第二章2.7差分放大电路 273具有有源负载的 差放 IEE/2+i lo+i 静态 lEE/2+ R 忽略基区宽度调制效应 ValvE=0, VBEVE ↓⊙I IcIc=lee/2, Icici IoFIc-1C2=0 B>110有源负载差放 考虑基区宽度调制效应,输出严重不对称, =lc4-lc2≠0 o=loRL,Vor≠Vo 有静态输出! 第二章2.7差分放大电路 23具有有源负载T斗」“ 的差放(续一) a/2+1l++ 2.动态 IEE/2+i n="2,1-2=1 12-iR2vo Ic=Io i-(-i)=2i 图2710有源负就差放 4 v BR 电流源的作用: 使单端输出电流是单管电流的2倍! R'L=R1∥re/r 电压增益Av与双端输出时相同。 双端→单端的转换作用
1 1 清华大学电子工程系李冬梅 2.7.3 具有有源负载的 差放 T3 T4 IEE /2+ i T1 T2 IO+io IEE -VEE vo + v _ i1 vi2 RL VCC IEE /2+ i IEE /2- i 图 2.7.10 有源负载差放 1. 静态 •忽略基区宽度调制效应 vi1= vi2 =0, VBE1=VBE2 IC1= IC2= IEE / 2, IC4= IC1 IO= IC4 - IC2 = 0 •忽略基区宽度调制效应 vi1= vi2 =0, VBE1=VBE2 IC1= IC2= IEE / 2, IC4= IC1 IO= IC4 - IC2 = 0 •考虑基区宽度调制效应, 输出严重不对称， VBE1 = VBE2 IC1≠ IC2 , IC1 ≠ IC4 IO= IC4 - IC2 ≠ 0 VO= IO RL， VO1 ≠ VO2 •考虑基区宽度调制效应, 输出严重不对称， VBE1 = VBE2 IC1≠ IC2 , IC1 ≠ IC4 IO= IC4 - IC2 ≠ 0 VO= IO RL， VO1 ≠ VO2 有静态输出! ββ>>1 >>1 第二章-2.7 差分放大电路 2 清华大学电子工程系李冬梅 2. 动态 电流源的作用： • 使单端输出电流是单管电流的2倍！ • 电压增益AVD与双端输出时相同。 • 双端 → 单端的转换作用。 电流源的作用： • 使单端输出电流是单管电流的2倍！ • 电压增益AVD与双端输出时相同。 • 双端 → 单端的转换作用。 R′L=RL//rce4//rce2 Ro= rce4//rce2 Ro= rce4//rce2 , i1 i 2 v = −v i i i c1 ≈ − c 2 = i ( )i 2i I i i i i O c 4 c 2 c1 c 2 = − − = = − = − be ' L id o vD r R v v A β = = 2.7.3 具有有源负载 的差放（续一） 第二章-2.7 差分放大电路 T3 T4 IEE /2+ i T1 T2 IO+io IEE -VEE vo + v _ i1 vi2 RL VCC IEE /2+ i IEE /2- i 图 2.7.10 有源负载差放
第二章27差分放大电路 273具有有源负载的差放(续二) 3差放的摆率SR 定义:转换速率。指差放对大幅度阶跃输入 信号的适应能力,在大信号条件下输 出电压的最大变化率。是表明电路工 作速度的指标。 max 差分放大电路存在失调和温漂问题 3 第二章 28多级放大电路及组合放大单元 实际应用中对放大电路的要求: 需要多级放大 增益、输入阻抗、输輸出阻抗 阻容耦合 交流耦合∫高! 常用耦合方式 变压器耦合∫分立元件 直接耦合f=0集成电路 零点漂移工作点匹
2 3 清华大学电子工程系李冬梅 差分放大电路存在失调和温漂问题 差分放大电路存在失调和温漂问题 3. 差放的摆率SR ( ) max dt dv t S o R = 定义：转换速率。指差放对大幅度阶跃输入 信号的适应能力，在大信号条件下输 出电压的最大变化率。是表明电路工 作速度的指标。 2.7.3 具有有源负载的差放（续二） 第二章-2.7 差分放大电路 4 清华大学电子工程系李冬梅 实际应用中对放大电路的要求： 增益、输入阻抗、输出阻抗 需要多级放大 需要多级放大 常用耦合方式： 阻容耦合 变压器耦合 直接耦合 交流耦合 fL高！ 分立元件 fL＝0 集成电路 零点漂移 零点漂移 工作点匹配 工作点匹配 第二章 2.8 多级放大电路及组合放大单元
第二章2.8多级放大电路及组合放大单元 28.1直接耦合放大电路的特殊问题 281.1级间直流电位匹配问题 1.级间电平匹配问题 要求前级输出给后级 提供合适的工作点 (电流、电压 2级间电平匹配方法 ·提高后级射极电位 第二章-2.8-2.8. 28.1.1级间直流电位匹 配问题(续一) ●电平移动电路 NPN一PNP组合 电阻、电流源组合 电平移动:≈RI0 由于:电流源动态电阻、第二级 输入电阻>R ⊙ 所以:R上信号压降可忽略! 信号损失小
3 5 清华大学电子工程系李冬梅 2.8.1.1 级间直流电位匹配问题 1. 级间电平匹配问题 T1 T2 VCC 2.级间电平匹配方法 • 提高后级射极电位 要求前级输出给后级 提供合适的工作点 （电流、电压） 要求前级输出给后级 提供合适的工作点 （电流、电压） 第二章-2.8 多级放大电路及组合放大单元 2.8.1 直接耦合放大电路的特殊问题 6 清华大学电子工程系李冬梅 NPN－PNP组合 电阻、电流源组合 T1 T2 VCC vO R I0 电平移动：≈ RI 0 由于：电流源动态电阻、第二级 输入电阻>>R 所以：R上信号压降可忽略！ －－信号损失小 由于：电流源动态电阻、第二级 输入电阻>>R 所以：R上信号压降可忽略！ －－信号损失小 第二章-2.8 -2.8.1 直接耦合放大电路的特殊问题 2.8.1.1 级间直流电位匹 配问题（续一） •电平移动电路 T1 T2 VCC vO
第二章2.8-2.8.1直接耦合放大电路的特殊问题 28.1.2零点漂移问题 ·什么是零点漂移? v III A v=A2·A3△n+A3△v2+△ 本质:工作点漂移 危害:逐级放大 输入级的零漂影响最大! 差放作输入级 7 第二章2.8多级放大电路及组合放大单元 282多级放大电路的分析方法 R R 对前级来说:后级是它的负载,R1=R2 对后级来说:前级是它的信号源,Rs2=Ran,V2=V1 A vi v Viz v |分级计算
4 7 清华大学电子工程系李冬梅 • 什么是零点漂移？ I AV1 II AV2 RL v vO I ΔVO1 ΔVO2 ΔVO3 III AV3 o V 2 V 3 o1 V 3 o2 o3 ∆v = A ⋅ A ⋅∆v + A ⋅ ∆v + ∆v vO t VO 0 本质：工作点漂移 危害：逐级放大 输入级的零漂影响最大！ 本质：工作点漂移 危害：逐级放大 输入级的零漂影响最大！ 差放作输入级 差放作输入级 第二章-2.8 -2.8.1 直接耦合放大电路的特殊问题 2.8.1.2 零点漂移问题 8 清华大学电子工程系李冬梅 2.8.2 多级放大电路的分析方法 VS_ + RS Ri1 + Vo1 _ + Ro1 Ri2 Vo1 _ Vi2 _ + Vo2 _ + Ro2 Ri3 Vo2 _ Vi3 _ + + VO3 _ + Ro3 RL VO _ + + Vi _ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 图 2. 8. 3 三 级 放 大 电 路 级 联 框 图 ′ ′ ′ 对前级来说：后级是它的负载，RL1 = Ri2 对后级来说：前级是它的信号源， RS2 = Ro1 ，Vi2 = Vo1 1 2 3 2 3 1 2 V V V i O i O i O i O V A A A V V V V V V V V A = = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ 分级计算 分级计算 第二章-2.8 多级放大电路及组合放大单元
第二章2.8多级放大电路及组合放大单元 V是有载电压 282多级放大电路的分《带负载时的电压) 不是开路电压Vn!′!! R 为有載增益,必须考虑R1 2不是源增益(不能包括Ra) 对前级来说:后级是它的负载,Ru1=R2 对后级来说:前级是它的信号源,R2=R1,V2=a Vi vi Vi2 vi3 2=414243一|分级计算 9 上由败的公长 例题 R 求 CI R (1)Q点 1一 2各级Q点R le2=lk2+lay不独立 REI R 般 忽略n!! (2)Ay, ri. ro 多级放大电路 R=R2=m2+(B+1)R2R2=R3=3+(P+1)R3 R1=R1∥R R2=Ra∥R2不是源增益 BR r:+(升+1)Ra2-2om2+(B+)Ra2
5 9 清华大学电子工程系李冬梅 2.8.2 多级放大电路的分析方法 VS_ + RS Ri1 + Vo1 _ + Ro1 Ri2 Vo1 _ Vi2 _ + Vo2 _ + Ro2 Ri3 Vo2 _ Vi3 _ + + VO3 _ + Ro3 RL VO _ + + Vi _ Ⅰ Ⅱ Ⅲ 图 2. 8. 3 三 级 放 大 电 路 级 联 框 图 ′ ′ ′ 对前级来说：后级是它的负载，RL1 = Ri2 对后级来说：前级是它的信号源， RS2 = Ro1 ，Vi2 = Vo1 1 2 3 2 3 1 2 V V V i O i O i O i O V A A A V V V V V V V V A = = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ Vo1 = Vi2 是有载电压 （带负载时的电压） 不是开路电压 Vo1′!! Vo1 = Vi2 是有载电压 （带负载时的电压） 不是开路电压 Vo1′!! AV1为有载增益，必须考虑RL1=Ri2 AV2不是源增益(不能包括Ro1)； AV1为有载增益，必须考虑RL1=Ri2 AV2不是源增益(不能包括Ro1)； 分级计算 分级计算 第二章-2.8 多级放大电路及组合放大单元 10 清华大学电子工程系李冬梅 例题： (2) AV 、Ri 、 RO 2 2 3 1 1 2 C RC B C RC B I I I I I I = + = + 各级Q点 不独立 一般IC >>IB ∴ 忽略IB 一般 !! IC >>IB ∴ 忽略IB !! ( ) ( ) 1 1 ' 1 1 1 1 1 ' 1 1 2 2 2 1 // 1 be E L i o V L C L L i be E r β R βR v v A R R R R R r β R + + = = − = = = + + ( ) ( ) 2 2 ' 2 2 2 2 2 2 ' 2 2 3 3 3 1 // 1 be E L i o V L C L L i be E r β R βR v v A R R R R R r β R + + = = − = = = + + 不是源增益 第二章-2.8 多级放大电路的分析方法 求 ： (1) Q点 vO RC2 RC1 RE2 VCC 多级放大电路 RS RE1 + _ + vS _ RE3 VBB T1 T2 T3
第二章2.8多级放大电路的分析方法 例题(续) R 4 Rs =An1·:42·A R;=e+(B+IReI vE 多级放大电路 Ra+r Ro=Re3 be3 1 1 第二章2.8多级放大电路及组合放大单元 283频率响应问题 n级:中频增益 Au auv2….,Apa 上限截止频率fmfm…fm 下限截止频率f1fL2…fL 1~.m+1m2+…+1h fL f+f2+…+G f比其中任一级的低 f比其中任一级的高 提高了增益,降低了带宽!
6 11 清华大学电子工程系李冬梅 vO RC2 RC1 RE2 VCC 多级放大电路 RS RE1 + _ + vS _ RE3 VBB T1 T2 T3 1 AV 3 ≈ AV AV 1 AV 2 AV 3 = ⋅ ⋅ ( ) 1 1 1 i be β RE R = r + + 1 // 2 3 3 + + = β R r R R C be O E 例题（续） 第二章-2.8 多级放大电路的分析方法 12 清华大学电子工程系李冬梅 n级：中 频 增 益 AVM1 AVM2 … AVMn 上限截止频率 fH1 fH2 … fHn 下限截止频率 fL1 fL2 … fLn 1/fH1 2 1/fH2 2 1/fHn 2 fL1 2 fL2 2 fLn 2 + + + +++ … … 1/fH ≈ fL ≈ fH比其中任一级的fH低 fL比其中任一级的fL高 提高了增益，降低了带宽! fH比其中任一级的fH低 fL比其中任一级的fL高 提高了增益，降低了带宽! 第二章-2.8 多级放大电路及组合放大单元 2.8.3 频率响应问题
第二章2.8多级放大电路及组合放大单元 284组合放大单元 CC-CC、CE-CB、CC-CB T CECB:(od串接放电路执 设两管B 相同 B R11 R B+1 图286CECB组合 放大电路 BR BR1R=D2电路特点 rh Ro≈Ra频响特性好 fHI: CMi(l+gm RluC 284组合方,密勒效应影响小而可较高 fm:第级为CB接法,f12可很高 同时:R比单独使用CB级要大! CC-CC、CE-CB、C CE-CB:( cascode)串接放大电路 设两管,lco,Db相同 B be R LI P1≈-1 图286CECB组合 放大电路 BR BR,IR 电路特点 Rd|频响特性好
7 13 清华大学电子工程系李冬梅 CC－CC、CE－CB、CC－CB CE-CB: (cascode)串接放大电路 设两管β、ICQ、rbe相同 1 1 ' 1 1 ≈ − + = − = − be be be L V r β r β r βR A be L V r βR A ' 2 = be L V r R A β ' ≈ − O C i be R R R r ≈ = 电路特点 频响特性好 电路特点 频响特性好 第二章-2.8 多级放大电路及组合放大单元 2.8.4 组合放大单元 vO 图 2.8.6 CE-CB 组合 放大电路 + _ + vS_ RL1 ′ RL ′ T1 T2 RC RL 14 清华大学电子工程系李冬梅 CC－CC、CE－CB、CC－CB CE-CB: (cascode)串接放大电路 设两管β、ICQ、rbe相同 1 1 ' 1 1 ≈ − + = − = − be be be L V r β r β r βR A be L V r βR A ' 2 = be L V r R A β ' ≈ − O C i be R R R r ≈ = 电路特点 频响特性好 电路特点 频响特性好 第二章-2.8 多级放大电路及组合放大单元 2.8.4 组合放大单元 vO 图 2.8.6 CE-CB 组合 放大电路 + _ + vS_ RL1 ′ RL ′ T1 T2 RC RL fH1 ：CM1=(1+gm R′ L1)Cb′C ≈ 2Cb′C， 密勒效应影响小，fH1可较高 fH2：第2级为CB接法，fH2可很高 同时：Ri 比单独使用CB级要大！ fH1 ：CM1=(1+gm R′ L1)Cb′C ≈ 2Cb′C， 密勒效应影响小，fH1可较高 fH2：第2级为CB接法，fH2可很高 同时：Ri 比单独使用CB级要大！
第二章2.8-284组合放大单元 分析举例1 电路结构(CE-CB) 特点:共模自举 R VcBI-VCB 消除了基区宽度调制效 应的影响; vCB=vcB≈-vC CBO1,2 减小了反向漏电流的影 响 3)保护T1,T2,(vmo 图2.8.8(a)共射共基差动放大电路 第二章2.8-2.84组合放大单元 分析举例2: T 电路结构(CCCB) 特点 差模增益髙; 输入、输出电阻大; 最大差模、共模输入T 电压大 r2 R, 图2.88(b)共集共基差动放大电路
8 15 清华大学电子工程系李冬梅 电路结构（CE－CB） 特点: 共模自举 T4 T5 T1 T2 IEE -VEE vo + _ vi1 vi2 VCC 图 2.8.8 (a) 共射-共基差动放大电路 T3 T6 I’O RC1 RC2 第二章-2.8－2.8.4 组合放大单元 分析举例1: 1） vCB1 = vCB2 ≈ 0 消除了基区宽度调制效 应的影响 ； vCB3 = vCB4 ≈ - vIC 2）ICBO1,2 ≈ 0 减小了反向漏电流的影 响； 3) 保护T1,T2 ，（V(BR)CEO 小） 16 清华大学电子工程系李冬梅 电路结构 (CC-CB) 特点: 差模增益高; 输入、输出电阻大； 最大差模、共模输入 电压大 T8 T9 T1 T2 vi1 vi2 VCC 图 2.8.8 (b) 共集-共基差动放大电路 v0 T3 T5 T7 -VEE T4 R3 1kΩ R2 50kΩ R1 1kΩ T6 第二章-2.8－2.8.4 组合放大单元 分析举例2: