《恒流源及差放》PPT课件.ppt

集成放大电路的基本组成 偏置电路 差动放大电路 基本放大电路 功率放大电路 恒流源 模拟集成基本单元电路 3 2 2模拟IC中的恒流源 1 BJT的基本恒流原理 i不变 ro iC基本不变 i iC ro rce 固定UBE恒流源的电路 UBEQ 2 镜像恒流源的电路结构 基本镜像恒流源 ro rce2 UBE1 UBE2 UBE 若 1 2 IB1 IB2 IB IC1 IC2 IC 当 1时 可得 输出电流IC2与参考电流IR是镜像关系 相对误差 UBEQ 接放大器 2IB 相对误差 2 精密镜像恒流源 设T1 T3的参数相同 1 2 3 1 UBE1 UBE2 UBE IC1 IC2 相对误差 由于电路中接了共集电极管T3 对分流电流IB3的放大作用 从而使误差减小了 1 倍 精度提高了 1 倍 ro rce2 相对误差 3 高输出阻抗串接镜像恒流源 1 2 3 4 1 UBE1 UBE2 UBE3 UBE4 UBE UBEQ UBEQ R 4 威尔逊 Wilson 恒流源 高输出阻抗精密恒流源 设Tl T3完全匹配 IR IC1 IB2 IC1 IC2 UBE1 UBE3 UBE IC3 IE2 2IB IC2 IC1 IC3 IE2 2IC3 模拟集成电路中的偏置电路 也可作为放大电路的有源负载 又可组成基本的电流传输器 5 比例恒流源 UB1 UB2 UB 其中 R1 R R1 rbe1 UB 6 微恒流源 Widlar恒流源 R1 0 P100恒流源主要特性对照表 电压增益大大提高 有源负载共射放大器 有源负载放大器从电流源分析 提供大的集电极交流负载 提供稳定的直流电流 稳定静态工作点 ui uo 有源负载射极跟随器 作业 P1283 1P1293 4 1 它由两个完全对称的共射电路组合而成 2 电路采用正负双电源供电 长尾差动放大器 1 差动放大电路的特点 在零输入的情况下 uo1 uo2 uo uo1 uo2 0 实现了零输入 零输出 单端输入 当温度T 时 IE1 和IE2 IEE IE1 IE2 UE UBE UB UE IE1 IE2 Rem能稳定静态工作电流IE 双端输出 双端输入 单端输出 差动放大器具有四种不同的工作状态 UE Rem 稳定越好 双端输入 双端输出 双端输入 单端输出 单端输入 双端输出 单端输入 单端输出 IEE 当ui1与ui2大小相同但极性相反时 即ui1 ui2时 称为差模信号 记做uid 当双端输入时 当ui1与ui2大小和极性都相同时 称为共模信号 记做uic 即ui1 ui2 uic 2 差模信号与共模信号 uic 对输出端来说 如果单端输出的信号分别为uo1和uo2 共模信号 差模信号 uid ui1 ui2 IC1 IC2 IC IE1 IE2 IE IB1 IB2 IB 3 静态工作点的估算 ui1 ui2 0 电路和元件值的对称性 IBRb UBE 2Rem 1 IB EE 在工程中 一般由于Rb较小 IB更小 在忽略Rb上的静态电压时 UCE1 UCE2 UC UE 发射结回路的方程 IBRb UBE 2RemIE EE UCE1 EC ICRc 0 7V EC ICRc 0 7V UE 0 7V UC EC ICRc IC1 Rc 2Rem 非电压偏置电路分析步骤 UCE1 UCE2 EC EEE IC1IC2 URem 当温度T 时 IE1 和IE2 恒流源偏置的差动放大器 IEE IE1 IE2 UE UBE UB UE IB1 IB2 IE1 IE2 能稳定静态工作电流IE 但Rem Rem 零点漂移 电路性能越好 Au 在集成电路中Rem的增加还受限于集成工艺和EE的取值 ro代替Rem 采用比例电流镜作为射极偏置的恒流源差动放大器 恒流源偏置的差动放大器的静态工作电流应该以偏置恒流源入手去求解 希望 能稳定静态工作点 交流等效电阻很大 直流压降不太大的器件代替Rem 5 差放的性能指标 1 差模电压增益Aud 当输入差模信号uid时 输出电压称为差模输出电压uod Aud又可分为双端输出Aud 双 或单端输出Aud 单 2 差模输入电阻Rid 3 共模电压增益Auc 信号差模输入时 由两输入端之间视入的输入电阻即Rid 当输入共模信号uic时 输出电压称为共模输出电压uoc 则共模电压增益为 4 共模输入电阻Ric Ric其实就是将差放两输入端口并联后视入的输入电阻 5 共模抑制比KCMR KCMR越大 差放放大差模信号和抑制共模信号的能力就越强 差动放大器的大信号传输特性 IEE uid 1 2IEE 4UT 2UT iC Rc Rc RL EC ui1 Rb Rb ui2 uo uo1 uo2 T2 T1 I EE ro Rem 大信号差模传输特性曲线 1 当静态时 ui1 ui2 0 即uid 0 uo1 uo2 3 3 3差动放大器的微变等效分析 1 低频单纯差模特性 1 差模电压增益 双端输入 双端输出差模电压增益 差模输入发射极对称中心交流接地 负载中心交流接地 单端输出的差模电压增益 2 差模输入电阻Rid 3 差模输出电阻Rod 双端输出时 T1 T2 单端输出时 2 低频单纯共模特性 uo1 uo2 1 共模增益 双端输出共模电压增益 uoc uo1 uo2 0 单端输出共模电压增益 uo1 uo2 Rem 共模电压增益 iee 2ie1 差动放大器的性能越好 Auc1 1 对理想恒流源Rem Auc1 0 2 共模输入电阻Ric 两个单边共模等效电路输入电阻的并联值 3 共模抑制比KCMR 双端输出共模抑制比 单端输出共模抑制比 Auc 0 3 单端输入差动放大器 双端输出时 0 单端输入与差模输入 在双端输出时产生的输出电压和电压增益是相同的 单端输入 单端输出时 由于Auc 0 Rem Rc 当共模抑制比较高时 单端输入与差模输入 浮地双端输入 产生的输出 不论是双端还是单端输出 几乎相同 0 uid ui1 ui2 ui1 0 ui1 单端输入 双端输出时 单端输出时 电压增益 单端输出 单端输入 输出电阻Rod 双端输出 输入电阻Rid IC1 IC2 IC IE1 IE2 IE IB1 IB2 IB 3 静态工作点的估算 ui1 ui2 0 电路和元件值的对称性 IBRb UBE 2Rem 1 IB EE 在工程中 一般由于Rb较小 IB更小 在忽略Rb上的静态电压时 UCE1 UCE2 UC UE 发射结回路的方程 IBRb UBE 2RemIE EE UCE1 EC ICRc 0 7V EC ICRc 0 7V UE 0 7V UC EC ICRc IC1 Rc 2Rem 非电压偏置电路分析步骤 UCE1 UCE2 EC EEE Rc Rc EC Rem EE uo UE IEE 例3 3差动放大器如图3 27所示 Tl和T2的 100 rbb 不计 静态UBE 0 7V Rem 14 3k 当Tl基极输人的电压uid 1mV时 求T2集电极产生的电压uo 解 令uid 0 求得静态工作电流IC 差动放大电路从IEE求IC 差模增益 rbe已知 不 要求IC ui1 UE UBE 作业 P1293 53 6P1303 83 9P1313 10 Rc EC ui1 Rb Rb ui2 T2 T1 T3 Re3 R2 R1 2已知 UBE 0 7V rbb 200 50 R1 3k R2 3k Re3 6 8k Rb