[工学]第17讲 带有源负载的差分放大电路和集成电路

Ro rce2 // rce4
6.2.3 源极耦合差分式放大电路
1. CMOS差分式放大电路
6.2.3 源极耦合差分式放大电路
1. CMOS差分式放大电路
双端输出差模电压增益
vo1 vo2 2vo1 Avd vi1 vi2 vid
而:
vo1 g m vi1 ( ro3 // ro1 ) vid gm ( ro3 // ro1 ) 2
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
（1）差模放大
<A> 双出
Avd = vo vo1 vo2 2vo1 Rc vid vi1 vi2 2vi1 rbe
<B> 单出 1 vo1 vo1 Avd Avd1 = vid 2vi1 2
Avd2
vo2 1 vo2 Avd = vid 2vi1 2
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路
vid ib 2rbe
ic 4
vidБайду номын сангаас
2rbe
ic 2
vid
2rbe
vo2 vo2 ( ) 0 2rbe rce2 rce4
差模电压增益 （负载开路） 则
v v ic4 ic2 o2 o2 0 rce2 rce4
所以：
Avd g m ( ro3 // ro1 ) g m ( rds3 // rds1 )
6.2.3 源极耦合差分式放大电路
1. CMOS差分式放大电路
单端输出差模电压增益
vo2＝(id4-id2)(ro2// ro4)
vid vid [ gm ( g m )](ro2// ro4) 2 2
共模输入电压
1 1 vic (vi1 vi2 ) (5mV 0) 2.5mV 2 2
vO vO2 Av 2 ( Avd2 vid Avc2 vic ) Av 2 [50 5 (0.3) 2.5] ( 3.9) 972mV
不计共模输出电压时
Avd2
β ( R // Ri2 ) 2 c2 50 2(rbe Rb1 )
Av Avd2 Av 2 195
及Re2的 值; ( 2) Av Avd2 Av 2 ; ( 3)当vi 5m V时 ，vO ?
解(3) 差分电路的共模增益
Avc2 β2 ( Rc2 // Ri2 ) 0.3 rbe Rb1 (1 β2 )2( Re1 Re2 )
Avd2 vo2 ( rce2 // rce4 ) vid rbe
vid
2rbe
vid
单端输出的电压增益接近于双端输出的电压增益
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路
差模输入电阻 输出电阻
Rid＝2rbe
共模输入电阻 Ric＝1/2[rbe＋2(1＋β)ro5]
当vi 0时 ，vO 0V。 求: (1) I 、I 、I 、V 、V C3 C2 E CE3 CE2
及Re2的 值;
0( 12V) 2) A A ; 解： ((1) 静态 I 1mA v Av d2 v 2 C3
ic3
)当 vi V 5m V 时 ， v ? O V VCE3( 3 VC3 0 ( 12 I E3 Re3 ) 9V E3
IE6 IREF
VCC VEE VBE6 R Re6 RE6 IO ＝ IE5 I E6 RE5
IC1 ＝ IC2≈ IC3 ＝ IC4= IO /2 iO＝ IC4－IC2 ＝ 0
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路 动态
ve = 0 iC1＝ －iC2 iC1＝ iC3 ＝ iC4 iO＝ iC4－iC2 ＝ 2 iC1 带有源负载差分放大电路 的输出电流是基本单端输 出差放的两倍。
vO 975mV
(4)当输出接一个12k负载 时的差模电压增益.
解：(4) RL 12k时
β3 ( Rc3 // RL ) Av 2 1.95 rbe (1 β3 ) Re3
Av Avd2 Av 2 97.5
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路 静态
I E 2I E2 2IC2 0.74mA
(1) I C 3、I C2、I E、VCE3、VCE2 及Re2的 值; ( 2) Av Avd2 Av 2 ; ( 3)当vi 5m V时 ，vO ? 解：(2)电压增益
Avd2 β2 ( Rc2 // Ri2 ) 50 2(rbe Rb1 )
26mV 2.3k I E3
rbe3 200 (1 3 )
rbe2 200 (1 2 )
26mV 3.78k I E2
Ri2 rbe3 (1 3 ) Re3 245.3k
Av 2
β3 ( Rc3 // RL ) 3.9 rbe (1 3 ) Re3
I C2 I E3 Re3 VEB3 0.37mA Rc2
I B2 I C2
Rc3


0.37 7.4A 50
VCE2 12V I C2 Rc2 VE2
12 0.37 10 ( 0.7) V 9V
VE I E Re1 ( 12) Re2 IE 0.7 0.74 10 12 k 5.2k 0.74
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
（1）共模抑制
<A> 双端输出 共模增益 Avc voc 0 vic <B> 单端输出
voc1 voc2 Avc1 Avc2 vic vic
Rc Rc rbe (1 )2ro 2 ro
例
T1、T2、T3均 为 硅 管 ， β1 β2 50 ，β3 80 ，