模电第六章

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解：流过电阻R5的电流就是参考电流 IR，
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VCC VEE VBE12 VBE11 28.6 IR 0.73mA R5 39 T10和T11构成微电流源，
IR VTln I C10 R4 I C10 730 即：26ln 3 I C10 ， I C10
T1和T3，T4和T6构成了微电流源
I REF
VCC VEE VBE1 VBE4 R1
电流源可为放大电路提供偏置电流，也可作为放大电路 的有源负载。 西安工程大学
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•电流源为放大电路提供偏置电流
如图所示为集 成运放F007中的一 部分电路，它们组 成电流源电路来提 供偏置电流，试计 算各管电流，其中 T12和T13是横向PNP 管，β12= β13=2。
6.1 模拟集成电路中的 直流偏置技术
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源 2. 微电流源
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3. 高输出阻抗电流源 4. 组合电流源
*6.1.2 FET电流源
1. MOSFET镜像电流源 2. MOSFET多路电流源 3. JFET电流源
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6.1.1 BJT电流源电路
iC2 f (vCE2 )
对应动态输出电阻
iC 2 1 ro ( ) vCE 2
IB 2
rce
一般ro在几百千欧以上
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1.镜像电流源
镜像电流源结构简单。且T1管对T2管具有温度补偿作用， IC2的温度稳定性就较好。
温度 I C2 I B2 （I REF
VCC VBE 3 VBE2 VEE VCC VEE R R
1 若 50 , IC3与IREF的误差 1000
而采用镜像电流源, IC2与IREF的误差
4 100
精度提高了!
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威尔逊电流源利 用负反馈提高电流稳 定性。动态输出电阻 ro远比微电流源的动 态输出电阻为高。
2. 微电流源
针对镜像电流源工作电流大而引入. 由于Re2上电压 ΔVBE 的数值很小， 故用阻值不大的Re2即可获得微小的 工作电流。 设T1、T2的参数完全相同
I O I C2 I E2 VBE1 VBE2
Re2
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ΔVBE Re2
I REF I C2 Re2 此式为超越方程,可用试探法求解。 推导可得 VTln I C2 VCC VBE1 ( VEE ) VCC VEE 而 I REF R R （参考射极偏置 Re2 共射放大电路的 对应动态输出电阻 ro rce2 1 rbe2 Re2 ） 输出电阻 Ro 西安工程大学
模拟电子技术基础 由于温度变化使晶体管参数变化是导致零漂的主要 因数，故常把温漂也称之为零漂。 我们把温度升高一度时，输出漂移电压折合到输入 端的等效漂移电压作为衡量零点漂移的指标。
输入端等效 漂移电压
vo vi Av ΔT
电压 放大倍数
输出端 漂移电压
温度变化
只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大 后的有用信号才能被很好地区分出来。 抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重 要的问题。作为多级直耦放大电路，其第一级的零漂影响最 为严重，故抑制零漂的重点应放在第一级。 西安工程大学
VCC Rc
end 西安工程大学
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6.2 差分式放大电路
6.2.1 差分式放大电路的一般结构 6.2.2 射极耦合差分式放大电路 *6.2.3 源极耦合差分式放大电路
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引 言
耦合方式：多级放 大电路中级与级之 间的连接方法称为 耦合方式。常有阻 容耦合、变压器耦 合和直接耦合。
6.2.1 差分式放大电路的一般结构
1. 用三端器件组成的差分式放大电路
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用两个特性相同的三端器件(BJT或FET)T1、T2组 成对称电路，且电路参数对称。
电流源IO具有恒流特 性，并带有低阻值的静态 输出电阻（这样电流源不 需要很大的电源电压）和 高阻值的动态输出电阻， 因而电路具有稳定的直流 偏置和很强的抑制共模信 号的能力。
1 vic = (vi1 vi2 ) 2
比较输入:两输入信号既非共 模，又非差模，它们的大小和极 性都是任意的。为便于对比较输 入方式进行分析和处理，可将其 分解成共模分量和差模分量。 西安工程大学
2. 有关概念
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当用差模和共模分量表示两输入电压时
1 根据 vic = (vi1 vi2 ) 2 vid = vi1 vi2
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2. 微电流源 与镜像电流源相比的特点:
由于电阻Re2的引入,使得 (1)电源电压波动对工作电流IC2的 影响不大;
(2)进一步提高了电流源对温度变化的稳定性;
温度 I C2 、VBE1 、VBE2 VR e2 I E2 I C2
(VBE1 VBE2 ， VR e2 VBE1 VBE2 ）
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《模拟电子技术基础》教学课件
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6.1 模拟集成电路中的直流偏置技术
6.2 差分式放大电路
6.3 差分式放大电路的传输特性 6.4 集成电路运算放大器 6.5 实际集成运算放大器的主要参数和对应 用电路的影响
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知识点的教学要求 知识点
Avd = Avc
它是反映差放抑制共模信号放
大差模信号能力的指标 西安工程大学
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
1. 电路组成及工作原理 (1)静态分析
基极偏流由管子发射结→电 流源→负电源回路提供。 无输入信号时，即vi1=vi2=0， 由于电路完全对称，使得: VBE1=VBE2 , IC1=IC2 , VC1=VC2 , vo=vo1-vo2= VC1-VC2=0 。 可见，输入信号为零时，输 出电压也为零。
I C10的单位为微安，
利用试探法可求得 IC10≈28µ A。 T12和T13构成镜像电流源，由于β 较小，所以 12 2 I C13 = I C12 IR 0.73 0.365mA 12 2 2 2 西安工程大学
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•电流源作为放大电路的有源负载
在放大电路的分析中知 道，提高负载（R΄L=Rc//RL） 有利于放大倍数的提高，所 以提高R΄L可通过提高Rc来达 到，但Rc增大，影响静态工 作点，使放大电路的动态范 围减小。而电流源具有交流 电阻大，直流电阻小的特点， 故用电流源代替电阻Rc，将 有效地提高该级放大电路的 电压放大倍数，对RL较大的 场合效果更为突出。
电流源 电路
电路组成、工作原理及特性 电流源有源负载 放大电路的耦合方式、直接耦合存在的问题
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教学要求
熟练 正确 一般 掌握 理解 了解
√ √ √ √ √ √ √
差分放 大电路
差放电路的组成、工作原理及特点 差放电路的分析与计算 差放电路的电压传输特性 通用集成运放电路的组成
集成运放的主要参数
√
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模拟电子技术基础 模拟集成电路和分立元件组成的具有同样功能的电路 相比，具有如下特点： 1）在厚约0.2～0.25mm的P型硅基片上做电路；
2）电路结构与元件参数具有对称性；
3）用有源器件代替无源器件—高阻值电阻多用恒流源 电路代替； 4）采用复合结构的电路；
5）级间采用直接耦合方式； 6）电路中使用的二极管，多用于温度补偿或电位移动电 路，二极管大都采用BJT的发射结构成； 7）为提高集成度，电路采用低功耗，故各级电路的偏置 电流通常较小。 西安工程大学
?
T3管的发射极电阻为 一个电流源电路，其等效 交流电阻很大。
温度 I C3 I C2 （I C1 I C2） I C1 （I REF I C3
不变
I C1 I B3 ）
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4. 组合电流源
T1、R1 和T4支路产生基准电流IREF T1和T2、T4和T5构成镜像电流源
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阻容耦合：放大电路级与级之间通过电容连接，依靠电阻来获 取信号的方式。 优点：各级静态工作点相互独立，互不影响，这给电路的分析、 设计和调试带来很大方便；并且只要电容选的足够大，就可使 交流信号在一定频率范围内几乎不衰减的传递。
缺点：无法传递缓慢变化的信号；大电容在集成电路中难于制造。 西安工程大学
模拟电子技术基础 变压器耦合：由变压 器通过磁路耦合，将 初级交流信号送到次 级，而对直流或缓慢 变化的信号电压不产 生耦合，故用于交流 放大，主要是功率放 大。 优点：可实现电压和阻抗变换。 缺点：体积大，重量重，频率特性较差，不能实现集成化。
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模拟电子技术基础 直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放 大交流信号或直流信号。
Re(ro)
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2. 有关概念
差模输入:两输入信号的大小 相等,极性相反，即 vi1= -vi2 输入电压vi1和vi2之差称为差 模电压
vid = vi1 vi2
共模输入:两输入信号的大小 相等,极性相同，即 vi1= vi2 输入电压vi1和vi2的算术平均 值称为共模电压
共模信号相当于两个输入 端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入 端信号中不同的部分
有
vid vi1 = vic 2 vid vi2 = vic 2
两输入端中的共模信号
大小相等，相位相同；差模
信号大小相等，相位相反。 西安工程大学