo從兩管集電極輸出電壓從兩管

25、集電極輸出電壓;vi 從兩輸入端之間輸入信號從兩輸入端之間輸入信號;+ vi vi=vi1- -vi2相當(dāng)于對地而言相當(dāng)于對地而言:vi1=- -vi2=vi/ /2差模信號差模信號小信號電路：小信號電路：+ vo RCRCREi 0vi1vi2雙入時雙入時RE相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路rbeib ibibrbe ibRLRP/2RP/2（1-30）vi = =2ib(RB + +rbe)+(1+ )ib(RP/2) vo=vo1- -vo2)2/(2LRRiCb 2)1()2/(=pbeBLCRrRRR 差模電壓增益差模電壓增益:Avd=vo/ /vi輸出電阻輸出電阻:Ro= =2RC差模輸入電阻

26、差模輸入電阻:Rid= =2RB + +rbe+(1+ )(RP/2)RL+ vo +vi - -rbeiiib ibRCRBrbeiiib ibRCRB+ vo1- -+ vo2 - -RP/2RP/2（1-31）(2)雙入單出雙入單出(差模動態(tài)分析差模動態(tài)分析)輸出電阻輸出電阻:Ro= =RC差模輸入電阻差模輸入電阻: Rid= =2RB + +rbe+(1+ )(RP/2)vi = =2ib(RB + +rbe)+(1+ )ib(RP/2) vo=vo1 =-=- ibRC /RL2)1(2)/(=pbeBLCRrRRR 差模電壓增益差模電壓增益:Avd=vo/ /vi 或或: vo=v

27、o2 =+=+ ib(RC /RL)+vi - -rbeiiib ibRCRBrbeiiib ibRCRB+ vo1- -+ vo2 - -RP/2RP/2（1-32）+VRCRPT1RBRC RERBT- -VEEvi1 vi2vo1vo2(3)單入單出單入單出(差模動態(tài)分析差模動態(tài)分析)vo從從T1(或或T2) 集電極對地集電極對地輸出電壓輸出電壓;vi 從一個輸入端對地輸入從一個輸入端對地輸入,另一輸入端接地另一輸入端接地;相當(dāng)于相當(dāng)于:v=- -v=vi/ /2差模信號差模信號小信號電路：小信號電路：+ vi i 0單入時單入時RE相當(dāng)于斷路相當(dāng)于斷路vvRCRCREii+vi - -

28、iiRBRB+ vo1- -+ vo2 - -vvrbeib ibrbeib ibRP/2RP/2（1-33）與與雙雙入入單單出出相相同同+vi - -rbeiiib ibRCRBrbeiiib ibRCRB+ vo1- -+ vo2 - -RP/2RP/2輸出電阻輸出電阻:Ro= =RC差模輸入電阻差模輸入電阻: Rid= =2RB + +rbe+(1+ )(RP/2)vi = =2ib(RB + +rbe)+(1+ )ib(RP/2) vo=vo1 =-=- ibRC /RL2)1(2)/(=pbeBLCRrRRR 差模電壓增益差模電壓增益:Avd=vo/ /vi 或或: vo=vo2 =

29、+=+ ib(RC /RL)（1-34）(4)單入雙出單入雙出(差模動態(tài)分析差模動態(tài)分析)與與雙雙入入雙雙出出相相同同RL+ vo +vi - -rbeiiib ibRCRBrbeiiib ibRCRB+ vo1- -+ vo2 - -RP/2RP/2vi = =2ib(RB + +rbe)+(1+ )ib(RP/2) vo=vo1- -vo2)2/(2LRRiCb 2)1()2/(=pbeBLCRrRRR 差模電壓增益差模電壓增益:Avd=vo/ /vi輸出電阻輸出電阻:Ro= =2RC差模輸入電阻差模輸入電阻:Rid= =2RB + +rbe+(1+ )(RP/2)（1-35）5.共模動態(tài)

30、分析共模動態(tài)分析兩種兩種:雙出雙出;單出單出相當(dāng)于在兩個相當(dāng)于在兩個輸入端加入了共模信號。輸入端加入了共模信號。 當(dāng)有當(dāng)有+VRCRPT1RBRC RERBT- -VEEvi1 vi2vo1vo2+ vic - - - - vic +vi1=vi2=vic這時共模電壓增益？這時共模電壓增益？共模小信號電路如圖：共模小信號電路如圖：voc1RCvoc2RC+ voc REi=2(1+ )ib RP/2RP/2+vic - -RB+vic - -RBrbe ibibrbe ibib（1-36）單端輸出單端輸出時時:voc= =voc1= =voc2 =-=- ib(RC /RL)EPbeBicoc

31、VC2)1(2)1()/(=ARRrRRRvvLC RE , Avc , 這種電這種電路可單端輸出路可單端輸出雙端輸出時雙端輸出時:voc=voc1- -voc2=0共模電壓增益共模電壓增益: Avc=voc/ /vic=0共模電共模電壓增益壓增益:ECL2/RRR CdCMRvvAAK 共模抑制比共模抑制比:請自己求請自己求i=2(1+ )ib +vic - -rbeibvoc1 ibRCRB+vic - -rbeibvoc2 ibRCRB+ voc RERP/2RP/2vic= =ib(rbe+RB)+(1+ )ibRP/2 + 2(1+ )ib RE（1-37）總結(jié)總結(jié)1.差模電壓放大倍

32、數(shù)差模電壓放大倍數(shù) 與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：雙端輸出時：雙端輸出時：beLcdv2)1()2/(pbeBRrRRRA 單端輸出時：單端輸出時： )2)1(2/LcvdpbeBRrRRRA 2.共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù) 與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：雙端輸出時：雙端輸出時：單端輸出時：單端輸出時：eCLEPbeBvc2/2)1 (2)1 (/=RRRRRrRRRALC Avc=0（1-38）3.差模輸入電阻差模輸入電阻 差模輸入電阻差模輸入電阻Rid與輸入輸出

33、方式無關(guān)，不論是單與輸入輸出方式無關(guān)，不論是單端輸入還是雙端輸入：端輸入還是雙端輸入：Rid= =2RB + +rbe+(1+ )(RP/2)4.輸出電阻輸出電阻 與輸出方式有關(guān)：與輸出方式有關(guān)：單端輸出時單端輸出時: Ro= =RC 雙端輸出時雙端輸出時: Ro= =2RC5.共模抑制比共模抑制比 vcvdCMRAAK雙端輸出時雙端輸出時:單端輸出時單端輸出時:dB lg20cdCMRvvAAK cdCMRvvAAK 或：或：KCMR很大很大（1-39）(4)當(dāng)輸出接一個當(dāng)輸出接一個12k 負載負載時的差模電壓增益時的差模電壓增益.解：解：求求:mA1)V12(0c3C3 RIV9)V12(

34、0e3E3E3C3CE3 RIVVV。時，時，當(dāng)當(dāng)，均為硅管，均為硅管，、V008050TTTOi321321 vv?mV5) 3(;) 2(;) 1 (Oi2d2e2CE2CE3EC23C vvvvv時時，當(dāng)當(dāng)?shù)牡闹抵导凹?、AAARVVIII(1)靜態(tài)靜態(tài)例例2（1-40） k3 . 2mV26)1(200E33be3Ir (2)電壓增益電壓增益mA37. 0c2BE3e3E3C2 RVRII V9V )7 . 0(1037. 012V12E2c2C2CE2 VRIVmA74. 022C2E2E III k2 . 5k 74. 0121074. 07 . 0)12(Ee1EEe2IRIVR

35、k78. 3mV26)1(200E22be2Ir （1-41） k3 .245)1(e33be3i2RrR (3)50)(2)/(b1bei2c22d2 RrRRAv9 . 3)1()/(e33beL3c32 RrRRAv1952d2 vvvAAAmV5 . 2)0mV5(21)(21i2i1ic vvv差分電路的共模增益差分電路的共模增益3 . 0)(2)1()/(e2e12b1bei2c22c2 RRRrRRAvmV972)9 . 3(5 . 2)3 . 0(550)(2icc2idd22O2O vvvvvvvvAAAA共模輸入電壓共模輸入電壓不計共模輸出電壓時不計共模輸出電壓時mV975

36、O v（1-42）(4)時時 k12LR95. 1)1()/(e33beL3c32 RrRRAv5 .972d2 vvvAAA（1-43）+VRCT1RCT2- -VEE+vi1- -vo1vo2+vi2- -Io 穩(wěn)定穩(wěn)定Q點點,限制每個限制每個管子的漂移管子的漂移,靜態(tài)電阻很小靜態(tài)電阻很小,所需補償所需補償壓降小壓降小,動態(tài)電阻很動態(tài)電阻很大大,抑制零漂效果好。抑制零漂效果好。: 補償靜態(tài)時補償靜態(tài)時 上的上的壓降壓降,獲得合適的獲得合適的Q點。點。 IC1 IC2 溫溫 度度 IC1 IE1 IC2 IE2 VE (VB1、VB2不不變變） VBE1和和 VBE2 IB1和和IB1 三三

37、. 帶恒流源的差動放大電路帶恒流源的差動放大電路1. 電路組成電路組成IB1IB2IC1IC2（1-44）3.靜態(tài)分析靜態(tài)分析直流通路如圖：直流通路如圖：IC=Io/ /2VCEVCCIC RCVE VCCIC RC + VBE+VRCT1RCT2- -VEEvo1vo2IoIB1IB2IC1IC2IICB 4. 動態(tài)分析動態(tài)分析目的目的:求求Avd , Rid, Ro , Avc , KCMR 分析方法分析方法:與典型差放相同。與典型差放相同。設(shè)恒流源的動態(tài)電阻為設(shè)恒流源的動態(tài)電阻為ro (很大很大) , 用用ro替換替換 RE 即可即可,則：則：（1-45）(1)雙入雙出、單入雙出、雙入雙

38、出、單入雙出、beLCrRR)2/(= 差模電壓增益差模電壓增益: Avd=vo/ /vi差模輸入電阻差模輸入電阻:Rid= =2rbe輸出電阻輸出電阻:Ro= =2RC(2)雙入單出、單入單出、雙入單出、單入單出、beLCrRR2)/(= 差模電壓增益差模電壓增益: Avd=vo/ /vi差模輸入電阻差模輸入電阻:Rid= =2rbe輸出電阻輸出電阻:Ro= =RC(3)共模增益共模增益雙端輸出時：雙端輸出時：單端輸出時：單端輸出時：Avc=0oCLobevc2/2)1()/(=rRRrrRRALC （1-46）例例3 vi1 =30mV, vi2 =70mV , RL= 5.6k , =1

39、00, VBE=0.7V, Io動態(tài)電阻動態(tài)電阻ro=100k 。求。求:(1)單端輸出電壓單端輸出電壓vo ;(2)雙端輸出電壓雙端輸出電壓vo 。+V(+10V)RC5.6k T1RC5.6k T2- -VEE(- -10V)+vi1- -vo1vo2+vi2- -Io2mA Re100 Re100 解：解：vi1=30mV=(50- -20)mV vi2=70mV=(50+ +20)mV vid= vi1- -vi2=- -40mV=- -0.04V vic=(vi1+ +vi2)/2=50mV=0.05V83. 2)mA()mV(26)1 (200kIrEbe IE=Io/ /2 =1

40、mA（1-47）(1)單端輸出時單端輸出時:差模電壓增益差模電壓增益:8 .10)1(2)/(=Aevd RrRRbeLC 共模增益共模增益:014. 02/2)1()1()/(=oCLoebevc rRRrRrRRALC 單端輸出電壓單端輸出電壓:vo=vod+voc=Avdvid+ Avc vic = 10.8 (- -0.04)+(- -0.014) 0.05 0.43V(2)雙端輸出時雙端輸出時:差模電壓增益差模電壓增益:4 .14)1()2/(=Aevd RrRRbeLC 共模增益共模增益:Avc=0雙端輸出電壓雙端輸出電壓:vo=vod+voc=Avdvid+ Avc vic =-

41、 -14.4 (- -0.04) 0.58V（1-48）四四. 實際帶恒流源的差動放大電路實際帶恒流源的差動放大電路1. 電路組成電路組成各部分作用與抑制零各部分作用與抑制零點漂移原理同前述電路。點漂移原理同前述電路。2.靜態(tài)分析靜態(tài)分析211EEABRRRVV 3BE3ABC3RVVI +_-RRT+RbTCC1REEub2VRccV+i2uui1oRL3R1R2T3Ic3ABIC=IC3/ /2IICB VCEVCC- -IC RC- -VEVCC- -IC RC - -(- -VBE - - IBRb)（1-49）3. 動態(tài)分析動態(tài)分析)/1(321be333ce3RRRrRrR 等等效

42、效+_-RRT+RbTCC1REEub2VRccV+i2uui1oRL3R1R2T3Ic3AB其余情況的分析方法與前述差放相同其余情況的分析方法與前述差放相同 , 用用R等效等效替替換換 RE 或或 ro 即可即可,在此不再贅述。在此不再贅述。 設(shè)恒流源的動態(tài)設(shè)恒流源的動態(tài)電阻為電阻為R等效等效:（1-50）T3、T4組成鏡像電流源，作組成鏡像電流源，作T1、T2的負載。的負載。+u-u_ou+ic2c4ic3ic1iIEECCVVEEui1i2uic2RLT12TT34T五五. 帶有源負載的射極耦合差分式放大電路帶有源負載的射極耦合差分式放大電路(有源負載差動放大電路有源負載差動放大電路)1

43、. 原理電路原理電路各部分作用與各部分作用與抑制零點漂移原理抑制零點漂移原理同前述電路。同前述電路。靜態(tài)分析靜態(tài)分析VCE1=VCC- -VEB3- -(- -VBE1)VCCIIC1B1 IC1IC3=IEE/ /2（1-51）IE6 IREFe6BE6EECCRRVVV E6E5E6E556E6E6IRRRVVIRBEBE IC5 IE5各部分作用與各部分作用與抑制零點漂移原理抑制零點漂移原理同前述電路。同前述電路。(1)靜態(tài)分析靜態(tài)分析2. 實際電路實際電路VCE1VCCVEB3VE1IIC1B1 IC1=IC5/ /2VCCVEB3(- -VBE1)VCC（1-52）(2) 動態(tài)分析動

44、態(tài)分析T1T2T3T4交流通路交流通路(雙端輸入雙端輸入)rbeib ibrce1rbe ibrce2+ vo1- -+ vo2 - -rberbe ib ibibibrce3rce4小信號電路小信號電路(雙端輸入雙端輸入)單入時單入時斷路斷路單入時單入時斷路斷路（1-53）單端輸出的電單端輸出的電壓增益壓增益雙端輸出雙端輸出的電壓增益。的電壓增益。雙端或單端輸入時雙端或單端輸入時:vi = =2ibrbe單端輸出時單端輸出時:vo=2 ib(rce2/rce4/RL)或或vo=- -2 ib(rce1/rce3/RL)雙端輸出時雙端輸出時:vo=- -2 ibrce1/rce3/(RL/ /

45、2)- -2 ibrce2/rce4/(RL/ /2)rce1rce2rce3rce4 單端輸出時單端輸出時: vo2 ibRL雙端輸出時雙端輸出時: vo- -2 ibRL差模電壓增益差模電壓增益: |Avd|=|vo/ /vi |= RL/ /rbe差模輸入電阻差模輸入電阻:Rid=2rbe輸出電阻輸出電阻(單端輸出時單端輸出時):Ro =rce1/rce3 (或或rce2/rce4) 輸出電阻輸出電阻(雙端輸出時雙端輸出時):Ro =rce1/rce3+rce2/rce4 rbeib ibrce1rbe ibrce2+ vo1- -+ vo2 - -rberbe ib ibibibrce3rce4（1-54）6.4 集成電路運算放大器集成電路運算放大器一一. 集成運放的總體結(jié)構(gòu)集成運放的總體結(jié)構(gòu)uuu電壓放大級輸出級偏置電路uo+差動輸入級uu-v+v- -vo輸入級輸入級:輸入電阻高，能減小零點漂移和抑制干擾信號，一般采用輸入電阻高，能減小零點漂移和抑制干擾信號，一般采用帶恒流源的差放帶恒流源的差放