西安交通大學趙進全模擬電子技術基礎第四章

1、上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎4.1集成運放概述集成運放概述集成電路集成電路 把整個電路中的元器件制作在一塊硅把整個電路中的元器件制作在一塊硅基片上，構成具有某種特定功能的電子電路?；希瑯嫵删哂心撤N特定功能的電子電路。體積小，重量輕，成本低，可靠性高，組裝和調試體積小，重量輕，成本低，可靠性高，組裝和調試的難度小。的難度小。4 集成運算放大器集成運算放大器 1. 集成電路的主要特點集成電路的主要特點上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 2. 集成電路的分類集成電路的分類 (1) 按功能分按功能分a. 模擬集成電路模擬集成電路b. 數(shù)字集成電路數(shù)

2、字集成電路主要用于放大和變換連續(xù)變化的電壓和電流信號。主要用于放大和變換連續(xù)變化的電壓和電流信號。主要用于處理離散的、斷續(xù)的電壓和電流信號。主要用于處理離散的、斷續(xù)的電壓和電流信號。數(shù)字集成電路種類多，形式較為簡單，通用性強。數(shù)字集成電路種類多，形式較為簡單，通用性強。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 (2) 按集成度分按集成度分 a. 小規(guī)模集成電路（小規(guī)模集成電路（SSI small scale integration circuit) 。 b. 中規(guī)模集成電路（中規(guī)模集成電路（MSI middle scale integration circuit)集成度：一塊芯

3、片上包含的元器件在集成度：一塊芯片上包含的元器件在100個以下。個以下。集成度：一塊芯片上包含的元器件在集成度：一塊芯片上包含的元器件在1001,000之間。之間。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 c. 大規(guī)模集成電路（大規(guī)模集成電路（LSI large scale integration circuit)集成度：一塊芯片上包含的元器件在集成度：一塊芯片上包含的元器件在1,000100,000 之間。之間。d. 超大規(guī)模集成電路（超大規(guī)模集成電路（VLSI very large scale Integration circuit)集成度：一塊芯片上包含的元器件在集成度：

4、一塊芯片上包含的元器件在100,000以上。以上。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎e. 目前的集成電路目前的集成電路(a) 已經(jīng)可以在一片硅片上集成幾千萬只，甚至已經(jīng)可以在一片硅片上集成幾千萬只，甚至 上億只晶體管。上億只晶體管。(b) 集成電路的性能（高速度和低功耗等）也迅速集成電路的性能（高速度和低功耗等）也迅速 提高。提高。(c) 集成度大約每集成度大約每3年年增加一倍。增加一倍。(d) 出現(xiàn)了系統(tǒng)級芯片出現(xiàn)了系統(tǒng)級芯片（SOCsystem on chip）。）。(e) 集成電路逐步向集成系統(tǒng)集成電路逐步向集成系統(tǒng)（integrated system） 的方向發(fā)展

5、。的方向發(fā)展。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 (3) 按制造工藝分按制造工藝分a. 半導體集成電路半導體集成電路b. 薄膜集成電路薄膜集成電路集成電路的元器件和電路由不到集成電路的元器件和電路由不到1m mm厚的金屬厚的金屬半導體或金屬氧化物重疊而成。半導體或金屬氧化物重疊而成。c. 厚膜集成電路厚膜集成電路厚膜集成電路與薄膜集成電路基本相同，膜的厚膜集成電路與薄膜集成電路基本相同，膜的厚度約幾微米到幾十微米。厚度約幾微米到幾十微米。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎3 . 模擬集成電路的分類模擬集成電路的分類(1) 線性集成電路線性集成電路輸出

6、信號與輸入信號呈線性關系。輸出信號與輸入信號呈線性關系。(2) 非線性集成電路非線性集成電路線性集成電路有：集成振蕩器、混頻器、檢波器、線性集成電路有：集成振蕩器、混頻器、檢波器、集成開關穩(wěn)壓電源等。集成開關穩(wěn)壓電源等。線性集成電路有：集成運算放大器、集成音頻功線性集成電路有：集成運算放大器、集成音頻功率放大器、集成高頻、中頻放大器等。率放大器、集成高頻、中頻放大器等。輸出信號與輸入信號呈非線性關系。輸出信號與輸入信號呈非線性關系。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎4. 集成運算放大器概述集成運算放大器概述(1) 集成運算放大器簡稱集成運放集成運算放大器簡稱集成運放b.

7、信號處理。信號處理。(2) 集成運算放大器的主要應用集成運算放大器的主要應用a. 完成比例、求和、積分、微分、對數(shù)、反對數(shù)、完成比例、求和、積分、微分、對數(shù)、反對數(shù)、乘法等數(shù)字運算。乘法等數(shù)字運算。c. 波形產(chǎn)生。波形產(chǎn)生。d. 信號測量。信號測量。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(3) 集成運放發(fā)展的三個階段集成運放發(fā)展的三個階段a. 通用型集成運放的廣泛使用。通用型集成運放的廣泛使用。b. 專用集成運放的出現(xiàn)。如高速型、高輸入電阻型、專用集成運放的出現(xiàn)。如高速型、高輸入電阻型、 高壓型、大功率型，低漂移型和低功耗型等。高壓型、大功率型，低漂移型和低功耗型等。c. 開

8、發(fā)更高性能指標的產(chǎn)品，進一步提高集成度。開發(fā)更高性能指標的產(chǎn)品，進一步提高集成度。上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(5) 是線性集成電路中發(fā)展最早、應用最廣、最為是線性集成電路中發(fā)展最早、應用最廣、最為 龐大的一族成員。龐大的一族成員。 (3) 輸出電阻小，幾百歐以下。輸出電阻小，幾百歐以下。(4) 通用型和靈活性強、成本低、用途廣、互換性好。通用型和靈活性強、成本低、用途廣、互換性好。5. 集成運放的主要特點集成運放的主要特點(1) 電壓放大倍數(shù)高，電壓放大倍數(shù)高，103105倍。倍。(2) 輸入電阻大，幾十千歐到幾兆歐。輸入電阻大，幾十千歐到幾兆歐。上頁上頁下頁下頁

9、返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(1) 相鄰元器件的特性一致性好。相鄰元器件的特性一致性好。(2) 用有源器件代替無源器件。用有源器件代替無源器件。(3) 二極管大多由三極管構成。二極管大多由三極管構成。(4) 只能制作小容量的電容，難以制造電感和較只能制作小容量的電容，難以制造電感和較 大容量的電容大容量的電容( C 2000pF ) 。(5) 電路采用直接耦合的方式。電路采用直接耦合的方式。4.1.1 集成電路中元器件的特點集成電路中元器件的特點上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎4.1.2 集成運放的典型結構集成運放的典型結構1. 典型結構典型結構輸入級輸入級

10、輸出級輸出級中間級中間級偏置電路偏置電路輸入輸入輸出輸出上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(1) 偏置電路偏置電路2. 各各部分的作用部分的作用具有與輸出同相和反相的兩個輸入端，較高的輸入電具有與輸出同相和反相的兩個輸入端，較高的輸入電阻和抑制干擾及零漂的能力。阻和抑制干擾及零漂的能力。為各級電路提供穩(wěn)定合適的偏置電流，并使整個運放為各級電路提供穩(wěn)定合適的偏置電流，并使整個運放的靜態(tài)工作點穩(wěn)定且功耗較小。的靜態(tài)工作點穩(wěn)定且功耗較小。(2) 輸入級輸入級輸入級輸入級輸出級輸出級中間級中間級偏置電路偏置電路上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎為負載提供足夠

11、的電壓和電流，具有很小的輸出電為負載提供足夠的電壓和電流，具有很小的輸出電阻和較大的動態(tài)范圍。阻和較大的動態(tài)范圍。主要進行電壓放大，具有很高的電壓增益。主要進行電壓放大，具有很高的電壓增益。(3) 中間級中間級(4) 輸出級輸出級輸入級輸入級輸出級輸出級中間級中間級偏置電路偏置電路上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎3. 集成運算放大器的電路符號集成運算放大器的電路符號同相輸入端同相輸入端反相輸入端反相輸入端輸出端輸出端+ +上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎4.2.1 典型差分放大電路典型差分放大電路4.2集成運放中的基本單元電路集成運放中的基本單元

12、電路1. 電路組成電路組成+-+-I1uBRCRC1iC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCR+-+-+B1iB2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(1) 電路特點電路特點a. 電路兩邊對稱。電路兩邊對稱。b. 兩管共用發(fā)射極電阻兩管共用發(fā)射極電阻RE。c. 具有兩個信號輸入端。具有兩個信號輸入端。d. 信號既可以雙端，也可以單端輸出。信號既可以雙端，也可以單端輸出。+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬

13、電子技術基礎兩個輸入端信號電壓的差值是有用的，稱之為差模兩個輸入端信號電壓的差值是有用的，稱之為差模輸入信號，因而該電路稱為差分放大電路。輸入信號，因而該電路稱為差分放大電路。(2) 信號的輸入信號的輸入+-+-I1uBRCRC1iC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCR+-+-+B1iB2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(3) 抑制零漂的原理抑制零漂的原理（T1和和T2 特性相同）特性相同）(a) 當溫度當溫度T一定時一定時0O2O1O uuuO2O1uu C2C1ii ( uI1=uI2=0 ) a. 電路雙端輸出電路雙端輸出+-+-

14、I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(b) 當溫度增加當溫度增加 時時TC2C2C1C1IIII C2C1II 0O u在雙端輸出的情況下，漂移為零。在雙端輸出的情況下，漂移為零。+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 b. 單端輸出時單端輸出時因射極電阻因射極電阻RE的負反饋作用的負反饋作用可以抑制零點漂移可以抑制

15、零點漂移+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2靜態(tài)分析靜態(tài)分析BRCRCREREEV 1T2TCCV BR直流通路直流通路+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎B2B1BIII 因為電路對稱，所以因為電路對稱，所以C2C1CIII E2E1EIII CE2CE1CEUUU BE2BE1BEUUU

16、BR1BI2BI1EI2EI1CI1CEU2CIE21EII 2CEU1BEU2BEUBRCRCREREEV 1T2TCCV +上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎EEEEBEBB2VRIURI 列輸入回路方程列輸入回路方程EBBEEEB)1(2RRUVI 由此可得由此可得BE)1(II EBEEEB)1(2RUVI EB)1(2 RR 因因BR1BI2BI1EI2EI1CI1CEU2CIE21EII 2CEU1BEU2BEUBRCRCREREEV 1T2TCCV +上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎EBEEEBC2RUVII EECCEECCCE2)

17、(RIRIVVU )2(ECCEECCRRIVV BR1BI2BI1EI2EI1CI1CEU2CIE21EII 2CEU1BEU2BEUBRCRCREREEV 1T2TCCV +上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎3. 動態(tài)分析動態(tài)分析(1) 小信號差模特性小信號差模特性差模信號差模信號Id2Id1Iduuu 記為記為Id2Id1uu 當當 時的輸入信號時的輸入信號 Id12u Id22u +-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基

18、礎差模輸入時放大電路中的電流差模輸入時放大電路中的電流BRCRId1uEREEV 1T2TCCV Id2uOduC1iC2iC2CiI b2BiI 1b1c2b2ce1ie2iE2IBRCRC2CiI Od1uOd2ue1EiI b1BiI e2EiI 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎由于由于Id2Id1uu e2e1ii 電阻電阻RE上無交流電流，上無交流電流，T1、T2發(fā)射極虛地。發(fā)射極虛地。BRCRId1uEREEV 1T2TCCV Id2uOduC1iC2iC2CiI b2BiI 1b1c2b2ce1ie2iE2IBRCRC2CiI Od1uOd2ue1EiI

19、b1BiI e2EiI 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎交流通路交流通路CRCRBRId1uId2u1T2TBROduOd1uOd2u BRCRId1uEREEV 1T2TCCV Id2uOduC1iC2iC2CiI b2BiI 1b1c2b2ce1ie2iE2IBRCRC2CiI Od1uOd2ue1EiI b1BiI e2EiI 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎由于由于Id2Id1uu Od2Od1uu 故故Id1Id2Id1Id2 uuuu Od1Od2Od1Od2 uuuu CRCRBRId1uId2u1T2TBROduOd1uOd2u

20、上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎1) 差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)a. 雙端輸出雙端輸出IdOdduuAu Id1Od122uu Id1Od1uu beBCrRR CRCRBRId1uId2u1T2TBROduOd1uOd2u 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎b. 單端輸出單端輸出IdOd1duuAu Id1Od12 uu Id1Od121uu beBC2rRR (a) 輸出輸出uO1CRCRBRId1uId2u1T2TBROduOd1uOd2u 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎IdOd2duuAu Id1Od12 u

21、u Id1Od121uu (b) 輸出輸出uO2beBC2rRR CRCRBRId1uId2u1T2TBROduOd1uOd2u 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎c. RL時時(a) 雙端輸出雙端輸出負載電阻負載電阻RL的中點虛地的中點虛地由于由于Od2Od1uu BRBRCRCRId1uEREEV 1T2TCCV Id2uodu od1uod2uLR上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎CRCR2LRBRId1uId2u1T2TOd1uOd2uOdu2LRBR 等效電路等效電路BRBRCRCRId1uEREEV 1T2TCCV Id2uodu od1

22、uod2uLR上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎IdOdduuAu Id1Od122uu Id1Od1uu beBLC2/rRRR Aud與單級共射極電路電壓放大與單級共射極電路電壓放大倍數(shù)相同。可見，差分放大電倍數(shù)相同?？梢姡罘址糯箅娐肥怯寐肥怯谩皵?shù)量換質量數(shù)量換質量”。CRCR2LRBRId1uId2u1T2TOd1uOd2uOdu2LRBR 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(b) 單端輸出單端輸出從從T1的集電極輸出的集電極輸出IdOdduuAu Id1Od2 uu beBLC/2rRRR 輸出與輸入反相輸出與輸入反相CRCRLRBRId1

23、uId2u1T2TOduBR 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎CRCRLRBRId1uId2u1T2TOduBR 從從T2的集電極輸出的集電極輸出IdOdduuAu Id2Od2 uu beBLC/2rRRR 輸出與輸入同相輸出與輸入同相上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2) 差模輸入電阻差模輸入電阻)(2beBIdIdidrRIUR CRBRId1uId2u1T2TOd1uOd2uOduBR IduidRIdiCR上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎a. 單端輸出時單端輸出時CoRR 求求Ro的等效電路的等效電路CRBRId1

24、uId2u1T2TuBR IduoRIdiCRi3) 輸出電阻輸出電阻Ro上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎b. 雙端輸出時雙端輸出時CRBRId1uId2u1T2TuBR IduoRIdiCRii求求Ro的等效電路的等效電路Co2RR 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(2) 小信號共模特性小信號共模特性共模信號共模信號IcIc2Ic1uuu 記為記為當當uIc1=uIc2時的輸入信號時的輸入信號BRBRCRCRIc1uIc2uc1OuEREEV 1T2TCCV c2OucOu 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎Oc2Oc1u

25、u 1) 共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)a. 雙端輸出共模電壓雙端輸出共模電壓0Oc2Oc1Oc uuu共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)0IcOcc uuAuIcIc2Ic1uuu 由由知知故故BRBRCRCRIc1uIc2uc1OuEREEV 1T2TCCV c2OucOu 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎b. 單端輸出單端輸出 交流通路交流通路，BRBRCRCRIc1uIc2uEREEV 1T2TCCV cOuLRE1iE2iBRBRCRCRIc1uIc2uE2R1T2TcOuLRE2R上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎cIcOcuuAu 電

26、壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)EbeBLC2)1(/RrRRR 1cIcOuu ELCc2/RRRAu EbeB2)1(RrR 一般情況一般情況BRBRCRCRIc1uIc2uE2R1T2TcOuLRE2R上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎ELCc2/RRRAu 一般情況中一般情況中ELC2/RRR 故故1cIcOc uuAu上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎差分放大電路對共模信號有抑制作用，差分放大電路對共模信號有抑制作用，RE越大，抑越大，抑制共模信號的能力越強。制共模信號的能力越強。綜上所述綜上所述12/ELCcIcOc RRRuuAu單端輸出時單端輸

27、出時雙端輸出時雙端輸出時0cIOcc uuAu上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2) 共模抑制比共模抑制比CMRK共模抑制比的定義共模抑制比的定義cdCMRuuAAK (dB)log20cdCMRuuAAK 或者或者a. 雙端輸出雙端輸出 cdCMRuuAAK上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎ELbeBLcdCMR2)(2RRrRRAAKuu b. 單端輸出單端輸出ELc2RRAu beBLd21rRRAu 因因beBErRR 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎3) 共模輸入電阻共模輸入電阻 交流通路交流通路，Ic2uBRBRC

28、RCRIc1uc1OuEREEV 1T2TCCV c2OucOu BRBRCRCRIc1uIc2uc1OuER1T2Tc2OucOu Ic1iIc2iicRicR上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎EbeBicicic)1(2RrRIUR IcIc2Ic1uuu 因為因為故故IcIc2Ic1iii BRBRCRCRIc1uIc2uc1OuER1T2Tc2OucOu Ic1iIc2iicRicR4) 輸出電阻輸出電阻雙端輸出時雙端輸出時Co2RR 單端輸出時單端輸出時CoRR 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(3) 任意輸入信號的分解任意輸入信號的分解

29、既不是差模信號又不是共模信號的輸入信號既不是差模信號又不是共模信號的輸入信號任意信號任意信號+12差差 分分放放 大大電電 路路uI2_uI1_上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎2I2I1Icuuu I2I1Iduuu 令令那么那么2IdIcI1uuu 2IdIcI2uuu 任意信號可以分解成差模和共任意信號可以分解成差模和共模信號兩種性質的輸入信號模信號兩種性質的輸入信號+12差差 分分放放 大大電電 路路uI2_uI1_上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎差差分分放放大大電電路路12+uId_+uIc_+_+_2uId2uId任意輸入信號分解示意圖

30、任意輸入信號分解示意圖+12差差 分分放放 大大電電 路路uI2_uI1_上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎uI10 ，uI2=0特別的，對于特別的，對于單端輸入單端輸入即即或或uI1=0 ，uI2 0單端輸入是一種特殊的雙端輸入形式單端輸入是一種特殊的雙端輸入形式+12差差 分分放放 大大電電 路路uI_單端輸入電路單端輸入電路上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎)(2C1CuIdfii 、(4) 大信號傳輸特性大信號傳輸特性1-1線性區(qū)線性區(qū)截止、截止、飽和區(qū)飽和區(qū)截止、截止、飽和區(qū)飽和區(qū)傳輸特性傳輸特性0246 2 4 6.0.10.9iC1 、

31、iC2UTuId/0.70.50.3上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎+- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2(a) 靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點IC、UC之值之值；(b) uO及及KCMR之值之值；(c) 若將若將RL接在接在C1對地之間，求對地之間，求UC、 uO 及及KCMR；(d) Rid、Ric和和Ro之值。之值。 例例 電路如圖所示。設電路如圖所示。設T1、T2的特性一致，的特性一致，=50，UBE

32、=0.7 V， uIc=1 V，uId =50 mV， 。試求：試求： 300bbr上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 解解 為了計算簡單，為了計算簡單，設調零電位器設調零電位器RW的滑的滑動端在電位器的中間。動端在電位器的中間。(a) 畫出放大電路的畫出放大電路的直流通路直流通路+- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎直流通路直流通路BRCRCR

33、CCV BREREEV 1T2TWR(12V)(+12V)k1 .5k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2IEIBIB+- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎EEWEBBBEEE22RIRIRIUV )1(22)1(EWBBBEEERRRIUV BE)1(II 由圖可得由圖可得由上兩式得由上兩式得因因EWB)1(22)1(RRR BRCRCRCCV BRE

34、REEV 1T2TWR(12V)(+12V)k1 .5k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2IEIB上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎則有則有EE2IR EBEEEEC2RUVII V6V)1 . 52 . 112(CCCCC RIVUBEBEEE)1 ( 2IRUV mA1 . 527 . 012 mA2 . 1 BRCRCRCCV BREREEV 1T2TWR(12V)(+12V)k1 .5k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2IEIB上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(b) 根據(jù)題意根據(jù)題意EQbbbe26)1(Ir

35、r 0IcOcc uuAu )2 . 12651300( k4 . 12)1(2/WbeBLCIdOddRrRRRuuAu 7 .4605. 0514 . 11501 . 5501 . 550 +- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎IccIddOuAuAuuu cdCMRuuAAKV)1005. 07 .46( V3 . 2 +- -+-Id1uBRCRCRCCV O

36、uBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(c) 當當RL在在C1對地之間時對地之間時RLCRCIII CRCCCCRIVU 經(jīng)整理可得經(jīng)整理可得BRCRCRCCV BREREEV 1T2TWR(12V)(+12V)k1 .5k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2IEIBLRIRLLCCRUI LCCCCCC1RRRIVU V1001 . 511 . 52 . 112 V6 上頁上頁下頁下頁返回返回

37、模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎IcOccuuAu ELC2/RRR 1 . 521001 . 51001 . 5 5 . 0 +- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5c1c2LR上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎IdOdduuAu 495 . 05 .24cdCMR uuAAK2)1( 2)/(WbeBLCRrRRR )05. 0514 . 11(21001 . 51001 . 550 5 .24 IccIddOuA

38、uAuuu V73. 1 V)15 . 005. 05 .24( +- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5c1c2LR上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎( (d) )差模輸入電阻差模輸入電阻2)1( 2WbeBidRrRR k)05. 0514 . 11(2 k9 . 9共模輸入電阻共模輸入電阻EWbeBic)1(22)1(RRrRR E)1(2R k1 . 5512 k520+- -+-Id1uBRCRCRCCV O

39、uBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎輸出電阻輸出電阻Ro雙端輸出時雙端輸出時 k2 .10k1 . 522CoRR單端輸出時單端輸出時 k1 . 5CoRR+- -+-Id1uBRCRCRCCV OuBRId2uEREEV 1T2TWRLR+- -Icu+- -Icu+- -(12V)(+12V)k1 .5k100k1k1 100k1 .5k1 .5ICUCc1c2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模

40、擬電子技術基礎雙端輸出雙端輸出 CMRKbeBECMRrRRK 單端輸出單端輸出對于圖示電對于圖示電路路4.2.2 帶恒流源的差分放大電路帶恒流源的差分放大電路RE越大越大，KCMR越大，電路抑制共模信號的能力越強。越大，電路抑制共模信號的能力越強。+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎a. 當當VEE一定，一定，IE減小，減小，rbe增增大，大， Aud減小。減小。c. 在集成電路中不易制作較大阻值的電阻。在集成電路中不易制作較大阻值的電阻。R

41、E太太大對電路的影響大對電路的影響b. 為了維持為了維持IE不變，必須提高電源電壓不變，必須提高電源電壓VEE。+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uERE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+B1iB2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎恒流源的主要特點恒流源的主要特點b. 直流電阻較小直流電阻較小a. 具有很大的交流等效電阻具有很大的交流等效電阻恒流源恒流源通常采用恒流源來代替通常采用恒流源來代替RE+-+-I1uBRCRC2iCCV OuO1uO2uBRI2uE2iEEV 1T2TCRC1i+- -+- - -+上頁上頁下頁下頁

42、返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎當iB恒定恒定，則則iC恒定恒定，晶體管相當于一個電流源。，晶體管相當于一個電流源。 當晶體管工作在放大區(qū)時，當晶體管工作在放大區(qū)時，iC基本上與基本上與uCE無關無關，只取只取決于決于iB。晶體管恒流源晶體管恒流源CEuCiQ晶體管恒流源工作原理晶體管恒流源工作原理RCE1rce1 uCE iC= =BiCiBEuCEu+ + +上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎帶恒流源的差分放大電路帶恒流源的差分放大電路恒流源恒流源BRCRCROuO1uBR1T2TO2uCCV +-Id2u+- -Id1u+- -Icu3TD1R2REREEV

43、 RiBQ3Ie+- - - -上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎選擇選擇R1和和R2使使IBQ3恒定，恒定， 則則IC3恒定。恒定。BRCRCROuO1uBR1T2TO2uCCV +-Id2u+- -Id1u+- -Icu3TD1R2REREEV RiBQ3Ie+- - - -IC3上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎1電流鏡電路電流鏡電路T1和和T2特性相同特性相同(1) 電路組成電路組成(2) 電路特點電路特點(3) 電路分析電路分析 21設設由于由于 UBE1= UBE2 = UBE4.2.3 電流源電路電流源電路1T2TRCCV RIC1IC

44、2I+B1IB2IBE2UBE1U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎C1C2II 21C2 RII當當2 時時RC2II 所以所以 IB1= IB2 = IBBR2II C2R2II 故故RUVBECC RVCC 1T2TRCCV RIC1IC2I+B1IB2IBE2UBE1U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎T1和和T2特性相同特性相同(1) 電路組成電路組成(2) 電路特點電路特點(3) 電路分析電路分析由圖可知由圖可知2比例電流源電路比例電流源電路E1CCE1BE1CCRRRVRRUVI 1T2TRCCV RIC1IC2I+B1IB2IBE2U

45、BE1UE1RE2RE2IE1I上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎BE22E2EBE11EE1URIURI RE2E1C2IRRI 2E2C1ERRIRI 由于由于BE2BE1UU E2C2II E1RII 故有故有1T2TRCCV RIC1IC2I+B1IB2IBE2UBE1UE1RE2RE2IE1I上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎3微電流源電路微電流源電路T1和和T2特性相同特性相同(1) 電路組成電路組成(2) 電路特點電路特點(3) 電路分析電路分析由圖可知由圖可知EE2BE2BE1RIUU EC2RI 1T2TRCCV RIC1IC2I+

46、B1IB2IBE2UBE1UERE2I上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎)exp(TBESCUuIi 由由SC1TBE1lnIIUU 得得SRTlnIIU SC2TBE2lnIIUU 故有故有EC2SC2TSRTlnlnRIIIUIIU 1T2TRCCV RIC1IC2I+B1IB2IBE2UBE1UERE2I上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎C2RC2TElnIIIUR 例例1 已知已知IR=0.73 mA，IC2=20 m mA，求，求RE=?解解 由由得得C2RC2TElnIIIUR )102073.0ln102026(33ER1T2TRCCV

47、 RIC1IC2I+B1IB2IBE2UBE1UERE2I k86.4上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎例例2 在例在例1中，如果不用微電流中，如果不用微電流源，而采用電流鏡，那么在源，而采用電流鏡，那么在VCC=15 V時，欲獲時，欲獲IC2=20 m mA, 求求R=?解解 已知已知IC2=20 m mA, 則則R VCC/IR=750 k IR=20 m mA1T2TRCCV RIC1IC2I+B1IB2IBE2UBE1U上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎5T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+

48、- -C1iC2iC5iC6i4電流源作有源負載的差分放大電路電流源作有源負載的差分放大電路(1) 電路組成電路組成上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎代替代替RE，為，為T1、T2 提供合適、穩(wěn)提供合適、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點定的靜態(tài)工作點代替代替RC，稱，稱有源負載有源負載電流鏡電流鏡比例電流源比例電流源5T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+- -C1iC2iC5iC6i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎因為因為T5、T6 組成組成電流電流鏡，所以鏡，所以C6C5ii a.a.當當ui1=ui2時時C2

49、C1ii (2) 電路分析電路分析忽略忽略T5、T6的的基極電基極電流。則有流。則有 iC5 iC1 5T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+- -C1iC2iC5iC6i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 iO= iC6 + iC2= iC5 iC1無共模信號輸出無共模信號輸出輸出電流輸出電流 05T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+- -C1iC2iC5iC6i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎b.當當uI1= uI2時時C2C1ii 輸出電流輸

50、出電流 iO= iC6 + iC2= iC1 + iC2= 2 iC1負載上得到了雙端輸出的電流負載上得到了雙端輸出的電流5T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+- -C1iC2iC5iC6i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎用電流鏡取代差分放用電流鏡取代差分放大電路的集電極電阻大電路的集電極電阻, ,以單端輸出的電路形式，實現(xiàn)了雙端輸出的功能以單端輸出的電路形式，實現(xiàn)了雙端輸出的功能。結論結論5T1RCCV RIOi2R3T4T3R1T2T6TI1uEEV LRI2uOu+- -+- -C1iC2iC5iC6i上頁上頁下

51、頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎利用多個晶體管組成復合管，可以得到較大的電流放利用多個晶體管組成復合管，可以得到較大的電流放大系數(shù)大系數(shù) 值。值。4.2.4 復合管電路復合管電路四種常見的復合管結構四種常見的復合管結構a. NPN管管+NPN管管b. PNP管管+PNP管管c. NPN管管+PNP管管d PNP管管+NPN管管上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎常見的復合管結構常見的復合管結構a. NPN管管+NPN管管T1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎等效管等效管TBiCiEiEBC兩個兩個NP

52、N型管可以復合成一個型管可以復合成一個NPN型管型管(a) 等效管等效管T1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎由圖可知由圖可知C2C1Ciii B1Bii E2Eii E1B2ii (b) 復合管的電流放大系數(shù)復合管的電流放大系數(shù) 等效管等效管TBiCiEiEBCT1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎C2C1Ciii B22B11ii 而而E1B2ii 由于由于B11)1(i B1)1(i 等效管等效管TBiCiEiEBCT1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上頁上頁下頁

53、下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎B22B11Ciii E12B1ii B112B1)1(ii 故故等效管等效管TBiCiEiEBCT1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎復合管的電流放大系數(shù)復合管的電流放大系數(shù))1(121BC ii2121 21 等效管等效管TBiCiEiEBCT1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎微變等效電路微變等效電路T1e1ic1ic2ibe1rcib1iT2b2ib22i b11i becbe2rbeu (c) 復合管的輸入電阻復合管的輸入

54、電阻rbeT1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎因為因為be2b2be1b1beririu be2b11be1b1)1(riri b1bebeiur 故故 復合管的輸入電阻復合管的輸入電阻be21be1)1(rr T1e1ic1ic2ibe1rcib1iT2b2ib22i b11i becbe2rbeu 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎b. PNP管管+PNP管管T1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2B2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎等效管等效管(a) 等效管等效管兩個兩個PNP

55、型管可以復合成一個型管可以復合成一個PNP型管型管T1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2B2iTBiCiEiEBC上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎212121 be21be1be)1(rrr (b) 復合管的復合管的 及及rbe等效管等效管T1E1iC1iC2iE2iCiB1iT2B2iTBiCiEiEBC上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎T1C2E1ii C1iC2iE2iB1iT2E1ic c. NPN管管+PNP管管上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎等效管等效管TBiCiEiEBC(a) 等效管等效管一個一個NPN和

56、一個和一個PNP型管可以復合成一個型管可以復合成一個NPN型管型管T1C2E1ii C1iC2iE2iB1iT2E1i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎212121 be1berr (b) 復合管的復合管的 及及rbe等效管等效管TBiCiEiEBCT1C2E1ii C1iC2iE2iB1iT2E1i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎d. PNP管管+NPN管管T1E1iC1iC2iE2iB1iT2B2iC2E1ii 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎等效管等效管TBiCiEiEBC(a) 等效管等效管一個一個PNP和一個和一個

57、NPN型管可以復合成一個型管可以復合成一個PNP型管型管T1E1iC1iC2iE2iB1iT2B2iC2E1ii 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎212121 be1berr (b) 復合管的復合管的 及及rbe等效管等效管T1E1iC1iC2iE2iB1iT2B2iC2E1ii TBiCiEiEBC上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎RLT1uI+ VCC_T2VEEuO+_4.2.5 互補推挽放大電路互補推挽放大電路1. 電路組成電路組成2. 電路主要特點電路主要特點(2) 輸出電阻小輸出電阻小(3) 動態(tài)范圍大動態(tài)范圍大(4) 帶載能力強帶載能

58、力強(1) T1、T2參數(shù)相同參數(shù)相同上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎3. 工作原理工作原理(1) uI=0時時T1、T2截止截止uO=0(2) uI0時時T1導通、導通、T2截止截止uO uIRLT1uI+ VCC_T2VEEuO+_上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(3) uI100mV時時跨導跨導TTUuUiUIuigTCSBECmBEedd 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(3) 跨導線性回路原理跨導線性回路原理4BE2BE3BE1BEuuuu 4S2S4C2C3S1S3C1ClnlnIIiiIIii 4S2S4C2

59、C3S1S3C1CIIiiIIii 四個晶體三極管發(fā)射結構成四個晶體三極管發(fā)射結構成的閉合回路，稱為跨導線性回路，的閉合回路，稱為跨導線性回路，也稱為跨導線性環(huán)。也稱為跨導線性環(huán)。 1T2T3T4TC3iC4iCCV EEV C1iC2i上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎任意偶數(shù)任意偶數(shù)n個發(fā)射結個發(fā)射結 CWBECCW1BE)()(22 nnjjjjuuCWSCCCWSC)()(22 nnjjjjjjIiIiISj與發(fā)射區(qū)面積與發(fā)射區(qū)面積Aj成正比成正比 CWCCCWC)()(22n njjjjjjAiAi1T2T3T4TC3iC4iCCV EEV C1iC2i上頁上頁

60、下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎(4) 甲乙類推挽電流模電路甲乙類推挽電流模電路T1+ VCCT2_VEEBIBIC1iC2iIiT3T4跨導線性回路跨導線性回路如各晶體管發(fā)射區(qū)面積相等如各晶體管發(fā)射區(qū)面積相等則有則有 C2C12BiiI 若若iI=0，則則B2C1CIii 上頁上頁下頁下頁返回返回模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎212BIBI1C1221 IiIii212BIBI2C1221 IiIiiiC2 iC1 + iI若若iI 0，則則由以上各式得由以上各式得電路工作在甲類狀態(tài)。電路工作在甲類狀態(tài)。IB1C21iIi IB2C21iIi IIBi當當時，時，(a)T1