第三章差放电路

ui1
ib1
E
ib2
ui2
UR2
VEE
R2 R1 R2
IC3
R1 T3
IE3
UR2
UBE3 R3
R3
R2
-VEE
11 IC1IC22IC32IE3
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恒流源的作用
1. 恒流源相当于阻值很大的电阻。 2. 恒流源不影响差模放大倍数。
3. 恒流源影响共模放大倍数，使共模放 大倍数减小，从而增加共模抑制比， 理想的恒流源相当于阻值为无穷大的 电阻，所以共模抑制比是无穷大。
IO1
IO2
Io(n-1)
T1
T2
T3
Tn
RE1
RE2
RE3
REn
v用一个基准电流IR获得多个恒定电流IO1、IO2、……、IO(n-1)
。其原理同比例恒流源电路。
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多路恒流源电路的改进电路
IR R
ΣIB/(1+β)
IC1 T1
RE1 300Ω
+VCC
T
IB Io1
单端输入、
RC
uo
RC +VCC
双端输出：
ib1 RB C1
C2 RB ib2
ui1 B1
T1
T2
E
B2
信号通过发射极耦合到
另一输入端
IC3
-VEE
Aud Ad1
Rid2(RBrb1e)
Rod = 2RC
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RC
RC +VCC
RB C1
ui1 B1
T1
+
u_o T2 E
若差动电路带负载RL (接在 C1 与 C2 之间), 对于差动信号而言
，RL中A 点u电d位A 为d10,所A 以d放2大倍数：(R R CB//R rbL1 e1 2) 现在你正浏览到当前第二十五页，共五十五页。
（2）输入输出电阻
Ro
ui1
Ri
RC ic1 uoic2 RC
RB ib1
uod1 T1 uod2
1、差模信号
(differential mode)
ui1
R1 RB
RC T1
uo
RC
T2
R1 +VCC
RB
ui2
差模输入信号： ui1 =- ui2 （大小相等，极性相反） 设uC1 =UC1 +uC1 ， uC2 =UC2 +uC2 。
因ui1 = -ui2， uC1 =-uC2 uo= uC1 - uC2= uC1- uC2 = 2uC1
Aud
Auc
Rid
Rod
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3.2.2 差放电路的几种接法
RC
uo
RC +VCC
RB C1
C2
R
B
ui1 B1
T1
T2
E
B2 ui2
IC3
输入端 接法
双端 单端
输出端 双端 接法 单端
-VEE
双端输入双端输出：
Aud Ad1 Rid2(RBrb1e)
Rod =2RC
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(很大，>1)
差模电压放大倍数：
Audui1u oui222 uui1 c1Au1
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2、共模信号 ( common mode)
ui1
R1 RB
RC T1
uo
RC
T2
R1 +VCC
RB
ui2
共模输入信号： ui1 = ui2 （大小相等，极性相同） 理想情况：ui1 = ui2 uC1 = uC2 uo= 0 但因两侧不完全对称， uo 0
Ad1 Ad2
RB
B1 C1
ib1
ui1
rbe1
ib1RC
uod1
E
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差模电压放大倍数:
A ud
u od u id
即：总的差动电压
ui1
RC ic1 uoic2 RC
RB ib1
T1
uod1 uod2
T2
RB ib2
E
ui2
放大倍数为：
A ud u o1d u iu do2 du u oi1 1d u u o i22 dA d1A d2
ic1 = - ic2
iRE = ie1+ ie2 = 0
ui2
ib2 , ic2
uRE = 0 RE对差模信号不起作用
+VCC
RC RB
ic1 uoic2
RC RB
R ib1
T1
T2
ib2
uid R
iRE RE –VEE
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差模信号通路
ui1
RC ic1 uoic2 RC
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§3.1 恒流源电路
• 1、镜像恒流源电路 • 2、微电流源电路 • 3、比例恒流源电路 • 4、多路恒流源电路
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1、镜像恒流源电路
IR R
+VCC Io RL
IC1
2IB IC2
T1
T2
U BE =2 U BE 1 U BE
无共模信号放大能力
KCMR
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三、恒流源式差放电路
电路结构:
ui1
RC ic1 uoic2 RC
RB T1
T2
ib1
E
+VCC RB ib2 ui2
IC3
R1
T3
R3
R2
-VEE
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RC
ic1 ic2 uo
RC
+VCC
T3 :放大区
第三章差放电路
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集成运算放大器简介
集成电路IC(Integrated Circuit): 将整个电路的各个元
件做在同一个半导体基片上。
集成电路的优点：
工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗 小。
运放实质：直接耦合的高增益多级放大器
本章将分析恒流源与差放单元电路及运放的基本知识
IR
VCCUBE R
IB2=IB1IB
IC2 = IC1 I R 2
2
IO = IC2
= VCCUBE V CC
R
R
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IR R
IC1 T1
IO IR
+VCC
￭视IO为IR的镜像。
IO RL ￭无论RL的值如何，IC2的
电流值将保持不变。
2IB IC2
T2
例: ui1 = 20 mV , ui2 = 10 mV 则：uid = 10mV , uic = 15mV
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3、共模抑制比(CMRR)
CMRR — Common Mode Rejection Ratio
K = A ud
CMR
A uc
K (dB) =
CMR
20 lg
+VCC
RB
IB
ui2
IB
VEEUBE RB2(1β)RE
–VEE
IC1= IC2= IC= IB
UE1= UE2 =－IB×RB－UBE
UC1= UC2= VCC－IC×RC
UCE1= UCE2 = UC1－UE1
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3、差模特性分析
ui1
ib1 , ic1
为了使左右平衡，可设 置调零电位器:
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RC RB
uo
RC
T1
T2
ui1 RE
–VEE
双电源的作用：
（1）使信号变化幅度加大。 （2）IB1、IB2由负电源-VEE提供。
+VCC RB
ui2
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RE的作用
—— 抑制温度漂
RB
Io2
T2
T3
RE2
RE3
150Ω
Io(n-1)
Tn REn
多路恒流源电路的改进电路
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恒流源的应用：
• 恒流源直流电阻小，交流电阻 大，常用作有源负载。
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§3.2 差动放大电路
直接耦合电路的特殊问题
R1 RC1
+VCC RC2
结论：输出电流小，稳定性好。
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3、比例恒流源电路
IR
IC1 T1
IE1
+V CC
电路特点：在镜像恒流源的基础 上增加两个发射极电阻，就可使
输出电流与基准电流成一定的比
R
RL
例关系。
IO (IC2)
T2
IO/IR=RE1/RE2
§该电路中输出电流和基准电
R E1 IE2
RC
RC +VCC
RB C1
ui1 B1
T1
uoT2 E
C2
R
B
B2 ui2
双端输入
单端输出（T1）：
1 Aud 2 Ad1
IC3
若由T2端输出
Aud=?
-VEE
单端输出时， Auc=?
AucRBrb e2R (1C)RE
Rid2(RBrb1e)
Rod = RC
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RB ib1
uod1 T1 uod2
T2RB ib2来自ui2ET1单边微变等 效电路
ui1
RB
B1 C1
ib1 rbe1
ib1RC
uod1
E
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（1）放大倍数
单边差模放大倍数:
Ad 1
uod 1 ui1
A d1ib1(R ib1 B R Crb1e)R B R C rb1e
uRE
iRE
RE –VEE
iRE , uRE
uBE1,uBE2
iB1、iB2
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共模信号通路:
RC ic2uoc ic1 RC
RB
uoc1 uoc2
RB
T1
T2
uc1
2RE
2RE
uc2
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uoc1 uoc2 Aucuuoiccuo1cuicuoc2 0
10国际符号国内符号49361开环差模电压增益aod2差模输入电阻rid4共模抑制比kcmrr5输入失调电压uio输入失调电流iio6输入偏置电流iib501差模输入电压0od2输入电流0二理想运放工作在线性区时的特点51三理想运放工作在非线性区时的特点线性增长而将达到饱和线性区非线性区非线性区od越大运放的线性范围越小必须在输出与输入之间加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围
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2、微电流源电路
+V CC
IO≈ IE2=(UBE1-UBE2)/RE
IR
= UBE/RE
IC1 T1
R
2IB U BE1 U BE2
RL IO
T2
IO=UBE/RE=UTln(IR/IO)/RE
电路分析：
当电源电压波动引起IR变化
IE2
RE
时，由于对数函数的缓慢变化特 性，其 IO 的变化比较小。
有时会将 信号淹没
R2
uo
T1
T2 uo
ui
RE2
t
0
问题 :零点漂移。
前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得当 ui 等 于零时， uo不等于零。
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3.2.1 差动放大电路的组成与工作原理
一、基本结构
R1 RC RB
T1
uo
RC
T2
+VCC
R1 RB
ui1
共模电压放大倍数：
Auc uo uC （很小，<1)
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任意输入的信号: ui1 , ui2 ，都可分解成差模分
量和共模分量。
差模分量: 共模分量:
uidui1ui2
uic
ui1
ui2 2
注意：ui1 = uic + 0.5 uid ；ui2 = uic – 0.5 uid
RB
RB
T1
T2
ui1
ib1
E
ib2
ui2
iC
IC3
恒流源
Q
IB3
IC3
T3
R1
uCE UCE3
UCE3
R3
R2
-VEE
rce 3
U ce 3 I c 3
rce3 1M
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RC
ic1 ic2 uo
RC
+VCC
RB
RB
T1
T2
静态分析：主要分析T3管
U R 2 U E 3 IE 3 IC 3
A ud A uc
(分贝)
例: Aud=-200
Auc=0.1
KCMR=20 lg (-200)/0.1 =66 dB
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二、双电源长尾式差放
1、结构
+VCC
RC RB
uo
RC
RB
T1
T2
ui1
ui2
RE
–VEE
特点：加入射极电阻RE ；加入负电源 -VEE ，采用正负双 电源供电。
R E2
流的比例关系由两射极电阻之 比值决定，故称其为比例恒流
源。
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4、多路恒流源电路
v存在问题：随着多路恒流源路数增加，各晶体
+V CC 管的基极电流之和增加，因而IC1与IR之间差值
IR
增大。这样各路输出电流与基准电流间的传输 比将出现较大误差。
R
IC1 Σ IB
ui2
特点：结构对称、特性相同。
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+VCC
R1 RB
RC T1
uo
RC
T2
R1 RB
ui1
ui2
当 ui1 = ui2 =0 时：
当温度变化时：
uo= UC1 - UC2 = 0
uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0
零漂相抵消
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T2
RB ib2
E
ui2
Ri
输入电阻： Ri 2(rb1 eRB)
输出电阻： Ro = 2RC
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4、共模特性分析 RC ic2uocic1 RC