第5章差分放大器與多級放大器

第5章差分放大器與多級放大器5.1多級放大電路的一般結(jié)構(gòu)及耦合方式5.2多級阻容耦合放大電路的分析5.3直接耦合式放大電路5.4差分放大電路5.5恒流源差分放大電路與電流源5.6集成運算放大器及讀圖方法5.1多級放大電路的一般結(jié)構(gòu)及耦合方式5.1.1多級放大電路的一般結(jié)構(gòu)一個三極管（或場效應管）構(gòu)成的單管放大電路的放大倍數(shù)一般為幾倍～幾十倍。而在實際應用的電子設備中，要求的放大倍數(shù)往往很大。為此，需要把若干單級放大電路串接起來，組成多級放大電路。圖5-1-1為三級放大電路示意圖：圖5-1-15.1.1多級放大電路的一般結(jié)構(gòu)1、電壓放大倍數(shù)（5-1-1）對于n級放大器：（5-1-3）式中：各級電壓放大倍數(shù)都是把后級的輸入電阻作為前級的負載的情況下求得的。（即考慮了后一級放大電路對前一級放大電路的負載效應）圖5-1-1

5.1.1多級放大電路的一般結(jié)構(gòu)2、輸入電阻Ri：多級放大電路的輸入電阻Ri就是第一級的輸入電阻Ri1。（5-1-4）3、輸出電阻Ro：三級放大電路的輸出電阻Ro就是第三級的輸出電阻Ro3。（5-1-5）對于級n級放大電路：（5-1-6）多級放大電路的級與級之間、信號源與放大電路之間、放大電路與負載之間的連接均稱為耦合。常用的耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合等。圖5-1-1

5.1.2多級放大電路的級間耦合方式

1、阻容耦合在多級放大電路中，級與級之間通過電容連接的耦合方式稱為阻容耦合。圖中：電容C1將輸入信號耦合到三極管T1的基極；電容C2將T1的輸出信號耦合到T2的基極；電容C3將T2的輸出信號耦合到外接負載RL。阻容耦合的優(yōu)點：①前后級通過電容相連，所以各級的靜態(tài)工作點相互獨立，不相互影響。②只要電容選得足夠大，在一定頻率范圍內(nèi)的信號可以幾乎不衰減地傳送到下一級。阻容耦合又稱為電容耦合。阻容耦合的不足：①不能傳送直流信號。②不適用于傳送緩慢變化的信號（因為對于緩慢變化的信號，信號頻率低，電容容抗大，使信號衰減很大）。③大容量電容在集成電路中難以制造。圖5-1-2兩級阻容耦合放大電路5.1.2多級放大電路

的級間耦合方式2、直接耦合為了克服電容對緩慢變化的信號在傳輸過程中帶來的不良影響，可采用將級與級之間直接用導線連接起來的方式，稱為直接耦合。圖中，輸入信號與T1的B極直接耦合，T1的C極與T2的B極直接耦合，T2的C極與負載之間直接耦合。

直接耦合的優(yōu)點：①既可以放大交流信號，也可以放大直流和緩慢變化的信號，頻率響應好。②電路簡單，便于集成。直接耦合的不足：①各級靜態(tài)工作點相互牽制，彼此不獨立。導致設計和調(diào)整比較麻煩。②零點漂移。圖5-1-3兩級直接耦合放大電路5.1.2多級放大電路的級間耦合方式3、變壓器耦合變壓器耦合是以變壓器作為耦合元件的電路。變壓器通過磁路的耦合，把初級的交流信號傳送到次級，而直流電流、電壓不能耦合到次級。變壓器耦合的優(yōu)點：①使級與級之間達到阻抗匹配，以獲得最大的功率增益。②各級靜態(tài)工作點彼此獨立，互不影響，設計和調(diào)整比較方便。變壓器耦合的不足：①頻帶比較窄。②體積大、笨重、價格也比較貴。圖5-1-4變壓器耦合放大電路5.1.2多級放大電路的級間耦合方式4、光電耦合光電耦合是依靠光電耦合器完成的。發(fā)光二極管為輸入回路，它將電能轉(zhuǎn)換成光能。光敏三極管為輸出回路，它將光能再轉(zhuǎn)換成電能。光電耦合主要應用在輸入電路地線與輸出電路地線需要相互隔離的場合。圖5-1-5光電耦合放大電路5.2多級阻容耦合放大電路的分析多級放大電路的動態(tài)性能指標與單級放大電路相同。即：電壓增益，輸入電阻，輸出電阻。分析交流性能時，各級之間是互相聯(lián)系的。

第一級的輸出電壓是第二級的輸入電壓；

第二級的輸入電阻又是第一級的負載電阻。例5-2-1兩級阻容耦合放大電路如圖5-2-2所示，

試計算Av、Ri、Ro。（1）求靜態(tài)工作點畫出直流通路，如圖5-2-3所示。由于兩級放大電路的參數(shù)相同，所以兩級的靜態(tài)工作點相同。圖5-2-2兩級阻容耦合放大電路圖5-2-3直流通路例5-2-1(2)求出輸入和輸出電阻畫出微變等效電路，如圖5-2-4所示。(3)求電壓放大倍數(shù)圖5-2-4微變等效電路5.3直接耦合式放大電路直接耦合放大電路的靜態(tài)工作點的計算是逐級進行的，每級的工作點不是獨立的，求解時需要考慮它們之間的關系。5.3.1靜態(tài)工作點的計算5.3.2級間電位配置5.3.3溫漂的現(xiàn)象：5.3.1靜態(tài)工作點的計算由T1管的偏置電路可求得：由T2管的輸入電路可知：求得：(5-3-5)當IB2<<IC1時，即忽略IB2對IC1的影響，則圖5-3-1二級直接耦合放大電路5.3.2級間電位配置在直接耦合式放大電路中，前一級的輸出電位是后一級的輸入電位，因此存在級間電位配置是否合理的問題。例如圖5-3-2中：T1管的VCE1等于T2管的導通電壓VBE2≈0.7V，為了擴大T1的輸出電壓范圍，需要提高T1管的集電極電位。方法是在T2管的發(fā)射極串入一個電阻RE。這樣，三極管的集電極電位隨著放大級數(shù)的增加逐級提高，動態(tài)范圍卻越來越小，因此很難設置合適的靜態(tài)工作點。對于這樣的電平移動，解決的方法通常是采用PNP管來改變。圖5-3-2直接耦合電路5.3.2級間電位配置直接耦合電路的主要特點有：①能放大緩慢變化甚至直流信號。②電路中只有三極管和電阻等，沒有大電容、變壓器等，便于集成。所以在集成電路中廣泛采用直接耦合方式。③各級的工作點相互影響，因此必須合理安排各級的直流電平。④輸入端和輸出端的直流電位要考慮滿足“零輸入時零輸出”。⑤存在“零點漂移”現(xiàn)象，即在輸入為零時，輸出電壓有可能偏離零值點。5.3.3溫漂的現(xiàn)象：當把放大器的輸入端短路時，從理論上說輸出端信號電壓應為零（即輸出端電壓等于它的靜態(tài)值）。但對于直接耦合電路而言：實際上電路的輸出端存在緩慢變化的電壓，即輸出電壓偏離靜態(tài)值而上下漂移，這種現(xiàn)象稱為溫度漂移，簡稱溫漂或零漂。放大電路的放大倍數(shù)越大，輸出端的溫漂越嚴重。為了比較，一般都把輸出端的漂移電壓折合到輸入端，即用輸出端的漂移電壓△v0除以電壓放大倍數(shù)Av的相對值，作為輸入端的等效漂移電壓，同時還應考慮引起零漂的溫度變化范圍。5.3.3溫漂的現(xiàn)象：溫度漂移是指在輸入端短路時輸出端的溫漂電壓△v0折合到輸入端后得到的等效漂移電壓△vi與溫度變化量之比。溫度漂移的單位是

(5-3-9)式中：Av為電壓放大倍數(shù)，△T（℃）為溫度變化量。而在阻容耦合電路中，由于電容的作用，電路中存在各級本身的溫漂，但不會傳到下一級。5.4差分放大電路由于在直接耦合放大電路中，存在著級間耦合問題，電平匹配問題以及零點漂移問題。其中前二個問題可以通過改進電路結(jié)構(gòu)和管子類型等來解決，但零點漂移問題卻無法解決。為解決這些問題，需要設計新的放大電路來解決零點漂移等問題。

本節(jié)主要內(nèi)容：5.4.1基本差分電路5.4.2長尾式差分電路5.4.3長尾式差分電路的工作原理分析5.4.4差分放大電路四種接法的分析與比較5.4.1基本差分電路1、基本差分電路的組成基本差分電路如圖5-4-1和圖5-4-2。其工作原理是利用對稱性來解決和克服零漂問題。電路左右兩邊對稱，指電路結(jié)構(gòu)及元件的特性與參數(shù)完全相同，使T1、T2在同一個直流電源供電情況下具有相同的靜態(tài)工作點。輸入信號：（5-4-2）輸出信號：（5-4-3）電壓放大倍數(shù)：（5-4-4）圖5-4-1基本差分電路形式之一圖5-4-2基本差分電路形式之二★當輸出信號從其中任一個集電極輸出時，稱為單端輸出?！锂斴敵鲂盘枏膬蓚€集電極之間輸出時，稱為雙端輸出或浮動輸出。5.4.1基本差分電路2、基本差分電路的工作原理若差分電路兩個輸入端的電壓分別為vi1和vi2。①當輸入信號vi1和vi2大小相等、極性相反時，定義為差分輸入信號或差模輸入信號vd

。vi1=-vi2，此時，放大電路的輸入電壓為：或：式中，vd稱為差分輸入電壓或差模輸入電壓。②當輸入信號vi1和vi2大小相等、極性相同時，定義為共模輸入信號vc

。則：或：圖5-4-1基本差分電路形式之一5.4.1基本差分電路2、基本差分電路的工作原理③當輸入信號中既有差模信號，又有共模信號時，則基本差分電路輸入端的信號可分解為二種信號的疊加，即

（5-4-11a）（5-4-11b）根據(jù)式（5-4-11a、b）可得出如下結(jié)論：在差分放大電路輸入端施加的任意形式的信號都可以分解為差模信號與共模信號的疊加，輸出端的響應都可視為差模信號與共模信號共同作用的結(jié)果。圖5-4-1基本差分電路形式之一例5-4-1，已知基本差分放大電路如圖5-4-1所示vi1=5V、vi2

=3V，

求此時作用于放大電路輸入端的差模電壓為多少？共模

電壓為多少？解：根據(jù)差模信號的定義，總的差模輸入信號為：由電路的對稱性可知，每個輸入端的輸入電壓為：根據(jù)共模信號的定義有：于是，兩個實際的輸入信號電壓可等效為圖5-4-3(a)或圖5-4-3(b)的形式。5.4.1基本差分電路3、放大倍數(shù)的計算：由圖5-4-1可見，對于差模輸入信號，由于vi1=-vi2則根據(jù)共射放大電路輸出與輸入反相的特點：得，差模輸入信號作用下的電壓放大倍數(shù)為：（5-4-12）

Ad稱為差模電壓放大倍數(shù)。對于共模輸入信號：由于電路對稱，則（5-4-13）

AC稱為共模電壓放大倍數(shù)。圖5-4-1基本差分電路形式之一5.4.1基本差分電路3、放大倍數(shù)的計算(續(xù))：基本差分放大電路只對差模輸入信號進行放大，而不對共模信號進行放大。在雙端輸出的情況下，放大電路的差模電壓放大倍數(shù)等于一個單級共射放大電路的電壓放大倍數(shù)。在理想對稱的條件下，如果共模信號能夠模擬溫度的變化，則不難看出，無論溫度怎么變化，輸出端皆為零，從而達到了抑制輸出信號電壓的“零點漂移”。圖5-4-1基本差分電路形式之一5.4.2長尾式差分電路前面介紹的基本差分放大電路中，依靠電路對稱，利用兩個放大電路的輸出之差，抑制了零點漂移電壓的輸出，但是并沒有消除單級放大電路本身的零漂。為了進一步減小或消除零漂，提高抑制零點漂移的效果，需要在基本差分放大電路的基礎上進行改進，減小單級放大電路自身的零點漂移。5.4.2長尾式差分電路1、長尾式差分電路的組成在基本差分放大電路的發(fā)射極接入一個射極電阻RE，以便引入電流負反饋，穩(wěn)定輸入電壓，減小零漂。發(fā)射極電阻RE猶如在基本差分電路中多了一條尾巴，RE愈大，穩(wěn)定性愈好，相當于尾巴愈長，故稱為長尾式差分電路。射極電阻RE愈大，對共模信號的反饋作用愈強，抑制零漂的效果愈好，但同時，RE上的直流壓降也愈大，三極管放大的動態(tài)范圍愈小。解決辦法是增加一個負電源VEE，用以增加三極管的動態(tài)范圍。如圖5-4-4所示。圖5-4-4長尾式差分放大電路5.4.2長尾式差分電路2、長尾式差分電路的幾種接法（1）雙端輸入雙端輸出輸入信號分別在三極管T1、

T2的基極輸入，從T1、T2的集電極之間輸出。這種接法稱為雙端輸入雙端輸出電路。如圖5-4-4所示。圖5-4-4長尾式差分放大電路5.4.2長尾式差分電路（2）雙端輸入單端輸出輸入信號分別在三極管T1、

T2的基極輸入，但輸出卻只從T1或T2的集電極單獨對地之間輸出，稱為雙端輸入單端輸出。如果從T1的集電極輸出，稱為左側(cè)輸出，電壓放大倍數(shù)為單級共射放大電路的一半，且輸出與輸入反相，如圖5-4-5所示。如果從T2的集電極輸出，稱為右側(cè)輸出，電壓放大倍數(shù)也為單級共射放大電路的一半，但輸出與輸入同相。圖5-4-5雙端輸入左側(cè)單端輸出5.4.2長尾式差分電路（3）單端輸入雙端輸出輸入信號只從三極管

T1或T2的基極一端輸入，從三極管T1和T2的集電極之間輸出。圖5-4-6單端輸入雙端輸出的接法5.4.2長尾式差分電路（4）單端輸入單端輸出輸入信號只從三極管T1或T2的基極一端輸入，只從三極管T1或T2的集電極一端對地輸出。在長尾式差分電路的幾種接法中，值得注意的是：在單端輸入時（包括單端輸入雙端輸出和單端輸入單端輸出），由于對稱，輸入的差模信號在圖5-4-6和圖5-4-7的虛線所示的輸入回路中，將被對半分配到兩側(cè)的輸入端，相當于雙端輸入；可以說單端輸入等同于雙端輸入。圖5-4-7單端輸入左側(cè)單端輸出5.4.3長尾式差分電路

的工作原理分析前面就長尾式差分放大電路的幾種接法進行了介紹。下面以

圖5-4-4所示的長尾式差分放大電路為例，對雙端輸入雙端輸出電路的工作原理進行分析。1、靜態(tài)分析靜態(tài)時，輸入信號vi1和vi2均為零，等效處理方法是將兩個輸入端分別對地短路。由于電路左右對稱，T1和T2特性相同，則有IC1=IC2、VC1=VC2得到：V0=VC1-VC2=I0RL=0

（5-4-16a）

I0=0

（5-4-16b）式5-4-16b表明，在靜態(tài)時，RL電阻中沒有電流流過,相當于開路，也就是說，RL可以拿掉。RL拿掉后的直流通路如圖5-4-8所示。圖5-4-4長尾式差分放大電路5.4.3長尾式差分電路

的工作原理分析對于輸入回路：(5-4-17a)(5-4-17b)由于在設計時，RE通常選得比較大，使得IBQ非常小，一般可以忽略，則(約為-0.7V)(5-4-18a)(5-4-48b)根據(jù)電路的對稱性可知，每個管子的集電極電流為IEQ的一半，即(5-4-18C)(5-4-19)說明T1的工作點電壓VCEQ近似為它的集電極對地電位。例5-2-2(P.149)自己看.圖5-4-8長尾差分放大電路的直流通路5.4.3長尾式差分電路

的工作原理分析2、動態(tài)分析當差分放大電路兩輸入端加上任意信號vi1、vi2時，都可以等效為差模和共模信號的疊號，根據(jù)疊加原理，可以分別進行分析。（1）差模分析：對于差模信號vid，由于電路的對稱性使vi均分給兩個輸入端，即即在輸出端RL兩端有信號輸出。圖5-4-9雙入雙出差模電路5.4.3長尾式差分電路

的工作原理分析此時，在RE上的電流約為，即RE上的差模交流電流為零。則RE上的差模交流電壓也為零。

使VE點對交流信號而言相當于接地，得：差模交流通路如圖5-4-11所示。圖5-4-11差模交流通路圖5-4-9雙入雙出差模電路5.4.3長尾式差分電路

的工作原理分析①差模電壓增益由于電路對稱，RL接在兩管集電極之間，兩端電壓變化量相等，極性相反，所以，負載電阻RL的中點電位不變，相當于交流地。因此，可以將RL分為相等的兩部分，對T1、T2各取RL/2。在雙入雙出時，兩管基極之間的輸入是單邊的兩倍，兩管集電極之間的輸出也是單邊的兩倍。所以，此時差放的差模電壓放大倍數(shù)與單管放大電路的電壓放大倍數(shù)相同。即：其中圖5-4-11差模交流通路圖5-4-12差模放大微變電路5.4.3長尾式差分電路

的工作原理分析②差模輸入電阻：為差模輸入信號電壓與差模輸入信號電流之比，即從兩個輸入端看進去的總差模輸入電阻。（5-4-22）③差模輸出電阻：雙端輸出時，兩輸出端之間呈現(xiàn)的差模輸出電阻為（5-4-23）圖5-4-12差模放大微變電路5.4.3長尾式差分電路

的工作原理分析（2）共模分析雙入雙出電路加共模信號

如圖5-4-13所示。加共模信號時：vic1=vic2=vic由于電路兩邊對稱，RE上的電流變化是每個三極管電流變化的兩倍。從電壓等效的觀點來看，對共模信號而言，每個晶體管發(fā)射極相當于各接2RE電阻。

如圖5-4-14所示。畫出共模信號作用下的交流通路如圖5-4-15所示。圖5-4-13雙入雙出電路加共模信號圖5-4-14共模交流通路5.4.3長尾式差分電路

的工作原理分析畫出共模信號作用下的交流通路如圖5-4-15所示。①共模電壓增益由于電路對稱，vic1=vic2=vic,則vc1=vc2voc=vc1-vc2=0（5-4-24）結(jié)論：雙入雙出差分放大電路對共模信號不會放大。如果干擾信號屬于共模信號，則可以用這種放大電路對干擾信號進行抑制。圖5-4-14共模交流通路圖5-4-15共模交流通路5.4.3長尾式差分電路

的工作原理分析②共模抑制比差分放大電路對差模信號有較高的放大能力，對共模信號有抑制作用，這種抑制作用用“共模抑制比”來評價，定義為：雙端輸出時，Avc=0，KCMR=∞通常CMR用dB數(shù)來表示，即

(dB)(5-4-25)圖5-4-15共模交流通路5.4.3長尾式差分電路

的工作原理分析③共模輸入電阻由圖5-4-16可見，從輸入端看進去的共模輸入電阻為（5-4-26）④共模輸出電阻（5-4-27）圖5-4-15共模交流通路圖5-4-16共模等效電路5.4.4差分放大電路四種

接法的分析與比較差分電路四種接法：

雙入雙出雙入單出單入雙出單入單出前面已經(jīng)對“雙入雙出”進行了分析，下面對另外三種接法進行分析和比較。1、雙入單出電路與雙入雙出的圖5-4-4相比較，只是輸出負載RL接在T1的C與地

之間。

輸入差模信號時，由于T1、T2

對稱，IEQ不變，對差模輸入信號而言E點電位沒有變化，相當于交流接地，只是輸出電壓從半邊輸出。因此，放大倍數(shù)將為雙端輸出電路的一半，即（5-4-28）其中以上單端輸出又稱為左側(cè)輸出。圖5-4-17雙入單出差模電路1、雙入單出電路如果從T2管的C極輸出，則稱為右側(cè)輸出。（5-4-29）電路的差模輸入電阻為：（由于電路的輸入回路沒有變）（5-4-30）電路的輸出電阻：（5-4-31）圖5-4-17雙入單出差模電路1、雙入單出電路現(xiàn)在來討論這種電路的溫漂情況，由于溫度漂移相當于輸入共模信號的情況，可以用共模放大倍數(shù)來表示。輸入共模信號時，由于T1、T2對稱，

RE上流過的電流為2IE1，對于每個管子來說，可等效為IE1流過阻值為2RE的電阻，如圖5-4-18所示。由圖可得：

（5-4-32）由于式中的(1+β)2RE一般很大，所以單端輸出的溫漂也不是很大（Avc不是很大）。圖5-4-18共模等效電路1、雙入單出電路此電路的共模抑制比為：（5-4-33）由上式可見，增大RE對減小共模放大倍數(shù)和提高共模抑制比都有好處，所以RE越大，對抑制溫漂越有利。圖5-4-18共模等效電路1、雙入單出電路例5-4-3，雙入單出差分電路中，已知VCC=10V、-VEE=-10V，RC=10k，

β=100，RB=5k，RE=5k，rbe=1k，RL=10k。求：Avd，Avc，KCMR。解：

圖5-4-19例5-4-32、單入雙出電路如圖5-4-20所示?？梢园研盘柕刃橐粋€共模信號和一對差模信號。變換后的電路如圖5-4-21所示。

變換為雙端輸入雙端輸出。圖5-4-20單入雙出電路圖5-4-21單入雙出對信號源進行等效變換2、單入雙出電路由于輸入信號中有差模和共模兩部分信號，所以輸出信號也由兩部分組成：（5-4-34）前面已計算過雙入雙出的Avc、Avd其中：Avc=0

，，（5-4-35）電路的差模輸入電阻為：（5-4-36）電路的差模輸出電阻為：（5-4-37）由于差分放大電路只放大差模信號，不放大共模信號，所以在分析放大電路單端輸入時，可以將單端輸入等同于雙端輸入看待。圖5-4-21單入雙出對信號源進行等效變換3、單入單出電路如圖5-4-22所示。由于單端輸入可等效為雙端輸入看待。因此，“單入單出”的分析計算過程與“雙入單出”時是一樣的。圖5-4-22單入單出電路4、差分電路幾種接法的性能比較表5-4-1中列出長尾式差分電路四種接法的動態(tài)性能指標。（P.151）對于差模信號：（1）差模輸入電阻Rid與輸入方式無關，它們都是：Rid=2(RB+rbe)（2）差模輸出電阻Rod只與輸出方式有關，而與輸入方式無關。單端輸出時：Rod=RC

雙端輸出時：Rod=2RC

（3）差模增益（放大倍數(shù)）只與輸出方式有關，而與輸入方式無關。

雙端輸出時：其中

單端輸出時：其中（輸入與輸出在同一側(cè)時μ為負，對方一側(cè)時μ為正）4、差分電路幾種接法的性能比較對于共模信號：（1）共模輸入電阻Ric與輸入方式無關，它們都是

（2）共模輸出電阻Roc只與輸出方式有關。單端輸出時：Roc=RC

雙端輸出時：Roc=2RC

4、差分電路幾種接法的性能比較對于共模信號：

（3）共模增益（放大倍數(shù)）只與輸出方式有關，而與輸入方式無關。雙端輸出時：Avc=0單端輸出時：其中（4）共模抑制比只與輸出方式有關，而與輸入方式無關。雙端輸出時：KCMR=∞

單端輸出時：掌握了以上這些特點和規(guī)律，也就掌握了長尾式差分放大電路。5.5恒流源差分放大電路與電流源

5.5.1恒流源差分放大電路在長尾式差分電路中，RE越大，則抑制溫漂、零漂的效果越好。但RE增大是有限度的。①當VCC、VEE選定后，RE增大會使VCEQ下降，影響動態(tài)范圍。②集成電路中不容易制作阻值很大的電阻。因此，希望有這樣一種器件，它的交流等效電阻很大，但直流電阻不太大。

三極管工作在放大區(qū)時正好具有這種特性。5.5.1恒流源差分

放大電路由圖5-5-1可見。當三極管的IBQ確定時，三極管的輸出特性曲線就是一條固定的特性曲線。當VCE在Q點附近變化時，IC的變化很小。所以，從三極管CE之間看入的電阻為：直流電阻：交流電阻：由三極管的特性曲線可見，rce>>RCE。無論是直流電阻還是交流電阻，它們的阻值都與工作點有關，且都是非線性電阻。圖5-5-1三極管輸出特性曲線5.5.1恒流源差

分放大電路

圖5-5-4是用恒流源代替RE的差分電路。當長尾電路中的RE用恒流源替代后，靜態(tài)工作點為：（5-5-1）

（5-5-2）（恒流）（5-5-3）在以上電路中用一個恒流源（動態(tài)內(nèi)阻）代替RE，使電路性能大大改善。缺點：①恒流源中有三個電阻，但IC中希望電阻越少越好。②作為電流源的管子T3，其VBE還要受溫度影響，因此抑制溫漂不是很理想。圖5-5-4具有恒流源的差分電路5.5.2鏡像電流源

電路圖5-5-5（a）所示是基本電流源電路。T1與T2是兩個性能嚴格配對的晶體管。由于T1、T2的發(fā)射結(jié)并聯(lián)在一起，即vBE1=vBE2，當T1、T2工作于放大區(qū)且忽略基區(qū)寬度調(diào)制效應時（即），則兩管的發(fā)射極電流相等。（IREF稱為參考電流，I0稱為輸出電流）圖5-5-5基本鏡像電流源5.5.2鏡像電

流源電路或（5-5-7）當β>>2時，I0≈IREF例如當β=100時，I0與參考電流IREF間大約有2%的誤差。參考電流IREF的大小由連接到電源上的電阻R1來確定，如圖5-5-5（b）所示。（5-5-4）圖5-5-5中，當R1確定后，IREF就確定了，IC2也隨之而定，可以把IC2看作是IREF的鏡像，所以將圖5-5-5的電路稱為鏡像電流源。電流源的輸出電阻：Ro≈rce2（5-5-8）圖5-5-5基本鏡像電流源5.5.3改進型鏡

像電流源當圖5-5-6中各晶體管完全相同時，由于T1、T2的發(fā)射結(jié)并聯(lián)，則發(fā)射極流過相同的電流IE。圖5-5-6改進型鏡像電流源5.5.3改進型鏡

像電流源以上兩式相除后得：或（5-5-14）比較式（5-5-14）與（5-5-7）可以看出，改進后的鏡像電流源更加鏡像，上式中只要滿足β(β+1)>>2時I0≈IREF圖中基準電流IREF為：

（5-5-15）圖5-5-6改進型鏡像電流源例5-5-1設三極管β=200、VCC=4.5V。分別設計基本鏡像電流源和改進型電流源，使I0=1mA。另外，分別計算兩種電路中當β變?yōu)?0時，I0的變化。解：（1）對基本鏡像電流源：得對于改進型電流源：圖5-5-7例5-5-1圖例5-5-1續(xù)（2）當β變?yōu)?0時：對于基本鏡像電流源：對于改進型電流源：

由計算可見，對于基本鏡像電流源，當β=200變化到40時，I0從1mA變化到0.96mA；對于改進型電流源，當β=200變化到40時，輸出電流I0=1mA不變，說明改進型電流源的性能更好。圖5-5-7例5-5-1圖5.5.4微電源電路

（微電流源電路）當忽略基極電流時，由于則（5-5-19）（5-5-20）聯(lián)立上二式得：（5-5-21）又根據(jù)圖5-5-8可得：（5-5-22）由上兩式可得：（5-5-23）（解方程？）式（5-5-23）表明了基準電流與偏置電流之間的關系。解方程可求得I0值。圖5-5-8微電流源電路5.5.5比例電流源電路設圖中二個三極管的IS相同,β足夠大時，（5-5-24）則（5-5-27）將式（5-5-27）代入（5-5-24）得：（5-5-28）（解方程？）圖5-5-10比例電流源電路5.5.5比例電流源電路上式重寫：

（5-5-28）若IR對I0的比值不太大[例如]且滿足則上式可簡化為：（5-5-29）

其中：圖5-5-10比例電流源電路

5.6集成運算放大器及讀圖方法

5.6.1集成運算放大器1、集成運算放大器的基本組成集成運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-6-1所示。它包括四個組成部分：輸入級、中間級、輸出級和基準源。圖5-6-1集成運算放大器的結(jié)構(gòu)圖5.6集成運算放大器及讀圖方法

5.6.1集成運算放大器2、各個部分的功能和要求（1）輸入級：要求輸入電阻高、零漂要?。ㄒ话悴捎貌罘址糯箅娐罚?、頻帶要寬。（2）中間級：主要是進行電壓放大，同時要實現(xiàn)合適的電平移動。使集成運放在靜態(tài)時滿足“零輸入時零輸出”。（3）輸出級：保證在大信號下進行放大，失真要小，輸出電阻小。能輸出足夠大的功率，有足夠高的效率。（4）基準源電路：能提供不同的基準電壓，通常還應有溫