第16讲_电流源电路和差分放大电路

共模信号相当于两个输入 端信号中相同的部分
对差模信号 无影响
两输入端中的共模信号
差模信号相当于两个输入 大小相等，相位相同；差模信
端信号中不同的部分
号大小相等，相位相反。
6.2.1 差分式放大电路的一般结构
vi1
=
vic
vid 2
vi2
=
vic
vid 2
Avd
=
vo vid
差模电压增益
Avc
=
vo vic
rbe2 Re2
（参考射极偏置共射放大电路的输出电阻 R）o
6.1.1 BJT电流源电路
3. 高输出阻抗电流源
I REF
VCC
VBE3
VBE2 R
VEE
Io
IC2
A3 A1
IREF
A1和A3分别是T1和T3的相对结面积
动态输出电阻ro远比微电流源的动态输出电阻高
6.1.1 BJT电流源电路
rbe (1 )2ro
2ro
ro Avc1 抑制零漂能力增强
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
3. 主要指标计算
（3）共模抑制比
KCMR
Avd Avc
K CMR
20 lg
Avd Avc
dB
双端输出，理想情况 KCMR
单端输出
K CMR
Avd1 Avc1
KCMR 越大， 抑制零漂能力
常用的镜像电流源
6.1.2 FET电流源
3. JFET电流源
(a) 电路
(b) 输出特性
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
电增压加增了益Re
输入端漂移电 压为 0.2 mV
103
输入端漂移电 压为 0.002 mV
ro
( iC2 )1 vCE2
IB2
rce
一般ro在几百千欧以上
6.1.1 BJT电流源电路
2. 微电流源
IO
IC2 IE2
VBE1 VBE2 Re2
VBE 由于 VBE 很小， Re2
IB1 IB2
所以IC2也很小。
IC2的变化远小于IREF的变化。 ro≈rce2（1＋
Re2 ）
总输出电压
共模电压增益
vo = vo vo Avdvid Avcvic
KCMR =
Avd Avc
共模抑制比
反映抑制零漂能力的指标
越大越好。
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
1. 电路组成
双端输入双端输出电路
1. 差分式放大电路如图所示。 分析下列输入和输出的相位关系：
vo1与vi1 vo2与vi2 vo2与vi1 vo1与vi2
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
T1和T3，T4和T6构成了微电流源
I REF
VCC
VEB4 VBE1 R1
VEE
电流源 电流阱
6.1.2 FET电流源
1. MOSFET镜像电流源
IO
I D2
I REF
VDD
VSS R
VGS
3. 高输出阻抗电流源
2. 微电流源
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
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源
T1、T2的参数全同 即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2
VBE2 = VBE1 IE2 = IE1
当器件具有不同的宽长比时
IO
W2 W1
/ /
L2 L1
I REF
（=0）
ro= rds2
MOSFET基本镜像电路流
6.1.2 FET电流源
1. MOSFET镜像电流源
用T3代替R，T1~T3特性相同，
且工作在放大区，当=0时，输出
电流为
ID2 (W / L)2 Kn 2 (VGS2 VT2 )2 Kn2 (VGS2 VT2 )2
其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。
vO1 和 vO2大小相等，相位相同。
vo vO1 vO2 0 干扰被消除。
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
2.工作原理
(2)动态分析
输入为差模信号和共模信号的叠加：
vid
vid
vO1
-Av (vic
vid 2
)
2
2
vO2
-Av (vic
vid 2
P268 例6.2.1
对输入的共模电压要限制在一定的范围内，才能保 证T1和T2工作在线性放大区。
作业
P316 ：6.2.1；6.2.2
反相 反相 同相 同相
vo与vi1 vo与vi2
反相 同相
2. 静态时，两个输入端是否有静态偏置电流？
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
2.工作原理
(1) 静态分析
1 IC1 = IC2 IC 2 IO
VCE1 = VCE2
VCC ICRc2 VE
VCC ICRc2 (0.7V)
IB1
IC2 = IC1
当BJT的β较大时，基极电流IB可以忽略
Io＝IC2≈IREF＝
VCC VBE (VEE ) VCC VEE
R
R
mA 代表符号
IREF受电源变化的影响大，故要求电源十分稳定。
若需要微安级电流源，增加R的值，在集成电路中难以实现。
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源 动态电阻
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
6.1 模拟集成电路中的 直流偏置技术
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
<C> 单端输入
ro re 等效于双端输入
指标计算与双端 输入相同。
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
3. 主要指标计算 （1）差模情况
<C> 单端输入
共模输入电压 差模输入电压
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
3. 主要指标计算 （2）共模情况
2ie ro
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
)
vo vO1 vO2 Avvid
干扰被消除。
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
3. 主要指标计算 （1）差模情况
<A> 双入、双出
Avd
= vo vid
vo1 vo2 vi1 vi2
2vo1 Rc
2vi1
rbe
以双倍的元器件换 取抑制零漂的能力
接入负载时
Avd
Байду номын сангаас
=
β( Rc
// 1 2
Rc
越强
2rbe
Rc 2ro
ro
rbe
单端输出时的总输出电压
vo1
Avd1vid (1
vic K CMRvid
)
在设计放大电路时，必须至少使共模抑制比大于共模信号与差
模信号之比。
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
3. 主要指标计算 （4）频率响应
高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。
IB2
IC β
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
2.工作原理 (2)动态分析
输入为差模信号：
vi1 和 vi2大小相等，相位相反。 vO1 和 vO2大小相等，
相位相反。
vo vO1 vO2 2 vO1,
信号被放大。
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
2.工作原理 (2)动态分析
输入为共模信号： 温度变化和电源电压波动， 都将使集电极电流产生变化。 且变化趋势是相同的：
rbe
RL )
交流电位 为零
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
3. 主要指标计算
（1）差模情况
<B> 双入、单出
Avd1
=
vo1 vid
vo1 2vi1
1 2 Avd
Rc
2rbe
接入负载时
Avd
=
β( Rc // RL ) 2rbe
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
3. 主要指标计算 （1）差模情况
vi
A1
105
vi
A2
输出漂移电压 均为 200 mV vo
vo
两个放大电路是否都可以放大0.1mV的信号？ 答： A1不可以， A2可以
6.2.1 差分式放大电路的一般结构
有关概念
vid = vi1 vi2
差模信号
vic vi1
= =
v12i(cvi1v2idvi2
)
共模信号
vi2
=
vic
vid 2
3. 主要指标计算 （2）共模情况
<A> 双端输出 共模信号的输入使两管集
电极电压有相同的变化。
所以 voc voc1 voc2 0
共模增益
Avc
voc vic
0
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
3. 主要指标计算
（2）共模情况
<B> 单端输出
Avc1
voc1 vic
voc2 vic
Rc
Rc