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差分式放大器

差分式放大器. 集成电路运算放大器. 集成电路运算放大器中的 电流源. 电 流 源 概 述. 一、 电流源电路的特点 ：这是 输出电流恒定 的电路。 它具有很高的输出电阻。 1 、 BJT 、 FET 工作在放大状态时 ，其输出电流都是具有恒流特性的受控电流源；由它们 都可构成电流源电路 。 2 、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等 3 、电流源电路一般都加有电流负反馈，

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差分式放大器

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Presentation Transcript

  1. 差分式放大器 集成电路运算放大器

  2. 集成电路运算放大器中的电流源 电 流 源 概 述 一、电流源电路的特点：这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒流特性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等 3、电流源电路一般都加有电流负反馈， 4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电路进行温度补偿，以减小温度对电流的影响。

  3. 二、电流源电路的用途： 1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏 置电流，以获得极其稳定的Q点。 2、作各种放大器的有源负载，以提高增益、 增大动态范围。 3、由电流源给电容充电，可获得随时间线性增长的电压输出。 4、电流源还可单独制成稳流电源使用。 电 流 源 概 述

  4. T1 T2 三极管 、 匹配， b = b = b 1 2 = = V V V , 则 1 BE 2 BE BE 其中：基准电流 是稳定的，故输出电流 也是稳定的。 集成电路电流源 一、镜象电流源 镜象电流源

  5. 电路中增加了T3 管， IB3比镜象电流源的2IB小β3倍。因此IC2和IREF之间的镜象精度提高了 倍。 二、精密镜象电流源 精密镜象电流源和普通镜象电流源相比，其镜象精度提高了 倍。 精密电流源

  6. 三、微电流源 微电流源电路,接入Re2电阻得到一个比基准电流小许多倍的微电流源，适用微功耗的集成电路和集成放大器的前置级中。 IC2远小于IREF, 当R取 几k 时，IREF为mA量级，而IC2可降至A量级的微电流源。且IC2的稳定性也比IREF的稳定性好。 微电流源

  7. 因两三极管基极对地电位 相等，于是有 + + V I R = V I R BE1 E1 e1 BE2 E2 e2 » V V 因 BE1 BE2 » I R I R E1 e1 E2 e2 I R » E2 e1 比例式电流源 I R E1 e2 四、比例式电流源 在镜象电流源电路的基础上，增加两个发射极电阻，使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系，即可构成比例电流源。

  8. 多路电流源 五、多路电流源 通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作点电流，即可构成多路电流源。图中一个基准电流IREF可获得多个恒定电流 IC2、IC3。

  9. 差模信号 vi1 线性放 大电路 vo vi2 差分放大电路 电路完全对称的理想情况： 放大两个输入信号之差 差模电压增益 共模信号 差模信号：是指在两个输入端加幅度相等，极性相反的信号。 共模信号 ：是指在两个输入端加幅度相等，极性相同的信号。 差分放大电路仅对差模信号具有放大能力，对共模信号不予放大。

  10. 差分放大电路的组成 差分放大电路的静态和动态计算方法与基本放大电路基本相同。 静态分析 差分放大电路是由两个特性基本相同的三极管组成，电路参数对称相等。 当输入信号为零时，即 动态分析 当在电路两个输入端各加一个大小相等，极性相反的信号电压， 一管电流增加，另一管电流减小，所以 即在两个输出端有信号电压输出。

  11. 抑制零点漂移的原理 零点漂移——当放大电路的输入端短路时，输出端还有电压输出。 在差分电路中，温度的变化，电源电压的波动都会引起两管集电极电流、集电极电压的变化，其效果相当与在两个输入端加入了共模信号，由于电路对称，在理想的情况下，输出电压不变，从而抑制了零点漂移。

  12. 零点漂移——动画6-1

  13. 零点漂移——动画6-2

  14. 差模电压增益 双端输入、双端输出 差分放大电路有两个输出端—集电极C1和集电极C2。 若信号从C1和C2输出，则称为双端输出，反之，若信号仅从集电极 C1或C2对地输出，则称为单端输出。 双端输入、单端输出 加负载电阻RL

  15. 共模电压增益 Avc （1）双端输出时： 共模电压增益越小，放大电路的性能越好。 （2）单端输出时： Avc1越小，抑制共模信号的能力越强。

  16. 输出电阻在 单端输出时， 双端输出时， (2)差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。 (3)输出电阻

  17. 共模抑制比 共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。 （1）双端输出时KCMR为无穷大 （2）单端输出时共模抑制比

  18. 恒流源差分放大电路 为了提高共模抑制比应加大Re。但Re加大后，为保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济的。可用恒流源T3来代替Re。 恒流源动态电阻大，可提高 共模抑制比。同时恒流源的 管压降只有几伏，可不必提 高负电源之值。 恒流源电流数值为 IE =(VZ- VBE3 )/ Re

  19. 交流参数rbe: 双电源差分放大电路 差分放大电路的静态计算 将电路中信号源短路即可获得计算静态的直流通路。已知：=100，VBE=0.6V 另一种工程估算法：

  20. 例1： 解：

  21. 双端输入 单端输入 双端输入 单端输入 双 端 输 出 单 端 输 出 Avd 小 结(对于基本共发放大器构成的差放）

  22. 例2： 一、估算Q点： 二、动态分析： 等效的发射极耦合电阻REE—比例式电流源的输出电阻

  23. 把直流电源、Vic都短路；RL两臂各分一半； 两臂的差模信号电流大小相等、方向相反，同时流过T4时抵消，使T4无差模电流、也无差模电压，T4、R1 可视作短路（或开路）， 这里作短路处理；对于RW：两臂各分一半。 例2： 1.双出（双入或单入）：差模特性：rbe=1.3k, 画差模信号通路：

  24. 例2： 1.双出（双入或单入）： 共模特性：已算得rbe=1.3k,电流源的输出电阻（等效的REE）为4050k。 画共模信号通路：把直流电源、Vid都短路；RL两端共模信号电位相等，故其中无共模电流流过，故可视作开路；由于两臂的共模信号电流同时流过T4、R1，因此，把它等效到每管发射极时，需用2REE表示。RW的影响可略。 共模信号通路

  25. 例2： 2. 单出-（双入或单入）：（1）差模特性： 差模信号通路

  26. 例2： 2. 单出-（双入或单入）： （2）共模特性

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