模电幻灯片第4章
44页1、第4章 模拟集成电路基础,4.1 模拟集成电路概述 4.2 差动放大器 4.3 典型模拟集成电路,4.1 模拟集成电路概述,4.1.1 集成电路分类,图 4-1 单个晶体管与完整的集成电路的比较 (a) 单个晶体三极管; (b) 集成块; (c) 双列直插型; (d) 扁平型,表 4-1 模拟集成电路分类,4.1.2 模拟集成电路特征,表 4-2 部分集成化元器件的参数,4.2 差 动 放 大 器,4.2.1 发射极耦合差动放大器,图 4-2 发射极耦合差动放大器 (a) 原理电路; (b) 差模等效电路,通常Rs/(1+)2Re, UBE=0.7V(硅管),所以,可见,静态工作电流取决于Ee和Re。同时,由于Uc1=Uc2,故Uo=0,通常称作零输入零输出。信号电压由两管基极输入, 放大后的输出电压可以从两个集电极之间取出(双端输出),也可以从两管的集电极分别取出(单端输出)。由于这种放大器的输出电压与两个输入端的输入电压之差成正比,所以称为差动放大器或差分放大器。,1. 差模特性,如果两个输入端的信号大小相等、 极性相反, 即,式中,uid称为差模信号或差动输入信号。当输入端在差模
2、信号作用下,V1管的集电极电流增大时,V2管的集电极电流就减小,反之亦然,且,由于两管参数相同,即有hie1=hie2=hie, 1=2=,则,上述利用了对称性,即有Rc1=Rc2=Rc。 综上可得,差模电压放大倍数为,当集电极之间接入负载电阻RL时,在差模信号作用下,RL两端的电位向相反的方向变化,一端增量为正,另一端增量为负, 并且绝对值相等,因而RL的中点电位是交流地电位。这样,差模电压放大倍数为,差动放大器一般用于多级直接耦合放大电路的输入级或中间级,除了双端输入、 双端输出方式之外,有时需要采用双端输入、 单端输出方式,例如从V1集电极至地输出时,其单端输出时的差模电压放大倍数为Ad1,由图 4-2(b)可知,同理,电压与输入电流之比。由图 4-2(b)可知,两个输入端的电压即为差模输入电压(uid=us1-us2)减去信号源内阻上的电压降, 即有,式中, ib=ib1=-ib2。 可见, 差动放大器的差模输入电阻正好是单管基本共射放大器输入电阻的两倍。 差动放大器的输出电阻Ro,由图 4-2(b)不难得出,在双端输出时,为,(设1/hoeRc),而在单端输出时,则为,2.
3、共模特性 在图4-2(a)所示的差动放大器中, 如果两个输入端信号大小相等、相位相同,即,则称为共模输入信号,记作uic。显然,此时输入的差模信号为 0。,图 4-3 图 4-1(a)的共模等效电路,通常,1,(1+)2Re(Rs+hie), 故,所以,单端输出时共模电压放大倍数Ac1为,当从两个集电极之间输出时,由于uoc=uc1-uc2 =0,则双端输出时共模电压放大倍数Ac为,为了全面衡量差动放大器放大差模信号和抑制共模信号的能力,通常用差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值来表示,这个比值称为共模抑制比,记作CMRR(Common Mode Rejection Ratio),有时记作ACMR。,或,3. 任意信号输入时的特性,令,例如:us1=10 sint(mV), us2=4 sint(mV),则,图 4-4 任意输入信号时差动放大器 (a) 原电路; (b) 分解为差模和共模信号电路,由图4-4(b)不难求出输出电压uo。假设V1管单端输出(即V1集电极至地)电压为uo1,它为,4.2.2 具有恒流源的差动放大器,图 4-5 具有恒流源的差动放大器 (a) 原理电
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