多級(jí)放大電路與集成運(yùn)算放大器

1、多級(jí)放大電路與集成運(yùn)算放大器    第三章 多級(jí)放大 不同耦合方式的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合 多級(jí)放大電路的分析(動(dòng),靜態(tài)電路計(jì)算) 多級(jí)放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)與各級(jí)基本放大電路動(dòng)態(tài)參數(shù)的關(guān)系 直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移(現(xiàn)象,原因等) 克服溫度漂移方法之一差分放大電路的結(jié)構(gòu)組成 差分放大電路的工作原理及動(dòng),靜態(tài)分析 四種不同接法差分放大電路性能比較 放大電路互補(bǔ)輸出級(jí)工作原理分析 通用型集成運(yùn)放的四個(gè)組成部分及其作用,對(duì)各級(jí)放大電路的要求 集成運(yùn)放中常用的電流源電路組成及其工作原理 電流源在集成運(yùn)放中的應(yīng)用: 利用電流源設(shè)置放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn); 作為有源負(fù)載增強(qiáng)放大

2、能力. 集成運(yùn)放的性能指標(biāo)和等效電路 集成運(yùn)放的選擇和使用 3.1.3 學(xué)習(xí)要點(diǎn)1. 什么是多級(jí)放大電路,為什么要組成多級(jí)放大電路. 2. 常用的多級(jí)放大電路耦合方式有哪些,各有何特點(diǎn),如何根據(jù)需求組成多級(jí)放大電路. 3. 如何分析多級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù). 4. 集成化放大電路為什么多采用直接耦合方式,它存在的最大問(wèn)題是什么. 5. 什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象,造成零點(diǎn)漂移的主要原因是什么. 6. 差分放大電路如何抑制零點(diǎn)漂移. 7. 差分放大電路如何設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn),如何分析差分放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn). 8. 什么是差模,共模信號(hào),差分放大電路的共模放大倍數(shù),差模放大倍數(shù),共模抑制比,輸入輸

3、出電阻分別用來(lái)描述其哪方面的性能,如何求取. 9. 不同接法的差分放大電路對(duì)其動(dòng)態(tài)性能有什么影響,各有何特點(diǎn). 10.為什么直接耦合放大電路的輸出級(jí)要采用互補(bǔ)形式,如何設(shè)置其靜態(tài)工作點(diǎn). 11.集成運(yùn)放由哪四部分電路組成,為什么要用差分電路作為輸入級(jí),共射放大電路作為中間級(jí),互補(bǔ)電路作為輸出級(jí). 12.為什么可以將集成運(yùn)放看成為一個(gè)高性能的雙端輸入,單端輸出的差分放大電路. 13.電流源電路如何組成,如何工作.它如何構(gòu)成集成運(yùn)放的偏置電路和有源負(fù)載電路,有何優(yōu)點(diǎn). 14.集成運(yùn)放有哪些主要指標(biāo)參數(shù),它們的物理意義是什么. 15.如何選擇和使用集成運(yùn)放. 3.2 知識(shí)提要3.2.1多級(jí)放大電路一

4、, 多級(jí)放大電路的組成 各種基本放大電路的性能各有優(yōu)缺點(diǎn),而在實(shí)際應(yīng)用中,常常需要對(duì)放大電路提出多方面的要求,這時(shí),就可以選擇多個(gè)基本放大電路"揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短",并將它們合理地連成多級(jí)放大電路,滿足實(shí)際應(yīng)用對(duì)電路指標(biāo)的各種要求. 多級(jí)放大電路由以下幾個(gè)部分組成,其框圖如圖3.1 所示. 圖3.1 多級(jí)放大電路組成方框圖 (1) 輸入級(jí):對(duì)直接耦合放大電路要能夠有效地抑制零點(diǎn)漂移,并要求有較高的輸入電阻. (2) 中間級(jí):主要作用是提供足夠高的電壓放大倍數(shù). (3) 輸出級(jí):主要任務(wù)是給負(fù)載提供一定幅度的輸出電壓和輸出電流,且為了提高帶負(fù)載能力,要求輸出電阻較小. 二, 級(jí)間耦合方

5、式 級(jí)間耦合既要保證信號(hào)有效傳輸,避免信號(hào)失真,還要保證各級(jí)有合適的靜態(tài)工作點(diǎn). 1. 常見(jiàn)的耦合方式 (1)直接耦合:將前一級(jí)的輸出端直接接到后一級(jí)的輸入端,稱為直接耦合方式.其原理如圖3.2(a)所示.直接耦合的特點(diǎn)為:可以放大直流及緩慢變化的信號(hào),低頻響應(yīng)好,便于集成;但各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)不獨(dú)立,設(shè)計(jì),計(jì)算及調(diào)試不便,存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象. (2)阻容耦合:如圖3.2(b)所示.各級(jí)間通過(guò)耦合 圖3.2 多級(jí)放大電路耦合方式原理框圖 2. 直接耦合方式存在的問(wèn)題 (1)零點(diǎn)漂移問(wèn)題:直接耦合多級(jí)放大電路在輸入端對(duì)地短接的條件下,輸出端的電壓會(huì)信號(hào)源輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)負(fù)載RsuiA1+iu+1ou

6、+2iuA2AnRL+inu+ouRsuiA1+iu+1ou+2iuA2AnRL+inu+ou(a)(b)信號(hào)源放大器負(fù)載或放大器放大器放大器(c) (d)作緩慢的隨機(jī)變化,這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移.其原因主要是由于 為最后一級(jí)放大電路的輸出電阻.3.2.2 差分放大電路差動(dòng)放大電路是構(gòu)成多級(jí)直接耦合放大電路的基本單元電路.利用電路在結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性,可以有效抑制由于溫度變化引起晶體管參數(shù)變化造成的電路靜態(tài)工作點(diǎn)的漂移. 一, 差模輸入信號(hào),共模輸入信號(hào)和共模抑制比 1. 差模輸入信號(hào) 差分放大電路對(duì)差模輸入信號(hào)有放大能力,用差模電壓放大倍數(shù)表示: 其中 是在差模輸入信號(hào) 作用下產(chǎn)生的輸出電壓.2.

7、 共模輸入信號(hào) 差分放大電路對(duì)共模輸入信號(hào)有抑制作用,用共模電壓放大倍數(shù)表示: = =niuiunuuinonioiouAAAAUUUUUUA1212211&&L&&&&L&&&&&1iiRR=1iRonoRR=onR21iiiduuu =idodudUUA&&&=odU&idU&)(2121iiicuuu+=其中 是在共模輸入信號(hào) 作用下的輸出電壓.于是有:3. 共模抑制比 為了綜合衡量差分放大電路對(duì)差模信號(hào)的放大能力和對(duì)共模信號(hào)的抑制能力,引入共模抑制比: 的值越

8、大,說(shuō)明差分放大電路抑制零點(diǎn)漂移的能力越強(qiáng).二, 差分放大電路的四種輸入輸出方式及靜動(dòng)態(tài)分析 1. 靜態(tài)分析 差分電路在進(jìn)行靜態(tài)分析時(shí),令 ,依據(jù)電路的對(duì)稱性即:先求發(fā)射極電流 .2. 動(dòng)態(tài)分析 這里以長(zhǎng)尾式差分電路為例,其動(dòng)態(tài)參數(shù)見(jiàn)表3.1. 表3.1 差分放大電路動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) icocucUUA&&&=ocU&icU&icidiuuu+=211icidiuuu+ =212icucidudouAuAu + =&&ucudCMRAAK&&=CMRK021=iiuuEQEQEQCQCQCQBQBQBQIIIIIIIII=21

9、2121,EQI雙端輸出 udA&ucA&Rid Ric Ro KCMR 雙端輸入 rbeRbRLRc+)21/(0)(2rbeRb+ Re)1(221+rbeRbRc2單端輸入 同上 單端輸出 雙端輸入 )(2)/(rbeRbRLRc+mRe)1(2)/(+rbeRbRLRcm)(2rbeRb+ Re)1(221+rbeRbRcAucAud單 三, 改進(jìn)型差分放大電路具有恒流源的差分放大電路 射極電阻Re對(duì)共模輸入信號(hào)有負(fù)反饋?zhàn)饔?Re越大, 越小,KCMR值越大.但是Re又不能太大,因?yàn)镽e上的電壓降由 +iu+ou名稱 電路結(jié)構(gòu) 電流傳輸關(guān)系 動(dòng)態(tài)輸出電阻 基本型電流源

10、2cerRo=VCCRRI2CIT1T2+212+=RCII接入共集管的電流源 VCCRRI2CIT1T2+T3)221(22+=RcII2cerRo=串接電流源 VCCRRI2CIT1T2+T3T4212+=RCII221cerRo 威爾遜電流源 RRI2CIT1T3+VCCT2)2221(22+=RcII221cerRo 比例電流源 T1T2R1R2+VCC2CIRIR當(dāng)時(shí),21)105(ccII =RcIRRI212=22212)1(ceberrRRRRo+3. 輸出級(jí)電路輸出級(jí)電路需要有較強(qiáng)的 ,Re1=2.7K ,R1=100K ,R2=50K ,Rc2=2K ,Re2=1.6K ,

11、Rs=1K ,RL=8K ,1=2=50,rbe1=rbe2=900 .試求: 1. 求靜態(tài)工作點(diǎn); 2. 畫出放大電路的微變等效電路; 3. 求電路的輸入電阻Ri和輸出電阻Ro; 4. 計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au,Aus. 圖3.4(a) 解題思路:由于阻容耦合多級(jí)放大電路中的耦合電容具有隔直作用,所以其靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算按各單級(jí)電路分別計(jì)算.多級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)算可采用下述兩種方法: (1)若將后級(jí)電路的輸入電阻作為前級(jí)電路的負(fù)載,先計(jì)算出前級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)Au1,再單獨(dú)計(jì)算后級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)Au2.這樣電路總的電壓放大倍數(shù)Au即為兩者的乘積. (2)先單獨(dú)計(jì)算前級(jí)電路的電壓放大倍

12、數(shù)Au1,此時(shí)負(fù)載相當(dāng)于開路.再將前級(jí)電路的輸出電阻Ro1作為后級(jí)電路的信號(hào)源內(nèi)阻Rs2,計(jì)算出后級(jí)電路的電壓放大倍數(shù)Aus2.這樣電路總的電壓放大倍數(shù)Au也為兩者的乘積. 微電流源 (Widlar電流源) VCCRRI2CIT1T2+R2222lncRTcIIRVI=2222)1(ceberrRRRo+VCC+RSRb1Re1R1R2Re2Rc2RL+us-+uo-解:1. 靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算. 對(duì)第一級(jí):對(duì)第二級(jí):2.畫出放大電路的微變等效電路如圖3.4(b)所示. 圖3.4(b) 3. 輸入輸出電阻的計(jì)算 由圖(b)電路可知,第二級(jí)電路的輸入電阻Ri2的表達(dá)式為: 電路總的輸入電阻Ri的表達(dá)

13、式為: 電路的輸出電阻為: 4. 電壓放大倍數(shù)的計(jì)算 本例按第一種方法計(jì)算.由圖(b)電路可得: 代入已知數(shù)據(jù)得: .電路總的電壓放大倍數(shù)為:考慮信號(hào)源內(nèi)阻Rs時(shí)電路總的電壓放大倍數(shù)為: ARUVIbBEccBQ 357.2511807.012R)1(1e111=×+=+=mAAIIBQCQ75.1355011=×= VIVUCQccCEQ275.775.17.212R11e1=× = VVRRRUccB41250100502122=×+=+=22e22226.17.04RCQBEBEQImAUUI=VRIVUcCQccCEQ8.4)6.12(212)R

14、(2e222=+× =+ =+sU&1bI&1bI&2bI&2bI&1ber2berRsRb1Re1Rc2R1R2RL+Uo-RoRi2Rib1e1c1b2e2c2=KRRRbeir9.09.0/50/100/2212=×+=+=KRrRRibebi6.299.0/7.2)501(9.0/180/R)1(/21e111=KRRco2221e1121e11/R)1(/R)1(ibeiuRrRA+=&2222/beLcurRRA=&10097.021 =uuAA&&,97)100(97.021 = 

15、5;= =uuuAAA&&&當(dāng)然,也可按工程估算法估算電路的電壓放大倍數(shù).第一級(jí)為共集放大電路,其電壓放大倍數(shù) .第二級(jí)為共射放大電路,其電壓放大倍數(shù)為:于是,總的電壓放大倍數(shù)為 .計(jì)算誤差為3%,小于5%的工程誤差要求,估算成立. 例題3.2 圖3.5(a)為阻容耦合共射-共基放大電路.已知UBE1=UBE2=0.7V,1=2=100,.1. 計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn); 2. 畫出電路的微變等效 = ×+=+=usiiusARRRA&&11uA&1009.08/250/2222 =×= =beLcurRRA&10021

16、=uuuAAA&&&=10021bbbbrrVCC+(+12V)RS+us-RbK551100K5.1K2K3.1K9.4K10 K1K10Re1Rc1Re2Rb1Rb2Rc2RL+uo-ARUVIbBEccBQ 1521015517.012R)1(1e111=×+=+=mAAIIBQCQ5.115100111=×= VRIVUcCQccCEQ75.6)R(1e111=+ =VVRRRUccbbbB75.6129.4109.42122=×+=+=22e2225.23.17.075.6RCQBEBEQImAUUI=AIBQ 2522.畫微變等

17、效電路如圖3.5(b)所示. 圖3.5(b) 3.輸入輸出電阻 電路的輸入電阻為: 而 則 電路的輸出電阻為: 4.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算 將第二級(jí)的輸入電阻Ri2作為第一級(jí)的負(fù)載,計(jì)算第一級(jí)的電壓放大倍數(shù).先算第二級(jí)的輸入電阻: 而 則 于是,第一級(jí)共射電路的電壓放大倍數(shù)為 第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為 電路總的電壓放大倍數(shù)為 考慮信號(hào)源內(nèi)阻Rs時(shí)的電壓放大倍數(shù)為 VRIVUcCQccCE25.6)R(2e222=+ +sU&1bI&1bI&2bI&2bI&1ber2berRsRbRc2Rc1Re2RL+Uo-RoRi2Rib1e1c1b2e2c21/bebirR

18、R=×+=Krbe85.15.126)1001(1001=KRi85.185.1/551=KRRco12222e21/R+=beirR=×+=Krbe15.15.226)1001(1002=4.1110115.1/3.12iR6.085.1)0114.0/5.1(100/12111 =×=beicurRRA&7915.1)10/1(100/2222=×=beLcurRRA&4.47796.021 =× = =uuuAAA&&&從本例看出,由于第二級(jí)共基電路的輸入電阻很小,造成第一級(jí)共射電路的電壓放大倍數(shù)的

19、絕對(duì)值也很小,這就是多級(jí)放大電路級(jí)間相互影響的結(jié)果. 例題3.3 共源共射放大電路如圖3.6(a)所示.已知T1管的gm=0.6mA/V,T2管的rbe=1K ,=100. 1. 畫出電路的交流微變等效電路; 2. 計(jì)算輸入電阻和輸出電阻; 3. 計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au,Aus. 圖 3.6(a) 解題思路: 同例3.1. 解:1. 畫微變等效電路如圖3.6(b)所示. 圖3.6(b) 2.輸入輸出電阻計(jì)算 由圖(b)可知輸入電阻為 輸出電阻為 3.電壓放大倍數(shù)計(jì)算 第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為 第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為 1.47)4.47(84.11.084.1= ×+=+=uisiusARRR

20、A&&+us-+uo-RSK10K200K200K10RdRg1Rg2RgM1Rs1Rf K1RCK2RLK20VCC+T1T22bI&2bI&2beroU& +GSU&GSU&gmRg2Rg1RgRSRfRdRCRL+sU& +RiRi2Roebcgds=+=+=MRRRRgggi1.1200/2001000/21=KRRco2375.016.01)1/10(6.01/1/221 =×+×=+=+=fmbedmfmidmuRgrRgRgRRgA&總電壓放大倍數(shù)為 由于輸入電阻大于大于信號(hào)源內(nèi)阻(即11

21、00>>10),則考慮信號(hào)源內(nèi)阻后的電壓放大倍數(shù)仍為68.2. 例題3.4 恒流源式差分放大電路如圖3.7所示.已知晶體管的UBE=0.7V,穩(wěn)壓管的.1. 簡(jiǎn)述恒流源結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn); 2. 求電路的靜態(tài)工作點(diǎn); 3. 求差模電壓放大倍數(shù); 4. 求差模輸入電阻和輸出電阻. 圖3.7 解題思路:差分放大電路在進(jìn)行靜態(tài)分析時(shí)一般認(rèn)為UB=0,同時(shí)對(duì)恒流源式差分電路先從T3管計(jì)算入手,計(jì)算得ICQ3,利用電路的對(duì)稱性,IEQ1=IEQ2,則2IEQ1=ICQ3,即可求出T1,T2管的靜態(tài). 動(dòng)態(tài)計(jì)算時(shí),分清楚單端輸出還是雙端輸出,按相應(yīng)的方法求出動(dòng)態(tài)參數(shù). 解: 1.恒流源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):電路

22、中T3管構(gòu)成的有源負(fù)載代替長(zhǎng)尾式電路中的射極電阻Re,由于T3管c,e間的動(dòng)態(tài)電阻rce很大,其數(shù)量級(jí)約為100K 左右,加之T3管射極引入電阻Re后,使c極對(duì)地的等效電阻進(jìn)一步提高,這樣T3的工作電流ICQ3更趨于理想電流源.動(dòng)態(tài)電阻增大,差分電路的共模電壓放大倍數(shù)減小,而差模電壓放大倍數(shù)并不受影響,從而增大了共模抑制比,這樣電路抑制零點(diǎn)漂移的能力就增強(qiáng)了. 采用恒流源結(jié)構(gòu)在提高動(dòng)態(tài)電阻的同時(shí),晶體管c,e極間的直流電壓UCE變化并不大,這樣不用大幅度提高直流電源電壓,就能保證電路較大的動(dòng)態(tài)輸出電壓幅度. 2.靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算 先作T3管靜態(tài)計(jì)算,從其基極電位UB3入手.由電路圖知 T3管射極

23、電流IEQ3為 8.1811)20/2(100/22 =×=beLcurRRA&2.68)8.181(375.021= × = =uuuAAA&&&=10050bbr,= = = =KRKKRKRVVVVULcbEEccZ3053R1005126e,T1T2T3RCRCRbRbRLRwReDZK1K30200Vcc+EEV +iuVUVUZEEB66123 =+ =+ =若假定Rw的滑動(dòng)端處于中間位置,則根據(jù)差分電路的對(duì)稱性知 假設(shè)T1,T2管的基極電位UB=0V,則兩管的射極電位UE=-0.7V,那么 T3管的基極電流為 T3管的壓降UCE

24、Q3為 3.差模電壓放大倍數(shù)的計(jì)算 此電路為雙端輸出電路,則差模電壓放大倍數(shù)為 而 于是得 4.差模輸入電阻和輸出電阻的計(jì)算 輸入電阻Rid為 輸出電阻為 例題3.5 直接耦合放大電路如圖3.8(a)所示.兩個(gè)晶體管完全對(duì)稱,且已知 .試回答下列問(wèn)題:1. T1,T2各組成何種組態(tài)基本放大電路 2. 求其靜態(tài)工作點(diǎn); 3. 畫出放大電路的微變等效電路; 4. 求各級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù),輸入輸出電阻,并與差分放大電路差模電壓放大倍數(shù),差模輸入電阻和輸出電阻比較,有何結(jié)論. 3e331.053127.06R)(CQEEBEBEQImAVUUI=+ =mAIIIIICQEQEQC

25、QCQ05.02132121=AIIICQBQBQ 1121=VURIVUUEcCQccCEQCEQ7.77.010005.012121=+× = =AIICQBQ 233=VUUUUUEEECCEQ6)7.06(7.03333= = =2)1(2/wbebLcudRrRRRA+=&=×+=Krbe5.2605.026)501(1001822.0)501(5.265)230/100(50=×+×=udA&=+=KRrRRwbebid732)1(2=KRRco2002VUrBEbb7.0050=,圖3.8(a) 解題思路:此電路既可看成是單

26、端輸入,單端輸出的差分放大電路,按差分放大電路的計(jì)算方法計(jì)算.也可將其看成兩級(jí)直接耦合放大電路進(jìn)行計(jì)算.本例先按兩級(jí)直接耦合放大電路進(jìn)行計(jì)算,然后再按差分放大電路計(jì)算. 解: 1.由圖3.8(a)可見(jiàn),T1管組成共集組態(tài)放大電路,T2組成共基組態(tài)放大電路,故該電路為共集共基組合的兩級(jí)放大電路.它具有高輸入電阻和高輸出電阻,且具有很好的頻率特性,是一種寬帶放大電路. 2.靜態(tài)工作點(diǎn)估算 靜態(tài)時(shí)Ui=0,T1,T2管對(duì)稱,則IEQ1=IEQ2,從而有 即可解得 因?yàn)?所以 .而 ,這樣3.畫出電路小信號(hào)電路模型如圖3.8(b)所示. RCRERbRbVVcc15=+VVEE15 = K1K1K2.

27、2K15.7+Ui-UoT1T2Uo1EEEEQBEbBQVRIURI= + 11221211212CQCQEBEEEbEBEEEEQEQIImARUVRRUVII=+=002.0102.0201121=×= =VRIUAIIIbBQBCQBQBQ, VUE7.0 ccCVU=1VUVUUUEccECCEQ7.1511= = =VRIVUcCQccC8.1222= =VUUUECCEQ5.13)7.0(8.1222= = =RbRERbRC2ber1ber2bI&1bI&2bI&1bI&b1b2e1e2c1c2+Ui-+Uo-RiRi2Ro圖3.8(b

28、) 4.計(jì)算動(dòng)態(tài)參數(shù) T1組成共集放大電路,則第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為 而 ,所以 T2組成共基放大電路,則第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為 放大電路總的電壓放大倍數(shù)為 輸入電阻為 輸出電阻為 5. 再按差分電路計(jì)算動(dòng)態(tài)參數(shù) 此電路為單端輸出,故 結(jié)論:按照多級(jí)放大電路計(jì)算出的動(dòng)態(tài)參數(shù)即為差分放大電路的差模參數(shù),表明在單端輸出時(shí)省掉差分放大電路另一輸出端的電阻Rc不會(huì)影響電路的動(dòng)態(tài)參數(shù).這樣既可簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu),也可降低功耗. 例題3.6 電流源電路如圖3.9所示,已知各晶體管的特性相同, 均為0.7V,.(1) 求ICQ1,ICQ2各為多少;(2)當(dāng)Vcc=15V時(shí),使輸出電流為30 A的電阻R應(yīng)為多大;(3)

29、說(shuō)明T3管子對(duì)電路性能改善有何作用. )/)(1()/)(1(21211iEbebiEiouRRrRRRUUA+=&&&=+=KIrrEQbebe33.126)1(0121 +=+=465133.11122bebirRR49.0)046.0/15.7()501(33.11)046.0/15.7()501(1=×+×+=uA&2.4733.112.25022=+×=+=bebcurRRA&1.232.4749.021=×= =uuuAAA&&&)1/)(1()/)(1(2121+=+=bbeE

30、bebiEbebiRrRrRRRrRR=+=+KrRRrrRbebbbebeb66.4)(2121=KRRco2.21.23)33.11(22.250212=+××=+=bebcudrRRA&15.015.751233.112.250)1(22=××+×=+=EbebcucRrRRA&=+=KrRRbebid66.4)(21=+=KRrRREbebic731)1(2115415.01.23=ucudCMRAAK&&BEU,=321321bebeberrr=圖3.9 解:(1)求ICQ1,ICQ2 由于T1,T2特

31、性一致,且 所以 .由電路圖知 所以: (2)求R 通常值很大,所以 ,而所以: (3)T3管的作用 T3管構(gòu)成的射極跟隨器接在基準(zhǔn)晶體管T1的集電極與基極之間,由于射極跟隨器的隔離和電流放大作用,使T1,T2基極電流對(duì)參考電流IR的影響被減小到 ,使IC2與IR更接近.同時(shí),T3管的電流放大作用還可抑制由于溫度變化引起的IC1,IC2的變化,其穩(wěn)定過(guò)程為: T()-IC1,IC2-(IR確定)IB3-IE3 IC2(IC1) - IB2(IB1) 例題3.7 電路如圖3.10所示,求差模電壓增益Aud的表達(dá)式. VCCRRI2CIT1T2+T31CI1BI2BI3BI3EI,=321CCCB

32、BBIIIIII=2121,CBBBEIIIII22213=+=)1(2133+=+=CEBIII231)1(21()1(21()1(2CCCCBCRIIIIIII+=+=+=+=RRCCIIII2)1(212221+=+=RCII2RUUVIBEBEccR13 =KIUVIUVRCBEccRBEcc3.453304.11522211+11圖3.10 解題思路:這是一個(gè)由鏡像電流源作為負(fù)載的單端輸出的差分電路.靜態(tài)時(shí),ID2=IC1,ID2=ID3,抓住此點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)分析.動(dòng)態(tài)差模分析時(shí),抓住 及鏡像電流源特點(diǎn).解:由電路圖知,T0,T1構(gòu)成鏡像電流源,作為T2,T3構(gòu)成的差分電路的負(fù)載. (1

33、) 靜態(tài)分析 由于ID2=IC1,ID2=ID3,所以 從而 (2) 動(dòng)態(tài)分析 當(dāng)輸入差模信號(hào)時(shí),有: 由鏡像電流源的關(guān)系可得: 所以: 而根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管放大機(jī)理有 因此,單端輸出時(shí)的差模電壓增益為: 例題3.8 多級(jí)放大電路如圖3.12所示. 1.設(shè)全部晶體管的 ,T6管的發(fā)射結(jié)面積是T3發(fā)射結(jié)面積的4倍,即.試進(jìn)行整個(gè)放大電路的靜態(tài)分析,即求出電路中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電位和各晶體管的電流. ccV+EEV I1Ci0Ci2Di3DiLiRLT0T1T2T3+Ui-32ddii = 03313= = =DDCDLIIIII0= =LLoRIUIIIDD2132=32ddii = 210dcciii =

34、 = 333132)(dddcdLiiiiii = = = 223idmgsmdugugi = = LmidLdiLLioudRguRiuRiuuA =32VUBE7.01=>>,364EEII=2.設(shè)各晶體管的 ,試進(jìn)行放大電路的動(dòng)態(tài)小信號(hào)分析,即求出放大電路的輸入電阻Rid,輸出電阻Ro和電壓放大倍數(shù) .圖3.12 解題思路:圖示電路為一個(gè)4級(jí)直接耦合放大電路,第一,第二級(jí)為差分放大電路,且以鏡像電流源進(jìn)行發(fā)射極偏置;第三級(jí)為共射放大電路,并帶有射極電阻;第四級(jí)為共集放大電路.靜態(tài)分析時(shí)令輸入為零,并抓住鏡像電流源偏置這個(gè)關(guān)鍵.動(dòng)態(tài)分析時(shí),按多級(jí)放大電路逐級(jí)進(jìn)行計(jì)算. 解:1.

35、 因?yàn)?,所以靜態(tài)分析時(shí)可以忽略每只管子的基極電流.分析從T3,T9管組成的偏置鏡像電流源開始. 由圖3.12可見(jiàn),T9管的集電極電流為: 根據(jù)鏡像電流源特性知: 于是,第一級(jí)差分放大電路的靜態(tài)電流為: 從而求得 及 由于 ,所以 ,那么第二級(jí)差分放大電路的靜態(tài)參數(shù)為 于是 100=idoudUUA&&&=R1R2R3R4R5R6R7T1T2T3T4T5T6T7T8T91CI2CI3CI6CI5CI7CI8CIVccV15+VccV15 K6.28K20 K20 K3 K3.2K3 K7.15V10V101EUV7.0 4EUV3.9V12V7.0V0+Uid-+Uo-

36、9CI1>>mARVIccC5.06.287.0157.079=mAIICC5.093=mAIIIIICEECC25.02132121=5411211025.02015BBCccCCUUVRIVUU=× = =VUVUEE3.97.041= =,364EEII=mAIIIICEEC2443366=mAIIIIICCCEE12165454=VRIVUCccC123115355=× = =從而 經(jīng)T8管的基極射極電壓降(UBE8=0.7V)后,使Uo=0V,從而 上述計(jì)算的有關(guān)節(jié)點(diǎn)的電壓及相關(guān)支路的電流已表示在圖3.12的電路中. 2.動(dòng)態(tài)分析 放大電路的差模輸入電

37、阻 所以 放大電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)算: 第一級(jí)為雙端輸出差分放大電路,則 因?yàn)榈诙?jí)輸入電阻為 所以 第二級(jí)為單端輸出差分放大電路,從而 第三級(jí)輸入電阻為 而 則 第三級(jí)是由T7管組成的共射放大電路,其電壓放大倍數(shù)為 VUUUBECE7.12757=+=mARUVIIEccEC13.27.12154777=VVRIUUccCBC7.0157.151)(5787= ×= + =mARVUIIccoEC53150)(688=+=1122ebbeidrrR=×=+=KmAmVImVrCeb5.1025.02610126)1(11=×=KRid215.1021211211

38、)21/()21/(ebidbeidudrRRrRRA =&=+=KIrrREebbeid25.526)1(2224442225.10)225.5/20(501 ×=udA&4332)/(21beiudrRRA×=&+=+=KRIRrREbei235)1(26)1()1(47473=+KIrEbe6.226)1(44576.2)235/3(100212××=udA&因?yàn)?,所以第四級(jí)為T8管組成的共集電路,其電壓放大倍數(shù)近似為1,所以多級(jí)放大電路的總電壓增益為 多級(jí)放大電路的輸出電阻為第四級(jí)輸出電阻,其值為 例題3.9 在

39、圖3.13所示電路中,已知T1T3管的特性完全相同,>>2;反相輸入端的輸入電流為iI1,同相輸入端的輸入電流為iI2.試問(wèn): (1)iC2 (2)iB3 (3)Aui=uO/(iI1-iI2) 圖3.13 解題思路:本例電路求解的關(guān)鍵是T1,T2管構(gòu)成鏡像電流源的電流關(guān)系即 ,而T3管組成的是共射放大電路. 解: (1) 由于>>2,則由T1,T2管構(gòu)成鏡像電流源的電流關(guān)系得 (2) iB3=iI1-iC2iI1-iI2 (3) 輸出電壓的變化量和放大倍數(shù)分別為 例題3.10 比較圖3.14所示兩個(gè)電路,分別說(shuō)明它的是如何消除交越失真和如何實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)的. 47453)1()/(RrRRAbeiu+=&5684)1(RRrRbei>>+=7.62357.151003 =×uA84161)7.6(57224321=× ×× = =uuudududAAAAA&&&&&=××+=1603/101105261017.15/13685RrRRbeo22CIii212ICCiii=c3B3OI2I1OcB33cC3O)(RiuiiuARiRiuui= = = 圖3.14 解:在圖(a)所示電路中,D1,