BJT有源負(fù)載差分放大器TI課件

返回第四章4半導(dǎo)體電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)返回第四章4半導(dǎo)體電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)返回§4.1半導(dǎo)體放大電路的構(gòu)建準(zhǔn)則第四章選擇合適的器件建立合適的直流偏置具備良好的交流信號(hào)通道P103圖4.1-1例題選取合適的器件參數(shù)，比如ICM、BVCEO、PCM、fT等。BJT：保證BE結(jié)正偏，BC結(jié)反偏；FET:不同類型下保證其處于線性放大區(qū)。采用合適的耦合方式返回§4.1半導(dǎo)體放大電路的構(gòu)建準(zhǔn)則第四章選擇合適的器件第四章返回§4.2放大電路中器件的偏置技術(shù)幾種常用的偏置技術(shù)1.單電阻法缺點(diǎn)：工作點(diǎn)穩(wěn)定性差2.分壓法缺點(diǎn)：仍存在工作點(diǎn)隨溫度變化的問(wèn)題3.自給偏壓法缺點(diǎn)：只適用于耗盡型的FET4.混合偏置法第四章返回§4.2放大電路中器件的偏置技術(shù)幾種常用的偏置第四章返回集成電路中的偏置技術(shù)采用恒流源進(jìn)行直流偏置采用三極管或恒流源作有源負(fù)載第四章返回集成電路中的偏置技術(shù)采用恒流源進(jìn)行直流偏置采用三極第四章返回§4.3放大電路中的信號(hào)耦合技術(shù)單級(jí)放大器中的耦合技術(shù)常常采用電容進(jìn)行信號(hào)的耦合第四章返回§4.3放大電路中的信號(hào)耦合技術(shù)單級(jí)放大器中的第四章返回多級(jí)放大器中的耦合技術(shù)多級(jí)放大器的概念將多個(gè)單級(jí)放大器串接在一起，即可組成一個(gè)多級(jí)放大器第一級(jí)第二級(jí)第n級(jí)輸入輸出第四章返回多級(jí)放大器中的耦合技術(shù)多級(jí)放大器的概念將多個(gè)單級(jí)放第四章返回多級(jí)放大器中的耦合技術(shù)1.阻容耦合優(yōu)點(diǎn)：各級(jí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)互不干擾缺點(diǎn)：無(wú)法傳遞直流信號(hào)2.直接耦合優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便，易于集成缺點(diǎn)：各個(gè)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)互相干擾，需在電路上采取措施加以改進(jìn)。3.變壓器耦合優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，達(dá)到最佳級(jí)間配合。缺點(diǎn)：隔直流，且體積笨重，不易于集成。第四章返回多級(jí)放大器中的耦合技術(shù)1.阻容耦合優(yōu)點(diǎn)：各級(jí)放大器第四章返回多級(jí)放大器中電壓放大倍數(shù)的求解P111例題4.3.3-1第一級(jí)AV1第二級(jí)AV2第n級(jí)AVnvivovo1vo2第四章返回多級(jí)放大器中電壓放大倍數(shù)的求解P111例題4.3.第四章返回§4.4電流源及有源負(fù)載(1)電流源電路是指電流不隨電壓變化的電路。(2)電流源電路用于模擬集成放大器中，以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。

(3)用電流源做有源負(fù)載，可獲得增益高、動(dòng)態(tài)范圍大的特性。電流源概述第四章返回§4.4電流源及有源負(fù)載(1)電流源電路是指電第四章返回(4)用電流源給電容充電，以獲得線性電壓輸出。(5)電流源還可單獨(dú)制成穩(wěn)流電源使用。(6)在模擬集成電路中，常用的電流源電路有：鏡象電流源、比例電流源、微電流源、多路電流源等。電流源概述第四章返回(4)用電流源給電容充電，以獲得線性電壓輸出。(5第四章返回基本鏡像電流源電路要求電路工作原理三極管T1、T2為對(duì)稱管，即其器件參數(shù)完全相同。IC2和IR是鏡像關(guān)系，且b>>2第四章返回基本鏡像電流源電路要求電路工作原理三極管T1、T2第四章返回改進(jìn)型鏡像電流源電路工作原理由于有T3存在，IB3將比鏡像電流源中的2IB小1＋β3倍。因此IC2和IREF更加接近。第四章返回改進(jìn)型鏡像電流源電路工作原理由于有T3存在，IB3第四章返回多路鏡像電流源通過(guò)一個(gè)基準(zhǔn)電流源帶動(dòng)多個(gè)三極管的輸出電流，即可構(gòu)成多路電流源，即一個(gè)基準(zhǔn)電流IREF可獲得多個(gè)恒定電流。此時(shí)，Iom與IR之間的誤差將由原來(lái)的（m+1)IB的減小為第四章返回多路鏡像電流源通過(guò)一個(gè)基準(zhǔn)電流源帶動(dòng)多個(gè)三極管的輸?shù)谒恼路祷匚㈦娏髟丛阽R像電流源中接入Re電阻，可以得到一個(gè)比基準(zhǔn)電流小許多倍的微電流源，適用微功耗的集成電路中。IES1=IES2第四章返回微電流源在鏡像電流源中接入Re電阻，可以得到一個(gè)比第四章返回比例電流源在鏡像電流源電路的基礎(chǔ)上，增加兩個(gè)發(fā)射極電阻，使兩個(gè)發(fā)射極電阻中的電流成一定的比例關(guān)系，即可構(gòu)成比例電流源。第四章返回比例電流源在鏡像電流源電路的基礎(chǔ)上，增加兩個(gè)發(fā)射極第四章返回有源負(fù)載電路恒流源由于其動(dòng)態(tài)輸出電阻很大，故在電路中可用作放大器的有源負(fù)載，從而提高電路的電壓放大倍數(shù)。T2、T3組成恒流源，作為T1的有源負(fù)載第四章返回有源負(fù)載電路恒流源由于其動(dòng)態(tài)輸出電阻很大，故在電路第四章返回§4.5復(fù)合管及復(fù)合結(jié)構(gòu)電路復(fù)合管當(dāng)兩個(gè)三極管組合在一起時(shí)，可等效為一個(gè)管子，稱為復(fù)合管（達(dá)林頓管）。兩個(gè)相同類型的管子組成的復(fù)合管，等效后管子的類型與原類型相同。兩個(gè)不同類型的管子組成的復(fù)合管，等效后管子的類型取決于第一個(gè)管子的類型。第四章返回§4.5復(fù)合管及復(fù)合結(jié)構(gòu)電路復(fù)當(dāng)兩個(gè)三極管組合第四章返回同類型管子組成的復(fù)合管ibib2ic1ic2icie第四章返回同類型管子組成的復(fù)合管ibib2ic1ic2ici第四章返回互補(bǔ)型管子組成的復(fù)合管兩個(gè)不同類型的管子組成的復(fù)合管，等效后管子的類型取決于第一個(gè)管子的類型。第四章返回互補(bǔ)型管子組成的復(fù)合管兩個(gè)不同類型的管子組成的復(fù)合第四章返回組成復(fù)合管的原則管內(nèi)電流方向要一致能組成復(fù)合管不能組成復(fù)合管第四章返回組成復(fù)合管的原則管內(nèi)電流方向要一致能組成復(fù)合管不能第四章返回復(fù)合結(jié)構(gòu)電路CECB電路共射和共基放大電路組合在一起，組成復(fù)合結(jié)構(gòu)電路，常稱為串接放大器。交流通路第四章返回復(fù)合結(jié)構(gòu)電路CECB電路共射和共基放大電路組合在一第四章返回CECB電路交流通路小信號(hào)等效電路第四章返回CECB電路交流通路小信號(hào)等效電路第四章返回§4.6差分放大差分放大電路及其工作原理電路形式

差分放大電路是由對(duì)稱的兩個(gè)基本共射放大電路，通過(guò)射極公共電阻耦合構(gòu)成的。

對(duì)稱的含義為兩個(gè)三極管的特性一致，電路參數(shù)對(duì)應(yīng)相等。第四章返回§4.6差分放大差分放大電路及其工作原理電路形第四章返回差分電路的作用抑制零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移當(dāng)電路沒有輸入信號(hào)時(shí)，由于電源電壓或外界環(huán)境因素的變化，會(huì)使得電路的輸出電壓不為零，而有緩慢而無(wú)規(guī)則的飄動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移。由于外界對(duì)電路的干擾是一致的，而電路又是左右對(duì)稱的，所以當(dāng)電路從C1和C2之間輸出時(shí)，其干擾相互抵消，故起到消除零點(diǎn)漂移的作用。第四章返回差分電路的作用抑制零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移當(dāng)電路沒有輸入信第四章返回差模信號(hào)和共模信號(hào)差模信號(hào)共模信號(hào)純差模輸入純共模輸入任意輸入信號(hào)都可以分解為差模信號(hào)和共模信號(hào)之和。第四章返回差模信號(hào)和共模信號(hào)差模信號(hào)共模信號(hào)純差模輸入純共模第四章返回輸入輸出方式差分放大電路有兩個(gè)輸入端可以實(shí)現(xiàn)雙端輸入和單端輸入

差分放大電路可以有兩個(gè)輸出端:一個(gè)是集電極C1，另一個(gè)是集電極C2。從C1和C2輸出稱為雙端輸出，僅從集電極C1或C2

對(duì)地輸出稱為單端輸出。。雙入－雙出雙入－單出單入－雙出單入－單出第四章返回輸入輸出方式差分放大電路有兩個(gè)輸入端可以實(shí)現(xiàn)雙端輸?shù)谒恼路祷仂o態(tài)分析第四章返回靜態(tài)分析第四章返回動(dòng)態(tài)分析對(duì)于純差模輸入信號(hào)，公共發(fā)射極E點(diǎn)相當(dāng)于交流短路。對(duì)于純共模輸入信號(hào)：雙端輸出時(shí)，差分電路能放大差模信號(hào)，抑制共模信號(hào)第四章返回動(dòng)態(tài)分析對(duì)于純差模輸入信號(hào)，公共發(fā)射極E點(diǎn)相當(dāng)于交第四章返回差分放大器的性能表征差分放大器的性能主要可用以下幾個(gè)參數(shù)表征差模放大倍數(shù)AVD：共模放大倍數(shù)AVC：共模抑制比CMRR：除此以外，還有輸入輸出電阻、頻響特性等。第四章返回差分放大器的性能表征差分放大器的性能主要可用以下幾第四章返回差模放大倍數(shù)當(dāng)電路為純差模輸入時(shí)，其交流通路如下所示：第四章返回差模放大倍數(shù)當(dāng)電路為純差模輸入時(shí)，其交流通路如下所第四章返回單端輸出差模放大倍數(shù)從C1端輸出從C2端輸出第四章返回單端輸出差模放大倍數(shù)從C1端輸出從C2端輸出第四章返回差模輸入輸出電阻差模輸入電阻差模輸出電阻單端輸出雙端輸出第四章返回差模輸入輸出電阻差模輸入電阻差模輸出電阻單端輸出雙第四章返回共模電壓放大倍數(shù)當(dāng)電路為純共模輸入信號(hào)時(shí)，其交流等效電路為：雙端輸出時(shí)單端輸出時(shí)共模微變等效電路第四章返回共模電壓放大倍數(shù)當(dāng)電路為純共模輸入信號(hào)時(shí)，其交流等第四章返回帶恒流源的差分放大電路靜態(tài)時(shí)，恒流源提供電路直流電源；動(dòng)態(tài)時(shí)恒流源等效于阻值很大的電阻。r0為降低共模放大倍數(shù)，可采用恒流源替代射極電阻Re。第四章返回帶恒流源的差分放大電路靜態(tài)時(shí)，恒流源提供電路直流電第四章返回共模輸入輸出電阻共模輸入電阻共模輸出電阻單端輸出雙端輸出第四章返回共模輸入輸出電阻共模輸入電阻共模輸出電阻單端輸出雙第四章返回電路單端輸入時(shí)的情況單端輸入可看成是雙端輸入的特例，即可將單端輸入轉(zhuǎn)換成雙端輸入。假設(shè)：?jiǎn)味溯斎朕D(zhuǎn)換成雙端輸入時(shí)，差模信號(hào)為vid，共模信號(hào)為vic，與原來(lái)單端輸入時(shí)相同。此時(shí)電路總的輸出電壓為：第四章返回電路單端輸入時(shí)的情況單端輸入可看成是雙端輸入的特例第四章返回共模抑制比共模抑制比用來(lái)表征電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能力。CMRR越大，表明電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能力越強(qiáng)，抗干擾能力越好。理想時(shí)CMRR=。雙端輸出時(shí)：因?yàn)锳VC=0，所以CMRR=單端輸出時(shí)：為提高共模抑制比，采用恒流源代替射極公共電阻。第四章返回共模抑制比共模抑制比用來(lái)表征電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能圖中縱坐標(biāo)為傳輸特性曲線P134例4.6.2-1圖中縱坐標(biāo)為傳輸特性曲線P134第四章返回BJT有源負(fù)載差分放大器TI、T2組成差分放大器；T3、T4組成鏡像恒流源，作差分放大器的有源負(fù)載。靜態(tài)分析第四章返回BJT有源負(fù)載差分放大器TI、T2組成差分放大器；第四章返回動(dòng)態(tài)分析純差模輸入純共模輸入雖為單端輸出，但AVD2與雙端輸出相同第四章返回動(dòng)態(tài)分析純差模輸入純共模輸入雖為單端輸出，但AVD幾種輸入輸出方式指標(biāo)比較輸出方式雙出單出雙出單出幾種輸入輸出方式指標(biāo)比較輸出方式雙出單出雙出單出幾種輸入輸出方式指標(biāo)比較輸出方式雙出單出雙出單出幾種輸入輸出方式指標(biāo)比較輸出方式雙出單出雙出單出4.6.4FET有源負(fù)載差分式放大器1.電路組成2.差模增益3.差模輸入電阻4.6.4FET有源負(fù)載差分式放大器1.電路組成2.第四章返回4.7反饋反饋的基本概念將電路輸出量的一部分或全部經(jīng)過(guò)一定的電路送回到電路的輸入端，同輸入信號(hào)混合后，再將混合后的凈輸入信號(hào)去控制輸出，稱為反饋。Xi為輸入信號(hào)Xf為反饋信號(hào)Xid為凈輸入信號(hào)第四章返回第四章返回反饋的分類負(fù)反饋正反饋第四章返回瞬時(shí)極性法第四章返回在放大電路的輸入端，假設(shè)一個(gè)輸入信號(hào)對(duì)地的極性，可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示。按信號(hào)傳輸方向依次判斷相關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)極性，直至判斷出反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。如果反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。例1負(fù)反饋瞬時(shí)極性法第四章返回第四章返回瞬時(shí)極性法例2負(fù)反饋例3負(fù)反饋例4正反饋第四章返回反饋的分類第四章返回直流反饋：對(duì)直流信號(hào)的反饋交流反饋：對(duì)交流信號(hào)的反饋外部反饋：通過(guò)外接電路元件來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋內(nèi)部反饋：由器件內(nèi)部產(chǎn)生的反饋全局反饋/局部反饋人工反饋/寄生反饋反饋的分類第四章返回第四章返回輸入端引入反饋的方式并聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的同一輸入端串聯(lián)反饋：反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的兩個(gè)不同輸入端反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電流的形式進(jìn)行比較反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓的形式進(jìn)行比較反饋的基本組態(tài)第四章返回第四章返回例題串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋例1例2例3串聯(lián)反饋例4并聯(lián)反饋第四章返回第四章返回輸出端獲取反饋的方式電壓反饋：反饋信號(hào)的取樣對(duì)象是輸出電壓，稱為電壓反饋。電流反饋：反饋信號(hào)的取樣對(duì)象是輸出電流，稱為電流反饋。判別方法將輸出端交流短路，若反饋信號(hào)為零，則為電壓反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，則為電流反饋?？梢苑€(wěn)定輸出電壓可以穩(wěn)定輸出電流第四章返回第四章返回例題例1電壓反饋例2電流反饋例3電流反饋第四章返回第四章返回反饋的四種基本組態(tài)將輸入端引入反饋的方式和輸出端獲取的反饋的方式組合起來(lái)，可得到以下四種基本反饋組態(tài)電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)第四章返回第四章返回例題例1電壓串聯(lián)負(fù)反饋例2電壓并聯(lián)負(fù)反饋例3電流并聯(lián)負(fù)反饋例4電流串聯(lián)負(fù)反饋第四章返回第四章返回反饋的基本表達(dá)式開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)第四章返回不同反饋類型時(shí)，A和F的不同含義不同反饋類型時(shí)，A和F的不同含義第四章返回閉環(huán)電壓放大倍數(shù)負(fù)反饋第四章返回第四章返回反饋深度稱為反饋深度當(dāng)1+AF＞1時(shí)，AF＜A，相當(dāng)于負(fù)反饋當(dāng)1+AF＜1時(shí)，AF＞A，相當(dāng)于正反饋當(dāng)1+AF＞＞

1時(shí)，稱為深度負(fù)反饋第四章返回第四章返回深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)可表示為:由此可以得到：對(duì)于串聯(lián)反饋：入手—虛短對(duì)于并聯(lián)反饋：入手—虛斷第四章返回第四章返回例題1虛短：同相放大器當(dāng)R1=時(shí)，AVF=1,稱為電壓跟隨器。第四章返回第四章返回例題2虛短：反相放大器虛斷：第四章返回第四章返回例題3虛短：虛斷：第四章返回第四章返回例題4虛短：虛斷：第四章返回引入負(fù)反饋的好處和問(wèn)題第四章返回負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)1.增加放大倍數(shù)的穩(wěn)定性定性外界影響引入負(fù)反饋的好處和問(wèn)題第四章返回第四章返回負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)定量加入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)的變化只有原來(lái)的1/(1+AF)第四章返回第四章返回2.通頻帶展寬，頻率失真減小負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)頻率變化將信號(hào)頻率的變化看成是一外界變動(dòng)因素，則：放大倍數(shù)隨頻率變化的速度減慢開環(huán)幅頻響應(yīng)閉環(huán)幅頻響應(yīng)第四章返回第四章返回3.非線性失真減小，輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍展寬負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)動(dòng)畫（9－3）失真的反饋信號(hào)，使凈輸入產(chǎn)生相反的失真，從而彌補(bǔ)了放大電路本身的非線性失真。負(fù)反饋可以改善放大電路的非線性失真，但是只能改善反饋環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的非線性失真。第四章返回第四章返回負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)4.提高電路的信噪比由于負(fù)反饋的引入可使放大倍數(shù)減小，故使有用信號(hào)和噪聲、干擾電平一同減小。如果可以人為的增加輸入的有用信號(hào)，使其輸出保持與無(wú)反饋時(shí)一樣，則電路的信噪比就可以提高了。負(fù)反饋本身并不能提高信噪比，只是為提高信噪比提供了條件。第四章返回第四章返回負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)5.改變輸入電阻和輸出電阻負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關(guān)，即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋有關(guān)，而與電壓或電流反饋無(wú)關(guān)。負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響與獲取反饋信號(hào)的方式有關(guān)，即與電壓或電流反饋有關(guān)，而與串聯(lián)或并聯(lián)反饋無(wú)關(guān)。第四章返回第四章返回串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加加入負(fù)反饋后的輸入電阻是沒有反饋時(shí)的1＋AF倍第四章返回第四章返回并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減少加入負(fù)反饋后的輸入電阻是沒有反饋時(shí)的1/(1＋AF)第四章返回第四章返回電壓負(fù)反饋使輸出電阻減少加入負(fù)反饋后的輸出電阻是沒有反饋時(shí)的1/(1＋AF)倍第四章返回第四章返回電流負(fù)反饋使輸出電阻增加加入負(fù)反饋后的輸出電阻是沒有反饋時(shí)的1＋AF倍輸出電流與測(cè)試電流方向相反第四章返回第四章返回負(fù)反饋帶來(lái)的問(wèn)題自激振蕩的概念電路輸入端不加信號(hào)，輸出端仍有信號(hào)輸出，這種現(xiàn)象稱為自激。產(chǎn)生自激振蕩的條件放大器的閉環(huán)增益所以，當(dāng)1+AF=0時(shí)，AF=，電路產(chǎn)生自激振蕩，由此可得產(chǎn)生自激振蕩的條件為：幅度條件相位條件第四章返回第四章返回負(fù)反饋帶來(lái)的問(wèn)題產(chǎn)生自激振蕩的原因由于放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)引入附加相移，使電路由原來(lái)的負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答仭Ｏ约ふ袷幍姆椒ㄍㄟ^(guò)破壞產(chǎn)生自激振蕩的條件，以消除自激振蕩的產(chǎn)生。常用的方法為頻率補(bǔ)償法。第四章返回第四章返回負(fù)反饋帶來(lái)的問(wèn)題穩(wěn)定裕度的概念離產(chǎn)生自激振蕩的幅度條件和相位條件的距離，稱為穩(wěn)定裕度。距離越遠(yuǎn)，穩(wěn)定性越好。增益裕度相位裕度穩(wěn)定裕度第四章返回第四章返回負(fù)反饋帶來(lái)的問(wèn)題增益裕度相位裕度附加相移AF=180時(shí)所對(duì)應(yīng)的AF的值與1的差。fc指|AF|=180o時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率20log|AF|=0dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的附加相移AF與180o的差值。fo指20log|AF|=0dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率第四章返回返回第四章4半導(dǎo)體電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)返回第四章4半導(dǎo)體電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)返回§4.1半導(dǎo)體放大電路的構(gòu)建準(zhǔn)則第四章選擇合適的器件建立合適的直流偏置具備良好的交流信號(hào)通道P103圖4.1-1例題選取合適的器件參數(shù)，比如ICM、BVCEO、PCM、fT等。BJT：保證BE結(jié)正偏，BC結(jié)反偏；FET:不同類型下保證其處于線性放大區(qū)。采用合適的耦合方式返回§4.1半導(dǎo)體放大電路的構(gòu)建準(zhǔn)則第四章選擇合適的器件第四章返回§4.2放大電路中器件的偏置技術(shù)幾種常用的偏置技術(shù)1.單電阻法缺點(diǎn)：工作點(diǎn)穩(wěn)定性差2.分壓法缺點(diǎn)：仍存在工作點(diǎn)隨溫度變化的問(wèn)題3.自給偏壓法缺點(diǎn)：只適用于耗盡型的FET4.混合偏置法第四章返回§4.2放大電路中器件的偏置技術(shù)幾種常用的偏置第四章返回集成電路中的偏置技術(shù)采用恒流源進(jìn)行直流偏置采用三極管或恒流源作有源負(fù)載第四章返回集成電路中的偏置技術(shù)采用恒流源進(jìn)行直流偏置采用三極第四章返回§4.3放大電路中的信號(hào)耦合技術(shù)單級(jí)放大器中的耦合技術(shù)常常采用電容進(jìn)行信號(hào)的耦合第四章返回§4.3放大電路中的信號(hào)耦合技術(shù)單級(jí)放大器中的第四章返回多級(jí)放大器中的耦合技術(shù)多級(jí)放大器的概念將多個(gè)單級(jí)放大器串接在一起，即可組成一個(gè)多級(jí)放大器第一級(jí)第二級(jí)第n級(jí)輸入輸出第四章返回多級(jí)放大器中的耦合技術(shù)多級(jí)放大器的概念將多個(gè)單級(jí)放第四章返回多級(jí)放大器中的耦合技術(shù)1.阻容耦合優(yōu)點(diǎn)：各級(jí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)互不干擾缺點(diǎn)：無(wú)法傳遞直流信號(hào)2.直接耦合優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便，易于集成缺點(diǎn)：各個(gè)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)互相干擾，需在電路上采取措施加以改進(jìn)。3.變壓器耦合優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，達(dá)到最佳級(jí)間配合。缺點(diǎn)：隔直流，且體積笨重，不易于集成。第四章返回多級(jí)放大器中的耦合技術(shù)1.阻容耦合優(yōu)點(diǎn)：各級(jí)放大器第四章返回多級(jí)放大器中電壓放大倍數(shù)的求解P111例題4.3.3-1第一級(jí)AV1第二級(jí)AV2第n級(jí)AVnvivovo1vo2第四章返回多級(jí)放大器中電壓放大倍數(shù)的求解P111例題4.3.第四章返回§4.4電流源及有源負(fù)載(1)電流源電路是指電流不隨電壓變化的電路。(2)電流源電路用于模擬集成放大器中，以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。

(3)用電流源做有源負(fù)載，可獲得增益高、動(dòng)態(tài)范圍大的特性。電流源概述第四章返回§4.4電流源及有源負(fù)載(1)電流源電路是指電第四章返回(4)用電流源給電容充電，以獲得線性電壓輸出。(5)電流源還可單獨(dú)制成穩(wěn)流電源使用。(6)在模擬集成電路中，常用的電流源電路有：鏡象電流源、比例電流源、微電流源、多路電流源等。電流源概述第四章返回(4)用電流源給電容充電，以獲得線性電壓輸出。(5第四章返回基本鏡像電流源電路要求電路工作原理三極管T1、T2為對(duì)稱管，即其器件參數(shù)完全相同。IC2和IR是鏡像關(guān)系，且b>>2第四章返回基本鏡像電流源電路要求電路工作原理三極管T1、T2第四章返回改進(jìn)型鏡像電流源電路工作原理由于有T3存在，IB3將比鏡像電流源中的2IB小1＋β3倍。因此IC2和IREF更加接近。第四章返回改進(jìn)型鏡像電流源電路工作原理由于有T3存在，IB3第四章返回多路鏡像電流源通過(guò)一個(gè)基準(zhǔn)電流源帶動(dòng)多個(gè)三極管的輸出電流，即可構(gòu)成多路電流源，即一個(gè)基準(zhǔn)電流IREF可獲得多個(gè)恒定電流。此時(shí)，Iom與IR之間的誤差將由原來(lái)的（m+1)IB的減小為第四章返回多路鏡像電流源通過(guò)一個(gè)基準(zhǔn)電流源帶動(dòng)多個(gè)三極管的輸?shù)谒恼路祷匚㈦娏髟丛阽R像電流源中接入Re電阻，可以得到一個(gè)比基準(zhǔn)電流小許多倍的微電流源，適用微功耗的集成電路中。IES1=IES2第四章返回微電流源在鏡像電流源中接入Re電阻，可以得到一個(gè)比第四章返回比例電流源在鏡像電流源電路的基礎(chǔ)上，增加兩個(gè)發(fā)射極電阻，使兩個(gè)發(fā)射極電阻中的電流成一定的比例關(guān)系，即可構(gòu)成比例電流源。第四章返回比例電流源在鏡像電流源電路的基礎(chǔ)上，增加兩個(gè)發(fā)射極第四章返回有源負(fù)載電路恒流源由于其動(dòng)態(tài)輸出電阻很大，故在電路中可用作放大器的有源負(fù)載，從而提高電路的電壓放大倍數(shù)。T2、T3組成恒流源，作為T1的有源負(fù)載第四章返回有源負(fù)載電路恒流源由于其動(dòng)態(tài)輸出電阻很大，故在電路第四章返回§4.5復(fù)合管及復(fù)合結(jié)構(gòu)電路復(fù)合管當(dāng)兩個(gè)三極管組合在一起時(shí)，可等效為一個(gè)管子，稱為復(fù)合管（達(dá)林頓管）。兩個(gè)相同類型的管子組成的復(fù)合管，等效后管子的類型與原類型相同。兩個(gè)不同類型的管子組成的復(fù)合管，等效后管子的類型取決于第一個(gè)管子的類型。第四章返回§4.5復(fù)合管及復(fù)合結(jié)構(gòu)電路復(fù)當(dāng)兩個(gè)三極管組合第四章返回同類型管子組成的復(fù)合管ibib2ic1ic2icie第四章返回同類型管子組成的復(fù)合管ibib2ic1ic2ici第四章返回互補(bǔ)型管子組成的復(fù)合管兩個(gè)不同類型的管子組成的復(fù)合管，等效后管子的類型取決于第一個(gè)管子的類型。第四章返回互補(bǔ)型管子組成的復(fù)合管兩個(gè)不同類型的管子組成的復(fù)合第四章返回組成復(fù)合管的原則管內(nèi)電流方向要一致能組成復(fù)合管不能組成復(fù)合管第四章返回組成復(fù)合管的原則管內(nèi)電流方向要一致能組成復(fù)合管不能第四章返回復(fù)合結(jié)構(gòu)電路CECB電路共射和共基放大電路組合在一起，組成復(fù)合結(jié)構(gòu)電路，常稱為串接放大器。交流通路第四章返回復(fù)合結(jié)構(gòu)電路CECB電路共射和共基放大電路組合在一第四章返回CECB電路交流通路小信號(hào)等效電路第四章返回CECB電路交流通路小信號(hào)等效電路第四章返回§4.6差分放大差分放大電路及其工作原理電路形式

差分放大電路是由對(duì)稱的兩個(gè)基本共射放大電路，通過(guò)射極公共電阻耦合構(gòu)成的。

對(duì)稱的含義為兩個(gè)三極管的特性一致，電路參數(shù)對(duì)應(yīng)相等。第四章返回§4.6差分放大差分放大電路及其工作原理電路形第四章返回差分電路的作用抑制零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移當(dāng)電路沒有輸入信號(hào)時(shí)，由于電源電壓或外界環(huán)境因素的變化，會(huì)使得電路的輸出電壓不為零，而有緩慢而無(wú)規(guī)則的飄動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移。由于外界對(duì)電路的干擾是一致的，而電路又是左右對(duì)稱的，所以當(dāng)電路從C1和C2之間輸出時(shí)，其干擾相互抵消，故起到消除零點(diǎn)漂移的作用。第四章返回差分電路的作用抑制零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移當(dāng)電路沒有輸入信第四章返回差模信號(hào)和共模信號(hào)差模信號(hào)共模信號(hào)純差模輸入純共模輸入任意輸入信號(hào)都可以分解為差模信號(hào)和共模信號(hào)之和。第四章返回差模信號(hào)和共模信號(hào)差模信號(hào)共模信號(hào)純差模輸入純共模第四章返回輸入輸出方式差分放大電路有兩個(gè)輸入端可以實(shí)現(xiàn)雙端輸入和單端輸入

差分放大電路可以有兩個(gè)輸出端:一個(gè)是集電極C1，另一個(gè)是集電極C2。從C1和C2輸出稱為雙端輸出，僅從集電極C1或C2

對(duì)地輸出稱為單端輸出。。雙入－雙出雙入－單出單入－雙出單入－單出第四章返回輸入輸出方式差分放大電路有兩個(gè)輸入端可以實(shí)現(xiàn)雙端輸?shù)谒恼路祷仂o態(tài)分析第四章返回靜態(tài)分析第四章返回動(dòng)態(tài)分析對(duì)于純差模輸入信號(hào)，公共發(fā)射極E點(diǎn)相當(dāng)于交流短路。對(duì)于純共模輸入信號(hào)：雙端輸出時(shí)，差分電路能放大差模信號(hào)，抑制共模信號(hào)第四章返回動(dòng)態(tài)分析對(duì)于純差模輸入信號(hào)，公共發(fā)射極E點(diǎn)相當(dāng)于交第四章返回差分放大器的性能表征差分放大器的性能主要可用以下幾個(gè)參數(shù)表征差模放大倍數(shù)AVD：共模放大倍數(shù)AVC：共模抑制比CMRR：除此以外，還有輸入輸出電阻、頻響特性等。第四章返回差分放大器的性能表征差分放大器的性能主要可用以下幾第四章返回差模放大倍數(shù)當(dāng)電路為純差模輸入時(shí)，其交流通路如下所示：第四章返回差模放大倍數(shù)當(dāng)電路為純差模輸入時(shí)，其交流通路如下所第四章返回單端輸出差模放大倍數(shù)從C1端輸出從C2端輸出第四章返回單端輸出差模放大倍數(shù)從C1端輸出從C2端輸出第四章返回差模輸入輸出電阻差模輸入電阻差模輸出電阻單端輸出雙端輸出第四章返回差模輸入輸出電阻差模輸入電阻差模輸出電阻單端輸出雙第四章返回共模電壓放大倍數(shù)當(dāng)電路為純共模輸入信號(hào)時(shí)，其交流等效電路為：雙端輸出時(shí)單端輸出時(shí)共模微變等效電路第四章返回共模電壓放大倍數(shù)當(dāng)電路為純共模輸入信號(hào)時(shí)，其交流等第四章返回帶恒流源的差分放大電路靜態(tài)時(shí)，恒流源提供電路直流電源；動(dòng)態(tài)時(shí)恒流源等效于阻值很大的電阻。r0為降低共模放大倍數(shù)，可采用恒流源替代射極電阻Re。第四章返回帶恒流源的差分放大電路靜態(tài)時(shí)，恒流源提供電路直流電第四章返回共模輸入輸出電阻共模輸入電阻共模輸出電阻單端輸出雙端輸出第四章返回共模輸入輸出電阻共模輸入電阻共模輸出電阻單端輸出雙第四章返回電路單端輸入時(shí)的情況單端輸入可看成是雙端輸入的特例，即可將單端輸入轉(zhuǎn)換成雙端輸入。假設(shè)：?jiǎn)味溯斎朕D(zhuǎn)換成雙端輸入時(shí)，差模信號(hào)為vid，共模信號(hào)為vic，與原來(lái)單端輸入時(shí)相同。此時(shí)電路總的輸出電壓為：第四章返回電路單端輸入時(shí)的情況單端輸入可看成是雙端輸入的特例第四章返回共模抑制比共模抑制比用來(lái)表征電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能力。CMRR越大，表明電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能力越強(qiáng)，抗干擾能力越好。理想時(shí)CMRR=。雙端輸出時(shí)：因?yàn)锳VC=0，所以CMRR=單端輸出時(shí)：為提高共模抑制比，采用恒流源代替射極公共電阻。第四章返回共模抑制比共模抑制比用來(lái)表征電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能圖中縱坐標(biāo)為傳輸特性曲線P134例4.6.2-1圖中縱坐標(biāo)為傳輸特性曲線P134第四章返回BJT有源負(fù)載差分放大器TI、T2組成差分放大器；T3、T4組成鏡像恒流源，作差分放大器的有源負(fù)載。靜態(tài)分析第四章返回BJT有源負(fù)載差分放大器TI、T2組成差分放大器；第四章返回動(dòng)態(tài)分析純差模輸入純共模輸入雖為單端輸出，但AVD2與雙端輸出相同第四章返回動(dòng)態(tài)分析純差模輸入純共模輸入雖為單端輸出，但AVD幾種輸入輸出方式指標(biāo)比較輸出方式雙出單出雙出單出幾種輸入輸出方式指標(biāo)比較輸出方式雙出單出雙出單出幾種輸入輸出方式指標(biāo)比較輸出方式雙出單出雙出單出幾種輸入輸出方式指標(biāo)比較輸出方式雙出單出雙出單出4.6.4FET有源負(fù)載差分式放大器1.電路組成2.差模增益3.差模輸入電阻4.6.4FET有源負(fù)載差分式放大器1.電路組成2.第四章返回4.7反饋反饋的基本概念將電路輸出量的一部分或全部經(jīng)過(guò)一定的電路送回到電路的輸入端，同輸入信號(hào)混合后，再將混合后的凈輸入信號(hào)去控制輸出，稱為反饋。Xi為輸入信號(hào)Xf為反饋信號(hào)Xid為凈輸入信號(hào)第四章返回第四章返回反饋的分類負(fù)反饋正反饋第四章返回瞬時(shí)極性法第四章返回在放大電路的輸入端，假設(shè)一個(gè)輸入信號(hào)對(duì)地的極性，可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示。按信號(hào)傳輸方向依次判斷相關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)極性，直至判斷出反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。如果反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。例1負(fù)反饋瞬時(shí)極性法第四章返回第四章返回瞬時(shí)極性法例2負(fù)反饋例3負(fù)反饋例4正反饋第四章返回反饋的分類第四章返回直流反饋：對(duì)直流信號(hào)的反饋交流反饋：對(duì)交流信號(hào)的反饋外部反饋：通過(guò)外接電路元件來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋內(nèi)部反饋：由器件內(nèi)部產(chǎn)生的反饋全局反饋/局部反饋人工反饋/寄生反饋反饋的分類第四章返回第四章返回輸入端引入反饋的方式并聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的同一輸入端串聯(lián)反饋：反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的兩個(gè)不同輸入端反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電流的形式進(jìn)行比較反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓的形式進(jìn)行比較反饋的基本組態(tài)第四章返回第四章返回例題串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋例1例2例3串聯(lián)反饋例4并聯(lián)反饋第四章返回第四章返回輸出端獲取反饋的方式電壓反饋：反饋信號(hào)的取樣對(duì)象是輸出電壓，稱為電壓反饋。電流反饋：反饋信號(hào)的取樣對(duì)象是輸出電流，稱為電流反饋。判別方法將輸出端交流短路，若反饋信號(hào)為零，則為電壓反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，則為電流反饋?？梢苑€(wěn)定輸出電壓可以穩(wěn)定輸出電流第四章返回第四章返回例題例1電壓反饋例2電流反饋例3電流反饋第四章返回第四章返回反饋的四種基本組態(tài)將輸入端引入反饋的方式和輸出端獲取的反饋的方式組合起來(lái)，可得到以下四種基本反饋組態(tài)電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)第四章返回第四章返回例題例1電壓串聯(lián)負(fù)反饋例2電壓并聯(lián)負(fù)反饋例3電流并聯(lián)負(fù)反饋例4電流串聯(lián)負(fù)反饋第四章返回第四章返回反饋的基本表達(dá)式開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)第四章返回不同反饋類型時(shí)，A和F的不同含義不同反饋類型時(shí)，A和F的不同含義第四章返回閉環(huán)電壓放大倍數(shù)負(fù)反饋第四章返回第四章返回反饋深度稱為反饋深度當(dāng)1+AF＞1時(shí)，AF＜A，相當(dāng)于負(fù)反饋當(dāng)1+AF＜1時(shí)，AF＞A，相當(dāng)于正反饋當(dāng)1+AF＞＞

1時(shí)，稱為深度負(fù)反饋第四章返回第四章返回深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)可表示為:由此可以得到：對(duì)于串聯(lián)反饋：入手—虛短對(duì)于并聯(lián)反饋：入手—虛斷第四章返回第四章返回例題1虛短：同相放大器當(dāng)R1=時(shí)，AVF=1,稱為電壓跟隨器。第四章返回第四章返回例題2虛短：反相放大器虛斷：第四章返回第四章返回例題3虛短：虛斷：第四章返回第四章返回例題4虛短：虛斷：第四章返回引入負(fù)反饋的好處和問(wèn)題第四章返回負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)1.增加放大倍數(shù)的穩(wěn)定性定性外界影響引入負(fù)反饋的好處和問(wèn)題第四章返回第四章返回負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)定量加入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)的變化只有原來(lái)的1/(1+AF)第四章返回第四章返回2.通頻帶展寬，頻率失真減小負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)頻率變化將信號(hào)頻率的變化看成是一外界變動(dòng)因素，則：放大倍數(shù)隨頻率變化的速度減慢開環(huán)幅頻響應(yīng)閉環(huán)幅頻響應(yīng)第四章返回第四章返回3.非線性失真減小，輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍展寬負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)動(dòng)畫（9－3）失真的反饋信號(hào)，使凈輸入產(chǎn)生相反的失真，從而彌補(bǔ)了放大電路本身的非線性失真。負(fù)反饋可以改善放大電路的非線性失真，但是只能改善反饋環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的非線性失真。第四章返回第四章返回負(fù)反饋的