2.作有源负载(续二) 有源负载共射放大电路的图解分析 留26.10 B B CE2 -VCE CEOI CE/) 1 第二章-2.6-26,3电流源的主要应用 3.电流的传输与放大 主要在电流模电路中应用
1 1 清华大学电子工程系李冬梅 A B 0 iC2 -vCE2 iB2=IBQ2 (a) A B 0 iC1 vCE1 D iB1=IBQ1 (b) A B 0 vO vI VCC D VCE(sat) Vth1 (c) iB2=IBQ2 Q -vCE2 iC2 VCC VCEQ1 VECQ2 有源负载共射放大电路的图解分析 有源负载共射放大电路的图解分析 2. 作有源负载（续二） 第二章 －2.6－2.6.3 电流源的主要应用 T2 IR Rr iC2 T3 vI T1 + _ vO VCC iB1 iC1 iB2 图 2.6.10 2 清华大学电子工程系李冬梅 主要在电流模电路中应用。 3. 电流的传输与放大 第二章 －2.6－2.6.3 电流源的主要应用
第二章 27差分放大电路 271差放的组成及基本特性Rc 1.组成 对称结构;两种输入方式 两种输出方式;四种组合方式 2.直流工作点 Ⅰ,≈ R EE 2 图27.1差分放大电路 3 第二章2.7-2.7.1差放的组成及基本特性 3.差模信号与共模信号 +v2)+(v1-n2) Vn2==n+vn -Vn2)=vIc--Vu RY IR 共模信号差模信号 差模信号"D=(m1-v12) 共模信号vC=(1+2) 应用叠加定理 图271差分大电路
2 3 清华大学电子工程系李冬梅 2.7.1 差放的组成及基本特性 T1 T2 RC RC VCC REE IEE -VEE vo vo1 vo2 + _ vI1 vI2 图 2.7.1 差分放大电路 2. 直流工作点 V CE C E CC EE C V E C C CC EE EE C C V V V V I R V V V V I Rc I I I 0.7 2 1 0.7 2 1 2 1 2 1 2 = − = − + = − = ≈ − = ≈ 2.7 差分放大电路 第二章 1. 组成 对称结构；两种输入方式； 两种输出方式；四种组合方式 4 清华大学电子工程系李冬梅 T1 T2 RC RC VCC REE IEE -VEE vo vo1 vo2 + _ vI1 vI2 图2.7.1 差分放大电路 ( ) ( ) ( ) ( ) I 2 I 1 I 2 I 1 I 2 I 1 I 1 I 2 I 1 I 2 v v 2 1 v v 2 1 v v v 2 1 v v 2 1 v = + − − = + + − 共模信号 差模信号 IC ID IC ID v 2 1 v v 2 1 v = − = + ID v 2 1 ID v 2 1 − IC v IC v ( ) ( ) IC I 1 I 2 ID I 1 I 2 v v 2 1 v v v v = + = − 共模信号 差模信号 应用叠加定理 3. 差模信号与共模信号 第二章-2.7-2.7.1 差放的组成及基本特性
第二章2.7-2.7.1差放的组成及基本特性 iC/lEE ICI/lee 4.直流传输特性 大信号伏安 WBEI/VI 特性表达式 MAici/IEE iEi=lese 4ic/IEE VBEI-VBE2 =V lEL+iE2=l, ic2 sie2=lEse VBE/I =kr-k=-11-e"r I+eiD/V IEE t(vIp/2v) 差动输出电流 双曲正切函数 5 第二章2.7-2.7.1差放的组成及基本特性 4.直流传输特性( iC2/IEE 1)静态(V1m=0):Q lcI (2)加上vmD Ai,=-Ai 线过限vD/ (3)加上ⅤIc =v2 n=0)大一放大耋模信号藩本特点 (工作区域无共模电流和电压输出 放大差模 抑制共模信号 抑制共模
3 5 清华大学电子工程系李冬梅 T1 T2 RC RC VCC REE IEE -VEE vo vo1 vo2 + _ vI1 vI2 图2.7.1 差分放大电路 E1 E 2 EE BE1 BE2 ID v / V E2 ES v / V E1 ES i i I v v v i I e i I e BE 2 T BE 1 T + = − = = = ( ) EE ID VT = −I th v / 2 ID T ID T BE 2 T BE 1 T v / V v / V O C 1 C 2 EE v / V C 2 E 2 ES v / V C 1 E 1 ES 1 e 1 e i i i I i i I e i i I e + − = − = − ≈ = ≈ = 差动输出电流 双曲正切函数 4. 直流传输特性 第二章-2.7-2.7.1 差放的组成及基本特性 i 1 0.5 Q ΔiC1 / IEE ΔiC2 / IEE iC1 iC2 / IEE / IEE vID -4 -1 0 1 4 /VT 大信号伏安 特性表达式 6 清华大学电子工程系李冬梅 4. 直流传输特性（续） (1) 静态( VID =0): Q (2) 加上 VID c1 c 2 C1 C 2 i i i i = − ∆ = −∆ 电流和不变，将电流的差 放大－－放大差模信号 (3) 加上 VIC v 0 v v ID I 1 I 2 = = (4) 工作区域 第二章-2.7-2.7.1 差放的组成及基本特性 基本特点： 放大差模 抑制共模 基本特点： 放大差模 抑制共模 无共模电流和电压输出 －－抑制共模信号 i 1 0.5 Q ΔiC1 / IEE ΔiC2 / IEE iC1 iC2 / IEE / IEE vID -4 -1 0 1 4 /VT 线性区 过渡区 限幅区
第二章2.7-2.71差放的组成及基本特性 5.共模信号的来源 ① (v1+v2≠0) V12 ②干扰(对T、T2相同) ③工作点的漂移(等效为共模信号) 6.大信号状态(限幅特性) 电流开关 第二章2.7-2.7.1差放的组成及基本特性 7.小信号状态(线性 差模放大 共模作用 Acic =a(u+yn)/2 vo=vop +voc Avp ip+ archie 8.线性输入范围的扩展 增加发射极电阻RE
4 7 清华大学电子工程系李冬梅 ① vI1 ≠ -vI2 ， （ vI1 ＋vI2 ≠ 0） ② 干扰 （对 T1、T2相同） ③ 工作点的漂移 （等效为共模信号） 5. 共模信号的来源 第二章-2.7-2.7.1 差放的组成及基本特性 6. 大信号状态（限幅特性） ------电流开关 8 清华大学电子工程系李冬梅 7. 小信号状态（线性） ( ) OD VD ID VD I 1 I 2 v = A v = A v − v 共模作用 v A v A (v v )/ 2 OC = VC IC = VC I 1 + I 2 O OD OC VD ID VC IC v = v + v = A v + A v 第二章-2.7-2.7.1 差放的组成及基本特性 差模放大 8. 线性输入范围的扩展 增加发射极电阻RE
第二章-2.7差分放大电路 2.72差放的小信号分析 2721小信号的差模特性 Ro R,ν v R EE R 图275(a)双端输出 图2.76(a)单端输出 9 第二章2.77.21小信帚的差模特性 1.差模等效电路 Re R 输入回路=-12 v=0 E交流接地 输出回路 R百bRve 双端输出 R1中点电位不变,中点接地 半边电路: RL=RC∥ 图275(a)双端輪出
5 9 清华大学电子工程系李冬梅 2.7.2 差放的小信号分析 2.7.2.1 小信号的差模特性 第二章－2.7 差分放大电路 T1 T2 RC RC VCC REE IEE -VEE vo vod1 vod2 + _ vi1 vi2 图 2.7.5 (a) 双端输出 RL T1 T2 RC REE IEE -VEE vo + _ vi1 vi2 图 2.7.6 (a) 单端输出 RL VCC 10 清华大学电子工程系李冬梅 1. 差模等效电路 T1 T2 RC RC vod1 vi1 vi2 RL/2 vod2 T1 T2 RC RC VCC REE IEE -VEE vo vod1 vod2 + _ vi1 vi2 图 2.7.5 (a) 双端输出 RL T1 T2 RC REE IEE -VEE vo + _ vi1 vi2 图 2.7.6 (a) 单端输出 RL VCC E E 输入回路 v 0 i i e e1 e 2 = = − E交流接地 双端输出 od 1 od 2 v = −v RL中点电位不变，中点接地 半边电路： 2 R R R // L C ' L = 第二章-2.7-2.7.2.1 小信号的差模特性 输出回路
第二章2.7-2.7.2.1小信号的差模特性 1.差模等效电路(续) R 单端输出: CEQ E2 忽略基区宽度调制效应 图27.6(a)单端输出 认为on=lo,对称处理 IRO RC∥R2 1 第二章2.7-27.2.1小信号差模特性 Ro R 2.指标 (1)增益 双端输出 R22 vodi-ved? 2vedi v R AIp =- 与半边电路相等 The °单端输出 RL R 厂e 半边电路的一半, v Ibe 两边相反
6 11 清华大学电子工程系李冬梅 T1 T2 RC REE IEE -VEE vo + _ vi1 vi2 图 2.7.6 (a) 单端输出 RL VCC E T1 T2 RC vi1 vi2 RL vod2 C L ' RL = R // R 单端输出： VCEQ1 ≠ VCEQ2 ， vCE1 ≠ vCE2 忽略基区宽度调制效应 认为ICQ1 ＝ICQ2 ，对称处理 1. 差模等效电路（续） 第二章-2.7-2.7.2 .1 小信号的差模特性 12 清华大学电子工程系李冬梅 (1) 增益 双端输出 T1 T2 RC RC vod1 vi1 vi2 RL/2 vod2 T1 T2 RC vi1 vi2 RL vod2 •单端输出 be ' L VD i 1 od 1 i 1 od 1 i 1 i 2 od 1 od 2 id od VD r R A v v 2 v 2 v v v v v v v A β = − = = − − = = －－与半边电路相等 be ' L i 2 od 2 id od 2 VD2 be ' L i1 od 1 id od 1 VD1 r R 2 1 2v v v v A r R 2 1 2v v v v A β β = + − = = = = = − －－半边电路的一半， 两边相反 2. 指标 第二章-2.7-2.7.2.1 小信号差模特性
第二章2.7-2.7.2.1小信号差模特性 2.指标(续一) Ro 差模输入电阻 信号两端看,RuI =2 不是对地!) R,y2 (3)差模输出电阻 双端输出Rn≈2R 单端输出≈Rc 单端输入:双端输入的特例 R 第二章2.7-2.7.2.1小信号差模特性 2.指标(续二) (4)最大差模输入电压VDM V1D>0.7 T1导通;T2截止。 J2反压 Vee V1D个→反压个 Vn=0.7+V BRDEBO 4
7 13 清华大学电子工程系李冬梅 (2) 差模输入电阻 （从信号两端看， 不是对地！） T1 T2 RC RC vod1 vi1 vi2 RL/2 vod2 T1 T2 RC vi1 vi2 RL vod2 be b1 id id id id 2r I v I V R = = = •双端输出 od RC R ≈ 2 (3) 差模输出电阻 •单端输出 Rod ≈ RC 单端输入：双端输入的特例 单端输入：双端输入的特例 ic i 1 id i 1 v 2 1 v v v = = v 0 v 0 i 2 i 1 = ≠ 2. 指标（续一） 第二章-2.7-2.7.2.1 小信号差模特性 14 清华大学电子工程系李冬梅 (4) 最大差模输入电压VIDM VID>0.7V T1 导通；T2 截止。 Je2 反压 VID↑→反压↑ ( BR )EBO V VIDM = 0.7 +V T1 T2 RC RC VCC IEE -VEE vo vo1 vo2 + _ vID 2. 指标（续二） 第二章-2.7-2.7.2.1 小信号差模特性
第二章272.7差放的小信号分析 R IRc 2722共模特性 LREE 1.共模等效电路 ·双端输出: R1上无电流,可视为开路 R R 2ie retie R 单端输出 等效为2RE R1′=R‖R R URO TrEE 工 2.指标 1)共模增益Ad 双端输出 忽略re RL<r和R /i=(v )/V=0 单端输出:A=1sla pR R v The+(B+12REe P2REE
8 15 清华大学电子工程系李冬梅 vi1 = vi2 = vic 1. 共模等效电路 ie1=ie2 ve=2ie1REE=2ie2REE 等效为2REE •单端输出: RL′= RL‖RC 2.7.2.2 共模特性 第二章-2.7-2.7.2 差放的小信号分析 图 2.7.7 (a) 共模输入差放 T1 T2 RC RC VCC REE IEE -VEE voc voc1 voc2 + _ vic RL _ + • 双端输出: RL上无电流，可视为开路 RL′= RC 16 清华大学电子工程系李冬梅 2.7.2.2 共模特性（续 一） 第二章-2.7-2.7.2差放的 小信号分析 2. 指标 T1 T2 RC RC 2REE voc voc1 voc2 + _ vic _ + 2REE Iic T1 T2 RC 2REE vic RL _ + 2REE vic _ + (1)共模增益AvC •双端输出: AvC=Voc / Vic= (Voc1-Voc2)/Vic= 0 ( ) EE ' L be EE ' L ic oc1 vC1 vC 2 2R R r 1 2R R V V A A ≈ − + + = = = − β β 忽略r 忽略 ce rce R’ L << rce和REE •单端输出：
cl ioc? (2)共模输入电阻Ra 不能忽略r、Dbc RE很大! 2R (3)共模输出电阻R 双端输出:单端输出: R≈2 第二章2.7-2.7.2差放的小信号分析 27.22共模特性(续三) (4)最大共模输入电压 R o 正向: 受T1(T2)饱和的限制 H=B↓ 反向 受T2饱和的限制 共模输入电压超过最大值:使差放失去共模抑制能力!
9 17 清华大学电子工程系李冬梅 2.7.2.2 共模特性（续二） 第二章-2.7-2.7.2 差放的小信号分析 T1 T2 RC RC 2REE voc voc1 voc2 + _ vic _ + 2REE Iic T1 T2 RC 2REE vic RL _ + 2REE vic _ + (2)共模输入电阻Ric 不能忽略rce、rb’c, REE很大！ 不能忽略rce、rb’c, REE很大！ •单端输出： Ro ≈ RC ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = ≈ 2 2 // 2 ce EE ic ic ic r R I V R β (3)共模输出电阻Ro •双端输出： Ro ≈ 2RC 18 清华大学电子工程系李冬梅 2.7.2.2 共模特性（续三） 第二章-2.7-2.7.2 差放的小信号分析 (4) 最大共模输入电压 T1 T2 RC RC VCC T3 vo vo1 vo2 + _ vIC VB3 正向： 受T1 (T2)饱和的限制 VB1 =VC1 反向： 受T3 饱和的限制 VB3 =VC 3 β ↓ REE ↓ 共模输入电压超过最大值：使差放失去共模抑制能力！ 共模输入电压超过最大值：使差放失去共模抑制能力！
第二章2.7-2.7.2差放的小信号分析 2.7.22共模特性(续四) (5)共模抑制比KcMR BR CMR=1A、p/Ad 2 或KcMR=20lg|AD/A、d CMR R K(w意义 bREE 提高KM的方法 Km的频率特性—电流源奇生电容」 非理想对称差放自学*(2.723 第二章2.7-2.7.2差放的小信号分析 差放的分析方法 ●输入信号分解为差模信号与共模信号 ●利用差模信号、共模信号及电路对称的特点 获得差模与共模半边等效电路 ●应用叠加定理和半边等效电路分别进行差模 与共模分析 抑制共模和稳定工作点的关系 ●工作点漂移可看成是共模信号的作用 ●抑制共模和稳定工作点是一致的 ●提高共模抑制能力:-匹配精度RE个 双端输出靠RE的负反馈和电路对称(对消); 单端输出只靠RE的负反馈
10 19 清华大学电子工程系李冬梅 (5) 共模抑制比KCMR KCMR = |AvD/AvC| 或KCMR = 20lg |AvD/AvC| KCMR意义 提高提高KK CMR CMR的方法 的方法 be EE EE L be L vC vD CMR r R R R r R A A K β β ≈ − − ⋅ = = 2 2 1 ' ' 1 1 KK CMR CMR的频率特性 ----电流源寄生电容 的频率特性 ----电流源寄生电容 第二章-2.7-2.7.2 差放的小信号分析 2.7.2.2 共模特性（续四） 非理想对称差放 非理想对称差放————自学自学* *（（2.7.2.3) 2.7.2.3) 20 清华大学电子工程系李冬梅 差放的分析方法 z 输入信号分解为差模信号与共模信号 z利用差模信号、共模信号及电路对称的特点 获得差模与共模半边等效电路 z应用叠加定理和半边等效电路分别进行差模 与共模分析 差放的分析方法 z 输入信号分解为差模信号与共模信号 z利用差模信号、共模信号及电路对称的特点 获得差模与共模半边等效电路 z应用叠加定理和半边等效电路分别进行差模 与共模分析 第二章-2.7-2.7.2 差放的小信号分析 抑制共模和稳定工作点的关系 z 工作点漂移可看成是共模信号的作用 z 抑制共模和稳定工作点是一致的 z 提高共模抑制能力：----匹配精度↑, REE ↑ 双端输出 靠REE的负反馈和电路对称(对消)； 单端输出 只靠REE的负反馈。 抑制共模和稳定工作点的关系 z 工作点漂移可看成是共模信号的作用 z 抑制共模和稳定工作点是一致的 z 提高共模抑制能力：----匹配精度↑, REE ↑ 双端输出 靠REE的负反馈和电路对称(对消)； 单端输出 只靠REE的负反馈