集成电路运算放大器中的电流源

双端输入 单端输入 双端输入 单端输
入
双端输出
单端输出
Avd bRL / rbe , RL = RC // RL 2 bRL 2 rbe , RL = RC // RL
Rid
Ro Avc
K CMR Ric
2 rbe
2 RC
RC
0
RL / 2REE
b REE / rbe g m rbe
rbe 1 b2REE
把直流电源、Vic 都短路；
RL 两臂各分一半； 两臂的差模信号电流大
小相等、方向相反，同
时流过T4 时抵消，使T4 无差模电流、也无差模
电压，T4、 R1 可视作短
路（或开路）， 这里作短路处理；对于RW：两臂各分一半。
Avd
=
r be
b RL
1 b
RW
= 80 3.3 // 5.5 48
2 1.3 81 0.025
例2：b = 80 V BE = 0.2V rce = 50k
一、估算Q点：
I
CQ 4
I
R
V
CC V EE
R3 R2
=
24 5.7
4.2mA
I CQ1 = I CQ2 = I CQ4 2 = 2.1mA
V V V V I R =
=
CEQ1
CEQ 2
CC
E1
CQ1 C
= 12 0.2 2.13.3 5V
KCMR =
Avd Avc
K CMR
=
20 lg
Avd Avc
dB
（1）双端输出时KCMR为无穷大
K A A =
CMR
vd
vc
（2）单端输出时共模抑制比
K A A =
b ro
CMR
vd1
vc1
rbe
恒流源差分放大电路
为了提高共模抑制比应加大Re 。但Re加大后， 为保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济 的。可用恒流源T3来代替Re 。 恒流源动态电阻大，可提高
Ro = 2 Rc = 6.6k
Rid = 2rbe 1 b RW 2 = 21.3 81 0.025 = 6.65k
例2：
1.双出（双入或单入）：
共模特性：已算得rbe=1.3k,电流源
的输出电阻（等效的REE）为4050k。
画共模信号通路：把直流电源、Vid 都短路；RL 两端共模信号电位相等， 故其中无共模电流流过，故可视作开
双电源差分放大电路
例1：
差动电路中，晶体管参数：b1=b2=60，rbb’=300， U I1 = 1V ， U I 2 = 1.01V 。 求：（1）静态工作时的两管集电极电流 IC；
（2）双端输出时的 U o 和从 T1 单端输出时的 U o1 。
解： IC = 1/ 2 = 0.5mA
rbe
=
300
(1
b)
26mV IC
AVD
=
vo vid
=
U O U I1 U I 2
= UO =
1 1.01
U O 0.01
AVD
= b RC
rbe
= 6010000 3472
= 172
UO = 172 0.01
U O
= 1.72V
UO1
=
1 2
U O
=
0.86V
小 结(对于基本共发放大器构成的差放）
4、电流源还可单独制成稳流电源使用。
集成电路电流源
一、镜象电流源
三极管T1 、T2 匹配，
b =b =b
1
2
VBE1 = VBE2 = VBE ,则
IR = IC1 2 IB = IC2 2IB 2
= I C 2 (1 b )
且 IR
= VCC
VBE R
，当b 2 时,
IC2 = IR ，IC2 和 IR 是镜象关系。
共模抑制比。同时恒流源的
管压降只有几伏，可不必提
高负电源之值。
恒流源电流数值为 IE =(VZ - VBE3 )/ Re
差分放大电路的静态计算
将电路中信号源短路即可获得计算静态的直流 通路。已知：b=100，VBE=0.6V
IB
=
VEE VBE
Rs (1 b )2Re
V EE
1 b2
Re
12 100 20
镜象电流源
其中：基准电流 I R 是稳定的，故输出电流 I C 2 也是稳定的。
二、精密镜象电流源
精密镜象电流源和普通镜象电流源相比，其
镜象精度提高了b 倍。
电路中增加了T3 管，
I
C
2
= =
IICR1EF=I2REIFBI1B3
b3
IB3 比镜象电流源的2IB小
β3倍。因此IC2和IREF之间的
Rid = rbe 1 b RW 2
= 1.3 81 0.025 3.3k
Ro Rc = 3.3k
差模信号通路
A vd
=
1 2
rbe
bRL
1 b
RW
2
=
1 2
80 3.3
1.3 81
// 11
0.025
=
30.5
例2：
2. 单出-（双入或单入）： （2）共模特性
Avc
=
voc vic
差分放大电路的组成
差分放大电路是由两个特性基本相同的三极管组成，电路 参数对称相等。 差分放大电路的静态和动态计算方法与基本放大电路基本相同。 静态分析 当输入信号为零时，即 vi1 = vi2 = 0时，
由于电路完全对称。 这时，iC1 = iC2 = IC = I0 / 2 VCE = VCC IC RC VBE vo = vC1 vC2 = 0
因 VBE1 VBE2
I E1 Re1 IE2 Re2
I E2 Re1 I E1 Re2
比例式电流源
五、多路电流源
通过一个基准电流源 稳定多个三极管的工作点 电流，即可构成多路电流 源。图中一个基准电流 IREF可获得多个恒定电流 IC2、IC3。
多路电流源
差分放大电路
vi1
电路完全对称的理想情况： vi2
= b RC
rbe
双端输入、单端输出
AVD1
=
1 2
AVD
=
b RC
2rbe
加负载电阻RL
AVD
=
b RL
rbe
式中：RL
=
RC
//
RL 2
共模电压增益 Avc
（1）双端输出时：
v v v Avc =
oc1 oc2
0
ic
共模电压增益越小， 放大电路的性能越好。
（2）单端输出时：
b
A v R R = oc1 =
零点漂移——动画6-1
零点漂移——动画6-2
差模电压增益
双端输入、双端输出
差分放大电路有两个输出端—集电极
C1和集电极C2。
若信号从C1 和C2输出，则称为双端
输出，反之，若信号仅从集电极 C1或
C2 对地输出，则称为单端输出。
AVD
=
vo vid
= vo1 vo2 vi1 vi2
= 2vo1 vid
路；由于两臂的共模信号电流同时流
过T4 、R1，因此，把它等效到每管发 共模信号通路 射极时，需用2REE表示。RW的影响可
略。
Avc
=
V oc V ic
=
0,
K CMR = Avd Avc
Ric = rbe 1 b2 REE
81 2 4050 = 656M
例2：
2. 单出-（双入或单入）： （1）差模特性：
二、动态分析：
r I be1,2 = 300 1 b 26
300 80 26 2.1 1.3k
EQ1
等效的发射极耦合电阻REE—比例式电流源的输出电阻
REE = Ro4 1 b4rce4 = 81 50 = 4050k
例2：
1.双出（双入或单入）：
差模特性： rbe=1.3k,
画差模信号通路：
C
C
vc1
v r ic
be
1 b
2ro
2ro
Avc1越小，抑制共模信号的能力越强。
(2)差模输入电阻
不论是单端输入还是双端输入，差模输 入电阻Rid是基本放大电路的两倍。
Rid = 2Rs rbe
(3)输出电阻
输出电阻在
单端输出时，Ro = Rc 双端输出时，Ro = 2Rc
共模抑制比
共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。
而IC2可降至A量级的微电流源。且 IC2 的稳定性也比IREF 的稳定性好。
微电流源
四、比例式电流源
在镜象电流源电路的基础上，增加两个发射极电 阻，使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系， 即可构成比例电流源。
因两三极管基极对地电位 相等，于是有
VBE1 I E1 Re1 = VBE2 I E2 Re2
4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流 源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
电流源概述
二、电流源电路的用途：
1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏 置电流，以获得极其稳定的Q点。 2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、 增大动态范围。 3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性 增长的电压输出。
=
6μ
A
IC b IB = 100 0.006 = 0.6mA
另一种工程估算法：
R IE VEE 2
= 12 20 = 0.6mA