模電教學(xué)講解教學(xué)課件dzxlx04-

共發(fā)電路射極接電阻

RE

后：放大器更接近理想的互導(dǎo)放大器。增益穩(wěn)定性提高，且便于集成化。當(dāng)RL

時(shí)，

存在問題：交流工作時(shí)：

RCAv

但集成困難；直流工作時(shí)：

RCVCEQ

易飽和失真。

此時(shí)，Avt

近似等于兩電阻的比值，與三極管參數(shù)

無關(guān)。例1電路如圖所示，BJT的電流放大倍數(shù)為β，完成以下的問題：（1）畫出該電路的簡化h參數(shù)等效電路；（2）寫出的表達(dá)式。例2電路如圖所示，已知T1的gm和T2的β，試寫出電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式。三、采用有源負(fù)載的共發(fā)放大器例1電路如圖所示，BJT的電流放大倍數(shù)為β，完成以下的問題：（1）畫出該電路的簡化h參數(shù)等效電路；（2）寫出的表達(dá)式。例2電路如圖所示，已知T1的gm和T2的β，試寫出電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式。4.4差分放大器4.4.1電路結(jié)構(gòu)

由兩完全對稱的共發(fā)電路，經(jīng)射極電阻

REE

耦合而成。T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RLT1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL

采用正負(fù)雙電源供電：VCC=|VEE|。

具有兩種輸出方式：雙端輸出、單端輸出。T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL

估算電路

Q

點(diǎn)T1VCCREEVEERCRCT2IEEICQ1ICQ2令

vi1=vi2=0，畫出電路直流通路。由圖：

差模信號和共模信號4.4.2電路性能特點(diǎn)

差模信號：指大小相等、極性相反的信號。表示為

vi1=-vi2=vid/2差模輸入電壓

vid=vi1-

vi2

共模信號：指大小相等、極性相同的信號。表示為

vi1=vi2=vic共模輸入電壓

vic=(vi1+vi2)/2

任意信號：均可分解為一對差模信號與一對共模信號之代數(shù)和。

vi1=vic+vid/2vi2=vic-

vid/2即

差放半電路分析法

因電路兩邊完全對稱，因此差放分析的關(guān)鍵，就是如何在差模輸入與共模輸入時(shí)，分別畫出半電路交流通路。在此基礎(chǔ)上分析電路各項(xiàng)性能指標(biāo)。分析步驟：

差模分析畫半電路差模交流通路計(jì)算

Avd、Rid、Rod。

共模分析畫半電路共模交流通路計(jì)算

Avc、KCMR、Ric。

根據(jù)需要計(jì)算輸出電壓

雙端輸出：

計(jì)算

vo。單端輸出：

計(jì)算

vo1、

vo2。

差模性能分析T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL

雙端輸出電路

REE

對差模視為短路。iC2=ICQ-

iCiC1=ICQ+iC因IEE=iC1+iC2=2ICQ(不變)故RL

中點(diǎn)視為交流地電位，即每管負(fù)載為

RL/2。直流電源短路接地。1)半電路差模交流通路注意：關(guān)鍵在于對公共器件的處理。

RC+-vod1+-vid1RL2T1半電路差模交流通路

差分放大器1、電路結(jié)構(gòu)T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RLT1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL

估算電路

Q

點(diǎn)2)差模性能指標(biāo)分析差模輸入電阻差模輸出電阻差模電壓增益半電路差模交流通路RC+-vod1+-vid1RL2T1iiT1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL

單端輸出電路

與雙端輸出電路的區(qū)別：僅在于對

RL

的處理上。T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL不變減小減小RC+-vod1=

vod+-vid1RLT1ii半電路差模交流通路

共模性能分析T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL

雙端輸出電路每管發(fā)射極接

2REE。RL

對共模視為開路。直流電源短路接地。1)半電路共模交流通路REE

上的共模電壓：2iCREE流過

RL

的共模電流為

0。半電路共模交流通路RC+-voc1+-vic1=vicT12REE2)共模性能指標(biāo)分析共模輸入電阻共模輸出電阻共模電壓增益電路特點(diǎn)無意義雙端輸出電路利用對稱性抑制共模信號。半電路共模交流通路RC+-voc1+-vic1=vicT12REE

單端輸出電路

T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL與雙端輸出電路的區(qū)別：僅在于對

RL

的處理上。不變半電路共模交流通路RC+-voc1=voc+-vic1=vicT12REERL單端輸出電路特點(diǎn)單端輸出電路利用

REE

的負(fù)反饋?zhàn)饔靡种乒材Ｐ盘?。利?/p>

REE

抑制共模信號原理：T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL

一般射極電阻

REE

取值較大因此很小。結(jié)論

無論電路采用何種輸出方式，差放都具有放大差模信號、抑制共模信號的能力。差放性能指標(biāo)歸納總結(jié)

Rid

與電路輸入、輸出方式無關(guān)。

Rod

僅與電路輸出方式有關(guān)。

Avd

僅與電路輸出方式有關(guān)。

Avc僅與電路輸出方式有關(guān)。雙端輸出單端輸出雙端輸出單端輸出雙端輸出單端輸出其中其中

共模抑制比

KCMR

是用來衡量差分放大器對共模信號抑制能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其值越大越好。定義雙端輸出電路單端輸出電路提高

IEE(即增大

gm)、增大

REE提高

KCMR

普通差放存在的問題：

采用恒流源的差分放大器REEKCMR抑制零點(diǎn)漂移能力但

IEEQ

點(diǎn)降低輸出動態(tài)范圍T1VCCvi1voVEEvi2RCRCT2R1R2R3T3其中很大雙端輸出時(shí)

單端輸出時(shí)

任意輸入時(shí)，輸出信號的計(jì)算其中其中例：圖示電路，已知

=100，vi=20sint(mV)，求

vo。

解：T1VCCREEvivoVEERCRCT2RL22.6k10k10k(12V)(-12V)(1)分析

Q

點(diǎn)(2)分析

Avd2、Avc2由于則(3)計(jì)算

vo由于則

調(diào)零電路T1VCCREEVEERCRCT2RSRSVEE+-VORW(發(fā)射極調(diào)零電路)T1VCCREERCRCT2RSRSVEE+-VORW(集電極調(diào)零電路)

調(diào)節(jié)電位器

RW，改變兩端發(fā)射極電位或集電極電阻，使靜態(tài)工作時(shí)雙端輸出電壓減小到零。4.4.3

電路兩邊不對稱對性能的影響4.5電流源電路及其應(yīng)用直流狀態(tài)工作時(shí)，可提供恒定的輸出電流

I0。交流工作時(shí)，具有很高輸出電阻

Ro，可作有源負(fù)載使用。+-VQ+vRiB恒定iC外電路(電流源電路)+-VQR電流源I0(直流狀態(tài))+-R電流源Rov(交流狀態(tài))

電流源電路特點(diǎn)：

對電流源電路要求：直流狀態(tài)工作時(shí)，要求

I0

精度高、熱穩(wěn)定性好。交流狀態(tài)工作時(shí)，要求

Ro

大(理想情況

Ro

)。利用

iB恒定時(shí)，iC接近恒流特性而構(gòu)成。

電流源電路原理：4.5.1鏡像電流源電路

假設(shè)T1、T2

兩管嚴(yán)格配對，

基本鏡像電流源T1VCCiC1RT2IRiC2=I0由于

vBE1=vBE2

因此，稱

iC2

是

iC1

的鏡像。參考電流由于因此IR

(>>2)故：

減小

影響的鏡像電流源T1VCCiC1RT2IRIOiRET3

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)T1

管c、b之間插入一射隨器T3。

電路優(yōu)點(diǎn)減小分流

i，提高

I0

作為

IR

鏡像的精度。由圖整理得式中2、雙端輸出時(shí)1、單端輸出時(shí)差放輸出信號的計(jì)算其中其中

共模抑制比雙端輸出電路單端輸出電路T1、T2

兩管嚴(yán)格配對

基本鏡像電流源T1VCCiC1RT2IRiC2=I0參考電流

減小

影響的鏡像電流源T1VCCiC1RT2IRIOiRET3

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)T1

管c、b之間插入一射隨器T3。

電路優(yōu)點(diǎn)減小分流

i，提高

I0

作為

IR

鏡像的精度。整理得式中

比例式鏡像電流源T1VCCiE1RT2IRIOR1R2iE2

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)兩管射極串接不同阻值的電阻。

電路優(yōu)點(diǎn)Rｏ增大，I０恒流特性得到改善。由(

較大)(

較大)得當(dāng)時(shí)，得式中

微電流源T1VCCRT2IRIOR2iE2令比例鏡像電流源中的

R1=0。由式中得輸出電阻電路優(yōu)點(diǎn)：可提供

A量級的電流，且Ro大，精度高。4.5.3有源負(fù)載差分放大器T1、T2

構(gòu)成的鏡像電流源代替

RC4。T1VCCiC3T2vi1T3T4IEEVEEiOiC4iC2vi2

電路組成：T3、T4

構(gòu)成雙端輸入單端輸出差放。

電路特點(diǎn)：

由鏡像電流源知當(dāng)差模輸入時(shí)則差模輸出電流當(dāng)共模輸入時(shí)則共模輸出電流T1VCCiC3T2vi1T3T4IEEVEEiOiC4iC2vi2

性能分析：

結(jié)論：

該電路不僅具有放大差模、抑制共模的能力，在單端輸出時(shí)，還獲得雙端輸出的增益。由于則差模增益差模輸入電阻差模輸出電阻4.6集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)放是實(shí)現(xiàn)高增益放大功能的一種集成器件。

集成運(yùn)放性能特點(diǎn)Av

很大：(104~107或80~140dB)Ri很大：(幾k~105M)Ro

很?。?幾十)靜態(tài)輸入、輸出電位均為零。

集成運(yùn)放電路符號反相輸入端同相輸入端輸出端v-v+vo+-

集成運(yùn)放電路組成

由于實(shí)際電路較復(fù)雜，因此讀圖時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路組成，把整個(gè)電路劃分成若干基本單元進(jìn)行分析。輸入級中間增益級輸出級偏置電路采用改進(jìn)型差分放大器采用1~2級共發(fā)電路

采用射隨器或互補(bǔ)對稱放大器采用電流源一般的，放大器的增益：幅值，幅頻特性相角，相頻特性幅頻特性、相頻特性統(tǒng)稱為放大器的頻率特性。

頻率響應(yīng)：放大器在正弦信號激勵(lì)下，其穩(wěn)態(tài)響應(yīng)隨信號頻率的變化情況，即頻率特性。4.7

放大器的頻率響應(yīng)一、復(fù)頻域分析法4.7.1頻率響應(yīng)分析法

二、微變等效電路法將放大電路分為中頻段、低頻段和高頻段，用微變等效電路法，分別加以討論。關(guān)鍵是電容元件的處理。中頻段：外接電容短路、BJT的結(jié)電容開路低頻段：外接電容保留、BJT的結(jié)電容開路高頻段：外接電容短路、BJT的結(jié)電容保留

RC低通電路頻率響應(yīng)

CR+-+-vi(t)vo(t)幅值：或相角：Op0.1p10pAv()/dB-20-3Op0.1p10pA()-45-90-5.7

繪制漸近波特圖：根據(jù)畫出幅頻波特圖畫出相頻波特圖漸近波特圖畫法：幅頻<<p時(shí)，>>p時(shí)，=p時(shí)，相頻<0.1p時(shí)，>10p時(shí)，=p時(shí)，-20dB/10倍頻-45/10倍頻

確定上限角頻率：Op0.1p10pAv()/dB-20Op0.1p10pA()-45-90-20dB/10倍頻-45/10倍頻只含一個(gè)極點(diǎn)的低通電路漸近波特圖畫法總結(jié)：幅頻漸近波特圖：已知

自0dB水平線出發(fā)，經(jīng)p

轉(zhuǎn)折成斜率為(–20dB/10倍頻)的直線。相頻漸近波特圖：

自0水平線出發(fā)，經(jīng)0.1p

處轉(zhuǎn)折，斜率為(–45/10倍頻)，再經(jīng)10p

處轉(zhuǎn)折為

-90的水平線。因=p時(shí)，H=p

RC高通電路頻率響應(yīng)

幅值：相角：CR+-+-vi(t)vo(t)下限角頻率：因=p時(shí)，L=pOp0.1p10pA()4590

繪制漸近波特圖：Op0.1p10pAv()/dB-2020dB/十倍頻-45/十倍頻幅頻漸近波特圖：>p：0dB水平線；<p：斜率為(20dB/十倍頻)的直線。相頻漸近波特圖：<0.1p：90的水平線。

0.1p

<<10p：斜率為(–45/十倍頻)的直線。>10p：0水平線。根據(jù)畫出幅頻波特圖畫出相頻波特圖

三極管頻率特性參數(shù)rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bebcIb(s)Ic(s)其中

：

指

()下降到中頻

的0.707倍時(shí)對應(yīng)的角頻率共發(fā)電路截止角頻率

()O可推得：

T=指

()下降到1時(shí)對應(yīng)的角頻率。

特征角頻率

TT1()O

指

()下降到中頻

的0.707倍時(shí)對應(yīng)的角頻率。

共基電路截止角頻率

>T

>>根據(jù)及整理得其中

三個(gè)頻率參數(shù)中應(yīng)用最廣、最具代表性的是特征角頻率

T。通常，T

越高，三極管高頻性能越好，構(gòu)成的放大器上限頻率越高。T是三極管具有電流放大作用的最高極限角頻率。

RC低通電路頻率響應(yīng)

CR+-+-vi(t)vo(t)幅值：相角：Op0.1p10pAv()/dB-20-45/10倍頻-20dB/10倍頻

RC高通電路頻率響應(yīng)

幅值：相角：CR+-+-vi(t)vo(t)Op0.1p10pA()4590Op0.1p10pAv()/dB-2020dB/十倍頻-45/十倍頻式中：圖中：

BJT高頻模型的單向化近似4.7.2共發(fā)放大器的頻率響應(yīng)

>T

>>共發(fā)電路頻率響應(yīng)共發(fā)交流通路

RC+-vo+-vsRLRS+-viCtgmVbe(s)bRt+-RL+-簡化等效電路中：密勒效應(yīng)倍增因子：CtgmVbe(s)bRt+-RL+-由簡化等效電路得式中

共發(fā)電路增益帶寬積

GBW

定義:其中1)選

rbb

小、Cbc

小、T

高的三極管使

GBW。若D1，則

HT，此時(shí)上限角頻率最高。2)管子選定后