模擬電子電路第一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日用半電路分析法半電路為：共源放大器結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管差分放大器第二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日六、差模傳輸特性差分放大器的傳輸特性曲線(a)電流傳輸特性曲線；(b)電壓傳輸特性曲線結(jié)論1、兩管集電極電流之和恒等于IEE

當(dāng)vid=0時(shí)，差分電路處于靜態(tài)，這時(shí)iC1=iC2=ICQ=IEE/2。當(dāng)差模電壓輸入時(shí)，一管電流增大，另一管電流減小，且增大量等于減小量，兩管電流之和恒等于IEE。第三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日2、傳輸特性具有非線性特性（限幅）由圖不難看出，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近，當(dāng)|vid|≤VT，即室溫下，vid在26mV以內(nèi)時(shí)，傳輸特性近似為一段直線。這表明iC1,iC2和vo與vid成線性關(guān)系。當(dāng)|vid|≥4VT,即vid超過(guò)100mV時(shí)，傳輸特性明顯彎曲，而后趨于水平，說(shuō)明|vid|繼續(xù)增大時(shí)，iC1,iC2和vo將保持不變。這表明差分電路在大信號(hào)輸入時(shí)，具有良好的限幅特性或電流開(kāi)關(guān)特性。此時(shí)，一管截止，恒流源電流全部流入另一管（不是飽和）。第四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

4.5電流源電路及其應(yīng)用電流源電路是提供恒定電流的電路。電流源對(duì)提高集成運(yùn)放的性能起著極為重要的作用。一方面它為各級(jí)電路提供穩(wěn)定的直流偏置電流，另一方面可作為有源負(fù)載，提高單級(jí)放大器的增益。對(duì)電流源電路的要求：1、提供電流I0，且不受外界因素影響。2、當(dāng)其兩端電壓變化時(shí)，保持電流I0恒定。即電流源電路的交流內(nèi)阻RO趨于無(wú)窮。下面我們從晶體管實(shí)現(xiàn)恒流的原理入手，介紹集成運(yùn)放中常用的電流源電路。第五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日單管電流源電路

由圖可見(jiàn)，當(dāng)IB一定時(shí)，只要晶體管不飽和也不擊穿，IC就基本恒定。因此，固定偏流的晶體管，從集電極看進(jìn)去相當(dāng)于一個(gè)恒流源。由交流等效電路知，它的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻為rce，是一個(gè)很大的電阻。為了使IC更加穩(wěn)定，可以采用分壓式偏置電路。晶體管實(shí)現(xiàn)恒流特性的條件是要保證恒流管始終工作在放大狀態(tài)，否則將失去恒流作用。這一點(diǎn)對(duì)所有晶體管電流源都適用。第六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日一、基本鏡像電流源在單管電流源中，要用三個(gè)電阻，所以不便集成。為此，用一個(gè)完全相同的晶體管T1,將集電極和基極短接在一起,接成二極管,便得到下圖所示的鏡像電流源電路。由圖可知，參考電流IR為第七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日鏡像電流源精度熱穩(wěn)定性恒流特性二、減小影響的鏡像電流源第八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日多路鏡像電流源圖中為三路電流源，T5管是為了提高各路電流的精度而設(shè)置的。在集成電路中，多路鏡像電流源是由多集電極晶體管實(shí)現(xiàn)的，例如下圖(a)利用一個(gè)三集電極PNP管組成雙路電流源,其等價(jià)電路如圖(b)所示。第九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日三、比例式鏡像電流源電流源的電流與參考電流成某一比例關(guān)系。實(shí)現(xiàn)射極接電阻恒流特性提高第十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日具有多路輸出的電流源第十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日四、微電流源在集成電路中，有時(shí)需要微安級(jí)的小電流。如果采用鏡像電流源，R勢(shì)必過(guò)大。這時(shí)可令上圖電路中的R1=0,便得到下圖所示的微電流電流源電路。當(dāng)IR和所需要的I0一定時(shí)，可計(jì)算出所需的電阻R2。優(yōu)點(diǎn):具有對(duì)電源電壓變化不敏感的特性。第十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日五、MOS管鏡像電流源與雙極型晶體管放大器一樣,場(chǎng)效應(yīng)管放大器也可采用電流源偏置。利用場(chǎng)效應(yīng)管飽和區(qū)的恒流特性,可以構(gòu)成恒流源電路。(a)基本電流源；(b)多路輸出電流源第十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

4.6集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)放是一種多級(jí)放大電路，性能理想的運(yùn)放應(yīng)該具有電壓增益高、輸入電阻大、輸出電阻小、工作點(diǎn)漂移小等特點(diǎn)。與此同時(shí)，在電路的選擇及構(gòu)成形式上又要受到集成工藝條件的嚴(yán)格制約。因此，集成運(yùn)放在電路設(shè)計(jì)上具有許多特點(diǎn)，主要有：

(1)級(jí)間采用直接耦合方式。

(2)盡可能用有源器件代替無(wú)源元件。

(3)利用對(duì)稱結(jié)構(gòu)改善電路性能。集成運(yùn)放電路形式多樣，各具特色。但從電路的組成結(jié)構(gòu)看，一般是由輸入級(jí)、中間放大級(jí)、輸出級(jí)和電流源四部分組成。

第十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日集成運(yùn)放的組成

(1)電流源偏置電路。它為多級(jí)放大器的各級(jí)設(shè)置合適的工作點(diǎn)，有時(shí)還作為放大器的有源負(fù)載。

(2)輸入級(jí)。它由差分放大器組成，以便獲得盡可能低的零點(diǎn)漂移和盡可能高的共模抑制比。

(3)中間級(jí)。它是主要的電壓增益級(jí)。

(4)輸出級(jí)。它通常為互補(bǔ)推挽電路，用以提高放大器輸出端的功率和負(fù)載能力，它常加有保護(hù)電路。第十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日雙極型集成運(yùn)放F007是一種通用型運(yùn)算放大器。由于它性能好，價(jià)格便宜，所以是目前使用最為普遍的集成運(yùn)放之一。F007的電路原理圖如圖所示。圖中各引出端所標(biāo)數(shù)字為組件的管腳編號(hào)。第十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日上圖中，T8～T13,R4和R5構(gòu)成電流源組。其中，T11、R5和T12產(chǎn)生整個(gè)電路的基準(zhǔn)電流。T10和T11組成微電流電流源，作鏡像電流源T8,T9的參考電流，并為T(mén)3,T4提供基極偏流。T8的輸出電流為輸入級(jí)提供偏置。T12,T13組成鏡像電流源，作中間放大級(jí)的有源負(fù)載?！?”反相輸入端,vo與v-反相?！?”同相輸入端，vo與v-同相。理想的電壓放大器件輸入電阻：幾kΩ到105MΩ（很大）輸出電阻：幾十Ω（很?。╇妷涸鲆妫?04～107（很高）實(shí)現(xiàn)零輸入時(shí)，零輸出。第十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日4.7放大器的頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)電容耦合放大器的振幅頻率特性如圖所示。在低頻和高頻區(qū)放大倍數(shù)有所下降，而中間一段比較平坦。頻率響劃分為三個(gè)區(qū)域，即中頻區(qū)、低頻區(qū)和高頻區(qū)。上限頻率fH、下限頻率fL以及通頻帶BW。第十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日一、頻率失真我們知道，待放大的信號(hào)，如語(yǔ)音信號(hào)、電視信號(hào)、生物電信號(hào)等等，都不是簡(jiǎn)單的單頻信號(hào)，它們都是由許多不同相位、不同頻率分量組成的復(fù)雜信號(hào)，即占有一定的頻譜。如圖(a)所示，若某待放大的信號(hào)是由基波(ω1)和三次諧波(3ω1)所組成，由于電抗元件存在使放大器對(duì)三次諧波的放大倍數(shù)小于對(duì)基波的放大倍數(shù)，那么放大后的信號(hào)各頻率分量的大小比例將不同于輸入信號(hào)。

中頻區(qū):所有電抗影響均不計(jì),增益為常數(shù),與頻率無(wú)關(guān)。高頻區(qū)：極間電容是影響高頻區(qū)響應(yīng)的主要因素。低頻區(qū)：耦合電容和旁路電容是影響低頻響應(yīng)的主要因素。第十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第二十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日線性失真和非線性失真線性失真和非線性失真同樣會(huì)使輸出信號(hào)產(chǎn)生畸變，但兩者有不同點(diǎn)：

1.起因不同線性失真由電路中的線性電抗元件引起，非線性失真由電路中的非線性元件引起(如晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線的非線性等)。

2.結(jié)果不同線性失真只會(huì)使各頻率分量信號(hào)的比例關(guān)系和時(shí)間關(guān)系發(fā)生變化，或?yàn)V掉某些頻率分量的信號(hào)，但決不產(chǎn)生輸入信號(hào)中所沒(méi)有的新的頻率分量信號(hào)。非線性失真會(huì)產(chǎn)生輸入信號(hào)中所沒(méi)有的新的頻率分量信號(hào)。第二十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日不失真條件––理想頻率響應(yīng)綜上所述，若放大器對(duì)所有不同頻率分量信號(hào)的放大倍數(shù)相同，延遲時(shí)間也相同，那么就不可能產(chǎn)生頻率失真。下圖給出了不產(chǎn)生線性失真的振幅頻率響應(yīng)和相位頻率響應(yīng)，稱之為理想頻率響應(yīng)。第二十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日二、RC電路頻率響應(yīng)1、RC低通電路的波特圖用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)描繪的頻率特性稱為波特圖畫(huà)波特圖：對(duì)數(shù)幅頻特性、對(duì)數(shù)相頻特性第二十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日上限角頻率工程上，將波特圖用折線逼近——漸近波特圖第二十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日(a)幅頻特性；(b)相頻特性;(c)漸近幅頻特性；(d)漸近相頻特性第二十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日2、RC高通電路波特圖第二十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日RC高通電路幅頻特性和相頻特性的漸近線波特圖(a)幅頻特性；(b)相頻特性第二十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日三、共射放大器的高頻響應(yīng)1、晶體三極管的頻率參數(shù)因?yàn)榘l(fā)射結(jié)正向偏置，擴(kuò)散電容成分較大，記為Cb'e；而集電結(jié)為反向偏置，勢(shì)壘電容起主要作用，記為Cb'c。在高頻區(qū)，這些電容呈現(xiàn)的阻抗減小，其對(duì)電流的分流作用不可忽略?？紤]這些極間電容影響的高頻混合π小信號(hào)等效電路如圖所示。第二十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日（1）共射短路電流放大系數(shù)β(jω)及其上限頻率fβ

由于極間電容的影響，β值將是頻率的函數(shù)。根據(jù)β的定義第二十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第三十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日(2)共基短路電流放大系數(shù)α(jω)及fα因?yàn)榈谌豁?yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日共射放大器及其高頻小信號(hào)等效電路該等效電路中Cb'c跨接在輸入回路和輸出回路之間，使高頻響應(yīng)的估算變得復(fù)雜化，所以首先應(yīng)用密勒定理將其作單向化近似。設(shè)RB1‖RB2>>Rs第三十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日2、密勒定理及其單向化近似（1）密勒定理等效條件：同理第三十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日（2）單向化近似由于則密勒電容不計(jì)第三十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日密勒等效后的單向化等效電路(a)單向化模型；(b)進(jìn)一步的簡(jiǎn)化等效電路密勒倍增因子3、增益與上限頻率第三十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第三十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日完整的幅頻特性和相頻特性漸近線波特圖

(a)幅頻特性；(b)相頻特性第三十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日增益帶寬積：評(píng)價(jià)放大器高頻性能的指標(biāo)有效增大GBW（1）選管：（2）信號(hào)源內(nèi)阻：（3）負(fù)載：輸入和輸出節(jié)點(diǎn)為低阻節(jié)點(diǎn)（RS和R‘L?。鷉H↑這是擴(kuò)展上限頻率的思路。注意：共集電路的高頻響應(yīng)比共射電路要好得多，共基電路高頻特性最好。第三十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日四、寬帶放大器組合電路擴(kuò)展上