电子科技大学模电课件63.ppt

1 第六章  模拟集成单元电路 6.3 差动放大器 带射极电阻的共射放大电路的电压增益为 (6.104) (6.105) (6.106) ⅰ) 双端输出时，共模电压增益为 (6.107) ⅱ) 单端输出时，共模电压增益为 (6.108) ②共模输入电阻 由图6.32(b)可知，两个半边电路是并联关系，所以 (6.109) 通常电流源的输出电阻Ro很大，因此共模输入电阻就更大， 此时必须考虑三极管电阻rce和rb’c，如图6.33(a)所示。 因为集电极交流电流在共模输入时变化很小(共模增益很小)， 所以可以认为集电极在共模分析时对地短路。 此时电阻 与 和 并联（忽略电阻 ）， 如图6.33(b)。 由外施电源法可得，共模输入电阻为 (6.110) (a)共模半边小信号等效电路 (b)认为集电极交流接地时的共模半边小信号等效电路 ③共模输出电阻 共模输出电阻与差模输出电阻相同。 3.差动放大器的交流输出 由图（6.32a） (6.111) 式中 和 可由式(6.79)和式(6.80)得到，即 (6.112) (6.113) 4.共模抑制比 差动放大器抑制共模信号的能力称为共模抑制比（CMRR）， 它的定义为 (6.114) 若差分放大器是理想的，则 ，CMRR为无穷大， 即完全抑制了共模信号。 对于图6.28所示的差动放大器，双端输出时，Ac=0， CMRR为 无穷大，完全抑制了共模信号。 单端输出时，由式(6.98)、式(6.108)和式(6.114)可得 (6.115) [例6.11]目的：求差动放大器的差模增益、共模增益和共模抑制比 电路如图6.28所示。电路参数为 晶体管参数为 。假设电流源的输出电阻 ，采用 处单端输出。求Ad、Ac和CMRR。 解： 由式(6.99)可得 端单端输出时的差模增益为 由式(6.108)可得单端输出时的共模增益为 由式(6.114)可得共模抑制比为 [例6.12]目的：设计一个双极型电流源，使它的输出电阻满足指定 的CMRR要求。 电路如图6.28所示。电路与晶体管参数与例6.11相同。当CMRR= 90dB时，确定所需要电流源的输出电阻Ro。 解： 由式(6.115)可得 由例6.11可知 所以 说明：这样大的输出电阻可以用Wilson或Widlar电流源来实现。 [例6.13]目的：确定差动放大器的差模和共模输入电阻。 电路如图6.34所示。晶体管参数为 。求 图6.34 BJT差动放大器 Rid和Ric。 解：由电流源部分（由晶体管Q3、Q4和电阻 R1组成）可得 Q1、Q2的小信号参数为 电流源的输出电阻为 由式(6.101)可得差模输入电阻为 忽略rb’c，由式(6.110)可得共模输入电阻为 6.3.4带负载时的BJT差动放大器 1.双端输出 负载电阻 加在两个晶体管的集电极之间。 (a)带负载时的电路 (b)带负载时差模半边交流通路 Vod/2 1)静态时，由于电路的对称性，两集电极电位相等，所以负载电 阻RL中无电流流过， RL相当于开路，直流分析与无负载时完全一样。 2)共模输入时，负载中仍无电流流过， RL相当于开路，共模输 入时的小信号等效电路与无负载时完全一样。 3)差模输入时，由于一个集电极电位上升的电压值与另一个集电 极下降的电压值相同，所以负载的中点（即RL处）的电位为零，即负 载的中点为交流接地点，也为直流接地点。 此时差模的半边交流通路如图6.35(b)所示。 交流小信号分析时，差模增益表达式(6.97)中的Rc用Rc//(RL/2) 代替即可。 也可换一种方式来考虑带负载RL后的增益变化情况。 无负载时的差动放大器的输出可表示成戴维南等效电路的形式。 图6.36 负载效应（ 为空载时的差模增益） 由图6.36可知，带负载的差动放大器的差模电压增益为 (6.116) 由式(6.79)和式(6.102)可得 (6.117) 由上式可知，带负载差动放大器的电压增益表达式与前面的分析一致。 2. 单端输出 负载电阻RL接在一个晶体管的集电极与地之间，如图6.27(a)所示。 单端负载时的差动放大器电路(b)共模输入时的交流通路(c)差模输入时的交流通路 1)静态时，由于两个晶体管的发射结电压仍是相等的，所以， 两个集电极电流也相等，所不同的是两个集电极电阻Rc的电流不一样。 2)共模输入时，两个晶体管的发射极电流是相同的，其交流通