恒流源電路課件

§3.5恒流源電路恒流源電路：提供恒定電流的電路。作用：有源負載、恒流偏置、基準電流等恒流源電路的要求：I0對應用環(huán)境變化不敏感I0對負載信號和電壓變化不敏感§3.5恒流源電路恒流源電路：提供恒定電流的電路。13.5.1鏡像電流源三極管T1、T2匹配：鏡像電流源具有溫度補償作用3.5.1鏡像電流源三極管T1、T2匹配：鏡像電流源具有溫2在鏡象電流源電路的基礎上，增加兩個發(fā)射極電阻，使Ic2與IR電流成一定的比例關系，即可構成比例電流源。其電路下圖所示。因兩三極管基極對地電位相等，于是有：3.5.2比例電流源在鏡象電流源電路的基礎上，增加兩個發(fā)射極電阻，使Ic2與IR3比例電流源的輸出電阻比例電流源的輸出電阻4恒流源電路課件5多路比例電流源多路比例電流源6微電流源電路如圖所示，通過短路Re1電阻得到一個比基準電流小許多倍的微電流源，適用微功耗的集成電路中。由圖可得：因△UBE小，Io<<IR。同時Io的穩(wěn)定性也比IR好。3.5.3微電流源式中△UBE只有幾十毫伏，所以只要K級的電阻Re就能得到微安級的電流。微電流源電路如圖所示，通過短路Re1電阻得到一個比基7Io、IR與VBE的關系如下：（超限方程）實際電路中應先確定IR和Io的數值，然后求出R和Re2的值。Io、IR與VBE的關系如下：（超限方程）實際電路中應先確定8鏡像電流源3.5.4精密鏡像恒流源電路問題的提出鏡像電流源3.5.4精密鏡像恒流源電路問題的提出9精密鏡像電流源和普通鏡像電流源相比，其精度提高了倍。電路如下圖所示。精密鏡像電流源精密鏡像電流源和普通鏡像電流源相比，其精度提高了10可見，威爾遜電流源精度很高。而且其輸出電阻也很高，約為：3.5.5威爾遜電流源電路可見，威爾遜電流源精度很高。3.5.5威爾遜電流源電路11求解威爾遜電流源輸出電阻的等效電路求解威爾遜電流源輸出電阻的等效電路12電流源即可用做偏置電路，又可以用做有源負載。例3.5.1：用電流源做有源負載，可提高電路放大倍數。電流源用做有源負載基本恒電流源做VT1的負載共射放大管3.5.6電流源的應用電流源即可用做偏置電路，又可以用做有源負載。例3.5.1：13作業(yè)：P.1554.24.3作業(yè)：14問題的提出uot0有時會將信號淹沒§3.6差動放大電路RC1RC2T2RB_ui+VCCRL+_uo+VBBT1（1）直接耦合放大器零點漂移問題當輸入ui=0時，輸出電壓uO并不恒定，而是出現(xiàn)緩慢的、無規(guī)則的漂動。這種現(xiàn)象稱為零點漂移，簡稱零漂。零漂實質上就是放大電路靜態(tài)工作點的變化。差動放大電路（DifferentialAmplifier），簡稱差放。問題的提出uot0有時會將信號淹沒§3.6差動放大電路RC15（2）參考地電位不一樣問題由于遠程信號拾取端的“地”與本地放大器的“地”電位不等，致使放大器端輸入信號與實際信號有一個△ui壓差，此信號可能影響到放大器的正常工作，嚴重的甚至損壞放大器。（2）參考地電位不一樣問題由于遠程信號拾取端的“地”與本地放16差模信：

共模信號：3.6.1基本概念一、差模信號和共模信號的概念：用差模信、共模信號可分別表示二輸入信號為：差模信：3.6.1基本概念用差模信、共模信號可分別表示二輸17差模電壓增益：共模電壓增益：總輸出電：

共模抑制比

：

共模抑制比是衡量放大電路抑制零點漂移能力的重要指標。

差分放大原差分放大器可表示如下信號輸入形式：差模電壓增益：共模電壓增益：總輸出電：

共模抑制比

181.對稱性：即：1=2=

UBE1=UBE2=UBE

rbe1=rbe2=rbe

RC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb共模信號響應：各對稱點信號大小、極性相同；差模信號響應：各對稱點信號大小相同、極性相反。二、差動放大電路的結構1.對稱性：共模信號響應：二、差動放大電路的結構192.差動放大電路一般有兩個輸入端：雙端輸入--從兩輸入端同時加信號。單端輸入--僅從一個輸入端對地加信號。

四種工作方式：雙端輸入雙端輸出；雙端輸入單端輸出；單端輸入雙端輸出；單端輸入單端輸出。3.差動放大電路可以有兩個輸出端：雙端輸出--從C1和C2間輸出。單端輸出--從C1或C2對地輸出。2.差動放大電路一般有兩個輸入端：四種工作方式：3.差動放大20輸出回路：輸入回路：3.6.2差動放大電路的靜態(tài)分析輸出回路：輸入回路：3.6.2差動放大電路的靜態(tài)分析21由于電路對稱，在電路的對稱點上信號總是大小相等，極性相反。故信號輸出的地電位在RL的中點；發(fā)射極間的連線也是信號的地電位。因此可將差動放大電路的交流通路分成兩個獨立的部分.3.6.3差動放大電路對差模信號的放大作用由于電路對稱，在電路的對稱點上信號總是大小相等，極性相反。故22差模放大倍數差模輸入電阻差模輸出電阻雙端輸入、雙端輸出差動電路的差模電壓放大倍數等于半電路單管放大倍數。其差模輸入、輸出電阻是半電路單管電路的2倍。雙端輸入/雙端輸出的差動放大電路：半電路放大倍數半電路的2倍半電路的2倍差模放大倍數差模輸入電阻差模輸出電阻雙端輸入、雙端輸出差動電23共模信號：是指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相同的信號。即ui1=ui2。由于電路對稱，雙端輸出時RL上流過的電流為零。在Re上兩者作用的電流方向相同。因此可將差動放大電路的交流通路分成兩個獨立的部分.差動放大電路對共模信號的抑制作用雙端輸出：共模信號：是指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相同的信號。即u24半電路的共模電壓放大倍數為：由于左右兩個電路完全一樣，所以該放大倍數就是差動電路的單端輸出共模放大倍數。輸出電壓：當電路完全對稱時輸出電壓：當電路不完全對稱時，由于2Re>>RC，共模放大倍數Auc≈0。半電路的共模電壓放大倍數為：由于左右兩個電路完全一樣，所以該25可見在雙端輸出情況下差模放大電路對共模信號有抑制作用：依靠電路的對稱性；依靠Re的負反饋作用。差動放大電路抑制共模能力用共模抑制比KCMR來衡量。通常也用分貝(dB)表示：共模抑制比越大，共模抑制能力越強?？梢娫陔p端輸出情況下差模放大電路對共模信號有抑制作用：依靠26負載接在差動放大電路的一個集電極和地之間，稱為單端輸出。半電路電壓放大倍數：單端輸出差模電壓放大倍數：單端輸出共模電壓放大倍數：二、雙端輸入/單端輸出的差動放大電路：單端輸出差模電壓放大倍數是雙端輸出電路的一半。負載接在差動放大電路的一個集電極和地之間，稱為單端輸出。半電27差模放大倍數通常以總輸入ui(包括和)求解，共模放大倍數通常以單端輸入求解。其實單端輸出時差模和共模放大倍數都為單邊放大倍數，但由于求解總差?；蚬材ｋ妷悍糯蟊稊禃r對輸入信號的約定不一樣，所以有：單端輸出總電路的差模電壓放大倍數是單邊電路自身電壓放大倍數的一半；單端輸出總電路的共模電壓放大倍數是單邊電路自身電壓放大倍數。差模放大倍數通常以總輸入ui(包括和)求28雙端輸出時，電路完全對稱的理想情況下，由于共模增益Aoc=0，所以KCMR=。

單端輸出時

在考慮差模信號和共模信號同時作用時，單端輸出的總電壓為:

共模抑制比愈高，輸出電壓中所含的共模信號成分就愈小

在單端輸出情況下，抑制共模僅靠Re的負反饋作用。雙端輸出時，電路完全對稱的理想情況下，由于共模增益Aoc=29單端輸出電路輸出電阻：RO=RC輸入信號加在差動放大電路一邊，另一邊輸入端接地，稱為～。單端輸入等效成雙端輸入。差模放大倍數，共模放大倍數都只取決輸出電路形式。輸入電阻與雙端輸入時一樣：單端輸入差動放大電路單端輸出電路輸出電阻：RO=RC輸入信號加在差動放大電路一邊303.6.4差動放大器動態(tài)參數計算總結(1)差模電壓放大倍數與單、雙端輸入無關,只與輸出方式有關:

雙端輸出時：單端輸出時：(2)共模電壓放大倍數與單、雙端輸入無關,只與輸出方式有關:雙端輸出時：單端輸出時：3.6.4差動放大器動態(tài)參數計算總結(1)差模電壓放大倍數31(3)差模輸入電阻不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路（半邊電路）的2倍。單端輸出時：

(4)輸出電阻雙端輸出時：(3)差模輸入電阻不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻R32RE越大，抑制共模能力越強。但RE加大后，為保證工作點不變，必須提高負電源。由于恒流源有直流電阻較小、動態(tài)電阻大的特點，用恒流源取代RE，可以提高電路的共模抑制比。3.6.5具有恒流源的差動電路RE越大，抑制共模能力越強。但RE加大后，為保證工作點不變，33解：例3.6.1：差動電路中，晶體管參數：1=2=60，rbb’=300，ui1=1v，ui2=1.01v。求：(1)靜態(tài)工作時的兩管集電極電流IC；(2)雙端輸出時的和從T1單端輸出時的uo，uo1。解：例3.6.1：差動電路中，晶體管參數：1=2=60，34一、估算Q點：二、動態(tài)分析：等效的發(fā)射極電阻Ree—比例式電流源的輸出電阻例3.6.2一、估算Q點：二、動態(tài)分析：等效的發(fā)射極電阻Ree—比例式電35

1.雙端輸出（雙入或單入）：差模特性：

rbe=1.3k,

1.雙端輸出（雙入或單入）：差模特性：rbe=1.3k36共模特性： 已算得rbe=1.3k,電流源的輸出電阻（等效的Ree）為4050k。(不計Rw的影響)共模特性：(不計Rw的影響)37單端輸出的共模特性：單端輸出的共模特性：38例3.6.3恒流源式差分放大電路如圖所示。設晶體管VT1、VT2、VT3特性相同，UBE＝0.7V。試估算該電路允許的共模輸入電壓UICM的范圍。應保證VT1，VT2的集電極反偏，故正向允許的共模輸入電壓為7V應保證VT3的集電極反偏，故負向允許的共模輸入電壓為－3.3V解：例3.6.3恒流源式差分放大電路如圖所示。設晶體管VT393.6.6集成運算放大器的開環(huán)電壓傳輸特性傳輸特性就是放大電路輸出電流（或電壓）與差模輸入電壓uid的函數關系。當信號較大時，輸入輸出的關系可通過傳輸特性曲線來描述。

3.6.6集成運算放大器的開環(huán)電壓傳輸特性傳輸特性就是放40BJT的be結值電壓UBE與發(fā)射極電流IE的基本關系求出：BJT的be結值電壓UBE與發(fā)射極電流IE的基本關系求出：41電流傳輸特性：1-1線性區(qū)截止、飽和區(qū)0246-2-4-6.0.10.9iC1、iC2UTuid/0.70.50.31.當uid=0時 Ic1＝Ic2＝Io/2

2.當|uid|<=UT 放大器工作在線性區(qū)。3.當|uid|>=UT一個Ic趨于飽和，而另一Ic趨于截止，此時電路工作在非線性區(qū)，具有限幅作用。4.接入Re，可提高放大器的動態(tài)范圍。電流傳輸特性：1-1線性區(qū)截止、飽和區(qū)0246-2-4-6.42 當輸入限定在規(guī)定范圍內，放大器線性放大信號。當輸入差動電壓超過一定范圍，即發(fā)生正向飽和(輸出趨于+VCC)或發(fā)生反向飽和(輸出趨于-VEE)。差放電壓傳輸特性： 當輸入限定在規(guī)定范圍內，放大器線性放大信號。當輸入差動電壓43電流源、差分放大電路小結1.電流源電路是模擬集成電路的基本單元電路，其特點是直流電阻小，交流電阻很大，并具有溫度補償作用。它常用來作為放大電路的有源負載和決定放大電路各級Q點的偏置電路。電流源、差分放大電路小結1.電流源電路是模擬集成電路的基本單442.差分式放大電路是集成電路運算放大器的重要組成單元，它既能放大直流信號，又能放大交流信號；它對差模信號具有很強的放大能力，而對共模信號、溫度變化帶來的零點漂移卻具有很強的抑制能力。3.差動電路在雙端輸出方式時，抑制共模信一靠電路對稱；二靠射極電阻RE深負反饋作用。在單端輸出方式則單靠射極電阻RE深負反饋作用。2.差分式放大電路是集成電路運算放大器的重要組成單元，它既45作業(yè)：4.44.6 4.9作業(yè)：4.44.6 4.946§3.5恒流源電路恒流源電路：提供恒定電流的電路。作用：有源負載、恒流偏置、基準電流等恒流源電路的要求：I0對應用環(huán)境變化不敏感I0對負載信號和電壓變化不敏感§3.5恒流源電路恒流源電路：提供恒定電流的電路。473.5.1鏡像電流源三極管T1、T2匹配：鏡像電流源具有溫度補償作用3.5.1鏡像電流源三極管T1、T2匹配：鏡像電流源具有溫48在鏡象電流源電路的基礎上，增加兩個發(fā)射極電阻，使Ic2與IR電流成一定的比例關系，即可構成比例電流源。其電路下圖所示。因兩三極管基極對地電位相等，于是有：3.5.2比例電流源在鏡象電流源電路的基礎上，增加兩個發(fā)射極電阻，使Ic2與IR49比例電流源的輸出電阻比例電流源的輸出電阻50恒流源電路課件51多路比例電流源多路比例電流源52微電流源電路如圖所示，通過短路Re1電阻得到一個比基準電流小許多倍的微電流源，適用微功耗的集成電路中。由圖可得：因△UBE小，Io<<IR。同時Io的穩(wěn)定性也比IR好。3.5.3微電流源式中△UBE只有幾十毫伏，所以只要K級的電阻Re就能得到微安級的電流。微電流源電路如圖所示，通過短路Re1電阻得到一個比基53Io、IR與VBE的關系如下：（超限方程）實際電路中應先確定IR和Io的數值，然后求出R和Re2的值。Io、IR與VBE的關系如下：（超限方程）實際電路中應先確定54鏡像電流源3.5.4精密鏡像恒流源電路問題的提出鏡像電流源3.5.4精密鏡像恒流源電路問題的提出55精密鏡像電流源和普通鏡像電流源相比，其精度提高了倍。電路如下圖所示。精密鏡像電流源精密鏡像電流源和普通鏡像電流源相比，其精度提高了56可見，威爾遜電流源精度很高。而且其輸出電阻也很高，約為：3.5.5威爾遜電流源電路可見，威爾遜電流源精度很高。3.5.5威爾遜電流源電路57求解威爾遜電流源輸出電阻的等效電路求解威爾遜電流源輸出電阻的等效電路58電流源即可用做偏置電路，又可以用做有源負載。例3.5.1：用電流源做有源負載，可提高電路放大倍數。電流源用做有源負載基本恒電流源做VT1的負載共射放大管3.5.6電流源的應用電流源即可用做偏置電路，又可以用做有源負載。例3.5.1：59作業(yè)：P.1554.24.3作業(yè)：60問題的提出uot0有時會將信號淹沒§3.6差動放大電路RC1RC2T2RB_ui+VCCRL+_uo+VBBT1（1）直接耦合放大器零點漂移問題當輸入ui=0時，輸出電壓uO并不恒定，而是出現(xiàn)緩慢的、無規(guī)則的漂動。這種現(xiàn)象稱為零點漂移，簡稱零漂。零漂實質上就是放大電路靜態(tài)工作點的變化。差動放大電路（DifferentialAmplifier），簡稱差放。問題的提出uot0有時會將信號淹沒§3.6差動放大電路RC61（2）參考地電位不一樣問題由于遠程信號拾取端的“地”與本地放大器的“地”電位不等，致使放大器端輸入信號與實際信號有一個△ui壓差，此信號可能影響到放大器的正常工作，嚴重的甚至損壞放大器。（2）參考地電位不一樣問題由于遠程信號拾取端的“地”與本地放62差模信：

共模信號：3.6.1基本概念一、差模信號和共模信號的概念：用差模信、共模信號可分別表示二輸入信號為：差模信：3.6.1基本概念用差模信、共模信號可分別表示二輸63差模電壓增益：共模電壓增益：總輸出電：

共模抑制比

：

共模抑制比是衡量放大電路抑制零點漂移能力的重要指標。

差分放大原差分放大器可表示如下信號輸入形式：差模電壓增益：共模電壓增益：總輸出電：

共模抑制比

641.對稱性：即：1=2=

UBE1=UBE2=UBE

rbe1=rbe2=rbe

RC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb共模信號響應：各對稱點信號大小、極性相同；差模信號響應：各對稱點信號大小相同、極性相反。二、差動放大電路的結構1.對稱性：共模信號響應：二、差動放大電路的結構652.差動放大電路一般有兩個輸入端：雙端輸入--從兩輸入端同時加信號。單端輸入--僅從一個輸入端對地加信號。

四種工作方式：雙端輸入雙端輸出；雙端輸入單端輸出；單端輸入雙端輸出；單端輸入單端輸出。3.差動放大電路可以有兩個輸出端：雙端輸出--從C1和C2間輸出。單端輸出--從C1或C2對地輸出。2.差動放大電路一般有兩個輸入端：四種工作方式：3.差動放大66輸出回路：輸入回路：3.6.2差動放大電路的靜態(tài)分析輸出回路：輸入回路：3.6.2差動放大電路的靜態(tài)分析67由于電路對稱，在電路的對稱點上信號總是大小相等，極性相反。故信號輸出的地電位在RL的中點；發(fā)射極間的連線也是信號的地電位。因此可將差動放大電路的交流通路分成兩個獨立的部分.3.6.3差動放大電路對差模信號的放大作用由于電路對稱，在電路的對稱點上信號總是大小相等，極性相反。故68差模放大倍數差模輸入電阻差模輸出電阻雙端輸入、雙端輸出差動電路的差模電壓放大倍數等于半電路單管放大倍數。其差模輸入、輸出電阻是半電路單管電路的2倍。雙端輸入/雙端輸出的差動放大電路：半電路放大倍數半電路的2倍半電路的2倍差模放大倍數差模輸入電阻差模輸出電阻雙端輸入、雙端輸出差動電69共模信號：是指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相同的信號。即ui1=ui2。由于電路對稱，雙端輸出時RL上流過的電流為零。在Re上兩者作用的電流方向相同。因此可將差動放大電路的交流通路分成兩個獨立的部分.差動放大電路對共模信號的抑制作用雙端輸出：共模信號：是指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相同的信號。即u70半電路的共模電壓放大倍數為：由于左右兩個電路完全一樣，所以該放大倍數就是差動電路的單端輸出共模放大倍數。輸出電壓：當電路完全對稱時輸出電壓：當電路不完全對稱時，由于2Re>>RC，共模放大倍數Auc≈0。半電路的共模電壓放大倍數為：由于左右兩個電路完全一樣，所以該71可見在雙端輸出情況下差模放大電路對共模信號有抑制作用：依靠電路的對稱性；依靠Re的負反饋作用。差動放大電路抑制共模能力用共模抑制比KCMR來衡量。通常也用分貝(dB)表示：共模抑制比越大，共模抑制能力越強?？梢娫陔p端輸出情況下差模放大電路對共模信號有抑制作用：依靠72負載接在差動放大電路的一個集電極和地之間，稱為單端輸出。半電路電壓放大倍數：單端輸出差模電壓放大倍數：單端輸出共模電壓放大倍數：二、雙端輸入/單端輸出的差動放大電路：單端輸出差模電壓放大倍數是雙端輸出電路的一半。負載接在差動放大電路的一個集電極和地之間，稱為單端輸出。半電73差模放大倍數通常以總輸入ui(包括和)求解，共模放大倍數通常以單端輸入求解。其實單端輸出時差模和共模放大倍數都為單邊放大倍數，但由于求解總差模或共模電壓放大倍數時對輸入信號的約定不一樣，所以有：單端輸出總電路的差模電壓放大倍數是單邊電路自身電壓放大倍數的一半；單端輸出總電路的共模電壓放大倍數是單邊電路自身電壓放大倍數。差模放大倍數通常以總輸入ui(包括和)求74雙端輸出時，電路完全對稱的理想情況下，由于共模增益Aoc=0，所以KCMR=。

單端輸出時

在考慮差模信號和共模信號同時作用時，單端輸出的總電壓為:

共模抑制比愈高，輸出電壓中所含的共模信號成分就愈小

在單端輸出情況下，抑制共模僅靠Re的負反饋作用。雙端輸出時，電路完全對稱的理想情況下，由于共模增益Aoc=75單端輸出電路輸出電阻：RO=RC輸入信號加在差動放大電路一邊，另一邊輸入端接地，稱為～。單端輸入等效成雙端輸入。差模放大倍數，共模放大倍數都只取決輸出電路形式。輸入電阻與雙端輸入時一樣：單端輸入差動放大電路單端輸出電路輸出電阻：RO=RC輸入信號加在差動放大電路一邊763.6.4差動放大器動態(tài)參數計算總結(1)差模電壓放大倍數與單、雙端輸入無關,只與輸出方式有關:

雙端輸出時：單端輸出時：(2)共模電壓放大倍數與單、雙端輸入無關,只與輸出方式有關:雙端輸出時：單端輸出時：3.6.4差動放大器動態(tài)參數計算總結(1)差模電壓放大倍數77(3)差模輸入電阻不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路（半邊電路）的2倍。單端輸出時：

(4)輸出電阻雙端輸出時：(3)差模輸入電阻不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻R78RE越大，抑制共模能力越強。但RE加大后，為保證工作點不變，必須提高負電源。由于恒流源有直流電阻較小、動態(tài)電阻大的特點，用恒流源取代RE，可以提高電路的共模抑制比。3.6.5具有恒流源的差動電路RE越大，抑制共模能力越強。但RE加大后，為保證工作點不變，79解：例3.6.1：差動電路中，晶體管參數：1=2=60，rbb’=300，ui1=1v，ui2=1.01v。求：(1)靜態(tài)工作時的兩管集電極電流IC；(2)雙端輸出時的和從T1單端輸出時的uo，uo1。解：例3.6.1：差動電路中，晶體管參數：1=2=60，80一、估算Q點：二、動態(tài)分析：等效的發(fā)射極電阻Ree—比例式電流源的輸出電阻例3.6.2一、估算Q點：二、動態(tài)分析：等效的發(fā)射極電阻Ree—比例式電81

1.雙端輸出（雙入或單入）：差模特性：

rbe=1.3k,

1.雙端輸出（雙入或單入）：差模特性：rbe=1.3k82共模特性： 已算得rbe=1.3k,電流源的輸出電阻（等效的Ree）為4050k。(不計Rw的影響)共模特性：(不計Rw的影響)83單端輸出的共模特性：單端輸出的共模特性：84例3