模电集成差分放大电路优秀PPT.ppt
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1、模电课件集成差分放大电路你现在浏览的是第一页,共60页 镜像电流源镜像电流源6.1.1 BJT电流源电路电流源电路 JFET电流源电流源 微电流源微电流源6.1 模拟集成电路中的模拟集成电路中的 直流偏置技术直流偏置技术 MOSFET多路电流源多路电流源6.1.2 FET电流源电流源 MOSFET镜像电流源镜像电流源你现在浏览的是第二页,共60页1.镜像电流源镜像电流源电流估算电流估算镜像镜像 IC2为为IREF的镜像的镜像无论无论Rc的值如何,的值如何,IC2的电流值将保持不变的电流值将保持不变恒流恒流特点:特点:T1、T2参数相同参数相同且且T1对对T2具有温度补偿作用具有温度补偿作用IR
2、EF的受电源影响大,要求电源稳定的受电源影响大,要求电源稳定忽略忽略2IB6.1.1 BJT电流源电路电流源电路你现在浏览的是第三页,共60页交流电阻交流电阻 由由于于T2的的集集电电极极电电流流基基本本不不变变。所所以以输输出出交交流流电流电流00,即,即 一般一般Ro在几百千欧以上在几百千欧以上你现在浏览的是第四页,共60页1.镜像电流源镜像电流源改进改进带缓冲级的镜像电流源带缓冲级的镜像电流源 由由于于增增加加了了T3,使使IC2更更加加接接近近IREF精精度度更更高高的镜像电流源的镜像电流源问题问题精度不够高精度不够高若需要若需要IC2较小,则要求较小,则要求R很大很大(集成电路中难以
3、实现集成电路中难以实现)改进改进微电流源微电流源当当不不够够大大时时,误误差差较较大大你现在浏览的是第五页,共60页2.微电流源微电流源由于由于很小,很小,所以所以IC2也很小也很小IC2的稳定性较好的稳定性较好VCC变化变化IREF、VBE变化变化而而Re2较大较大VBE2VBE1T2工作在工作在且且T1对对T2具有温度补偿作用具有温度补偿作用非线性区非线性区IC2的变化的变化IREF的变化的变化你现在浏览的是第六页,共60页*2.比例电流源比例电流源RE1你现在浏览的是第七页,共60页*3.多路电流源多路电流源你现在浏览的是第八页,共60页R+VGS-借助宽长比,借助宽长比,通常用一通常用
4、一FET管代替管代替R6.1.2 FET电流源电流源1.MOSFET镜像电流源镜像电流源2.MOSFET多路电流源多路电流源R+VGS-你现在浏览的是第九页,共60页3.JFET电流源(电流源(P261)6.1.2 FET电流源电流源SGDiD=简单的电流源简单的电流源你现在浏览的是第十页,共60页6.2 差分式放大电路差分式放大电路 6.2.1 差分式放大电路的一般结构差分式放大电路的一般结构 6.2.2 射极耦合射极耦合差分式放大电路差分式放大电路 6.2.3 源极耦合差分式放大电路的源极耦合差分式放大电路的你现在浏览的是第十一页,共60页 概述概述1)直接耦合放大电路直接耦合放大电路可以
5、放大直流信号可以放大直流信号2)直接耦合放大电路直接耦合放大电路的零点漂移的零点漂移零漂零漂:主要原因主要原因:温漂指标温漂指标:#为什么一般的集成运为什么一般的集成运为什么一般的集成运为什么一般的集成运算放大器都要采用直接算放大器都要采用直接算放大器都要采用直接算放大器都要采用直接耦合方式?耦合方式?耦合方式?耦合方式?电源电压波动或温度变化引起,也称电源电压波动或温度变化引起,也称温漂温漂。输输入入短短路路时时,输输出仍有缓慢变化出仍有缓慢变化的电压产生。的电压产生。温温度度每每升升高高1度度时时,输输出出漂漂移移电电压压按按电电压压增增益益折折算算到到输入端的等效输入漂移电压值输入端的等
6、效输入漂移电压值。你现在浏览的是第十二页,共60页例如例如若第一级漂了若第一级漂了100 uV,则输出漂移则输出漂移 1 V。若第二级也漂了若第二级也漂了100 uV,则输出漂移则输出漂移 10 mV。假设假设 第一级是关键第一级是关键3)减小零漂的措施减小零漂的措施 用非线性元件进行温度补偿用非线性元件进行温度补偿 调制解调方式。如调制解调方式。如“斩波稳零放大器斩波稳零放大器”采用差分式放大电路采用差分式放大电路漂了漂了 100 uV漂移漂移 10 mV+100 uV漂移漂移 1 V+10 mV漂移漂移 1 V+10 mV你现在浏览的是第十三页,共60页 6.2.1 差分式放大电路的一般结
7、构差分式放大电路的一般结构 共模输入共模输入电流电流共模输入共模输入电流电流T1T2差模输入差模输入电流电流电路特点:电路特点:1)T1、T2特性相同特性相同(BJT、FET);2)两个输入端,两个输出端;)两个输入端,两个输出端;3)元件参数对称。)元件参数对称。共模抑制比共模抑制比差模信号差模信号共模信号共模信号差模电压增益差模电压增益共模电压增益共模电压增益总输出电压总输出电压若用差模、共模信号表示两个输入信号若用差模、共模信号表示两个输入信号你现在浏览的是第十四页,共60页1.基本电路基本电路1)静态分析)静态分析 组成:组成:a.T1、T2特性完全相同;特性完全相同;b.Rc1=Rc
8、2=Rc。6.2.2 射极耦合差分式放大电路射极耦合差分式放大电路2.工作原理工作原理vi1=vi2=0输入为输入为0,输出也为,输出也为0。vo2vo1vo2vo1vo1=vo2vo=vo1-vo2=0你现在浏览的是第十五页,共60页2)动态分析)动态分析若输入差模信号,若输入差模信号,大小相等,相位相反。大小相等,相位相反。大小相等,大小相等,信号被放大。信号被放大。相位相反,相位相反,你现在浏览的是第十六页,共60页2)动态分析)动态分析若输入共模信号,若输入共模信号,大小相等,相位相同。大小相等,相位相同。大小相等,大小相等,双端输出时,双端输出时,相位相同,相位相同,你现在浏览的是第
9、十七页,共60页一般输入信号为一般输入信号为vid与与vic的叠加的叠加 温度变化和电源电压波动,都将使集电极电流变化温度变化和电源电压波动,都将使集电极电流变化,且变化趋势相且变化趋势相同,同,从而使从而使VOQ=VCQ1-VCQ20,因而消除了零点漂移。,因而消除了零点漂移。差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用。差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用。其效果相当于在两个输入端加入了共模信号其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。实际上,两管不可能完全对称,因此零点漂移不可能完全消实际上,两管不可能完全对称,因此零点漂移不可能完全消除,只能被抑制到很小。除,只能被抑制到很小。在双端输出时,
10、在双端输出时,即,双端输出差放只放大差模信号,而抑制了共模信号。即,双端输出差放只放大差模信号,而抑制了共模信号。你现在浏览的是第十八页,共60页双入、双出交流通路双入、双出交流通路3.主要技术指标计算主要技术指标计算(1)差模电压增益)差模电压增益 双入、双出双入、双出你现在浏览的是第十九页,共60页c2c1eb2b1v vo1o1v vo2o2r ro o接入负载时接入负载时在电路完全对称时,双入双出的增益与单在电路完全对称时,双入双出的增益与单管的相同。以双倍元器件换取抑制零漂的管的相同。以双倍元器件换取抑制零漂的能力能力 双入、双出双入、双出空载时空载时 i io o=0=0 i ic
11、1c1=-=-i ic1c1c2c1eb2b1v vo1o1v vo2o2你现在浏览的是第二十页,共60页 双入、单出双入、单出接入负载时接入负载时空载时空载时c2c1eb2b1v vo1o1v vo2o2c2c1eb2b1v vo1o1v vo2o2你现在浏览的是第二十一页,共60页3.主要指标计算主要指标计算(1)差模电压增益)差模电压增益 单端输入单端输入(发射结电阻发射结电阻)单端输入信号单端输入信号vid相当于平相当于平均分配在均分配在T1、T2上。上。即等效于即等效于vi1=(1/2)vid,vi2=-(1/2)vid,等同于双端,等同于双端输入。输入。恒流源支路几乎不分流,恒流源
12、支路几乎不分流,e e端等效为对地开路。端等效为对地开路。你现在浏览的是第二十二页,共60页3.主要指标计算主要指标计算(1)差模电压增益)差模电压增益 单端输入单端输入单端输入单端输入等同于双端输入。等同于双端输入。具体为:单入双出双入双出,具体为:单入双出双入双出,单入单出双入单出。单入单出双入单出。差模电压放大倍数的计算差模电压放大倍数的计算与与单端输入还是双端输入无关,单端输入还是双端输入无关,只与输出方式有关。只与输出方式有关。指标计算与双端输入相同。指标计算与双端输入相同。你现在浏览的是第二十三页,共60页(2)共模电压增益)共模电压增益 共模交流通路共模交流通路你现在浏览的是第二
13、十四页,共60页 共模电压放大倍数共模电压放大倍数与单端输入还是双端与单端输入还是双端输入无关,只与输出方式有关输入无关,只与输出方式有关 双端输出双端输出 共模信号的输入使两管集电极电压有共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。相同的变化。所以所以共模增益共模增益 单端输出单端输出抑制零漂能力增强抑制零漂能力增强你现在浏览的是第二十五页,共60页(3)共模抑制比)共模抑制比双端输出,理想情况双端输出,理想情况单端输出单端输出抑制零漂能力抑制零漂能力越强越强单端输出时的总输出电压单端输出时的总输出电压(4)频率响应)频率响应高频响应与共射电路相同,低频可放大直流信号。高频响应与共射电路相同
14、,低频可放大直流信号。你现在浏览的是第二十六页,共60页几种方式指标比较几种方式指标比较输出方式输出方式双出双出单出单出双出双出单出单出双端输入双端输入单端输入单端输入你现在浏览的是第二十七页,共60页几种方式指标比较几种方式指标比较输出方式输出方式双出双出单出单出 不论是单端输入还是双端输入,差模不论是单端输入还是双端输入,差模输入电阻输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。是基本放大电路的两倍。你现在浏览的是第二十八页,共60页4.带有源负载的射极耦合差分式放大电路带有源负载的射极耦合差分式放大电路(1)电路组成电路组成双入双入-单出单出有源负载有源负载电流源电流源(2)工作原理工作原理1)静
15、态静态2)动态动态vi1=vi2=0T5、T6为比例恒流源为比例恒流源你现在浏览的是第二十九页,共60页例例6-1:电路如图,电路如图,=100(1)求静态工作点;求静态工作点;(2)求电路的差模求电路的差模 Aud,Rid,Ro。解解(1)ui1T1+VCCT2RCuoui2RCVEER2R3IC3T3T4IREF+6 V 6 V100 100 7.5 k 7.5 k 6.2 k 100 ICQ1=ICQ2=0.5 I0=0.42mAUCQ1=UCQ2=6 0.42 7.5 =2.85(V)UEQ1=UEQ2=0.7(V)ui1=ui2=0V你现在浏览的是第三十页,共60页(2)求求 Aud
16、,Rid,RoRo=2RC=15(k)c2c1b2b1e2e1RPRPui1T1+VCCT2RCuoui2RCVEER2R3IC3T3T4IREF+6 V 6 V100 100 7.5 k 7.5 k 6.2 k 100 你现在浏览的是第三十一页,共60页+VCC=12VVEE=-12VReRLVoT2T1RCRCVi1Vi2解:解:1 12:2:3:3:例例6-2:电电路中,已知三极管的路中,已知三极管的均均为为100,VBE=0.7V。1:静:静态态工作点(工作点(IC,IB,VC););RC=10K,RL=20K,Re=11.3K2:求双出的:求双出的Avd、KCMR。3:计计算差摸算差
17、摸输输入入电电阻阻Rid和和输输出出电电阻阻Rod。4:若:若输输出信号从出信号从T1的集的集电电极极输输出,出,计计算算KCMR你现在浏览的是第三十二页,共60页例例6-2:电电路中,已知三极管的路中,已知三极管的均均为为100,VBE=0.7V。1:静:静态态工作点(工作点(IC,IB,VC););RC=10K,RL=20K,Re=11.3K2:求双出的:求双出的Avd、KCMR。3:计计算差摸算差摸输输入入电电阻阻Rid和和输输出出电电阻阻Rod。4:若:若输输出信号从出信号从T1的集的集电电极极输输出,出,计计算算KCMR+VCC=12VVEE=-12VReRLVoT2T1RCRCVi
18、1Vi2解:解:4 4你现在浏览的是第三十三页,共60页例例6-36-3差动放大电路如图差动放大电路如图P3-5P3-5所示,设晶体管的参数为所示,设晶体管的参数为1 1=2 2=50=50,r rbe1be1=r=rbe2be2=1.5K,U=1.5K,UBEQ1BEQ1=U=UBEQ2BEQ2=U=UBEQ3BEQ3=0.7V=0.7V,稳压二极管稳定电压,稳压二极管稳定电压U U2 2=8V=8V,RwRw的滑动端位的滑动端位于中点,试估算:于中点,试估算:1 1 静态工作点静态工作点I ICQ1CQ1、I ICQ2CQ2、U UCQ1CQ1、U UCQ2CQ2。2 2 差模电压放大倍数
19、差模电压放大倍数AodAod。3 3 差模输入电阻差模输入电阻R Ridid和输出电阻和输出电阻RoRo。解:解:具有稳流源的差动放大电路。具有稳流源的差动放大电路。1 UCQ1=UCQ2=Vcc-ICQ1RC1=7V(这时由这时由于于UCQ1=UCQ2,故,故RL上电流为零上电流为零)3 Rid=2 Rb+rbe1+(1+)=10K,2Ro=2Rc=10K你现在浏览的是第三十四页,共60页例例6-4:6-4:如如图电图电路中的三极管的路中的三极管的=50=50,V VBEBE=0.7V.=0.7V.RL=RC=5 K,Rb=20 K,Re=5K,,Rb1=5.6 K,RW=100,rce=3
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