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1、方案三差分放大电路【项目目标】知识目标掌握场效应管的类型、场效应的电质控制作用及共源极放大电路的分析与应用。能力目标具有识别场效应管的能力，具有共源极放大的分析能力。【项目操作】电路测试将J8、J9与J6、J7之间分别加一毫安表，J10 J11连接与J12 改变电位器RP6.将测量的结果记录如下：Al间的电流A2间的电流知识点导入镜像电流源的基本特性。知识点讲解基本镜像电流源电路如图所示。T、T?参数完全相同（即IcE01=1CE02原理：因为屣1=旌2，所以Ici=Ic2Iref =1ci + 2% =】ci + 2 谓Iref基准电流：1ci = = I.C1 1 + 2/7 J推出，当作
2、2 时，Ic2= Ici 555s_O-(-Ucc+Ube)Vcc R+ Rp6 R+ Rp6 R+Rp6优点：（1）IciIref*即Icz不仅由Iref确定，且总与Iref 相等。（2） Ti对Ta具有温度补偿作用，电温度稳定性 能好（设温度增大，使电增大，则6增大，而Iref 一定，因此3减少，所以吆减少）。缺点：（1）Iref （即Ie?）受电源变化的影响大，故要求电源十分稳定。（2）适用于较大工作电流（mA数量级）的场合若要Ie2下降，则R就必须增大，这 在集成电路中因制作大阻值电阻需要占用较大的硅片面积。（3）交流等效电阻&不够大，恒流特性不理想。（4） Ie?与Iref的镜像精度
3、决定卜夕。当“较小时,Ic2与Iref的差别不能忽略。巩固训练:将电路图中的值按照电位的阻值代入进行计算?看测量结果与理论之间的 误差?电路测试2将J8、J9与J6、J7之间分别加一毫安表，改变电位器RP6.将测量的结果 记录如b ：A1间的电流A2间的电流知识点导入镜像电流源的基本特性。知识点讲解Ri=I5,两管输入仍有对称性，所以：I。=-Ir 1+2/7 RIrR+be + 1日&1IrJclbER+R“求的输出电阻Ro：%=（1。一氏）q +】e %=1（+4）氤/%L（%+&）+1禺?=。A =1b+1o&=1*e + %+-（/ft- - R、）% + 小+&2弋 q （1 +竺）
4、输出阻值较大，所以这种电流源具有很好的 恒流特性。温度稳定性比基本的电流源好得多。若此电路不等于及2,则：%E1+Ie1&1=Me2+Ie 仪 2（式中，珀即3 3即Io）=，c4j0r t，凯卜d卜一图3.1.6镜像电流源及其等效电路带有发射极电阻的镜像电流源，它是针对基本镜像电流源缺点（3）进行的改进，其中。%日 -品）+ IrRi参数对称的两管在Ic相差10倍以内时，rBEiBEil60m所以，如果Io与Ir接近,或Ir较大，则AWe可忽略。%即只要合理选择两T射极电阻的比例，可得合适的L、&。因此，此电流源又称为比例 电流源。巩固训练:将电路图中的值按照电位的阻值代入进行计算?看测量结
5、果与理论之间的 误爰?知识链接:微电流源图3.1.7微电流源电路有些情况卜，要求得到极其微小的输出电流卜2,这时可 令比例电流源中的凡1=0,如图3,1.7即可以在&2不大的情况 下得到微电流上2。、BE1 BE2 = % % = BE原理：当Ir 一定时，L可确定为：T BEl _、E2I。I也=% %可见,利用两管基-射电压差可以控制L由于A。的数值小，用阻值不大的Re：即可得微小的工作电流微电流源。K=r“ + )% + 应 + %微电流源特点:（1）Ti，T?是对管，基极相连，当&、R、及2已知时，1团心孚（略去戢），当 R靛1、，BE2为定值时，Ic2=g也确定了。%（2）当&变化时
6、，1的、AVbe也变化，由于&二的值一般为千欧级，变化部分主要降 至卜.，即2V，则k2的变化还小1 TrEF的变化。因此电源电压波动对工作电 流3影响不大。（3）T1管对管有温度补偿作用,电的温度稳定性好。总的说来,电流“小”而“稳”。 小一一R不大时IC2可以很小（微安量级）。稳一一（负反馈）使恒流特性好，温度特性 好，受电源变化影响小。进一步，电流的数学关系为：IoR2=BErBE2% =彳如干1。=%(1!1111争)= 26(mV)ln*21nL飞 IC2贝ljIc： &=261nl060mV即电流每增加10倍，Ic2及总是增加60m因此得到电流每增加10倍,尺上的电压增 加60mV
7、的简单数学关系式，使计算十分方便。思考：若要求提供101iA的输出电流，使用&=6的电源，R=19kQ,你如何设计这个电流源?电流源的主要应用前面曾提到，增大R可以提高共射放大电路的电压增益，但是，R不能很大，因为在集 成工艺中制造大电阻的代价太高，而且，在电源电压不变的情况卜.，及越大，导致输出幅度 越小。那么，能否找到一种元件代替&，其动态电阻大，使得电压增益增大，但静态电阻较 小，因而不致于减小输出幅度呢？自然地，可以考虑晶体管恒流源。由于电流源具有直流电 阻小，交流电阻大的特点，在模拟集成电路中较为广泛地把它作负载使用一有源负载，【项目操作】电路测试1、观察此电路的组成2、将J3、J1
8、3与J4、J5之间分别加一毫安表，JI、J14连接。调整RP7使得两 毫安表的电流相等。J3与J4之间放一电压表。观察此时电压表的读数。知识点导入差分放大电路基本特性、静态特性知识点讲解一、差分放大电路的静态特性因没有输入信号，即Vj=Vu=0时，由于电路 完全对称：.iL =1c2 =ic=KiLi 二%匕vo=vcl-vc2=所以输入为。时，输出也为0。二、差分放大电路的基本特性（一）零漂及电路组成在直接耦介放大电路中提到了零漂的问题，抑制零漂的方法一般有如下几个方面：（1）选用高质量的硅管。（2）采用补偿的方法，用一个热敏元件，抵消Ic受温度影响的变化。（3）采用差动放大电路。本节详细讨
9、论差动放大器的工作原理和基本性能，如图3.2.1所示。基本差动式放大器如图3.2,1所示。、T2一一特性相同的晶体管。电路对称，参数也对称，如： BE1=BE2=BE &1=及2=1 通1=&2=& &1=R2=R， 夕1=2= 夕：电路有两个输入端：bl端，不端；有个输出端：6端，C2端。（二）共模信号和差模信号。若V,1=-VC一差模输入信号，大小相等，对共同端极性相反的两个信号，用VT表示。若l=V$2共模输入信号，大小相等，对共同端的极性相同，按共同模式变化的信号, 用V5c表示。实际上，对于任何输入信号和输出信号，都是差模信号和共模信号的公成，为分析简便, 将它们分开讨论。考虑到电路
10、的对称性和两信号共同作用的效果有：1111 %Xi- 3Kl + -vs2 + -vsl-2= 建 + 学 乙乙乙乙乙1111V.V,2- 5 Y1 + 3彳+ -V12=Vw-于是，此时相应的差模输入信号为：VT=V,-V、2差模信号是两个输入信号之差，即V,、VQ中含有大小相等极性相反的一对信 号。共模信号：%=（叼+%2）/2共模信号则是二者的算术平均值，即9、Q中含有大小相等, 极性相同的一对信号。即对于差放电路输入端的两个任意大小和极性的输入信号V4和VU 均可分解为相应的差模信号和共模输入信号两部分。（三卜差模信号和共模信号的放大倍数放大电路对差模输入信号的放大倍数称为差模电压放大
11、倍数8廿AFVjVsd。放大电路对共模输入信号的放大倍数称为共模电压放大倍数Ao W5在差、共模信号同存情况卜，线性工作情况中，可利用总加原理求放大电路总的输出电 JFR 4。vo=AM）Vsd+ATVc例题讲解：如图 322 所示，v,i=3mV, vt2=lm 则 v,产7=4mV； v4C=U.（+l）=3mVo 也就是说，两个输入信号可看作是1 Vsl=Vsc+-Vivj=5mVf 3mV+2mv,2= ImV f -3m+2niV差模输入信号v,d=4mV和共模输入信号v3mV腔加而成。电路测试3将J3、J13与J4、J5之间分别加一毫安表，JI、J14连接。调整RP7使得两 毫安表
12、的电流相等。J3与J4之间放一电压表。J14、J15与J16、J17之间加一信 号源，调节RP2和RP5,分别观察此时电压表的读数。知识点导入差分放大电路动态特性知识点讲解从测量的结果看：.增大使得就增大，使吊增大使得%】减小。.减小使得2减小, 又使匕减小，使得增大。由此可推出：v产Vcl-Vc2=2v（V为每管变化量）。若在输入端加共模信号，即V$1=V,2。由于电路的对称 性和恒流源偏置，理想情况下，Vo=0,无输出。这就是所谓“差动”的意思：两个输入端之间有差别，输出端才有变动。3.在差动式电路中，无论是温度的变化，还是电流源的波动都会引起两个三极管的1c 及Vc的变化。这个效果相当于
13、在两个输入端加入了共模信号，理想情况卜，V。不变从而抑 制了零漂。当然实际情况下，要做到两管完全对称和理想恒流源是比较困难的，但输出漂移 电压将大为减小。综上分析，放大差模信号，抑制共模信号是差放的基本特征。通常情况下，我们感兴趣 的是年模输入信号，对于这部分有用信号，希望得到尽可能大的放大倍数；而共模输入信号 可能反映由于温度变化而产生的漂移信弓或随输入信号一起进入放大电路的某种干扰信号， 对于这样的共模输入信号我们希望尽量地加以抑制，不予放大传送。凡是对差放两管基极作 用相同的信号都是共模信号。常见的有：（1）%不等于-3,信号中含有共模信号；（2）干扰信号（通常是同时作用于输入端）: （
14、3）温漂。静态估算:ic iIhl =儿，-=1 /7 b ip，bi=%=TR电路测试4将J3、J13与J4、J5之间分别加一毫安表，JI、J14连接。调整RP7使得两 毫安表的电流相等。J3与J4之间放一电压表。J14、J15与J16、J17之间加一信 号源，1、两信号源所加电压大小相等，方向相反，测量结果？2、两信号源所加电压大小相等，方向相同，测量结果？知识点导入差分放大电路动态特性知识点讲解差放电路有两个输入端和两个输出端。同样，输出也分双端输出和单端输出方式。组合 起来，有4种连接方式：双端输入双端输出、双入单出、单入双出、单入单出。1 .双人双出（1）输入为差模方式：*=72=半，若1cl上升，而上下降。电路完全对称时，则I icll=|A LI因为 I 不变，因此%=（）V。尸Vc2）。_ VO _ Vol - Vo2 - 2vol - Vol Q v11-vs2 2vS1
