項目一音頻放大器的設(shè)計與制作任務(wù)音頻放大器前置放大課件

項目一音頻放大器的設(shè)計與制作

任務(wù)2音頻放大器前置放大電路的制作（一）

——認(rèn)識晶體管放大電路項目一音頻放大器的設(shè)計與制作

任務(wù)2音頻放大器1

2.4拓展知識

2.4.1場效應(yīng)管放大電路2.4.2差動放大電路2.4拓展知識22.4.1場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管(FET)和雙極型三極管都是電子電路中常用的，重要的放大元件。它們都具有放大作用，都是放大電路中的核心元件。場效應(yīng)管和普通晶體管一樣具有放大作用，它們組成的放大電路也十分相似，分析計算方法也類似。與晶體管放大電路的共發(fā)射極、共集電極、共基極接法相對應(yīng)，場效應(yīng)管放大電路有共源極、共漏級兩種接法。2.4.1場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管(FET3一、共源極放大電路下圖所示的是一個由N溝道增強型MOS場效應(yīng)管作為放大元件的單管共源極放大電路的原理電路圖。電路中VDD是漏極直流電源，RD是漏極負(fù)載電阻，VGG是柵極直流電源，RG為柵極電阻。輸入電ui加在場效應(yīng)管的柵─源極之間，輸出電壓uo從漏─源極之間得到?？梢娸斎?、輸出回路的公共端為場效應(yīng)管的源極，因此，稱為共源極放大電路．對于N溝道增強型MOS場效應(yīng)管來說，為了使管子工作在恒流區(qū)，以實現(xiàn)良好的放大作用，必須滿足以下條件：uGS

>UTN

uDS

>uGS－UTN一、共源極放大電路下圖所示的是一個由N溝道增強型MO4圖2-4-1共源極放大電路的原理電路圖2-4-1共源極放大電路的原理電路51.靜態(tài)分析場效應(yīng)管組成的放大電路和晶體管—樣，也必須設(shè)置靜態(tài)工作點，需要計算:當(dāng)輸入信號為零時，管子的UGSQ、IDQ和UDSQ，可以用圖解法和微變等效電路法來分析它們的工作情況。﹡近似計算MOS場效應(yīng)管的柵極被絕緣層隔離，柵極沒有電流，所以當(dāng)輸入信號為零時，柵─源間的電壓等于外加的柵極直流電源VGG，即：

由N溝道增強型MOS場效應(yīng)管的漏極電流iD與柵─源極電壓uGS之間的關(guān)系可知：

iD=IDO

(uGS>UTN

)UGSQ=VGGUDSQ=VDD－IDQRD

1.靜態(tài)分析場效應(yīng)管組成的放大電路和晶體管—樣6﹡圖解法在場效應(yīng)管輸出特性曲線的基礎(chǔ)上，利用圖解的方法得到共源放大電路的靜態(tài)工作點。根據(jù)圖示放大電路的漏極回路，可列出其直流負(fù)載線方程：uDS=VDD－iDRD找直線上兩個特殊的點，連接這兩點畫出直流負(fù)載線。iD=0時，uDS=VDD(VDD

，0)(0，)uDS=0時，直流負(fù)載線與輸出特性曲線中uGS=UGSQ

=VGG的—條曲線的交點，就是所求的靜態(tài)工作點，Q點的位置確定后，就可從輸出特性曲線上得到IDQ和UDSQ，如圖所示﹡圖解法在場效應(yīng)管輸出特性曲線的基礎(chǔ)上，利用7圖2-4-2用圖解法確定靜態(tài)工作點Q圖2-4-2用圖解法確定靜態(tài)工作點Q82.動態(tài)分析場效應(yīng)管是電壓控制的放大元件，如果輸入信號很小，場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，和晶體管—樣場效應(yīng)管放大電路也可以用微變等效電路法來分析。﹡場效應(yīng)管的微變等效電路圖1-4-3中△Ugs柵─源極的控制電壓，gm△UGS為受控電壓源，它反映了柵─源極之間電壓對漏極電流的控制作用，rD為場效應(yīng)管的輸出電阻(rD是輸出特性靜態(tài)工作點處斜率的倒數(shù)），rD通常為幾百千歐姆，當(dāng)負(fù)載電阻比rD小很多時，可認(rèn)為rD開路。2.動態(tài)分析場效應(yīng)管是電壓控制的放大元件，如果輸9圖2-4-3場效應(yīng)管和共源極放大電路的微變等效電路(a)場效應(yīng)管；(b)共源極放大電路圖2-4-3場效應(yīng)管和共源極放大電路的微變等效電路10﹡共源放大電路的微變等效電路在共源放大電路的微變等效電路，圖中漏－源間的等效電阻rD省略，由等效電路的輸入回路可知，由于柵極電流IG

=0，因此，RG上沒有電壓降，則：Ui=Ugs

由等效電路的輸出回路可知：

UO=－IdRD=－gmUgsRD

Au

=不考慮rD，則共源放大電路的輸出電路為：RO=RD共源放大電路的輸入電阻很大，基本上等于場效應(yīng)管柵－源極之間的等效電阻，高達(dá)1010歐姆以上。﹡共源放大電路的微變等效電路在共源放大電路11〔例2-1〕在圖2-4-1所示的共源放大電路中，場效應(yīng)管的輸出特性曲線如圖（b）所示，已知VDD＝20V，VGG＝4V，RD=10kΩ，R=＝10MΩ。①試用圖解法確定靜態(tài)工作點Q；②根據(jù)輸出特性曲線求場效應(yīng)管在Q點處的跨導(dǎo)；用近似估算法估算靜態(tài)工作點、跨導(dǎo)并與②小題的結(jié)果進(jìn)行比較。③估算電壓放大倍數(shù)Au和輸出電阻。圖2-4-1共源極放大電路的原理電路圖2-4-4場效應(yīng)管輸出特性曲線〔例2-1〕在圖2-4-1所示的共源放大電路中，場效應(yīng)管的12解：①圖解法確定靜態(tài)工作點Q由圖3-9所示電路得其輸出方程：UDS=VDD－IDRD=20－10

IDUDS=0，ID=2mAID=0，UDS=20V在輸出特性曲線中畫出直流負(fù)載線，如圖3-12所示，直流負(fù)載線與uGS

=UGSQ=VGG

=4V的交點就是靜態(tài)工作點Q，由圖可知：UDSQ＝10V，IDQ＝1mA。

②在輸出特性曲線上作圖求跨導(dǎo)gm過Q點作—條垂直于X軸的垂線，該垂線與uDS＝3V，uGS＝5V的曲線各有一個交點，由圖可知，這兩個交點處的iD分別為0.4mA和2.3mA，則跨導(dǎo)為：gm=解：①圖解法確定靜態(tài)工作點Q②在輸出特性曲線上作圖求跨導(dǎo)13③近似估算法估算靜態(tài)工作點并進(jìn)行比較由圖可知，該場效應(yīng)管的開電壓UTN

＝2V，在uGS

＝2UTN＝4V處，漏極電流IDO＝1mA，可得：

UDSQ=VDD－IDQRD

=20－1×10=10V（近似計算的結(jié)果與圖解法一致）根據(jù)公式近似計算跨導(dǎo)：

gm=ms

計算結(jié)果與圖解法的結(jié)果相近，略有誤差。③近似估算法估算靜態(tài)工作點并進(jìn)行比較由圖可知，該場效UD14二、分壓－自偏壓式共源極放大電路圖2-4-5所示的共源極放大電路中，只用了一路直流電源VDD，靜時柵極電壓UGQ由VDD經(jīng)電阻R1和R2分壓獲得，靜態(tài)漏極電流IDQ在源極電阻RS上產(chǎn)生—個自偏壓USQ（USQ=IDQRS），則靜態(tài)偏置電壓由分壓和自偏壓共同決定，UGSQ＝UGQ－USQ，所以稱為分壓－自偏壓式共源極放大電路。電路中的源極電阻RS與晶體管分壓式穩(wěn)定靜態(tài)工作點電路一樣，電路中的射極電阻Re都是起穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用，為防止接入RS后影響電壓放大倍數(shù)，也在其兩端并聯(lián)—個旁路電容CS，從交流通路上看其輸入、輸出回路都共用源極，所以稱之為共源放大電路。柵極接入—個大電阻RG，目的是為了提高放大電路的輸入電阻。由于柵極沒有電流，因此RG上沒有壓降。C1、C2為隔直電容。

二、分壓－自偏壓式共源極放大電路圖2-4-5所15圖2-4-5分壓一自偏式共源極放大電路圖2-4-5分壓一自偏式共源極放大電路161.靜態(tài)分析USQ=IDQRIDQ

=┅┅②┅┅①求解上述兩個聯(lián)立方程①、②，確定靜態(tài)漏極電流IDQ，柵源極的靜態(tài)電壓UGSQ，則：

UGSQ=UGQ－USQ

=UDSQ

=VDD－IDQ(RD+RS)1.靜態(tài)分析USQ=IDQRIDQ=172.動態(tài)分析利用微變等效電路計算電壓放大倍數(shù)和輸入輸出電阻。設(shè)C1、C2、CS足夠大，對交流信號而言相當(dāng)于短路，電源電壓的變化量為零，視為短路，共源極放大電路的交流通路和微變等效電路如圖2-4-6所示。Ui=UgsUO=－IdRD∥RL=－IdRD’=－gmUgsRD’

Au

=Ri=RG+R1∥R2

RO=RD

2.動態(tài)分析利用微變等效電路計算電壓放大倍數(shù)和輸18圖2-4-6共源極放大電路的交流通路和微變等效電路圖2-4-6共源極放大電路的交流通路和微變等效電路19〔例2-2〕電路如圖2-4-7所示，VDD=24V，RS=2.5kΩ，RD=10kΩ，R1

=100kΩ，R2=300kΩ，RG=10MΩ，IDO

=2mA，UTN

=2V，電容C1、C2和CS足夠大，負(fù)載電阻RL

=10kΩ。①試用近似估算法計算靜態(tài)工作點；②利用微變等效電路法計算放大電路的Au

、Ri、Ro；③若去掉旁路電容Ce，則Au＝？圖2-4-7無旁路電容Ce的微變等效電路〔例2-2〕電路如圖2-4-7所示，VDD=24V，R20①列聯(lián)立方程確定靜態(tài)工作點：解：IDQ=UGSQ==解方程得：IDQ=1.03mAUGSQ=3.43VIDQ=2.4mAUGSQ=0<UTN(舍去)則；IDQ=1.03mAUGSQ=3.43VUDSQ=VDD－IDQ(RD+RS)=24－1.02×(10+2.5)=11.25V②計算放大電路的Au、Ri、RO；Au=－gmRD’=

－1.43×10∥10=

－7.15

Ri

=RG+R1∥R2

=10+0.1∥0.3=10.075MΩ

Ro

=RD

=10kΩgm

=mA①列聯(lián)立方程確定靜態(tài)工作點：解：IDQ=UGSQ=21③去掉旁路電容Ce后，放大電路的微變等效電路如圖2-4-7所示，由圖可得：Ui=Ugs

+IdRS=Ugs+gmUgsR=Ugs(1+gmRS)

UO=－IdRD’=－gmUGSRD’Au=

Au=

由結(jié)果可知，去掉旁路電容后放大倍數(shù)減小。③去掉旁路電容Ce后，放大電路的微變等效電路如圖2-4-7所22三、共源放大電路與共射極放大電路的比較共源放大電路的輸入電路很高（Ri=RG+R1∥R2），共射極放大電路的輸入電阻較低（Ri≈rbe）。共源放大電路中C1、C2為耦合電容，其作用與共射極放大電路中的C1、C2的作用相同。R1、R2取值大小對穩(wěn)定靜態(tài)工作點和提高輸入電阻關(guān)系不大，共源極放大電路的輸入電阻主要取決于RG，而共射極放大電路中的Rb1、Rb2的取值大小對穩(wěn)定靜態(tài)工作點和提高輸入電阻有很大的關(guān)系。三、共源放大電路與共射極放大電路的比較共源放大電路的輸入電路23四、共漏極放大電路與雙極型三放管的放大電路一樣場效應(yīng)管放大電路也有三種組態(tài)，即共源極放大電路、共漏極放大電路、共柵極放大電路，這三種不同組態(tài)的放大電路的特點和性能，分別與雙極型三極管的三種組態(tài)的放大電路相類似。在這三種組態(tài)的放大電路中，共柵極放大電路不常使用。共漏極放大電路與共集放大電路（射極輸出器）類似，電路如右圖所示，因為該電路從源極輸出，所以稱為源極輸出器。共漏極放大電路的靜態(tài)工作點的設(shè)置方法與分壓－自偏壓式放大電路的分析方法相同。圖2-4-8共漏極放大電路四、共漏極放大電路與雙極型三放管的放大電路一241.靜態(tài)分析靜態(tài)時，根據(jù)輸入回路列方程①，由近似關(guān)系列方程②UGSQ=IDQ=IDO

┅┅②┅┅①求解上述兩個聯(lián)立方程可得：UGSQ和IDQ，再由輸出回路求得：UDSQ=VDD－IDQ(RD+RS)1.靜態(tài)分析靜態(tài)時，根據(jù)輸入回路列方程①，由近似關(guān)系列方程②252.動態(tài)分析共漏極放大電路的微變等效電路如下圖所示。由微變等效電路得：Uo=IdRS=gmUgsRS’其中RS’=RS∥RL

Ui=Ugs+Uo=Ugs+gmUgsRS’=Ugs(1+gmRS’)

Au

=源極輸出器的輸入電阻為：Ri=RG+R1∥R2

Ro=輸出電阻為：2.動態(tài)分析共漏極放大電路的微變等效電路如下圖所示。由微變等26圖2-4-10源極輸出器的輸出電阻等效電路圖2-4-10源極輸出器的輸出電阻等效電路27一、直接耦合放大電路的零點漂移對于直接耦合放大電路，當(dāng)將其輸入端短路時，用一只靈敏的直流電壓表測量它的輸出端，會發(fā)現(xiàn)輸出電壓緩慢的隨機變動，這種現(xiàn)象稱之為零點漂移。放大器的放大級數(shù)越多，放大倍數(shù)越大，零點漂移的現(xiàn)象就越嚴(yán)重。零點漂移問題是直接耦合放大電路的最突出的問題，當(dāng)有用信號與零點漂移屬于同一數(shù)量級時，放大器的輸出端總是在變化，難以分辨有用信號，克服零點漂移現(xiàn)象最有效的方法是采用差動放大電路。2.4.2差動放大電路一、直接耦合放大電路的零點漂移2.4.2差動放大電路28二、典型差動放大電路差動放大電路的基本形式有3種：簡單式長尾式恒流源式二、典型差動放大電路差動放大電路的基本形式有329長尾式差動放大電路為了改善每一個三極管對溫度漂移的抑制能力，減小每一個三極管的漂移量，引出了長尾式差動放大電路，如圖2-4-11所示。電路是以簡單式差動放大電路為基礎(chǔ)，在三極管的發(fā)射極接入一個電阻Re。并在Re上接入一個負(fù)電源，以補償Re上的壓降，以保證三極管有合適的靜態(tài)工作點。當(dāng)輸入信號為零時（Ui1=Ui2=0）靜態(tài)時，電阻Re上的電流為兩只三極管發(fā)射極電流之和(IRe=IE1+IE2)，由于電路參數(shù)對稱，所以IC1與IC2相等，因而UC1與UC2也相等，則輸出電壓為：

UO=UC1－UC2

=0。

長尾式差動放大電路為了改善每一個三極管對溫度漂移的抑30圖2-4-11長尾式差動放大電路圖2-4-11長尾式差動放大電路31當(dāng)溫度變化時，由于電路對稱且兩只三極管所處的環(huán)境溫度相同，(△IC1=△IC2)，因此，集電極的電壓變化量也相等(△UC1=△UC2)，輸出電壓仍為零。

Uo=(UC1+△UC1)－(UC2+△UC2)=0這是由于電路參數(shù)完全對稱起的補償作用抑制了零點漂移。圖2-4-12抑制零點漂移的過程當(dāng)溫度變化時，由于電路對稱且兩只三極管所處的環(huán)境溫度32當(dāng)溫度變化時，因為△IC1=△IC2，所以△IE1=△IE2，流進(jìn)電阻Re上的電流變化量為△IRe

=2△IE1，Re電壓變化量為△UE=2△IE1Re，它將導(dǎo)致△UBE與△UE變化方向相反，從而使基極電流所產(chǎn)生的變化正好抑制△Ic的變化。Re起電流負(fù)反饋作用，它抑制零點漂移的過程如下，例如當(dāng)溫度升高時這樣，對于每一個三極管來說，發(fā)射極電阻等效值為2R

e，正是Re的負(fù)反饋確用，不僅抑制了零點漂移，而且在一定程度上也抑制了每只三極管的集電極電位的漂移，Re越大，負(fù)反饋的作用越強，集電極電位的漂移也就越小。當(dāng)溫度變化時，因為△IC1=△IC2，所以△IE33實際上電路不可能做到完全對稱，若輸入信號含有共模信號那輸出信號中就會含有共模輸出信號，另一個衡量差模放大電路抑制共模信號和放大差模信號的能力指標(biāo)為共模抑制比KCMR，它定義為差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比。

KCMR=

對數(shù)形式表示：KCMR=20lg(dB)實際上電路不可能做到完全對稱，若輸入信號含有34在電路理想對稱的條件下，AC=0，所以KCMR＝∞，當(dāng)然對于一個實際的差動放大電路，參數(shù)不可能完全對稱，所以KCMR也不可能等于無窮大，KCMR的數(shù)值越大，差動放大電路的抑制零點漂移的能力也就越強，電路的質(zhì)量越高。顯然，Re越大KCMR也越大，抑制零漂的效果越好。但若Re過大，一方面Re上直流壓降增大，要求負(fù)電源的電壓也要相應(yīng)提高：另一方面在集成電路中制造大電阻十分困難。為了達(dá)到既能增強電路的KCMR，又不必使用大電阻、又不希望負(fù)電源的電壓過高，引入了恒流源式差動放大電路。在電路理想對稱的條件下，AC=0，所以KCMR＝35恒流源式差動放大電路

在恒流源式差動放大電路中，用恒流源來代替長尾電阻Re，如圖2-4-13所示，采用恒流源式差動放大電路較好地解決了上述矛盾，從三極管的輸出特性上可以看出，三極管工作在放大區(qū)內(nèi)，△Uce變化時△iC變化很小，很大，集電極電流具有恒流的特性，具有恒流源的差動放大電路如右圖所示。圖中，T3及電阻Rb|、Rb2和Re構(gòu)成了恒流源，由Rb|、Rb2和Re確定管的靜態(tài)工作電流。由于恒流源的輸出電阻非常大，相當(dāng)于差動放大電路接了一個數(shù)值很大的Re，所以當(dāng)溫度升高時，只要Ie＝Ic1＋I(xiàn)c2有微小的增加，會使管的△Uce有較大的增加，從而使e點的電位增加，這樣就導(dǎo)致了Ube下降，Ib和Ic也隨之下降，有效地抑制了零點漂移。恒流源式差動放大電路在恒流源式差動放大電路中36（a）恒流源式差動放大電路（b）差動放大電路中恒流管的簡化符號圖2-4-13恒流源式差動放大電路（a）恒流源式差動放大電路（b）差動放大電路中恒流管的簡化37三、差動放大電路分析1.靜態(tài)分析恒流源式靜態(tài)時輸入信號為零，估算靜態(tài)工作點應(yīng)從確定恒流三極管T3的電流開始，在圖2-4-13(a)中，當(dāng)忽略T3的基極電流，則：URb1≈電阻Re上的電壓為：

URe=URb1－UBEQ恒流管的靜態(tài)電流為：ICQ3≈IEQ3=

T1和T2管的參數(shù)對標(biāo)，它們的靜態(tài)電流和電壓為：ICQ1=ICQ2≈ICQ3

IBQ1=IBQ2=

UCQ1=UCQ2=VCC－ICQ1RC

UBQ1=UBQ2=－IBQ1R1

三、差動放大電路分析1.靜態(tài)分析靜態(tài)時輸入信號38長尾式當(dāng)輸入信號為零時，長尾式差動放大電路的直流通路如下圖所示，原電路中的長尾電阻可以用兩個2Re的并聯(lián)來等效，由于電路兩邊完全對稱，所以只需要分析一半來近似估算靜態(tài)工作點。由于電路對稱則：UBEQ1=UBEQ2=UBEQ，UCQ1=UCQ2=UCQ

β1=β2=β，R1=R2=R，RC1=RC2=RCIBQ1=IBQ2=IBQ，ICQ1=ICQ2=ICQ，由圖可得：IBQR+UBEQ+2IEQRe=VEEIBQ=

ICQ

≈βIBQ

UCQ=VCC－ICQRC

UBQ=－IBQR

長尾式當(dāng)輸入信號為零時，長尾式差動放大電路39圖2-4-14長尾式差動放大電路的直流通路圖2-4-14長尾式差動放大電路的直流通路402.動態(tài)分析無論是長尾式或恒流源式差動放大電路，由于長尾電阻或恒流管T3都是引入的一個共模負(fù)反饋，也就是說，當(dāng)加入差模信號時，兩個放大管T1、T2的發(fā)射極電流一個增加，一個減少，兩者之和為零，因此，T1、T2發(fā)射極的電位變化量為零，因此，在交流通路中長尾電阻或恒流管均可以看作交流短路，所以，這兩種差動放大電路的交流通路是相同的，如下圖所示。若在差動放大電路的輸出端接一個負(fù)載電阻RL，當(dāng)加入差模信號后，由于二個三極管的集電極電流一個增加，一個減少，且數(shù)值相等，因此，流到負(fù)載電阻RL中點的電流的變化量為零，RL中點處相當(dāng)于交流接地，所以可以認(rèn)為這兩個三極管各帶了1/2的負(fù)載電阻。2.動態(tài)分析無論是長尾式或恒流源式差動放大電路，由于41由交流通路的基極回路可得：Ib1

=Ic1=βIb1

=

Ui2

Uc1

=－Ic1

(Re∥;

同理：

Uc2=－Ic1

(Re∥

=

Ui1輸出電壓為：Uo

=Uc1－Uc2=(Ui1－Ui2)

電壓放大倍數(shù)為：Au=

輸入電阻為：R==2(R+rbe)

輸出端著進(jìn)去的輸出電壓為：Ro

=2Rc

由交流通路的基極回路可得：Ib1=Ic1=βI42四、差動放大電路的4種連接方法差模輸入電壓和共模輸入電壓差動放大電路有兩個輸入端口，當(dāng)這兩個端口分別加一個數(shù)值相等，極性相反的輸入電壓，則這個電壓就稱之為差模輸入電壓，為Uid表示；若這兩個端分別加一個數(shù)值相等，且極性也相同的輸入電壓，則這個電壓稱之為共模輸入電壓，用Uic表示；若這兩個電壓的數(shù)值任意，方自也任意的Ui1和Ui2，則可以將它們分解成：共模輸入電壓Uic=當(dāng)用共模電壓和差模電壓表示兩個輸入信號時，則：

Uid=Uic+Uid

Ui2=Uic－Uid差模輸入電壓Uid=

四、差動放大電路的4種連接方法差模輸入電壓和共模輸入電壓43差動放大電路的輸入、輸出接法差動放大電路有兩個輸入端和兩個輸出口，根據(jù)不同的情況可以選擇不同的輸入輸出方法，它們可以組合成四種不同的輸入輸出方法：雙端輸入、雙端輸出；雙端輸入、單端輸出；單端輸入、雙端輸出；單端輸入、單端輸出。雙端輸入、雙端輸出電壓放大倍數(shù)為：

Au=輸入電阻為：Ri=2(R+rbe)輸出電阻為：Ro=2Rc

這種接法的差動放大電路非常對稱，理想狀態(tài)下共模放大倍數(shù)為零，其模抑制比為無窮(KCMR

=∞)，實際上的零點漂移很小，共模抑制比很大。它適用于對稱輸入，對稱輸出，輸入輸出均不接地的情況。差動放大電路的輸入、輸出接法差動放大電路有兩個44單端輸入、雙端輸出單端輸入、雙端輸出的電路如下圖所示，信號由T1的基極輸入，而T2的基它通過R2接地，信號經(jīng)放大后由兩個輸出端輸出。這個輸入信號可以分解為：Uid=Ui1－Ui2=Ui－0

=Ui

因此，在T2管的基極相當(dāng)于各加了一個差模輸入信號(Uid=

－Ui/2)和共模輸入信號(Uic=Ui/2)。差模輸入信號的輸入與雙端輸入的情況相同，所以，電壓放大倍數(shù)仍然為：Ri=2(R+rbe)Ro=2

RUic=Au

=單端輸入、雙端輸出單端輸入、雙端輸出的電路如下圖所45但是這種接法與上一種接法不同的是，它的輸入不但有差模輸入信號，還有共模輸入信號，若電路參數(shù)不對稱，就會有共模輸出電壓，就可能會發(fā)生零點漂移，共模抑制KCMR比也會比上一種接法小。它適用于將單端輸入轉(zhuǎn)換成雙端輸出。圖2-4-15差模輸入電壓與共模輸入電壓的分解電路但是這種接法與上一種接法不同的是，它的輸入不但有差模46雙端輸入、單端輸出

雙端輸入、單端輸出的電路如下圖所示，圖中兩個三極管所得的差模信號經(jīng)放大后由T1管的集電極輸出。將這個電路與雙端輸入、雙端輸出的電路比較可知，另一個三極管的變化沒有反映到輸出端Uo上，所以差模電壓放大倍數(shù)只是雙端輸出的一半。注意當(dāng)輸入輸出信號分別作用于同一個三極管Ad為負(fù)值，若作用于不同的三極管Ad為正值。即可以通過從不同的管子輸出可以得到輸入、輸出不同的相位關(guān)系。電壓放大倍數(shù)為：

Au

=

輸入電阻為：

Ri=2(R+rbe)輸出電阻為：Ro=Rc

雙端輸入、單端輸出雙端輸入、單端輸出的電路如下47圖2-4-16差動放大電路的雙端輸入、單端輸出圖2-4-16差動放大電路的雙端輸入、單端輸出48單端輸入、單端的輸出差動放大電路如下圖所示，與前面分析的情況一樣，差模信號的單端輸入與雙端輸入效果一樣，單端輸出的放大倍數(shù)是雙端輸出的一半，但所帶的負(fù)載不—樣。其電壓放大倍數(shù)為：單端輸入、單端輸出Au

=

輸入電阻為：

Ri

=2(R+rbe)輸出電阻為：

Ro=

Rc

由于輸出端的不對稱，另外還有共模信號輸入，其共模抑制比要小于雙端輸方式，此電路常用于將差模信號轉(zhuǎn)換成單端輸出。單端輸入、單端的輸出差動放大電路如下圖所示，與49圖2-4-16差動放大電路的單端輸入、單端輸出圖2-4-16差動放大電路的單端輸入、單端輸出50五、電流源電路鏡像電流源電路鏡像電流源是集成運放在應(yīng)用廣泛的一種偏置電路，其基本電路如圖所示，它是在一塊硅片上制造的兩個相鄰且對稱，參數(shù)相同三極管T1、T2。設(shè):1=2=

，由于UBE1=UBE2=UBE因此IB1=IB2=IB，IC1=IC2=IC則

：

五、電流源電路鏡像電流源電路鏡像電流源是集成51式中IR為參考電流或基準(zhǔn)電流，而IC1為電流源電路的輸出電流。當(dāng)

>>2時，有IC2IR由上式可以看出，當(dāng)VCC,R確定后，IR值就確定了，IC2也隨之被確定并基本等于IR，因此稱該電流源被稱為鏡像電流源。圖2-4-17鏡像電流源電路式中IR為參考電流或基準(zhǔn)電流，而IC1為電流52比例式電流源如果將三極管的發(fā)射極分別接電阻R1和R2如下圖所示，當(dāng)R1和R2阻值的比例關(guān)系變化時，則電流源輸出電流與參考電流保持一定的比例關(guān)系，故稱之為比例電流源。由比例電流源電路，可以看出，當(dāng)較大時，IE1≈IC1≈IR，IE2≈IC2。因此，IE1R1≈IE2R2≈IRR1可見，只要改變R1與R2的比例，就可得到與IR不同比例的IC1。

當(dāng)R1與R2相差不太大時，可以認(rèn)為UBE1≈UBE2，則有比例式電流源如果將三極管的發(fā)射極分別接電阻R1和R253圖2-4-18比例式電流源電路圖2-4-18比例式電流源電路54微電流源電路鏡像電流源電路和比例電流源電路的輸出電流IC2一般較大（毫安級），當(dāng)要求輸出電流很?。ㄎ布墸r，則要求R的值很大，不利于集成電路制造，因此需要采用微電流源電路。微電流源電路如下圖所示，IC1或IE1較大（毫安級），UBE1為正常的導(dǎo)通壓降（約0.7V左右）。由于R2的接入，則UBE2=UBE1IE2R2≈UBE1IC2R2，從而使UBE1減小，因此當(dāng)R2較大時，T2管只能處于微導(dǎo)通狀態(tài)，IC2值很小，一般為微安級。圖2-4-19微電流源電路微電流源電路鏡像電流源電路和比例電流源電路的55項目一音頻放大器的設(shè)計與制作

任務(wù)2音頻放大器前置放大電路的制作（一）

——認(rèn)識晶體管放大電路項目一音頻放大器的設(shè)計與制作

任務(wù)2音頻放大器56

2.4拓展知識

2.4.1場效應(yīng)管放大電路2.4.2差動放大電路2.4拓展知識572.4.1場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管(FET)和雙極型三極管都是電子電路中常用的，重要的放大元件。它們都具有放大作用，都是放大電路中的核心元件。場效應(yīng)管和普通晶體管一樣具有放大作用，它們組成的放大電路也十分相似，分析計算方法也類似。與晶體管放大電路的共發(fā)射極、共集電極、共基極接法相對應(yīng)，場效應(yīng)管放大電路有共源極、共漏級兩種接法。2.4.1場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管(FET58一、共源極放大電路下圖所示的是一個由N溝道增強型MOS場效應(yīng)管作為放大元件的單管共源極放大電路的原理電路圖。電路中VDD是漏極直流電源，RD是漏極負(fù)載電阻，VGG是柵極直流電源，RG為柵極電阻。輸入電ui加在場效應(yīng)管的柵─源極之間，輸出電壓uo從漏─源極之間得到。可見輸入、輸出回路的公共端為場效應(yīng)管的源極，因此，稱為共源極放大電路．對于N溝道增強型MOS場效應(yīng)管來說，為了使管子工作在恒流區(qū)，以實現(xiàn)良好的放大作用，必須滿足以下條件：uGS

>UTN

uDS

>uGS－UTN一、共源極放大電路下圖所示的是一個由N溝道增強型MO59圖2-4-1共源極放大電路的原理電路圖2-4-1共源極放大電路的原理電路601.靜態(tài)分析場效應(yīng)管組成的放大電路和晶體管—樣，也必須設(shè)置靜態(tài)工作點，需要計算:當(dāng)輸入信號為零時，管子的UGSQ、IDQ和UDSQ，可以用圖解法和微變等效電路法來分析它們的工作情況。﹡近似計算MOS場效應(yīng)管的柵極被絕緣層隔離，柵極沒有電流，所以當(dāng)輸入信號為零時，柵─源間的電壓等于外加的柵極直流電源VGG，即：

由N溝道增強型MOS場效應(yīng)管的漏極電流iD與柵─源極電壓uGS之間的關(guān)系可知：

iD=IDO

(uGS>UTN

)UGSQ=VGGUDSQ=VDD－IDQRD

1.靜態(tài)分析場效應(yīng)管組成的放大電路和晶體管—樣61﹡圖解法在場效應(yīng)管輸出特性曲線的基礎(chǔ)上，利用圖解的方法得到共源放大電路的靜態(tài)工作點。根據(jù)圖示放大電路的漏極回路，可列出其直流負(fù)載線方程：uDS=VDD－iDRD找直線上兩個特殊的點，連接這兩點畫出直流負(fù)載線。iD=0時，uDS=VDD(VDD

，0)(0，)uDS=0時，直流負(fù)載線與輸出特性曲線中uGS=UGSQ

=VGG的—條曲線的交點，就是所求的靜態(tài)工作點，Q點的位置確定后，就可從輸出特性曲線上得到IDQ和UDSQ，如圖所示﹡圖解法在場效應(yīng)管輸出特性曲線的基礎(chǔ)上，利用62圖2-4-2用圖解法確定靜態(tài)工作點Q圖2-4-2用圖解法確定靜態(tài)工作點Q632.動態(tài)分析場效應(yīng)管是電壓控制的放大元件，如果輸入信號很小，場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，和晶體管—樣場效應(yīng)管放大電路也可以用微變等效電路法來分析。﹡場效應(yīng)管的微變等效電路圖1-4-3中△Ugs柵─源極的控制電壓，gm△UGS為受控電壓源，它反映了柵─源極之間電壓對漏極電流的控制作用，rD為場效應(yīng)管的輸出電阻(rD是輸出特性靜態(tài)工作點處斜率的倒數(shù)），rD通常為幾百千歐姆，當(dāng)負(fù)載電阻比rD小很多時，可認(rèn)為rD開路。2.動態(tài)分析場效應(yīng)管是電壓控制的放大元件，如果輸64圖2-4-3場效應(yīng)管和共源極放大電路的微變等效電路(a)場效應(yīng)管；(b)共源極放大電路圖2-4-3場效應(yīng)管和共源極放大電路的微變等效電路65﹡共源放大電路的微變等效電路在共源放大電路的微變等效電路，圖中漏－源間的等效電阻rD省略，由等效電路的輸入回路可知，由于柵極電流IG

=0，因此，RG上沒有電壓降，則：Ui=Ugs

由等效電路的輸出回路可知：

UO=－IdRD=－gmUgsRD

Au

=不考慮rD，則共源放大電路的輸出電路為：RO=RD共源放大電路的輸入電阻很大，基本上等于場效應(yīng)管柵－源極之間的等效電阻，高達(dá)1010歐姆以上。﹡共源放大電路的微變等效電路在共源放大電路66〔例2-1〕在圖2-4-1所示的共源放大電路中，場效應(yīng)管的輸出特性曲線如圖（b）所示，已知VDD＝20V，VGG＝4V，RD=10kΩ，R=＝10MΩ。①試用圖解法確定靜態(tài)工作點Q；②根據(jù)輸出特性曲線求場效應(yīng)管在Q點處的跨導(dǎo)；用近似估算法估算靜態(tài)工作點、跨導(dǎo)并與②小題的結(jié)果進(jìn)行比較。③估算電壓放大倍數(shù)Au和輸出電阻。圖2-4-1共源極放大電路的原理電路圖2-4-4場效應(yīng)管輸出特性曲線〔例2-1〕在圖2-4-1所示的共源放大電路中，場效應(yīng)管的67解：①圖解法確定靜態(tài)工作點Q由圖3-9所示電路得其輸出方程：UDS=VDD－IDRD=20－10

IDUDS=0，ID=2mAID=0，UDS=20V在輸出特性曲線中畫出直流負(fù)載線，如圖3-12所示，直流負(fù)載線與uGS

=UGSQ=VGG

=4V的交點就是靜態(tài)工作點Q，由圖可知：UDSQ＝10V，IDQ＝1mA。

②在輸出特性曲線上作圖求跨導(dǎo)gm過Q點作—條垂直于X軸的垂線，該垂線與uDS＝3V，uGS＝5V的曲線各有一個交點，由圖可知，這兩個交點處的iD分別為0.4mA和2.3mA，則跨導(dǎo)為：gm=解：①圖解法確定靜態(tài)工作點Q②在輸出特性曲線上作圖求跨導(dǎo)68③近似估算法估算靜態(tài)工作點并進(jìn)行比較由圖可知，該場效應(yīng)管的開電壓UTN

＝2V，在uGS

＝2UTN＝4V處，漏極電流IDO＝1mA，可得：

UDSQ=VDD－IDQRD

=20－1×10=10V（近似計算的結(jié)果與圖解法一致）根據(jù)公式近似計算跨導(dǎo)：

gm=ms

計算結(jié)果與圖解法的結(jié)果相近，略有誤差。③近似估算法估算靜態(tài)工作點并進(jìn)行比較由圖可知，該場效UD69二、分壓－自偏壓式共源極放大電路圖2-4-5所示的共源極放大電路中，只用了一路直流電源VDD，靜時柵極電壓UGQ由VDD經(jīng)電阻R1和R2分壓獲得，靜態(tài)漏極電流IDQ在源極電阻RS上產(chǎn)生—個自偏壓USQ（USQ=IDQRS），則靜態(tài)偏置電壓由分壓和自偏壓共同決定，UGSQ＝UGQ－USQ，所以稱為分壓－自偏壓式共源極放大電路。電路中的源極電阻RS與晶體管分壓式穩(wěn)定靜態(tài)工作點電路一樣，電路中的射極電阻Re都是起穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用，為防止接入RS后影響電壓放大倍數(shù)，也在其兩端并聯(lián)—個旁路電容CS，從交流通路上看其輸入、輸出回路都共用源極，所以稱之為共源放大電路。柵極接入—個大電阻RG，目的是為了提高放大電路的輸入電阻。由于柵極沒有電流，因此RG上沒有壓降。C1、C2為隔直電容。

二、分壓－自偏壓式共源極放大電路圖2-4-5所70圖2-4-5分壓一自偏式共源極放大電路圖2-4-5分壓一自偏式共源極放大電路711.靜態(tài)分析USQ=IDQRIDQ

=┅┅②┅┅①求解上述兩個聯(lián)立方程①、②，確定靜態(tài)漏極電流IDQ，柵源極的靜態(tài)電壓UGSQ，則：

UGSQ=UGQ－USQ

=UDSQ

=VDD－IDQ(RD+RS)1.靜態(tài)分析USQ=IDQRIDQ=722.動態(tài)分析利用微變等效電路計算電壓放大倍數(shù)和輸入輸出電阻。設(shè)C1、C2、CS足夠大，對交流信號而言相當(dāng)于短路，電源電壓的變化量為零，視為短路，共源極放大電路的交流通路和微變等效電路如圖2-4-6所示。Ui=UgsUO=－IdRD∥RL=－IdRD’=－gmUgsRD’

Au

=Ri=RG+R1∥R2

RO=RD

2.動態(tài)分析利用微變等效電路計算電壓放大倍數(shù)和輸73圖2-4-6共源極放大電路的交流通路和微變等效電路圖2-4-6共源極放大電路的交流通路和微變等效電路74〔例2-2〕電路如圖2-4-7所示，VDD=24V，RS=2.5kΩ，RD=10kΩ，R1

=100kΩ，R2=300kΩ，RG=10MΩ，IDO

=2mA，UTN

=2V，電容C1、C2和CS足夠大，負(fù)載電阻RL

=10kΩ。①試用近似估算法計算靜態(tài)工作點；②利用微變等效電路法計算放大電路的Au

、Ri、Ro；③若去掉旁路電容Ce，則Au＝？圖2-4-7無旁路電容Ce的微變等效電路〔例2-2〕電路如圖2-4-7所示，VDD=24V，R75①列聯(lián)立方程確定靜態(tài)工作點：解：IDQ=UGSQ==解方程得：IDQ=1.03mAUGSQ=3.43VIDQ=2.4mAUGSQ=0<UTN(舍去)則；IDQ=1.03mAUGSQ=3.43VUDSQ=VDD－IDQ(RD+RS)=24－1.02×(10+2.5)=11.25V②計算放大電路的Au、Ri、RO；Au=－gmRD’=

－1.43×10∥10=

－7.15

Ri

=RG+R1∥R2

=10+0.1∥0.3=10.075MΩ

Ro

=RD

=10kΩgm

=mA①列聯(lián)立方程確定靜態(tài)工作點：解：IDQ=UGSQ=76③去掉旁路電容Ce后，放大電路的微變等效電路如圖2-4-7所示，由圖可得：Ui=Ugs

+IdRS=Ugs+gmUgsR=Ugs(1+gmRS)

UO=－IdRD’=－gmUGSRD’Au=

Au=

由結(jié)果可知，去掉旁路電容后放大倍數(shù)減小。③去掉旁路電容Ce后，放大電路的微變等效電路如圖2-4-7所77三、共源放大電路與共射極放大電路的比較共源放大電路的輸入電路很高（Ri=RG+R1∥R2），共射極放大電路的輸入電阻較低（Ri≈rbe）。共源放大電路中C1、C2為耦合電容，其作用與共射極放大電路中的C1、C2的作用相同。R1、R2取值大小對穩(wěn)定靜態(tài)工作點和提高輸入電阻關(guān)系不大，共源極放大電路的輸入電阻主要取決于RG，而共射極放大電路中的Rb1、Rb2的取值大小對穩(wěn)定靜態(tài)工作點和提高輸入電阻有很大的關(guān)系。三、共源放大電路與共射極放大電路的比較共源放大電路的輸入電路78四、共漏極放大電路與雙極型三放管的放大電路一樣場效應(yīng)管放大電路也有三種組態(tài)，即共源極放大電路、共漏極放大電路、共柵極放大電路，這三種不同組態(tài)的放大電路的特點和性能，分別與雙極型三極管的三種組態(tài)的放大電路相類似。在這三種組態(tài)的放大電路中，共柵極放大電路不常使用。共漏極放大電路與共集放大電路（射極輸出器）類似，電路如右圖所示，因為該電路從源極輸出，所以稱為源極輸出器。共漏極放大電路的靜態(tài)工作點的設(shè)置方法與分壓－自偏壓式放大電路的分析方法相同。圖2-4-8共漏極放大電路四、共漏極放大電路與雙極型三放管的放大電路一791.靜態(tài)分析靜態(tài)時，根據(jù)輸入回路列方程①，由近似關(guān)系列方程②UGSQ=IDQ=IDO

┅┅②┅┅①求解上述兩個聯(lián)立方程可得：UGSQ和IDQ，再由輸出回路求得：UDSQ=VDD－IDQ(RD+RS)1.靜態(tài)分析靜態(tài)時，根據(jù)輸入回路列方程①，由近似關(guān)系列方程②802.動態(tài)分析共漏極放大電路的微變等效電路如下圖所示。由微變等效電路得：Uo=IdRS=gmUgsRS’其中RS’=RS∥RL

Ui=Ugs+Uo=Ugs+gmUgsRS’=Ugs(1+gmRS’)

Au

=源極輸出器的輸入電阻為：Ri=RG+R1∥R2

Ro=輸出電阻為：2.動態(tài)分析共漏極放大電路的微變等效電路如下圖所示。由微變等81圖2-4-10源極輸出器的輸出電阻等效電路圖2-4-10源極輸出器的輸出電阻等效電路82一、直接耦合放大電路的零點漂移對于直接耦合放大電路，當(dāng)將其輸入端短路時，用一只靈敏的直流電壓表測量它的輸出端，會發(fā)現(xiàn)輸出電壓緩慢的隨機變動，這種現(xiàn)象稱之為零點漂移。放大器的放大級數(shù)越多，放大倍數(shù)越大，零點漂移的現(xiàn)象就越嚴(yán)重。零點漂移問題是直接耦合放大電路的最突出的問題，當(dāng)有用信號與零點漂移屬于同一數(shù)量級時，放大器的輸出端總是在變化，難以分辨有用信號，克服零點漂移現(xiàn)象最有效的方法是采用差動放大電路。2.4.2差動放大電路一、直接耦合放大電路的零點漂移2.4.2差動放大電路83二、典型差動放大電路差動放大電路的基本形式有3種：簡單式長尾式恒流源式二、典型差動放大電路差動放大電路的基本形式有384長尾式差動放大電路為了改善每一個三極管對溫度漂移的抑制能力，減小每一個三極管的漂移量，引出了長尾式差動放大電路，如圖2-4-11所示。電路是以簡單式差動放大電路為基礎(chǔ)，在三極管的發(fā)射極接入一個電阻Re。并在Re上接入一個負(fù)電源，以補償Re上的壓降，以保證三極管有合適的靜態(tài)工作點。當(dāng)輸入信號為零時（Ui1=Ui2=0）靜態(tài)時，電阻Re上的電流為兩只三極管發(fā)射極電流之和(IRe=IE1+IE2)，由于電路參數(shù)對稱，所以IC1與IC2相等，因而UC1與UC2也相等，則輸出電壓為：

UO=UC1－UC2

=0。

長尾式差動放大電路為了改善每一個三極管對溫度漂移的抑85圖2-4-11長尾式差動放大電路圖2-4-11長尾式差動放大電路86當(dāng)溫度變化時，由于電路對稱且兩只三極管所處的環(huán)境溫度相同，(△IC1=△IC2)，因此，集電極的電壓變化量也相等(△UC1=△UC2)，輸出電壓仍為零。

Uo=(UC1+△UC1)－(UC2+△UC2)=0這是由于電路參數(shù)完全對稱起的補償作用抑制了零點漂移。圖2-4-12抑制零點漂移的過程當(dāng)溫度變化時，由于電路對稱且兩只三極管所處的環(huán)境溫度87當(dāng)溫度變化時，因為△IC1=△IC2，所以△IE1=△IE2，流進(jìn)電阻Re上的電流變化量為△IRe

=2△IE1，Re電壓變化量為△UE=2△IE1Re，它將導(dǎo)致△UBE與△UE變化方向相反，從而使基極電流所產(chǎn)生的變化正好抑制△Ic的變化。Re起電流負(fù)反饋作用，它抑制零點漂移的過程如下，例如當(dāng)溫度升高時這樣，對于每一個三極管來說，發(fā)射極電阻等效值為2R

e，正是Re的負(fù)反饋確用，不僅抑制了零點漂移，而且在一定程度上也抑制了每只三極管的集電極電位的漂移，Re越大，負(fù)反饋的作用越強，集電極電位的漂移也就越小。當(dāng)溫度變化時，因為△IC1=△IC2，所以△IE88實際上電路不可能做到完全對稱，若輸入信號含有共模信號那輸出信號中就會含有共模輸出信號，另一個衡量差模放大電路抑制共模信號和放大差模信號的能力指標(biāo)為共模抑制比KCMR，它定義為差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比。

KCMR=

對數(shù)形式表示：KCMR=20lg(dB)實際上電路不可能做到完全對稱，若輸入信號含有89在電路理想對稱的條件下，AC=0，所以KCMR＝∞，當(dāng)然對于一個實際的差動放大電路，參數(shù)不可能完全對稱，所以KCMR也不可能等于無窮大，KCMR的數(shù)值越大，差動放大電路的抑制零點漂移的能力也就越強，電路的質(zhì)量越高。顯然，Re越大KCMR也越大，抑制零漂的效果越好。但若Re過大，一方面Re上直流壓降增大，要求負(fù)電源的電壓也要相應(yīng)提高：另一方面在集成電路中制造大電阻十分困難。為了達(dá)到既能增強電路的KCMR，又不必使用大電阻、又不希望負(fù)電源的電壓過高，引入了恒流源式差動放大電路。在電路理想對稱的條件下，AC=0，所以KCMR＝90恒流源式差動放大電路

在恒流源式差動放大電路中，用恒流源來代替長尾電阻Re，如圖2-4-13所示，采用恒流源式差動放大電路較好地解決了上述矛盾，從三極管的輸出特性上可以看出，三極管工作在放大區(qū)內(nèi)，△Uce變化時△iC變化很小，很大，集電極電流具有恒流的特性，具有恒流源的差動放大電路如右圖所示。圖中，T3及電阻Rb|、Rb2和Re構(gòu)成了恒流源，由Rb|、Rb2和Re確定管的靜態(tài)工作電流。由于恒流源的輸出電阻非常大，相當(dāng)于差動放大電路接了一個數(shù)值很大的Re，所以當(dāng)溫度升高時，只要Ie＝Ic1＋I(xiàn)c2有微小的增加，會使管的△Uce有較大的增加，從而使e點的電位增加，這樣就導(dǎo)致了Ube下降，Ib和Ic也隨之下降，有效地抑制了零點漂移。恒流源式差動放大電路在恒流源式差動放大電路中91（a）恒流源式差動放大電路（b）差動放大電路中恒流管的簡化符號圖2-4-13恒流源式差動放大電路（a）恒流源式差動放大電路（b）差動放大電路中恒流管的簡化92三、差動放大電路分析1.靜態(tài)分析恒流源式靜態(tài)時輸入信號為零，估算靜態(tài)工作點應(yīng)從確定恒流三極管T3的電流開始，在圖2-4-13(a)中，當(dāng)忽略T3的基極電流，則：URb1≈電阻Re上的電壓為：

URe=URb1－UBEQ恒流管的靜態(tài)電流為：ICQ3≈IEQ3=

T1和T2管的參數(shù)對標(biāo)，它們的靜態(tài)電流和電壓為：ICQ1=ICQ2≈ICQ3

IBQ1=IBQ2=

UCQ1=UCQ2=VCC－ICQ1RC

UBQ1=UBQ2=－IBQ1R1

三、差動放大電路分析1.靜態(tài)分析靜態(tài)時輸入信號93長尾式當(dāng)輸入信號為零時，長尾式差動放大電路的直流通路如下圖所示，原電路中的長尾電阻可以用兩個2Re的并聯(lián)來等效，由于電路兩邊完全對稱，所以只需要分析一半來近似估算靜態(tài)工作點。由于電路對稱則：UBEQ1=UBEQ2=UBEQ，UCQ1=UCQ2=UCQ

β1=β2=β，R1=R2=R，RC1=RC2=RCIBQ1=IBQ2=IBQ，ICQ1=ICQ2=ICQ，由圖可得：IBQR+UBEQ+2IEQRe=VEEIBQ=

ICQ

≈βIBQ

UCQ=VCC－ICQRC

UBQ=－IBQR

長尾式當(dāng)輸入信號為零時，長尾式差動放大電路94圖2-4-14長尾式差動放大電路的直流通路圖2-4-14長尾式差動放大電路的直流通路952.動態(tài)分析無論是長尾式或恒流源式差動放大電路，由于長尾電阻或恒流管T3都是引入的一個共模負(fù)反饋，也就是說，當(dāng)加入差模信號時，兩個放大管T1、T2的發(fā)射極電流一個增加，一個減少，兩者之和為零，因此，T1、T2發(fā)射極的電位變化量為零，因此，在交流通路中長尾電阻或恒流管均可以看作交流短路，所以，這兩種差動放大電路的交流通路是相同的，如下圖所示。若在差動放大電路的輸出端接一個負(fù)載電阻RL，當(dāng)加入差模信號后，由于二個三極管的集電極電流一個增加，一個減少，且數(shù)值相等，因此，流到負(fù)載電阻RL中點的電流的變化量為零，RL中點處相當(dāng)于交流接地，所以可以認(rèn)為這兩個三極管各帶了1/2的負(fù)載電阻。2.動態(tài)分析無論是長尾式或恒流源式差動放大電路，由于96由交流通路的基極回路可得：Ib1

=Ic1=βIb1

=

Ui2

Uc1

=－Ic1

(Re∥;

同理：

Uc2=－Ic1

(Re∥

=

Ui1輸出電壓為：Uo

=Uc1－Uc2=(Ui1－Ui2)

電壓放大倍數(shù)為：Au=

輸入電阻為：R==2(R+rbe)

輸出端著進(jìn)去的輸出電壓為：Ro

=2Rc

由交流通路的基極回路可得：Ib1=Ic1=βI97四、差動放大電路的4種連接方法差模輸入電壓和共模輸入電壓差動放大電路有兩個輸入端口，當(dāng)這兩個端口分別加一個數(shù)值相等，極性相反的輸入電壓，則這個電壓就稱之為差模輸入電壓，為Uid表示；若這兩個端分別加一個數(shù)值相等，且極性也相同的輸入電壓，則這個電壓稱之為共模輸入電壓，用Uic表示；若這兩個電壓的數(shù)值任意，方自也任意的Ui1和Ui2，則可以將它們分解成：共模輸入電壓Uic=當(dāng)用共模電壓和差模電壓表示兩個輸入信號時，則：

Uid=Uic+Uid

Ui2=Uic－Uid差模輸入電壓Uid=

四、差動放大電路的4種連接方法差模輸入電壓和共模輸入電壓98差動放大電路的輸入、輸出接法差動放大電路有兩個輸入端和兩個輸出口，根據(jù)不同的情況可以選擇不同的輸入輸出方法，它們可以組合成四種不同的輸入輸出方法：雙端輸入、雙端輸出；雙端輸入、單端輸出；單端輸入、雙端輸出；單端輸入、單端輸出。雙端輸入、雙端輸出電壓放大倍數(shù)為