恒流源偏置的放大电路恒流源
带电流源(恒流源)的放大电路
-
差模信号和共模信号。 2 差模信号和共模信号。
（2） 输出端： 如 果 输 出 信 号 ： u o1, u o2
1 u0 d 1 = u0 d 2 u0 d = u01 u02 1 u0 d 2 = u0 d 2 1 u0 C = (u01 + u02 ) 2
uo1 uo2
EC
1 u 01 = 2 u 0 d + u 0 C 1 u 02 = u 0 d + u 0 C 2
（
当 ui↑↑→T1 饱合→uCE1=UCE1(sat) → 饱合→
∴ u =Ec-U -E e+U ∴uomaxomin≈ CE1(sat) CE2(sat)
uCE2↓→T2 饱合
IQ + u0 RL
返回 休息1 休息2
传输特性方程 ： 3 uimax=Ec-UCE1(sat)+UBE1
uo = ui UBE1 = ui UT ln
1 ) = uid 2 1 ) = uid 2
EC
1 uid 1 = 2 ( ui 1 ui 2 1 uid 2 = ( ui 1 ui 2 2
uo1
uo2
+
ui1
1 2
+
uid1 Iee Ee - 1 uid2
2
ui2
uid = uid 1 uid 2
休息1 休息2 返回
uic
-
3
ui1
Rem=ro3 Ee
ui2
差放输入与输出连接方式 双端输入 单端输入 双端输出 单端输出
休息1 休息2 返回 继续
-Ee 返回
3.3.1差放的偏置， 3.3.1差放的偏置，输入和输出信号及连接方式 差放的偏置
恒流源差动放大电路
恒流源差动放大电路
长尾式差动放大电路，由于接入R e ，提高了
共模信号的抑制能力，且R e 愈大，抑制能力愈强。
若R e 增大，则R e 上的直流压降增大，为了保证管
子的正常工作，必须提高电源电压，这是不合算
的。
为此希望有这样一种器件，它的交流电阻r
大，而直流电阻R 小。
恒流源就有此特性。
∞→∆∆=I U r I U R =
将长尾式中的R e 用恒流源代替，即得恒流源差动放大电路，如下图所示。
恒流源电路的等效电阻，与放大电路的输出电阻相同，其等效电路也如下图所示，按输入短路，输出加电源U o ，求出I o ，则恒流源的等效电阻为
o o o I U r =3
30)()(33R I I r I I U b ce b o o ++-=β
)()//(302133=+++R I I R R r I b be b 02133//3I R R R r R I be b ++-=
ce be be ce be r R R R r R R R r R r R R R r R I U r )//1()////()//1(2133
2132
1330003+++≈+++++==β
80=β KΩ=100ce r KΩ=1be r KΩ==621R R KΩ=53R
MΩ≈5.43o r
113323s B E CE BE EE R I R I U U U +++=
32121E E E I I I ≈=。
恒流源差分放大电路
恒流源差分放大电路1. 介绍恒流源差分放大电路是一种常见的电路设计，用于实现在输入信号变化时输出恒定电流的功能。
该电路由差分放大器和恒流源组成，其结构简单、功耗低、带宽大等特点使其在模拟电路设计中得到广泛应用。
本文将详细探讨恒流源差分放大电路的原理、设计方法以及典型应用场景。
2. 原理恒流源差分放大电路的原理基于差分放大器的工作原理和恒流源的特性。
差分放大器是一种基本的放大电路，具有良好的共模抑制能力和增益稳定性。
恒流源则能够提供稳定的电流输出，使得电路在输入信号变化时输出电流保持不变。
恒流源通常由两个P型或N型晶体管和电流源电路组成，其中晶体管的栅极作为输入端，漏极作为输出端，电流源负责提供稳定的电流。
在差分放大器中，输入信号经过差动放大器的放大作用后，分别与恒流源连接，形成两个输出电流。
这两个输出电流的差值正比于输入信号的差值，而与输入信号的绝对值无关，从而实现了恒定的输出电流。
3. 设计方法恒流源差分放大电路的设计需要考虑多个因素，包括增益、共模抑制比、带宽、电源电压等。
下面将介绍一种常用的设计方法。
3.1 选择差分放大器选择合适的差分放大器是设计恒流源差分放大电路的第一步。
常用的差分放大器包括二极管差分放大器和晶体管差分放大器。
二极管差分放大器具有简单的结构和低功耗的特点，适用于低频电路设计；晶体管差分放大器具有高增益和大带宽的特点，适用于高频电路设计。
3.2 设计恒流源恒流源的设计是恒流源差分放大电路设计的关键。
常用的恒流源包括电流镜、活性负载和电流镜负反馈等。
选择恒流源时需要考虑电流的稳定性、功耗以及制造工艺等因素。
3.3 考虑偏置电路偏置电路用于提供稳定的工作点，使得差分放大器和恒流源能够正常工作。
常用的偏置电路包括电流源、电阻分压、电容耦合等。
选择合适的偏置电路能够提高电路的工作性能。
3.4 调整电路参数根据设计需求和性能指标，对电路参数进行调整。
常用的参数包括电阻、电容、晶体管尺寸等。
射极恒流源偏置差分放大电路在差模输入时有何缺陷
射极恒流源偏置差分放大电路在差模输入时
有何缺陷
射极恒流源偏置差分放大电路在差模输入时存在以下缺陷：
1. 偏置漂移：射极恒流源电路和差分放大电路的晶体管都会受到
温度变化等环境因素的影响，导致偏置点漂移，进而影响差分放大的
性能。
2. 共模干扰：射极恒流源电路中，两个晶体管存在匹配误差，这
样在差模输入时可能会引入共模干扰，影响放大电路的性能。
此外，
共模噪声也可能被误认为是差模信号。
3. 信号失真：射极恒流源偏置差分放大电路的放大性能也会受到
晶体管的非线性影响，导致放大信号出现失真。
4. 频率响应：由于射极恒流源偏置差分放大电路中存在电容元件，因此其频率响应的带宽较窄，对高频信号放大的效果较差。
因此，在实际应用中，需要综合考虑射极恒流源偏置差分放大电
路的这些缺陷，选择合适的偏置电路、晶体管匹配以及特定的电容和
电阻值，以满足特定的放大要求。
差分放大电路中恒流源的作用
05
分析实验数据，绘制相应的图表；
06
根据实验结果，讨论恒流源对差分放大电路性能的影响。
数据采集与处理方法
数据采集
使用高精度的电压表和电流表分别测量电路的输出电压和电流，并记录实验数据。
数据处理
对实验数据进行整理、分类和统计分析，计算电路的放大倍数、失真度等关键指标，并绘制相应的图 表以便于分析和讨论。
低失真
由于差分对管的对称性，差分放大电 路具有较低的失真度。
优缺点分析
• 宽频带：差分放大电路的频率响应较宽，适用于处理高频信号。
优缺点分析
复杂度高
与单端放大电路相比，差分放大电路的复杂度较高，设计和调试难度较大。
成本较高
由于需要使用高精度、低噪声的元器件，差分放大电路的成本相对较高。
Part
随着人工智能和机器学习技术的不断发展，将这些技术应 用于恒流源设计，实现智能化和自适应调整，将是未来发 展的重要方向。
面临的挑战
在实现高性能恒流源设计的过程中，我们将面临诸多挑战， 如如何进一步提高电源抑制比、如何降低功耗以及如何应 对复杂电磁环境等。
THANKS
感谢您的观看
恒流源能够为差分放大电路提供稳定且恒定的电流，确保电路的正常工作，并提 高电路的稳定性。
改善线性度
恒流源的输出电流与输入电压呈线性关系，因此可以改善差分放大电路的线性度 ，减少非线性失真。
降低失真和噪声
降低失真
恒流源的稳定输出能够减少差分放大 电路中的失真，提高信号的保真度。
抑制噪声
恒流源对电路中的噪声具有一定的抑 制作用，能够提高信噪比，改善电路 的性能。
输出阻抗匹配
根据差分放大电路的需求，调整恒流源的输出阻 抗，以实现最佳的性能匹配。
模拟电子技术基础第15讲 恒流源和差分放大电路
2. 微电流源
I C 2 I E2
V BE1 V BE2 R e2
V R
BE e2
数千 欧
由于 V
BE
很小，
所以IC2也很小
故称为微电流源
3. 多路电流源
IC IREF IB / 当 较大时， IC IREF
因各管的 、 V BE 相同 I E R e I REF R e I E 1 R e1 I E 2 Re 2 I E 3 Re3
恒流特性
I REF =
I C2
I C1 I REF
V
CC
2I B
V CC V BE
3
R = I C1 I REF
I REF
R
B
2I 2
I C2
所以 I C2
I REF
2
当 2 时， I I C2 REF 精度更高的镜像电流源
IC1IREF 2I B 无论 Rc的值如何， IC2 的电流值将保持不变。把 IC2 看作 是IREF的镜像，故称为镜像电流源。
差分电路的组成
差分电路的输入输出方式
输入方式 输出方式
单端输入
双端输入 单端输出 双端输出
Uo
差模信号和共模信号
差模信号
一对大小相等，极性 相反的信号，用Uid1、Uid2 表示， Uid1= - Uid2
+ +
U Ui1 i
Uo Uo
+
Ui2
-
+ -
共模信号 一对大小相等，极性相同的信号，用Uic1、Uic2表示， Uic1= Uic2
2 R b rbe
偏置电流放大器原理
偏置电流放大器原理偏置电流放大器原理是一种常见的电路结构，它的作用是将参考电压源的直流分量与信号源分离，使得信号源只传递交流分量，从而提供更高品质的信号放大。
下面我们将从几个方面解释偏置电流放大器原理，帮助大家更好地理解这种电路结构。
一、基本原理偏置电流放大器主要由三个部分构成：一个偏置电源，一个差动放大器和一个负载。
偏置电源是为差动放大器提供电源电压的，它的作用是将信号源和参考电压源分离。
差动放大器是实现信号放大的核心部件，它可对信号源的微小变化进行放大，从而得到我们最终想要的信号。
负载是为差动放大器提供输出电压和电流的部分，它的作用是将放大后的信号传递出去，供后续使用。
二、偏置电源的作用偏置电源是一个恒流源电路，其作用是为差动放大器提供固定的参考电压，以便差动放大器正常工作。
在单电源供电的情况下，偏置电源还可以提供差动放大器的虚地，使其能够放大正负信号。
偏置电源中的一个重要元件是共模抑制电容，它可以抵消信号源中的共模噪声，提高放大器的精度和稳定性。
三、差动放大器的作用差动放大器是偏置电流放大器的核心部分，它由两个输入端和一个输出端组成。
信号源和参考电压源分别连接到两个输入端，差动放大器通过比较两个输入端的电平差异，将这个差值放大到输出端。
差动放大器的一个重要参数是共模抑制比，它表征了差动放大器对共模信号的抑制能力。
共模抑制比越高，就越能够有效地抑制噪声信号，提高信号放大的精度和稳定性。
四、负载的作用负载是差动放大器输出信号的下游处理电路，它的作用是将差动放大器输出的电流或电压进行进一步处理，供后续电路使用。
常用的负载电路包括电阻负载、共尺线负载和运算放大器负载等。
选择不同的负载电路将会对信号放大的效果产生不同的影响，需要根据具体的应用场景进行选择和优化。
以上就是偏置电流放大器原理的分步骤解释，它是一种常见的电路结构，在模拟电路、信号处理和功率放大等领域都有广泛的应用。
深入理解偏置电流放大器原理将会有助于我们更好地设计和优化相应的电路系统，提高电路的精度、稳定性和效率。
实验五恒流源差动放大电路实验报告解读
学生实验报告院别电子信息学院班级无线技术 12 姓名 Alvin 学号 33 课程名称实验名称实验时间指导教师报告内容电子技术实验实验五恒流源式差动放大电路 2014 年 4 月 3 日文毅一、实验目的和任务 1. 2. 3. 加深对差动放大电路的工作原理、分析方法的理解与掌握；学习差动放大电路的测试方法；了解恒流源在差动放大电路中的作用。
二、实验原理介绍图 5-1 为恒流源式差动放大电路。
其中，三极管 T3 及电阻 R1、R2、Re 成恒流源电路，给差动放大电路提供直流偏置电流。
12v 10k Rc + Vo 10k Rc 62k R1 10k Vi1 Rb 330 10k Rb Vi2 3k Re 13k R2 -12v 图 5-1 (1 静态工作点: 恒流源式差动放大电路三、实(2 差模电压放大倍数: Aud ' 1RL Rs1 rbe1 (1 1 RW 2验内容和数据记录实验电路如图 5.1 所示 1.测量静态工作点， (1调零将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器 RPl 使双端输出电压 V0=0。
(2测量静态工作点测量 V1、V2、V3 各极对地电压填入表 5.1 中表 5.1 对地电压 Vc1 Vc2 6.29 Vc3 Vb1 Vb2 Vb3 Ve1 Ve2 Ve3 测量值（V） 6.24 -0.77 -0.04 -0.04 -7.96 -0.60 -0.60 -8.58 2.测量差模电压放大倍数。
在输入端加入直流电压信号 Vi1=+0.1V，Vi2=-0.1V，按表 5.2 要求测量并记录，由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。
注意先调好 DC 信号的 OUTl 和 OUT2，使其分别为+0.1V 和-0.1V，然后再接入。
表 5.2 测量及计算值输入信号 Vi Vc1 +0.1V, -0.1V 差模输入测量值(V Vc2 7.75 V0 双 -2.94 Ad1 -7.1 计算值 Ad2 7.3 Ad 双 -14.65 4.82 3.在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。
基本放大电路直流偏置方式的优缺点
基本放大电路直流偏置方式的优缺点基本放大电路是指使用晶体管、集成电路等元件构成的放大电路，用于将小信号放大成更大的电压、电流或功率。
直流偏置方式是基本放大电路中常用的一种方式，它通过设置直流电压偏置来实现对放大器工作点的控制。
直流偏置方式主要包括电阻偏置、恒流源偏置、电流反馈偏置等。
一、电阻偏置方式的优缺点：优点：1.简单易于实现：电阻偏置方式是最常用的直流偏置方式之一，它只需要使用几个电阻就可以实现对放大器工作点的稳定控制，实现起来非常简单。
2.成本低廉：电阻的成本相对较低，使用电阻偏置方式可以降低整个电路的制造成本。
3.对温度变化稳定：电阻偏置方式相对于其他偏置方式来说，对温度变化相对稳定。
因为电阻的温度系数相对较小，能够稳定地提供基准电压给放大器。
4.变化范围广：电阻偏置方式可以满足大部分放大器的需求，适用于换能器、功率放大器等多种场合。
缺点：1.温漂较大：与其他直流偏置方式相比，电阻偏置方式的稳定性较差，容易受到温度变化的影响，导致工作点变化较大。
2.静态功耗较大：电阻偏置方式需要通过电阻产生一个固定的电压偏置点，导致静态功耗较大。
3.输出直流漂移：由于电阻的不稳定性，会导致输出信号的直流偏置随着时间的推移而漂移，影响放大电路的稳定性。
4.温度压降问题：电阻本身会受到温度变化的影响而导致电阻值的改变，进而影响电压偏置点的稳定性。
二、恒流源偏置方式的优缺点：优点：1.温度稳定性好：恒流源偏置方式通过使用恒流源来提供稳定的电流，相对于电阻偏置方式更能够提供稳定的工作点，对温度变化的影响较小。
2.功耗较低：恒流源偏置方式相对于电阻偏置方式来说，功耗较低，因为只需要一个恒流源来供应电路的偏置电流。
3.变化范围广：恒流源偏置方式适用于各种类型的放大器，可以满足不同应用场景的需求。
缺点：1.实现复杂：恒流源偏置方式相对于电阻偏置方式来说更加复杂，需要使用专门的电路来实现对工作点的控制。
2.成本较高：恒流源偏置方式需要使用恒流源，而恒流源相对于普通电阻来说更加昂贵，增加了整个电路的制造成本。
恒流源和典型差动放大电路的特点
恒流源和典型差动放大电路是电子领域中常见的两种电路，它们具有各自独特的特点和作用。
在本文中，我将对恒流源和典型差动放大电路的特点进行详细介绍，并分析它们在实际应用中的优势与局限。
一、恒流源的特点恒流源是一种能够提供恒定电流输出的电路，其主要特点如下：1. 稳定性高：恒流源能够在一定范围内保持输出电流的稳定性，不受负载变化的影响。
2. 独立性强：恒流源的输出电流与负载电阻基本无关，能够保持较高的输出稳定性。
3. 用途广泛：恒流源常用于电路中的偏置电流源、电压源、对流线型放大器等，具有广泛的应用领域。
4. 外部干扰抑制能力强：恒流源能够对外部干扰信号具有一定的抑制能力，能够提高电路的抗干扰性能。
二、典型差动放大电路的特点典型差动放大电路是一种常见的放大电路结构，其主要特点如下：1. 差动增益高：典型差动放大电路能够实现较高的差动增益，对输入信号的差分部分进行有效放大。
2. 共模抑制能力强：典型差动放大电路能够有效抑制输入信号的共模部分，提高了信号的抗干扰能力。
3. 线性度好：典型差动放大电路的输出信号与输入信号之间具有较好的线性关系，适用于各种线性信号放大应用。
4. 适用范围广：典型差动放大电路常用于模拟信号处理、传感器信号放大、仪器仪表等领域，适用范围广泛。
三、恒流源与典型差动放大电路的结合恒流源与典型差动放大电路常常结合在一起，共同构成了一种完整的放大电路系统。
它们的结合具有以下特点：1. 抑制共模干扰：由于恒流源的独立性强，能够有效地提供稳定的工作电流，从而可以帮助差动放大电路抑制共模干扰信号。
2. 提高线性度：恒流源能够提供稳定的工作电流，有利于提高差动放大电路的线性度，使得输出信号与输入信号的线性关系更加稳定。
3. 增强抗干扰性：恒流源的外部干扰抑制能力强，能够有效地帮助差动放大电路提高抗干扰性能，使其在复杂环境下仍能正常工作。
恒流源和典型差动放大电路都具有各自独特的特点，它们在实际应用中的结合能够充分发挥各自的优势，提高放大系统的性能和稳定性。
模拟电路 3.1 恒流源
集成电路的工艺特点：
（3）采用直接耦合方式。
集成电路工艺不适于制造几十pF以上的电容器， 电感器就更困难，所以，级间连接采用直接耦合方式。
集成电路的工艺特点：
综上，集成运放实质是具有高放 大倍数的直接耦合的多级放大电路。
集成运放的工作原理与分立元件组成的直接耦合多级 放大电路基本相同，但由于上述集成电路工艺的特点，两 者在电路的结构形式上将有较大差别。
图3.1.1 镜像恒流源电路
IO =IC2
IR
= VCC U BE R
IO可看作是IR的镜像。
IO与负载电阻RL无关。
2. 微电流源电路
+VCC
IO
IE2
U BE 1 U BE 2 RE
U BE RE
UBE1
IR R
IR IE1 IS1e UT
RL
UBE 2
IC1 T1
2IB UBE1 UBE2
集成比较器 集成稳压器
集成电路的工艺特点：
（1）有利于实现对称结构的电路。
由集成电路工艺制造出来的元器件，虽然其参数的 精度不是很高，但由于元件都处在同一硅片上，距离 又非常接近，所以对称性好，适用于构成差分放大电 路。
集成电路的工艺特点：
（2）使用恒流源电路代替大电阻。
集成电路工艺制造出来的电阻，一般在30欧姆到 10千欧之间，因此需要很高阻值时，需要另想办法。 集成电路工艺制造NPN三极管比制造电阻、电容等无 源元件更方便，所以，常常用三极管代替电阻尤其是 大电阻。
集成运放的组成
ui1 差动输入级
ui2
中间放大级 功率输出级
uo
恒流偏置
（1）恒流偏置电路的作用是向各放大级提供合适的偏置 电流，确定各级静态工作点。本章主要介绍集成运 放中常用的恒流源偏置电路，如镜像恒流源、比例 恒流源和微电流源等。
恒流源电路原理
恒流源电路原理恒流源电路是一种能够稳定输出恒定电流的电路，它在电子设备中有着广泛的应用。
在很多电路设计中，需要使用恒流源电路来提供稳定的电流输出，以确保整个电路的正常工作。
本文将介绍恒流源电路的原理及其应用。
首先，我们来了解一下恒流源电路的基本原理。
恒流源电路主要由电流源和负载两部分组成。
电流源是恒定输出电流的部分，它可以是电子元件或者集成电路。
在恒流源电路中，电流源会提供一个稳定的电流输出，不受外部环境变化的影响。
负载则是接收恒定电流的部分，它可以是电阻、晶体管等元件。
通过合理设计电流源和负载的匹配，可以实现恒定的电流输出。
恒流源电路有着广泛的应用，其中最常见的就是在放大电路中的偏置电流源。
在放大电路中，为了确保输出信号的稳定性和线性度，需要使用恒流源电路来提供恒定的偏置电流。
另外，在电源管理电路中，恒流源电路也被广泛应用，用于稳定输出电流，保护负载电路不受电流波动的影响。
此外，恒流源电路还可以用于传感器电路、稳压电路等领域。
在实际应用中，恒流源电路的设计需要考虑多个因素。
首先是稳定性和精度，恒流源电路需要能够在不同的环境条件下保持稳定的电流输出，并且输出电流的精度要求较高。
其次是功耗和效率，恒流源电路在提供恒定电流的同时，需要尽可能减小功耗，提高能效。
此外，恒流源电路的温度稳定性、频率响应等特性也需要得到充分考虑。
总的来说，恒流源电路是一种能够稳定输出恒定电流的电路，在电子设备中有着广泛的应用。
通过合理设计电流源和负载的匹配，可以实现恒定的电流输出。
在实际应用中，恒流源电路的设计需要考虑稳定性、精度、功耗、效率等多个因素。
希望本文对恒流源电路的原理及其应用有所帮助。
非线性电子线路课后习题解答-超详细
(0.5cosw1t 2cosw2t)20.5(0.5cosw1t 2cosw2t)3
计算得直流分量: 2.125ms
w1:0.9531mA;w2:608125mA;2w1:0.125mA;2W2:2mA;
w1 w2 :1mA;3w1:0.015625mA;3w2:1mA; 2w1 w2 :0.09375mA;w1 w2:0.75mA.
2.2
x Ui 10 Ur
（1）由
1 107 LC
网络调谐于基波频率
QT RC 50
Gm1
IE0
Ur
2I1 x xI0 x
查表得:
2I1 x 0.18972 xI0 x x10
所以: Gm1 7.3ms
uo t 10 Gm1UiRL cost 10 4.74cos107t V THD D x / QT 1.27%
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Ui /V
-3
-1
-0.5
0
0.5
1
t /
2.8
• 2.8 增强型MOSFET管的转移特性为：
iD
n (uGS
0
2)2
uGS 2V uGS 2V
式中 n 0.8mA /V 2 。求下列情况下等效基波跨导Gm1：
（1） uGS UQ U1 cost 3 cost(V );
查表得:
I0 (15) 0.1039e15
2 I1 ( x) xI0 (x)
x15 0.12881
Gm1 ( x)
g mQ [1
恒流源及CMOS差分放大器原理及电路分析
V1
V2
Ui2
I Ro
R3
R2 -UEE
-UEE
U R2
R1
R2 R2
U
EE
IC1Q
IC 2Q
1 2
I
I
IC3
IE3
U R2
U BE R3
UCE1Q UCE2Q UCC U BE IC1Q RC
一.带恒流源差分电路的信号放大性能分析
共模输出电压 uoc=0
一.带恒流源差分电路的信号放大性能分析
三. CMOS差分电路的信号放大性能分析
(2) 共模电压增益
ui1= ui2 uic
所以,共模输出电压uoc=0,共模电压增益Auc=0,
共模抑制比KCMR=∞ [结论] CMOS差分电路虽然为单端输出,但差模增益及共模抑制比与
双端输出相同这称为恒流源有源负载的”单端化”功能.因为负载管为 PMOS,衬底可直接接源极,在集成电路中十分方便,故CMOS差分电路 在集成电路中应用极广.
一.带恒流源差分电路的信号放大性能分析
[例3] 信号由单边输入(Ui2=0),其它条件不变.
小结:
[例4]电路在各自射极增加一个负反馈小电阻r,
各项指标有何变化?
一.带恒流源差分电路的信号放大性能分析
[例5]有源负载差分放大器分析
二.场效应管差分电路的信号放大性能分析
I
[解]
电路由结型场效应差分对管构成, 由双极型管组成镜像电流源提供
恒流源及CMOS差分放大器 原理及电路分析
您清楚吗?
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一.带恒流源差分电路的信号放大性能分析
基本放大电路直流偏置方式
基本放大电路直流偏置方式
基本放大电路的直流偏置方式主要有三种，包括固定偏置、自动偏置和恒流源偏置。
以下是它们的具体说明：
1. 固定偏置：这种方式通过电阻网络将场效应管（FET）的栅极与源极连接，通过电阻的分压作用来实现直流偏置。
这种方式的优点是电路简单，但需要精确匹配电阻值，否则可能导致工作点不准确或不稳定。
2. 自动偏置：这种方式通过负反馈作用，使场效应管的栅极电压保持稳定。
其优点是工作点稳定，但电路复杂，需要额外的负反馈电路。
3. 恒流源偏置：这种方式通过恒流源来提供稳定的偏置电流，以保证场效应管的工作点稳定。
其优点是工作点稳定且不受温度影响，但需要高精度的恒流源，电路复杂度较高。
请注意，这些偏置方式各有其优缺点，在实际应用中应结合具体情况选择合适的偏置方式。
同时，这些方式通常应用于模拟电路中，具体应用细节和效果可能会因应用环境和电路设计而有所不同。
带有恒流源的差动放大电路
带有恒流源的差动放大电路
由式GS0512可知，要想提高差动放大电路的共模抑制比，就要增大共模负馈电阻Re，但增大Re会使其直流压降增大，要保持合适的静态工作点，EE就要增大很多，这显然是不经济的。
恒流源电路具有输出电阻很高而直流压降较小的特点，若用恒流源电路代替图Z0502电路中的Re，就可在EE不高的情况下，获得很高的共模抑制比。
图Z0506（a）就是一个带有恒流源的差动放大电路，图（b）是它的简化表示。
图中，T3是恒流管，R1、R2、D是它的偏置元件，Re是负反馈电阻，用以提高恒流源电路的输出电阻。
由于偏置电路一定，IB3就随之确定，IC3=IB3，也就确定（T3管工作在放大区）当UCE3变化时，由于IC3几乎不变，则等效交流电阻将很高而保证T3工作在放大区所需的UCE3 并不高，一般只要UCE3 1V即可。
对恒流源差动放大电路进行静态分析时，应从恒流源电路着手，先确定出IC3，进而可确定出IC1=IC2=IC3/2及UC1=UC2=EC - IC1RC（对地）等。
关于差模放大倍数、共模放大倍数及共模抑制比的计算方法同前面介绍的方法一样，仅是用恒流源的输出电阻替代了Re。
例题0502 图Z0507是某集成电路的输入级原理电路。
已知三极管的均为100，三极管的UBE和二极管的压降UD均为0.7V，Rc= 7.75k，RL =11.2k，Rb1 = 1.5k，Rb2 = 3.2k，Re = 2.2k，EC = EE = 6V
（1）估算静态工作点Q；（2）估算差模放大倍数；（3）估算差模输入电阻rid和差模输出电阻ro 。
解：（1）若忽略T3管的基极电流，则流过Rb1 的电流为：
流过T3管发射极的电流为。
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图6.2(a) 理想恒流源伏安特性曲线
2）实际恒流源的伏安关系
图6.2(b) 实际的恒流源的伏安关系
C. 实际恒流源的内阻
直线段的斜率为 i
v
当斜率趋于零时，它就趋近于理想电流源，因此，
我们总是希望这个斜率越小越好。如果将
即
r0＝VA
VCEQ I CQ
所以 r0 可近似表示为
r0＝VICAQ
可知,恒流源内阻可由BJT集电极直流电流近似确定
因为BJT在放大区，ICQ I BQ
所以图6.3所示的恒流源模型由BJT基极电流 I BQ 确定 。
而基极电流又是由发射结电压决定，在集成电路中，所 有恒流源的实现电路都是通过控制发射结电压来实现的。
求当 VCE 2
从0.7V变化至5V时 I 0 的大小。
解：由式（6.8）可得
I REF
V
VBE(on) R1
V
5 0.7 (5) 9.3
1.0mA
I0
I REF 2
1 2
0.962 mA
1
1
50
由式(6.9)可得 由式(6.4)可得
dI 0
1 r0
说明:输出电流与参考电流之间的差为2%,若提高β,误差会更小。 但提高β是有限度的，所以只有通过改变电路结构来改变 式（6.9）的关系，从而减小 I 0与I REF 的偏差。
另外，电路中的电阻 R1 的数值还是比较大的，难集成。
3）输出电阻
图6.5所示电路的交流小信号 等效电路如图6.6所示。 由图6.6可得,基本镜像电 流源的输出电阻
所以这种连接方式在BJT集成电路中得到广泛应用。
下面将重点介绍几种常见的恒流源电路，主要 讨论三个方面的内容： 电路构成 恒定电流的计算 内阻的估算
1. 基本镜像电流源
图6.5是基本镜像电流源电路,它是集成电流源设计中的基 本模块,其它的电流源电路都是在它的基础上加以改进得到。
1）电路结构
图6.5 基本镜像电流源电路
dVCE 2
1 (5 0.7) 83.2
0.052 mA
输出电流的变化率为
dI0 0.052 0.054 5.4% I 0 0.962
说明:
虽然在许多电路中,偏置电流的变化率为5%对电 路的性能影响不大,但在有些电路中,如模/数转换器中, 偏置电流的这个误差就显得很大了。
为了减小这个误差，我们必须对基本镜像电流源 的结构进行改进，由式（6.4）可知,必须较大幅度地 提高电流源的输出电阻。
2)
I0
IC2
I REF 1 2
（6.9）
因为β很大，所以式（6.9）可近似为 I0 I REF 这就是图6.5所示电路称为镜像电流源的原因。
基本镜像电流源又称为电流镜。
[例6.1]目的:设计一个能提供指定输出电流的基本镜像电流源。
电路如图6.5所示。 晶体管参数为 VBE(on) 0.6v, 100 ,VA
6.1.1 双极型晶体管电流源
A. 恒流源作为直流偏置在电路中的连接方式
BJT用作线性放大器 时必须偏置于放大区，
直流偏置由电压源和 电阻构成。
偏置也可以是电流源， 由它确定静态集电极 电流，如图6.1所示。
图6.1 BJT用作线性放大器
B. 恒流源的伏安关系
1）理想的恒流源的伏安关系 它是平行于电压轴的一条
恒压源电路
图6.4 用BJT连接而成的二极管电路
图6.4(b)所示的等效电路中忽略了基区体电阻rbb’。 图6.4(b)所示电路的交流电阻,可以通过外接电源法求得,为
1 gm
// rbe
rbe
// rbe
rbe
等效电路如6.4(c)所示。可见，图6.4(a)所示的连接方式的交流
电阻比发射结和集电结的电阻 rbe 小 β 倍,当然稳压效果更好。
r0 rce
图6.6 计算基本镜像电流源输出电阻的等效电路
[例6.2]计算基本镜像电流源中,集电极－发射极之间电压的变化对电 流源电流的影响。已知电路如图6.5所示,晶体管参数为β=50,
VBE(on) 0.7V,VA 80V 电路参数为 V 5V,V 5V, R1 9.3kΩ
2）电流的计算
I REF
V
VBE R1
V
又
I REF I C1 I B1 I B2
（6.8）
因为两个晶体管的基极电压相同，所以 IB1 IB2
在集成电路中，两个晶体管的β也相同，假设Q2工作在放大区，则
IC1 IC 2
因此
I REF
IC2
2 IC2
IC2 (1
当 V 5V,V 5V 时，输出电流为200uA。
求电阻 R1
解：由式（6.9）可得
I REF
I0
(1 2 ) 100
204 A
由式(6.8)可得
R1
V
VBE(on) I REF
V
5 0.6 (5) 0.204
21.6K
。
i
表示出来，则可以认为 i ＝ 1
v
v r0
即
r0＝
v i
r0 是恒流源的交流等效电阻，常称为恒流源的内阻。
D. 实际恒流源的模型
至此，我们得到实际恒流源的模型如图6.2(c) 所示。要想实际恒流源接近理想恒流源，则希 望内阻越大越好。
注意：图6.2(c)所示的模型是 一个直流和交流混合的等效模 型，在交直流分开分析时，应 注意将它们分开。
图6.2(c) 实际恒流源的模型
BJT工作在放大区时的一根输出特性曲线的方 程为
i
C＝I
＋
CS
i C vCE
(vCE
VCES )
因为 VCES vCE
所以 i
C＝I
＋
CS
1 r0
vCE
图6.3 输出特性曲线和恒流源模型
由第二章的厄利电压 VA 的定义可知.
iC ＝ ICQ vCE VA VCEQ 因为 VCEQ VA
第六章 模拟集成单元电路
集成电路 模拟集成电路 数字集成电路 混合集成电路
模拟集成电路 运算放大器 宽带放大器 功率放大器 模拟乘法器 电压比较器 电压调整器 专用模拟集成电路等
6.1 集成电流源
分离元件放大电路：电阻多，电容多。 集成放大电路：电阻、电容集成难度大。
偏置电路：恒流源（BJT和FET恒流源） 恒流源偏置的放大电路 恒流源－直流电流源－电流源。