第四章 放大器基礎(chǔ)g

4.2放大器的性能指標(biāo)4.4差分放大器4.3基本組態(tài)放大器4.7放大器的頻率響應(yīng)4.1偏置電路和耦合方式第4章放大器基礎(chǔ)4.5電流源電路及其應(yīng)用4.6集成運(yùn)算放大器概述

在廣播、通信、自動(dòng)控制、電子測量等各種電子設(shè)備中，放大器是必不可少的組成部分。

放大器是應(yīng)用最廣泛的一類電子線路。它的主要功能是將輸入信號(hào)進(jìn)行不失真的放大。

按信號(hào)強(qiáng)弱分：小信號(hào)放大器大信號(hào)放大器

按電路結(jié)構(gòu)分：直流放大器交流放大器（線性放大器）（非線性放大器）（多用于集成電路）（多用于分立元件電路）

放大器分類

按信號(hào)特征分：寬帶放大器音頻放大器視頻放大器脈沖放大器諧振放大器（放大語音信號(hào)）（放大圖像信號(hào)）（放大脈沖信號(hào)）（放大高頻載波信號(hào)）保證半導(dǎo)體器件工作在放大模式

放大器組成框圖耦合電路耦合電路輸出負(fù)載輸入信號(hào)直流偏置電路外圍電路具有正向受控作用的半導(dǎo)體器件是整個(gè)電路的核心將放大器輸出端與輸出負(fù)載進(jìn)行連接。將輸入信號(hào)源與放大器輸入端進(jìn)行連接。4.1偏置電路和耦合方式4.1.1偏置電路設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的電路稱放大器的偏置電路。

對偏置電路的要求

提供合適的Q點(diǎn)，保證器件工作在放大模式。例如：偏置電路須保證三極管E結(jié)正偏、C結(jié)反偏。

當(dāng)環(huán)境溫度等因素變化時(shí)，能穩(wěn)定電路的Q點(diǎn)。例如：溫度升高，三極管參數(shù)、ICBO、VBE(on)而這些參數(shù)的變化將直接引起Q點(diǎn)發(fā)生變化。當(dāng)Q點(diǎn)過高或過低時(shí)，輸出波形有可能產(chǎn)生飽和或截止失真。Q點(diǎn)波動(dòng)對輸出波形的影響：QiCtICQtvCE0VCEQibQ點(diǎn)在中點(diǎn)，動(dòng)態(tài)范圍最大，輸出波形不易失真。Q點(diǎn)升高，不失真動(dòng)態(tài)范圍減小，輸出易飽和失真。Q點(diǎn)降低，不失真動(dòng)態(tài)范圍減小，輸出易截止失真。QibibiCvCE0Q

三極管偏置電路（1）固定偏流電路VCCRCRBIBIC

Q點(diǎn)估算：

電路優(yōu)點(diǎn)：Q點(diǎn)設(shè)置方便，計(jì)算簡單。

電路缺點(diǎn)：不具有穩(wěn)定Q點(diǎn)的功能。T時(shí)、ICBO、VBE(on)ICQQ點(diǎn)升高（2）分壓偏置電路

Q點(diǎn)估算：

電路優(yōu)點(diǎn)：T

ICQVCCRCRB1IBQI1RB2RECE（固定）具有穩(wěn)定Q點(diǎn)的功能。

VEQ(=ICQRE)VBEQ(=VBQ-VEQ)IBQICQ假設(shè)I1>>IBQ則

存在問題：工程規(guī)定：VCCRCRB1IBQI1RB2RECERE越大VBEQ越大Q點(diǎn)越穩(wěn)定VCEQ越小輸出動(dòng)態(tài)范圍越小VEQ=0.2VCC或VEQ=1~3VRB1、RB2過大不滿足I1>>IBQ工程規(guī)定：I1=（5~10）IBQ則VBQ不穩(wěn)定RB1、RB2過小放大器Ri減小4.1.2耦合方式

放大器與信號(hào)源、放大器與負(fù)載、以及放大器級(jí)與級(jí)之間的連接方式稱耦合方式。

交流信號(hào)正常傳輸。

為保證交流信號(hào)正常傳輸、不失真放大，耦合

盡量減小有用信號(hào)在傳輸過程中的損失。實(shí)際電路常采用兩種耦合方式：集成電路中廣泛采用的一種耦合方式—直接耦合。具有隔直流作用的耦合方式—電容耦合、變壓器耦合。方式必須保證：

電容耦合VCCR3R1R2R4RSvS+--+CBviT1+R7R5R6R8CCT2+

直流工作時(shí)：由于CB、CC具有隔直流作用因此信號(hào)源不影響放大器Q點(diǎn)正常設(shè)置，且各級(jí)Q點(diǎn)相互獨(dú)立。

交流工作時(shí)：由于CB較大，在信號(hào)頻率上近似看作短路。因此，CB的接入不會(huì)影響信號(hào)的正常傳輸。

電路缺點(diǎn)：體積大，不易集成。

直接耦合VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn各級(jí)之間不經(jīng)過任何元件直接相連。直接耦合方式:電路優(yōu)點(diǎn):頻率特性好，便于集成。存在問題:級(jí)間直流電平配置問題。零點(diǎn)漂移問題。

級(jí)間直流電平配置問題一

VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn結(jié)果：T1管Q點(diǎn)靠近飽和區(qū)，輸出易出現(xiàn)失真。由圖若則后級(jí)接入RE，擴(kuò)大前級(jí)動(dòng)態(tài)范圍。解決方法：

級(jí)間直流電平配置問題二VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn工作在放大模式時(shí):加電平位移電路解決方法：由圖越往后級(jí)VBQ3ICQ3VCEQ3輸出動(dòng)態(tài)范圍采用PNP管的電平位移電路：

利用NPN管與PNP管電位極性相反的特點(diǎn)，將直流電平下移，擴(kuò)大后級(jí)的輸出動(dòng)態(tài)范圍。VCCRC2RET2RC1T1RB+--+VBQ1VCQ2+-VCQ1VCQ1>VBQ1放大模式NPN管放大模式PNP管VCQ2<VBQ2=VCQ1

零點(diǎn)漂移問題零點(diǎn)漂移：指vi=0時(shí)，輸出端靜態(tài)電壓的波動(dòng)。

第一級(jí)采用低溫漂的差分放大器。解決方法：則第一級(jí)Q點(diǎn)變（VCEQ1+V）溫度漂移：因溫度變化引起的漂移，簡稱溫漂。溫漂危害：若溫度變淹沒有用信號(hào)。例如：假設(shè)直接耦合放大器原輸出端靜態(tài)電壓為VCEQnV經(jīng)后級(jí)逐級(jí)放大輸出靜態(tài)電壓變?yōu)椋╒CEQn+

AvnV）當(dāng)漂移嚴(yán)重即V較大時(shí)，溫漂信號(hào)有可能淹沒有用信號(hào)，使電路喪失對有用信號(hào)的放大能力。電容耦合放大器由于電容的隔直作用，溫漂很小，可忽略。放大器的組成原則：

直流偏置電路（即直流通路）要保證器件工作在放大模式。

交流通路要保證信號(hào)能正常傳輸，即有輸入信號(hào)vi時(shí)，應(yīng)有vo輸出。

判斷一個(gè)電路是否具有放大作用，關(guān)鍵就是看它的直流通路與交流通路是否合理。若有任何一部分不合理，則該電路就不具有放大作用。

元件參數(shù)的選擇要保證信號(hào)能不失真地放大。即電路需提供合適的Q點(diǎn)及足夠的放大倍數(shù)。

就信號(hào)而言，各種小信號(hào)放大器均可統(tǒng)一表示為有源線性四端網(wǎng)絡(luò)：4.2放大器的性能指標(biāo)線性有源四端網(wǎng)絡(luò)RSRLvS+-+-viiiiovo+-RiRo反映放大器性能的主要指標(biāo)有：增益A輸入電阻Ri、輸出電阻Ro、4.2.1輸入電阻、輸出電阻、增益

輸入電阻

對輸入信號(hào)源而言，放大器相當(dāng)于它的一個(gè)負(fù)載，而這個(gè)等效負(fù)載電阻就是放大器輸入電阻Ri。或RSRivS+-+-viiiRSRiiS+-viii定義Ri表示本級(jí)電路對輸入信號(hào)源的影響程度。

輸出電阻

對輸出負(fù)載而言（根據(jù)戴維寧定理和諾頓定理），任何放大器均可看作它的信號(hào)源，該信號(hào)源內(nèi)阻即放大器輸出電阻Ro

?；騌oRLvot+-+-voioRoRLion+-voio負(fù)載開路時(shí)vi或ii在電路輸出端產(chǎn)生的開路電壓。vot：負(fù)載短路時(shí)vi或ii在電路輸出端產(chǎn)生的短路電流。ion：輸出電阻Ro計(jì)算：RLvS+-vo放大器RS+-（放大器一般框圖）iv+-放大器RS（Ro

的定義）

令負(fù)載電阻RL開路，信號(hào)源為零。

在輸出端外加電壓v，則產(chǎn)生電流i。定義Ro反映放大器受負(fù)載電阻RL的影響程度。

小信號(hào)放大器四種電路模型RSRivS+-+-viRoRLvot+-+-vo電壓放大器RoRLionioRSRiiSii電流放大器RSRivS+-+-vi互導(dǎo)放大器RoRLionioRoRLvot+-+-voRSRiiSii互阻放大器放大器的增益：

增益（放大倍數(shù)）

不同類型放大器輸入、輸出電量不同，故增益的含義不同。即放大器輸出信號(hào)變化量與輸入信號(hào)變化量的比值。A=xo/xi電壓放大器RSRivS+-+-viRoRLvot+-+-vo電壓增益：開路電壓增益：源電壓增益：RO越小，RL對Av影響越小。Ri越大，RS對Avs影響越小。電流放大器電流增益：短路電流增益：源電流增益：RoRLionioRSRiiSiiRi越小，RS對Ais影響越小。RO越大，RL對Ai影響越小。互導(dǎo)放大器互導(dǎo)增益：互阻放大器互阻增益：

理想放大器性能特點(diǎn)電壓放大器：Ri0、Ro、

Ai大且不隨RL和信號(hào)源而變化。電流放大器：Ri、Ro0、

Av大且不隨RL和信號(hào)源而變化?；?dǎo)放大器：Ri、Ro、Ag大且不隨RL和信號(hào)源而變化?；プ璺糯笃鳎篟i0、Ro0、Ar大且不隨RL和信號(hào)源而變化。多級(jí)放大器可拆分成單級(jí)電路進(jìn)行分析:

將后級(jí)輸入電阻作為前級(jí)的負(fù)載電阻。

多級(jí)放大器RLvS+-voRS+-A1vi+-A2

將前級(jí)帶負(fù)載后的輸出電壓作為后級(jí)輸入電壓。Ri2+-+-vo1=vi24.2.2放大器的失真

頻率失真

放大器的失真是指輸出信號(hào)不能重現(xiàn)輸入信號(hào)波形的一種物理現(xiàn)象。失真類型頻率失真瞬變失真線性失真非線性失真

一般而言，放大器中含有電抗元件。在正弦信號(hào)激勵(lì)下，不同頻率呈現(xiàn)不同電抗，因而放大器增益應(yīng)為頻率的復(fù)函數(shù)：

波特圖在半對數(shù)坐標(biāo)紙上描繪的頻率特性曲線即波特圖。0f/HzA(f)/dB0f/HzA(f)幅頻特性相頻特性(對數(shù)刻度)(對數(shù)刻度)(線性刻度)(線性刻度)增益分貝值：通頻帶：對應(yīng)上限頻率fH

、及下限頻率fL。增益下降到時(shí)，AIAI2fHfL

頻率特性的三個(gè)頻段中頻段：通頻帶以內(nèi)的區(qū)域放大器的增益、相角均為常數(shù)，不隨f

變化。特點(diǎn)：原因：所有電抗影響均可忽略不計(jì)。高頻段：f>fH的區(qū)域頻率增大，增益減小并產(chǎn)生附加相移。特點(diǎn)：原因：極間電容容抗分流不能視為開路。即極間電容開路、耦合旁路電容短路。低頻段：f<fH的區(qū)域頻率減小，增益降低并產(chǎn)生附加相移。特點(diǎn)：原因：耦、旁電容容抗分壓不能視為短路

幅度失真與相位失真實(shí)際輸入信號(hào)含有眾多頻率分量，當(dāng)通過放大器時(shí)：若不同頻率信號(hào)呈現(xiàn)不同增益幅度失真相位失真幅度失真與相位失真統(tǒng)稱放大器的頻率失真。若不同頻率信號(hào)呈現(xiàn)不同相角由于頻率失真由線性電抗元件引起，故稱線性失真。注意：線性失真不產(chǎn)生新的頻率成份。一般音頻放大器的頻率失真主要指幅度失真。視頻放大器的頻率失真則包括幅度失真與相位失真。

指放大脈沖信號(hào)時(shí)，電抗元件上的電壓或電流不能突變而引起的失真。

瞬變失真RC+-vi-vo+vit10vot0.10.9trRC+-vi-vo+vit0vott1vot1

非線性失真非線性失真由三極管產(chǎn)生，它產(chǎn)生了新的頻率成份。假設(shè)三極管基射間外加電壓:則利用付氏級(jí)數(shù)展開得：非線性失真系數(shù)：

根據(jù)三極管（場效應(yīng)管）在放大器中的不同接法，放大器分為三種基本組態(tài)。4.3基本組態(tài)放大器T+-+-VCCRCvivo（共發(fā)）T+-+-VCCREvivo（共集）T+-+-VCCRCvivo（共基）無論何種組態(tài)放大器，分析方法均相同。1)由直流通路確定電路靜態(tài)工作點(diǎn)。注意：2)由交流通路畫出小信號(hào)等效電路，并進(jìn)行分析。

共發(fā)射極放大器4.3.1三種組態(tài)放大器的實(shí)際電路VCCRCRB1vs+-RL+-voRB2RECERS+++C1C2VCCRCRB1RB2RE直流通路RCRB1vs+-RL+-voRB2RS交流通路

共基極放大器VCCRCRB1RB2RE直流通路RB1vs+-RL+-voRB2RECBRSC1C2VCCRC交流通路vs+-RL+-voRERSRC

共集電極放大器VCCRB1vs+-RL+-voRB2RERS++C1C2VCCRB1RB2RE直流通路交流通路RERB1vs+-RL+-voRB2RS

共發(fā)電路性能分析4.3.2共發(fā)、共基和共集放大器的性能RCRB1vs+-RL+-voRB2RS+-vi其中令則故

畫微變等效電路

分析電路輸入、輸出電阻rbegmvbeiiioRCRBvs+-RL+-voRS+-virceib

共發(fā)電路電流增益rbegmvbeiiioRCRBvs+-RL+-voRS+-virceib通常RB>>rbe短路電流增益則

共發(fā)電路電壓增益rbegmvbeRCRBvs+-RL+-voRS+-virce開路電壓增益源電壓增益其中1）既有電壓放大作用、又有電流放大作用。2）輸出電壓與輸入電壓反相。

共發(fā)電路提供的最大電壓增益已知若采用有源負(fù)載作為RC,可使RC>>rce

因此由于厄爾利電壓|VA|>>VT，因此共發(fā)電路提供的Av很大，且其值與靜態(tài)電流ICQ無關(guān)。

共發(fā)電路特點(diǎn)

共基電路性能分析

畫微變等效電路(忽略rce影響)

共基電路輸入電阻因此（?。㏑ivs+-RL+-voRERSRCvi+-令則

共基電路輸出電阻

共基電路電流增益由于因此短路電流增益Ri因此

共基電路電壓增益

共基電路特點(diǎn)1）有電壓放大作用、但無電流放大作用。2）輸出電壓與輸入電壓同相。3）輸入電阻低、輸出電阻高。

考慮rce時(shí)共基電路輸出電阻令vs=0、RL開路，畫出求Ro的等效電路則得因此

共集電路性能分析

畫微變等效電路

共集電路輸入電阻(忽略rce)因此（大）RiRERB1vs+-RL+-voRB2RS+-virbeibiiioRERBvs+-RL+voRS+-virceib-

共集電路輸出電阻rbeibioRERBvs+-RL+voRS+-virce-令vs=0、RL開路，畫出求Ro的等效電路。rbeibiRERB+vRSrce-iibRoRS=RS//RB則得因此（?。?/p>

共集電路電流增益(忽略rce)rbeibiiioRERBvs+-RL+voRS+-virceib-若短路電流增益

共集電路電壓增益(忽略rce)<1其中3.特點(diǎn)：輸入電阻大，輸出電阻??；只放大電流，不放大電壓；在一定條件下有電壓跟隨作用！三種組態(tài)電路性能比較RCvs+-RL+-voRBRS+-vivs+-RL+-voRERSRCvi+-REvs+-RL+-voRBRS+-vi小大小大大小大大1大中中共發(fā)共基共集RiRoAvAin三種組態(tài)電路的應(yīng)用

共發(fā)放大器

廣泛應(yīng)用于多級(jí)放大器提供增益的增益級(jí)中。

共基放大器

由于頻率特性好，故常與共發(fā)電路配合，組成寬帶放大器。

共集放大器

利用Ri高的特點(diǎn)，常作多級(jí)放大器輸入級(jí)；利用Ro低的特點(diǎn)，常作多級(jí)放大器輸出級(jí)，提高帶負(fù)載能力。

利用Ri高、Ro低的特點(diǎn)，常作緩沖級(jí)（隔離級(jí)），以提高前級(jí)電路的增益。

共發(fā)-共基組合放大器4.3.3改進(jìn)型放大器

三種基本組態(tài)放大器的性能特點(diǎn)各不相同，若將它們適當(dāng)組合，可使放大器的性能更接近理想化。

組合放大器vs+-RL+-voRS+-viioiiT1T2

共集-共發(fā)組合放大器利用共發(fā)電路增益高、共基電路Ri低、Ro高的特性，使共發(fā)-共基組合電路更接近理想的電流放大器。vs+-RL+-voRS+-viioiiT1T2利用共發(fā)電路增益高、共集電路Ri高、Ro低的特性，使共集-共發(fā)組合電路更接近輸入阻抗高的電壓放大器。

共集-共基組合放大器vs+-RL+-voRS+-viioiiT1T2由于則（假設(shè)兩管參數(shù)相同）其中（假設(shè)兩管參數(shù)相同）

接RE的共發(fā)放大器RCRBvs+-RL+-voRS+-viRE（交流通路）rbeibiiioRCRBvs+-RL+-voRS+-virceibRE（微變等效電路）其中共發(fā)電路射極接電阻RE后：

由于RE的負(fù)反饋?zhàn)饔茫筊i增大、Ro增大，放大器更接近理想的互導(dǎo)放大器。

由于RE的負(fù)反饋?zhàn)饔茫粌H增益穩(wěn)定性提高，而且還便于集成化。因?yàn)?，因此?dāng)RL時(shí)此時(shí)，Avt近似等于兩電阻的比值，與三極管參數(shù)無關(guān)。

存在問題：RCAv

但集成因難交流工作時(shí)：直流工作時(shí)：RCVCEQ

易飽和失真

采用有源負(fù)載的共發(fā)放大器

解決方法：用恒流源（有源負(fù)載）取代電阻RC。恒流源特點(diǎn)：直流電阻小，交流電阻大。RLvoviVCCR1R2RET1T2RLvoviVCCT1ICQ等效為一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因1.什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：ΔuI＝0，ΔuO≠0的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動(dòng)，元器件老化。其中晶體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。克服溫漂的方法：引入直流負(fù)反饋，溫度補(bǔ)償。典型電路：差分放大電路

差分放大器具有抑制零點(diǎn)漂移的作用，廣泛用于集成電路的輸入級(jí)，是另一類基本放大器。4.4差分放大器4.4.1電路結(jié)構(gòu)由兩完全對稱的共發(fā)電路，經(jīng)射極電阻REE耦合而成。T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RLT1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL采用正負(fù)雙電源供電：VCC=|VEE|。具有兩種輸出方式：雙端輸出、單端輸出。T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL因電路采用正負(fù)雙電源供電，則VBQ1=

VBQ20

估算電路Q點(diǎn)T1VCCREEVEERCRCT2IEEICQ1ICQ2令vi1=vi2=0，畫出電路直流通路。因此

差模信號(hào)和共模信號(hào)4.4.2電路性能特點(diǎn)

差模信號(hào)：指大小相等、極性相反的信號(hào)。表示為

vi1=-vi2=vid/2差模輸入電壓vid=vi1-

vi2

共模信號(hào)：指大小相等、極性相同的信號(hào)。表示為

vi1=vi2=vic共模輸入電壓vic=(vi1+vi2)/2

任意信號(hào)：均可分解為一對差模信號(hào)與一對共模信號(hào)之代數(shù)和。

vi1=vic+vid/2vi2=vic-

vid/2即

差放半電路分析法

因電路兩邊完全對稱，因此差放分析的關(guān)鍵，就是如何在差模輸入與共模輸入時(shí)，分別畫出半電路交流通路。在此基礎(chǔ)上分析電路各項(xiàng)性能指標(biāo)。分析步驟：

差模分析畫半電路差模交流通路計(jì)算Avd、Rid、Rod

共模分析畫半電路共模交流通路計(jì)算Avc、KCMR、Ric

根據(jù)需要計(jì)算輸出電壓

雙端輸出：

計(jì)算vo單端輸出：

計(jì)算vo1、

vo2

差模性能分析T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL

雙端輸出電路REE對差模視為短路。iC2=ICQ-

iCiC1=ICQ+iC因IEE=iC1+iC2=2ICQ（不變）故RL中點(diǎn)視為交流地電位，即每管負(fù)載為RL/2。直流電源短路接地。RC+-vod1+-vid1RL2T1半電路差模交流通路1）半電路差模交流通路注意：關(guān)鍵在于對公共器件的處理。2）差模性能指標(biāo)分析差模輸入電阻差模輸出電阻差模電壓增益注意：電路采用了成倍元件，但電壓增益并沒有得到提高。半電路差模交流通路RC+-vod1+-vid1RL2T1ii

單端輸出電路與雙端輸出電路的區(qū)別：僅在于對RL的處理上。T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL不變減小減小RC+-vod1=

vod+-vid1RLT1ii半電路差模交流通路

共模性能分析T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL

雙端輸出電路每管發(fā)射極接2REE。iC2=ICQ+

iCiC1=ICQ+iC因IEE=iC1+iC2=2ICQ+2iC則RL對共模視為開路。直流電源短路接地。1）半電路共模交流通路因此REE上的共模電壓：2iCREE因?yàn)榱鬟^RL的共模電流為0。半電路共模交流通路RC+-voc1+-vic1=vicT12REE2）共模性能指標(biāo)分析共模輸入電阻共模輸出電阻共模電壓增益電路特點(diǎn)半電路共模交流通路RC+-voc1+-vic1=vicT12REE雙端輸出電路利用對稱性抑制共模信號(hào)。利用對稱性抑制共模信號(hào)（溫漂）原理：

單端輸出電路T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL與雙端輸出電路的區(qū)別：僅在于對RL的處理上。不變半電路共模交流通路

RC+-voc1=voc+-vic1=vicT12REERL單端輸出電路特點(diǎn)

單端輸出電路利用REE的負(fù)反饋?zhàn)饔靡种乒材Ｐ盘?hào)。利用REE抑制共模信號(hào)原理：T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL

一般射極電阻REE取值較大因此很小。結(jié)論無論電路采用何種輸出方式，差放都具有放大差模信號(hào)、抑制共模信號(hào)的能力。差放性能指標(biāo)—?dú)w納總結(jié)Rid與電路輸入、輸出方式無關(guān)。Rod僅與電路輸出方式有關(guān)。Avd僅與電路輸出方式有關(guān)。Avc僅與電路輸出方式有關(guān)。雙端輸出單端輸出雙端輸出單端輸出雙端輸出單端輸出其中其中

共模抑制比

KCMR是用來衡量差分放大器對共模信號(hào)抑制能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其值越大越好。

定義雙端輸出電路單端輸出電路提高IEE（即增大gm）、增大REE提高KCMR

普通差放存在的問題：

采用恒流源的差分放大器REEKCMR抑制零點(diǎn)漂移能力但I(xiàn)EEQ點(diǎn)降低輸出動(dòng)態(tài)范圍T1VCCvi1voVEEvi2RCRCT2R1R2R3T3很大

雙端輸出時(shí)

單端輸出時(shí)

任意輸入時(shí)，輸出信號(hào)的計(jì)算其中其中

例：圖示電路，已知

=100，vi=20sint(mV)，求vo

解：T1VCCREEvivoVEERCRCT2RL22.6k10k10k(12V)(-12V)（1）分析Q點(diǎn)（2）分析Avd2

、Avc2由于則（3）計(jì)算vo由于則4.4.3電路兩邊不對稱對性能的影響實(shí)際差分放大器，電路不可能做到完全對稱：

雙端輸出時(shí)的KCMRT1、T2兩管集電極電阻RC不相等或T1、T2兩管的

及VBE(on)不對稱例如產(chǎn)生運(yùn)算誤差因此由兩管參數(shù)不對稱（如VBE(on)、IS、RC不等）引起失調(diào)。

失調(diào)及其溫漂

輸入失調(diào)電壓VIOT1T2實(shí)際差放+-VO0零輸入時(shí)等效為理想差放+-VOVIO+-從等效的觀點(diǎn)看：VIO就是使VO=0時(shí)，在實(shí)際差放輸入端所加的補(bǔ)嘗電壓。

失調(diào)電壓VIO產(chǎn)生原因：兩管不等，造成ICQ1ICQ2

輸入失調(diào)電流IIO從等效的觀點(diǎn)看：IIO就是使ICQ1=ICQ2時(shí)，在實(shí)際差放輸入端所加的補(bǔ)嘗電流。

失調(diào)電流IIO產(chǎn)生原因：T1VCCREEVEERCRCT2RSRSIBQ1IBQ2若取則

失調(diào)模型T1T2-+IBIBIIO2IIO2VIORSRS總輸入失調(diào)電壓當(dāng)RS較大時(shí)：當(dāng)RS較小時(shí)：失調(diào)以IIO為主，為減小VIO

，應(yīng)選IIO小的差放。失調(diào)以VIO為主，為減小VIO，應(yīng)選VIO小的差放；

調(diào)零電路T1VCCREEVEERCRCT2RSRSVEE+-VORW（發(fā)射極調(diào)零電路）T1VCCREERCRCT2RSRSVEE+-VORW（集電極調(diào)零電路）

調(diào)節(jié)電位器RW，改變兩端發(fā)射極電位或集電極電阻，使靜態(tài)工作時(shí)雙端輸出電壓減小到零。VIO和IIO的溫漂若環(huán)境溫度、電源電壓等外界因素變化：三極管參數(shù)變化VIO和IIO變化。其中溫度變化引起的溫漂最大。注意：調(diào)零電路可以克服失調(diào)，但不能消除溫漂。MOS差放的失調(diào)因則（mV量級(jí)）由兩管參數(shù)（如W/l、VGS(th)）及RD不匹配引起失調(diào)。

VIO產(chǎn)生原因：注意：MOS管差放的VIO>>三極管差放的VIO

4.4.4差模傳輸特性完整描述差模輸出電流隨任意輸入差模電壓變化的特性。

雙極型差放_(tái)_差模傳輸特性T1VCCIEEVEERCRCT2iC1iC2+-vID假設(shè)電路對稱則得差模傳輸特性曲線10iC/IEEvID/VT0.5QiC1/IEEiC2/IEE0iC1-

iC2vID/VTIEE-IEE可以證明：

當(dāng)|vID|

26mV時(shí)，差放線性工作。|vID|

>100mV后，一管截止、另一管導(dǎo)通，差放非線性工作。說明：若在兩管發(fā)射極上串聯(lián)電阻RE，則利用RE的負(fù)反饋?zhàn)饔?，可擴(kuò)展線性范圍。RE線性范圍但Avd

最大差模輸入電壓范圍：最大共模輸入電壓范圍：受VBR（BEO）限制的最大差模輸入電壓。T1VCCvi1voVEEvi2RCRCT2R1R2R3T3

保證T1、T2、T3管工作在放大區(qū)，所對應(yīng)的最大共模輸入電壓。1.雙入雙出差模放大倍數(shù)：共模放大倍數(shù):輸入電阻：輸出電阻：Avc=04.4.差分放大電路輸入電阻：輸出電阻：

共模放大倍數(shù)：差模放大倍數(shù)：2.單入雙出可將單端輸入等效雙端輸入，因?yàn)橛覀?cè)的Rb+rbe歸算到發(fā)射極回路的值[(Rs+rbe)/(1+)]<<Re，故Re對IEQ

分流極小，可忽略。于是，有Ui1=－Ui2=Ui/2,計(jì)算同雙入雙出。Avc=04.4.差分放大電路3.雙入單出差模放大倍數(shù)：共模放大倍數(shù):

輸入電阻：輸出電阻：

4.4.差分放大電路差模放大倍數(shù)：共模放大倍數(shù)：輸入電阻：輸出電阻：

4.4.差分放大電路4.單入單出(1)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)：

差動(dòng)放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算總結(jié)

雙端輸出時(shí)：

單端輸出時(shí)：

(2)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)：

雙端輸出時(shí)：

單端輸出時(shí)：

(3)差模輸入電阻

不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。輸入方式對輸入電阻無影響。

(4)輸出電阻

不論何種輸入方式，只要是雙出，其AVd就等于單管放大倍數(shù)，RO就等于2Rc；只要是單出，AVd及輸出電阻均減少一半。單端輸出時(shí)，

雙端輸出時(shí)，幾種接法性能對比輸出方式雙出單出雙出單出單入雙入幾種接法性能對比輸出方式雙出單出雙出單出雙入單入一、差分電路1.主要特點(diǎn)：放大差模信號(hào)，抑制共模信號(hào)(克服零漂)2.四種輸入、輸出方式比較：輸入輸出方式差模Vid共模Vic差模電壓放大倍數(shù)Avd差模Rid差模

Rod共模抑制比KCMR雙入雙出uid

=uiuic=0單入雙出uid

=uiuic=0雙入單出uid

=uiuic=ui/2單入單出uid

=uiuic=ui/2很小

單入單出靜態(tài)Q點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析結(jié)果與雙入單出電路完全相同。結(jié)論1.輸入電阻均為2(Rb+rbe)，而與輸入方式無關(guān)；2.Avd、Avc、Ro只與輸出方式有關(guān)，而與輸入方式無關(guān)；3.單端輸入時(shí)，需考慮vIc=vI/2。

單入雙出電路與雙入雙出電路的靜態(tài)Q點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析結(jié)果完全相同。說明測得放大電路中六只晶體管的直流電位如圖所示。在圓圈中畫出管子，并說明它們是硅管還是鍺管。電路如圖P2.11所示，晶體管β=100，=100Ω。(1)求電路的Q點(diǎn)、、和；(2)若改用β=200的晶體管，則Q點(diǎn)如何變化？(3)若電容Ce開路，則將引起電路的哪些動(dòng)態(tài)參數(shù)發(fā)生變化？如何變化？2.空載和帶載兩種情況下Uom分別為多少？在圖示電路中，有無可能在空載時(shí)輸出電壓失真，而帶上負(fù)載后這種失真消除？增強(qiáng)電壓放大能力的方法？

已知ICQ＝2mA，UCES＝0.7V。

1.在空載情況下，當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，電路首先出現(xiàn)飽和失真還是截止失真？若帶負(fù)載的情況下呢？阻容耦合共射放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析P4-4P4-5P4-15P4-17P4-20P4-23P4-38例1：電路如例圖（a）所示。已知RC1=RC2=RC=5.1KΩ，RB1=RB2=RB=10KΩ，RE=5.1KΩ，+VCC=+6V，-VEE=-6V，T1和T2的β均為50，且取UBEQ=0.7V，輸出端所接電流表的滿偏轉(zhuǎn)電流IGM=100uA，包括電流表內(nèi)阻在內(nèi)的回路電阻r=2KΩ。1、計(jì)算管子的IBQ、IEQ、UCQ值。2、UI為多大時(shí)，電流表才能滿偏轉(zhuǎn)？若流過電流表的電流實(shí)際方向與圖中所設(shè)的IG正方向一致時(shí)，電流表指針才能正向偏轉(zhuǎn)，那么UI的實(shí)際極性應(yīng)如何？3、當(dāng)UI=+2V時(shí)，試分析T1和T2的工作狀態(tài)；4、當(dāng)RE增大到100KΩ時(shí)，其它條件不