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本文由zhuyuanyuan103贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳建议您优先选择___,或下载源文件到本机查看差分式放大器集成电路运算放大器中的电流源集成电路运算放大器中的电流源电流源概述
一、电流源电路的特点这是输出电流恒定的电路它具有很高的输出电阻
1、__T、FET工作在放大状态时,其输出电流都是具有恒流特性的受控电流源;由它们都可构成电流源电路
2、在模拟集成电路中,常用的电流源电路有等镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源
3、电流源电路一般都加有电流负反馈,
4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性,对电流源电路进行温度补偿,以减小温度对电流的影响电流源概述
二、电流源电路的用途
1、给直接耦合放大器的各级电路提供直流偏置电流,以获得极其稳定的Q点
2、作各种放大器的有源负载,以提高增益、增大动态范围
3、由电流源给电容充电,可获得随时间线性增长的电压输出
4、电流源还可单独制成稳流电源使用集成电路电流源
一、镜象电流源匹配,三极管T
1、T2匹配,β1=β2=βVBE1=VBE2=VBE则IR=IC1+2IB=IC2+2IB2=IC21+βVCCVBE且IR=,当β2时RIC2=IR,IC2和IR是镜象关系其中基准电流镜象电流源IR是稳定的,故输出电流IC2也是稳定的
二、精密镜象电流源精密镜象电流源和普通镜象电流源相比,其镜象精度提高了β倍电路中增加了T3管,∵IC2=IC1=IREFIB3=IREF2IB1+β3IB3比镜象电流源的2IB小β3倍因此IC2和IREF之间的镜象精度提高了1+β3倍精密电流源
三、微电流源微电流源微电流源电路接入Re2电阻得到一个比基准电流小许多倍的微电流源,适用微功耗的集成电路和集成放大器的前置级中∵VBE1VBE2=VBE=IE2Re2VBE∴IC2≈IE2=Re2IC2远小于IREFIREF≈VCCR当R取几k时,IREF为__量级,而IC2可降至μA量级的微电流源且IC2的稳定性也比IREF的稳定性好微电流源
四、比例式电流源在镜象电流源电路的基础上,增加两个发射极电阻,使两个发射极电阻中的电流成一定的比例关系,即可构成比例电流源因两三极管基极对地电位相等,于是有VBE1+IE1Re1=VBE2+IE2Re2因V≈VBE2BE1IE1Re1≈IE2Re2IE2Re1≈IE1Re2比例式电流源
五、多路电流源通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作点电流,即可构成多路电流源图中一个基准电流IREF可获得多个恒定电流IC
2、IC3…多路电流源差分放大电路电路完全对称的理想情况vo=__Dvi1vi2差模电压增益vi1vi2线性放大电路vo差模__vid放大两个输入__之差1共模__vic=vi1+vi22差模__是指在两个输入端加幅度相等,极性相反的__共模__是指在两个输入端加幅度相等,极性相同的__差分放大电路仅对差模__具有放大能力,对共模__不予放大差分放大电路仅对差模__具有放大能力,对共模__不予放大差分放大电路的组成差分放大电路是由两个特性基本相同的三极管组成,电路参数对称相等差分放大电路的静态和动态计算方法与基本放大电路基本相同静态分析当输入__为零时,即vi1=vi2=0时,由于电路完全对称这时,iC1=iC2=IC=I0/2V__=VCCICRC+VBEvo=vC1vC2=0动态分析当在电路两个输入端各加一个大小相等,极性相反的__电压,即vi1=vi2=vid/2时,一管电流增加,另一管电流减小,所以vo=vC1vC2≠0即在两个输出端有__电压输出抑制零点漂移的原理零点漂移——当放大电路的输入端短路时,输出端还有电压输出在差分电路中,温度的变化,电源电压的波动都会引起两管集电极电流、集电极电压的变化,其效果相当与在两个输入端加入了共模信号,由于电路对称,在理想的情况下,输出电压不变,从而抑制了零点漂移零点漂移——动画动画6-1零点漂移动画零点漂移——动画动画6-2零点漂移动画差模电压增益双端输入、双端输出差分放大电路有两个输出端—集电极C1和集电极C2若__从C1和C2输出,则称为双端输出,反之,若__仅从集电极C1或C2对地输出,则称为单端输出加负载电阻R加负载电阻Lvovo1vo22vo1βRC__D====vidvi1vi2vidrbe双端输入、单端输出βRC1__D1=__D=22rbe__D=′βRLrbeRL′式中RL=RC//2共模电压增益共模电压增益__c
(1)双端输出时__c=voc1voc2vic≈0共模电压增益越小,放大电路的性能越好
(2)单端输出时=vAvvc1oc1icβRC=≈RCrbe+1+β2ro2ro__c1越小,抑制共模__的能力越强2差模输入电阻不论是单端输入还是双端输入,不论是单端输入还是双端输入,差模输入电阻R是基本放大电路的两倍入电阻id是基本放大电路的两倍Rid=2Rs+rbe3输出电阻输出电阻在R单端输出时,单端输出时,o=RcRo双端输出时,双端输出时,=2Rc共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标KCMRKCMR__d=__c__ddB=20lg__c
(1)双端输出时KCMR为无穷大KKCMR=AAvdvc→∞
(2)单端输出时共模抑制比βroCMR=AAvd1vc1≈rbe恒流源差分放大电路加大后,为了提高共模抑制比应加大Re但Re加大后,为保证工作点不变,必须提高负电源,为保证工作点不变,必须提高负电源,这是不经济可用恒流源T来代替R的可用恒流源3来代替e恒流源动态电阻大,恒流源动态电阻大,可提高共模抑制比同时恒流源的共模抑制比管压降只有几伏,管压降只有几伏,可不必提高负电源之值高负电源之值恒流源电流数值为IE=VZ-VBE3/Re差分放大电路的静态计算将电路中__源短路即可获得计算静态的直流通路已知β=100,VBE=
0.6V12VEEVBEVEE≈≈=6μAIB=1+β2Re10020Rs+1+β2ReIC≈βIB=
1000.006=
0.6__另一种工程估算法IE≈VEE2Re=1220=
0.6__BEI=I1+β≈
0.6100=6μAV=VIR≈6V__CCCC交流参数rbe:rbe=300+1+
100260.6≈
4.67k双电源差分放大电路例1差动电路中,晶体管参数β1=β2=60,rbb’=300,UI1=1V,UI2=
1.01V求
(1)静态工作时的两管集电极电流IC;
(2)双端输出时的Uo和从T1单端输出时的Uo1解IC=1/2=
0.5__26mVrbe=300+1+βIC__DUOvoUOUO====vidUI1UI
211.
010.01βRCrbe60×_____==1723472__D=UO1∴=172∴UO=
1.72V∴UO1=UO=
0.86V
0.012对于基本共发放大器构成的差放)小结对于基本共发放大器构成的差放)对于基本共发放大器构成的差放双端输入入单端输入双端输入单端输双端输出单端输出βR′L2rbeR′L=RC//RL__dβR′L/rbeR′L=RC//RL2RidRo__cKCMRRic2RC0∞2rbeRCβREE/rbe≈gmrbe≈R′L/2REErbe+1+β2REEβ例2=80VBE=
0.2Vr__=50k
一、估算Q点VCCVEE=24≈
4.2__ICQ4≈IR≈
5.7R3+R2ICQ1=ICQ2=ICQ42=
2.1__V__Q1=V__Q2=VCCVE1ICQ1RC=
120.
22.
13.3≈5V
二、动态分析rbe=300+1+β2612IEQ1≈300+
80262.1≈
1.3k等效的发射极耦合电阻REE—比例式电流源的输出电阻REE=Ro4≈1+β4r__4=8150=4050k例
21.双出(双入或单入)差模特性rbe=
1.3k画差模__通路把直流电源、Vic都短路;RL两臂各分一半;两臂的差模__电流大小相等、方向相反,同时流过T4时抵消,使T4无差模电流、也无差模电压,T
4、R1可视作短路(或开路),这里作短路处理;对于RW两臂各分一半__d=βR′L
803.3//
5.5=≈
481.3+
810.025rbe+1+βRW2Ro=2Rc=
6.6kRid=2[rbe+1+βRW2]=2[
1.3+
810.025]=
6.65k例
21.双出(双入或单入)共模特性已算得rbe=
1.3k电流源的输出电阻(等效的REE)为4050k画共模__通路把直流电源、Vid都短路;RL两端共模__电位相等,故其中无共模电流流过,故可视作开路;由于两臂的共模__电流同时流过T
4、R1,因此,把它等效到每管发共模__通路射极时,需用2REE表示RW的影响可略=Voc=0KCMR=__d→∞__c≈8124050=656MRic=rbe+1+β2REEVic__c例
22.单出-(双入或单入)
(1)差模特性Rid=rbe+1+βRW2=
1.3+
810.025≈
3.3kRo≈Rc=
3.3k差模__通路1βR′L
1803.3//11==
30.5__d=2[rbe+1+βRW2]
21.3+
810.025例
22.单出-(双入或单入)
(2)共模特性
3.3//11′=voc≈RL==
0.0003__c24050vic2REE__d=
30.5≈1510KCMR=__c
0.000320og10=100dB5集成电路运算放大器集成电路运算放大器集成运算放大器是一种高电压增益,高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路运算放大器方框图
1.输入级使用高性能的差分放大电路,它必须对共模__有很强的抑制力,而且采用双端输入双端输出的形式
2.电压放大级要提供高的电压增益,以保证运放的运算精度中间级的电路形式多为差分电路和带有源负载的高增益放大器
3.输出级由PNP和NPN两种极性的三极管或复合管组成,以获得正负两个极性的输出电压或电流具体电路参阅功率放大器
4.偏置电路提供稳定的几乎不随温度而变化的偏置电流,以稳定工作点集成放大器的符号运算放大器的引线运算放大器的符号中有三个引线端,两个输入端,一个输出端一个称为同相输入端,即该端输入__变化的极性与输出端相同,用符号‘+’表示;另一个称为反相输入端,即该端输入__变化的极性与输出端相反,用符号“-”表示输出端在输入端的另一侧,在符号边框内标有‘+’号运算放大器外形图理想运算放大器的条件
1.差模电压放大倍数__d=∞,实际上__d≥80dB即可
2.差模输入电阻Rid=∞,实际上Rid比输入端外电路的电阻大2~3个量级即可
3.输出电阻Ro=0,实际上Ro比输入端外电路的电阻小1~2个量级即可
4.带宽足够宽
5.共模抑制比足够大实际上在做一般原理性分析时,产品运算放大器都可以视为理想的只要实际的运用条件不使运算放大器的某个技术指标明显下降即可理想运算放大器的特性理想运算放大器具有“虚短”和“虚断”的特性,这两个特性对分析线性运用的运放电路十分有用为了保证线性运用,运放必须在闭环负反馈)下工作1虚短1虚短由于运放的电压放大倍数很大,一般都在80dB以上而运放的输出电压是有限的,一般在10V~14V因此运放的差模输入电压不足1mV,两输入端近似等电位,相当于“短路”开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短显然不能将两输入端真正短路2虚断2虚断由于运放的差模输入电阻很大,一般都在1M以上因此流入运放输入端的电流往往不足1μA,远小于输入端外电路的电流故通常可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大,两输入端越接近开路“虚断”是指在分析运放处于线性状态时,可以把两输入端视为等效开路,这一特性称为虚假开路,简称虚断显然不能将两输入端真正断路下面举两个例子说明虚短和虚断的运用例1试求理想运算放大器的输出电压和电压放大倍数的表达式解根据虚断I-=I+≈0根据虚短V+≈V-≈0Ii=Vi-V-/R1≈Vi/R1If=--Vo/f≈o/fV/R≈-V/R∵Ii≈If∴Vi/R1=-Vo/Rf反相比例运算电路电压并联负反馈II+电压增益__f=Vo/Vi=-Rf/R1例2试求理想运算放大器的输出电压和电压放大倍数的表达式解根据虚断I-=I+≈0根据虚短V+≈V-≈ViR1V+=V=Vi=V0R+Rf1电压增益RfV0R+Rf1A===1+VfViRR11同相比例运算电路电压串联负反馈1。