§ 3.2 带电流源（恒流源）的放大电路
3.2,1 有源负载共射放大电路的分析
3.2.2 有源负载共集电极电路（射随器 )
返回
EC
ui
3.2,1 有源负载共射放大电路的分析
,1 电路结构,
T 1 为共发射极放大器
T 2, T 3 为 PN P 型基本镜象电流源电路
作为 T 1 的集电极负载，代替 R C 的作用。
可以看出 T 2 的输出特性曲线就是 T 1 的负载线。
放大器应工作在负载线上，
( 1 ) 当 u i =0 时, T 1 截至, i C1 = 0,而 T 2 饱合
u O = u CE1 =E c - |U C E 2 ( sa t ) |
( 2 ) 当 u i ↑ → i B1 → u BE1 ↑ → u CE1 ↓ T 1 和 T 2 工作在放大区 。
ic1=- ic2
ic2
UCE2(sat)
uCE2
uCE1
·②·③
·①
·④·①
·②
·③
·④
UCE2(sat)
uO
ui
2 空载大信号特性：
+
uo
-
+
uCE2
-
ic1
EC
ui
返回
R
u1gm
u2gm
rce1rb‘e1?
+
u1
-
rbb‘1
rbb‘2
rb‘e2?
+
u2
-
rce2rbe3
+
uo
_
+
ui
_
+
u1
-
rb‘e1? u
1gm rce1
rbb‘1
rce2
EC
ui
+
uo
-
+
uCE2
-
ic1
二 有源负载共射放大电路的分析
3 小信号等效电路
R i = r bb ’ 1 +r π 1,R o =r c e 1 // r c e 2
A v =- β (r ce1 //r ce2 ) /h ie
有载时, A v =- β (r ce1 // R L ’)/ h ie
R L ’=r ce2 // R L
+
ui
_
+
uo
_
Ri Ro
?
返回
us
Rs
Rb
Re RL
EC
C1
C2+
ui
-
UBE +
uo
-
R1
ui
R
RL
R2
uo
EC
UBE
-Ee
3.2.2有源负载共集电极电路
2 传输特性
（ 1 ） 当 u i =U BE1 时，使 i E 1 =i C2 =I Q
∴ i o = 0,u o =0 确定 Q 点
（ 2 ） 当 u i =0 时, u o = - U BE1,确定 D 点
所以传输特性,
经过 Q, D 两点的一条直线,
斜率接近 1 。
1, 电路结构
T 1 为共集电极放大器
T 2, T 3 为 NPN 型基本比例电流源电路
作为 T 1 的发射极负载，代替 R e 的作用。
·Q
·D
电路仿真
休息 1 休息 2
R1
R
R2
ou
iu
返回
R1
R
RL
R2
EC
UBE
-Ee
（ 1 ）,u i 的正向界限,
当 u i ↑→ i c1 =i e1 在 I Q (I Q =I c2 ) 的基础上 ↑→ i o ↑→ u o =i o R L ↑→ u CE1 ↓
当 u i ↑↑ → T
1
饱合 → u CE1 =U C E 1( s at )
∴ u om ax =E c - U C E 1( s at )
u i m ax =E c - U C E 1( s at ) +U BE1
3.2.2有源负载共集电极电路
)s a t(CEccm a xo UEu ??
)s a t(CEemino UEu ???
iv
+
uCE1
-
（ 2 ）,u i 的负向界限,
u i ↓→ i c2 =I Q 不变 → i C1 ↓→ | - i 0 | ↑→ u CE1 ↑→ T
1
截至
u CE2 ↓→ T
2
饱合
∴ u o mi n ≈ - E e + U C E 2 ( sa t )
3 传输特性方程,
1S
L
0
Q
Ti1BEio I
R
uI
lnUuUuu
?
????
ic1
ic2
io
+
uo
-
+
ui
-
休息 1 休息 2
·Q
·D
ou
iu
返回
§ 3.3 差动（差分）放大电路的特性与分析,
3.3.1 差放的偏置，输入和输出信号及连接方式
3.3.2 共射差放理想对称时的大信号特性
3.3.3 基本共射差放理想对称时的微变等效分析
3.3.4 有源负载共射差放
返回
EC
-Ee
ui1 ui2
3.3.1差放的偏置，输入和输出信号及连接方式
差动放大器是 IC 中应用广泛的核心单元电路
（ 1 ） 电路结构
i T 1 和 T 2 为差分对管（对称）组成对称电路，即,
R C1 = R C2 = R C,R b1 = R b2 = R b
β 1 = β 2 = β,h ie1 = h ie2 = h ie
ii R e e 为发射极共用的 负反馈
偏置电阻
作用：稳定静态工作点
? ??
? ?
?
?
?
?
?
?????????
?
?
?
????
???
???
??
2C
1C
BEBBEE
2E1EEE
2E2C
1E1C
I
I
IUUUU
III
II
II
T
对共模输入有强负反馈作用
IEE↑
IE1 ↑
IB1↓
IC1↑
UEUBE1 UBE2
↑I
C1↑↓
IB2↓
IE2 ↑
休息 1 休息 2
返回
EC
-Ee
ui1 ui2
i i i 双电源供电 E C 和 － E e
iv 两个输入端 u i1 和 u i2
两个输出端 u o1 和 u o2
ⅴ 差分放大器具有四种不同的工作状态：
双端输入，双端输出
单端输入，双端输出
双端输入，单端输出
单端输入，单端输出
ⅵ 信号的输入方式,
差模输入,输入信号 u i1 和 u i2 大小相等，极性相反
共模输入,输入信号 u i1 和 u i2 大小相等，极性相同
1ou 2ou
电路仿真
休息 1 休息 2
3.3.1差放的偏置，输入和输出信号及连接方式
返回
EC
-Ee
-Ee
ui1 ui2
EC（ 2 ） 静态工作点的计算
由于电路对称, I C1 = I C2 = I C I E1 = I E2 = I E
I B 1 = I B 2 = I B 故只需讨论 T 1 的静态工作点 。
由于 R e e 上流过的电流为什么 2 I E,故
等效到 T 1 射极的电阻为 2R ee
计算静态工作点时,u i1 = u i2 =0
则有, I B R b +U BE +2 R ee I E =E e
而 I B = I E ／（ 1 ＋ β ）
所以有,
ee
BEe
b
ee
BEe
EEC
R
UE
2
1
1
R
R2
UE
III
?
?
?
?
?
???
?
?
休息 1 休息 2
IC2
IC1
IE1 IE2
2IE
3.3.1差放的偏置，输入和输出信号及连接方式
返回
（ 3 ） 电流源偏置的差动放大器
在差分放大电路中发射极电阻 R ee 具有重要的作用,提高电路的温度稳定性；
减少零点漂移； 一般 R ee 越大电路性能越好
克服两管的不对称性；
提高电路的共模抑制比。
但随着 R ee 加大,I C 减少，放大倍
数下降，因此大多采用恒流源作为
差分放大的发射极的偏置电路。
-Ee
ui1 ui2
EC
Iee
休息 1 休息 23.3.1差放的偏置，输入和输出信号及连接方式
返回
EC
-Ee
ui1 ui1
ui1
EC
ui2
uo1 uo2
Ee
(3) 电流源偏置的差动放大器
i,电路结构：
T 3 和 T 4,偏置电流源
（ 1 ） R 3 ＝ R 4 镜像电流源
（ 2 ） R 3 ＝ nR 4 比例电流源
(3) R 4 ≠ 0, R 3 ＝ 0 微电流源
I C3 =I ee = 2 I E ≈ 2I C
因为 R
3
4
3C
I
R
R
I ?
而
4
4BEee
R
RR
UE
I
?
?
?
（可以看出工作点电流 I ee,
由电流源电路确定）
IC 3IE
IC
IE
IC
Iee
休息 1 休息 2
IR
uBE4
返回
ui1
EC
ui2
uo1 uo2
Ee
(3) 电流源偏置的差动放大器
i,电路结构：
R
3
4
3CCQ
I
R
R
2
1
I
2
1
I ???
3ce
33be4e4
33
03em
r)
Rr)rR//(R
R
1(rR
???
???
?
（相当于 R ee,这个电阻很大）
为使分析的方便，今后把
电阻偏置和电流源偏置的
电路统一为左图所示电路
Rem=ro3
电路仿真
休息 1 休息 2 Rem=ro3
ui1 ui2
EC
Ee
uo1 uo2
Iee
返回
Rem=ro3
ui1 ui2
EC
Ee
uo1 uo2
Iee
2 差模信号和共模信号。
定义：差模信号－大小相等，极性相反
共模信号－大小相等，极性相同
（ 1 ） 输入端
如果任意输入信号为 u i1,u i2
则差模信号, u id = u i1 – u i2
? ?
? ??
?
?
?
?
?????
???
id2i1i2id
id2i1i1id
u
2
1
uu
2
1
u
u
2
1
uu
2
1
u
2id1idid
uuu ??
(3) 电流源偏置的差动放大器
共模信号：
??
2i1iiC
uu
2
1
u ??
,
所以 输入信号,?
?
?
?
?
???
??
iCid2i
iCid1i
uu
2
1
u
uu
2
1
u
例：如果 u i 1 = 1 0 m V,u i2 = 0 m u V,
那么 u id = 1 0 m V,而 u i d 1 = 5 m V,u i d 2 = - 5m V
u iC = 5 m V
休息 1 休息 2
ui1 ui2
+
ui1
-
+
ui2
-
uo2uo1
uid1
21 21
- uid2
uic
EC
Ee
Iee
返回
ui2ui1
EC
EeR
em=ro3
2 差模信号和共模信号。
（ 2 ） 输出端,
如果输出信号,u o1,u o2
?
?
?
?
?
???
??
C0d002
C0d001
uu
2
1
u
uu
2
1
u
3 差放输入与输出连接方式
双端输入 双端输出
单端输入 单端输出
?
?
?
?
?
??
?
???
d02d0
d01d0
0201d0
u
2
1
u
u
2
1
u
uuu
?? 0201C0 uu21u ??
继续休息 1 休息 2
uo1 uo2
返回
3.2,1 有源负载共射放大电路的分析
3.2.2 有源负载共集电极电路（射随器 )
返回
EC
ui
3.2,1 有源负载共射放大电路的分析
,1 电路结构,
T 1 为共发射极放大器
T 2, T 3 为 PN P 型基本镜象电流源电路
作为 T 1 的集电极负载，代替 R C 的作用。
可以看出 T 2 的输出特性曲线就是 T 1 的负载线。
放大器应工作在负载线上，
( 1 ) 当 u i =0 时, T 1 截至, i C1 = 0,而 T 2 饱合
u O = u CE1 =E c - |U C E 2 ( sa t ) |
( 2 ) 当 u i ↑ → i B1 → u BE1 ↑ → u CE1 ↓ T 1 和 T 2 工作在放大区 。
ic1=- ic2
ic2
UCE2(sat)
uCE2
uCE1
·②·③
·①
·④·①
·②
·③
·④
UCE2(sat)
uO
ui
2 空载大信号特性：
+
uo
-
+
uCE2
-
ic1
EC
ui
返回
R
u1gm
u2gm
rce1rb‘e1?
+
u1
-
rbb‘1
rbb‘2
rb‘e2?
+
u2
-
rce2rbe3
+
uo
_
+
ui
_
+
u1
-
rb‘e1? u
1gm rce1
rbb‘1
rce2
EC
ui
+
uo
-
+
uCE2
-
ic1
二 有源负载共射放大电路的分析
3 小信号等效电路
R i = r bb ’ 1 +r π 1,R o =r c e 1 // r c e 2
A v =- β (r ce1 //r ce2 ) /h ie
有载时, A v =- β (r ce1 // R L ’)/ h ie
R L ’=r ce2 // R L
+
ui
_
+
uo
_
Ri Ro
?
返回
us
Rs
Rb
Re RL
EC
C1
C2+
ui
-
UBE +
uo
-
R1
ui
R
RL
R2
uo
EC
UBE
-Ee
3.2.2有源负载共集电极电路
2 传输特性
（ 1 ） 当 u i =U BE1 时，使 i E 1 =i C2 =I Q
∴ i o = 0,u o =0 确定 Q 点
（ 2 ） 当 u i =0 时, u o = - U BE1,确定 D 点
所以传输特性,
经过 Q, D 两点的一条直线,
斜率接近 1 。
1, 电路结构
T 1 为共集电极放大器
T 2, T 3 为 NPN 型基本比例电流源电路
作为 T 1 的发射极负载，代替 R e 的作用。
·Q
·D
电路仿真
休息 1 休息 2
R1
R
R2
ou
iu
返回
R1
R
RL
R2
EC
UBE
-Ee
（ 1 ）,u i 的正向界限,
当 u i ↑→ i c1 =i e1 在 I Q (I Q =I c2 ) 的基础上 ↑→ i o ↑→ u o =i o R L ↑→ u CE1 ↓
当 u i ↑↑ → T
1
饱合 → u CE1 =U C E 1( s at )
∴ u om ax =E c - U C E 1( s at )
u i m ax =E c - U C E 1( s at ) +U BE1
3.2.2有源负载共集电极电路
)s a t(CEccm a xo UEu ??
)s a t(CEemino UEu ???
iv
+
uCE1
-
（ 2 ）,u i 的负向界限,
u i ↓→ i c2 =I Q 不变 → i C1 ↓→ | - i 0 | ↑→ u CE1 ↑→ T
1
截至
u CE2 ↓→ T
2
饱合
∴ u o mi n ≈ - E e + U C E 2 ( sa t )
3 传输特性方程,
1S
L
0
Q
Ti1BEio I
R
uI
lnUuUuu
?
????
ic1
ic2
io
+
uo
-
+
ui
-
休息 1 休息 2
·Q
·D
ou
iu
返回
§ 3.3 差动（差分）放大电路的特性与分析,
3.3.1 差放的偏置，输入和输出信号及连接方式
3.3.2 共射差放理想对称时的大信号特性
3.3.3 基本共射差放理想对称时的微变等效分析
3.3.4 有源负载共射差放
返回
EC
-Ee
ui1 ui2
3.3.1差放的偏置，输入和输出信号及连接方式
差动放大器是 IC 中应用广泛的核心单元电路
（ 1 ） 电路结构
i T 1 和 T 2 为差分对管（对称）组成对称电路，即,
R C1 = R C2 = R C,R b1 = R b2 = R b
β 1 = β 2 = β,h ie1 = h ie2 = h ie
ii R e e 为发射极共用的 负反馈
偏置电阻
作用：稳定静态工作点
? ??
? ?
?
?
?
?
?
?????????
?
?
?
????
???
???
??
2C
1C
BEBBEE
2E1EEE
2E2C
1E1C
I
I
IUUUU
III
II
II
T
对共模输入有强负反馈作用
IEE↑
IE1 ↑
IB1↓
IC1↑
UEUBE1 UBE2
↑I
C1↑↓
IB2↓
IE2 ↑
休息 1 休息 2
返回
EC
-Ee
ui1 ui2
i i i 双电源供电 E C 和 － E e
iv 两个输入端 u i1 和 u i2
两个输出端 u o1 和 u o2
ⅴ 差分放大器具有四种不同的工作状态：
双端输入，双端输出
单端输入，双端输出
双端输入，单端输出
单端输入，单端输出
ⅵ 信号的输入方式,
差模输入,输入信号 u i1 和 u i2 大小相等，极性相反
共模输入,输入信号 u i1 和 u i2 大小相等，极性相同
1ou 2ou
电路仿真
休息 1 休息 2
3.3.1差放的偏置，输入和输出信号及连接方式
返回
EC
-Ee
-Ee
ui1 ui2
EC（ 2 ） 静态工作点的计算
由于电路对称, I C1 = I C2 = I C I E1 = I E2 = I E
I B 1 = I B 2 = I B 故只需讨论 T 1 的静态工作点 。
由于 R e e 上流过的电流为什么 2 I E,故
等效到 T 1 射极的电阻为 2R ee
计算静态工作点时,u i1 = u i2 =0
则有, I B R b +U BE +2 R ee I E =E e
而 I B = I E ／（ 1 ＋ β ）
所以有,
ee
BEe
b
ee
BEe
EEC
R
UE
2
1
1
R
R2
UE
III
?
?
?
?
?
???
?
?
休息 1 休息 2
IC2
IC1
IE1 IE2
2IE
3.3.1差放的偏置，输入和输出信号及连接方式
返回
（ 3 ） 电流源偏置的差动放大器
在差分放大电路中发射极电阻 R ee 具有重要的作用,提高电路的温度稳定性；
减少零点漂移； 一般 R ee 越大电路性能越好
克服两管的不对称性；
提高电路的共模抑制比。
但随着 R ee 加大,I C 减少，放大倍
数下降，因此大多采用恒流源作为
差分放大的发射极的偏置电路。
-Ee
ui1 ui2
EC
Iee
休息 1 休息 23.3.1差放的偏置，输入和输出信号及连接方式
返回
EC
-Ee
ui1 ui1
ui1
EC
ui2
uo1 uo2
Ee
(3) 电流源偏置的差动放大器
i,电路结构：
T 3 和 T 4,偏置电流源
（ 1 ） R 3 ＝ R 4 镜像电流源
（ 2 ） R 3 ＝ nR 4 比例电流源
(3) R 4 ≠ 0, R 3 ＝ 0 微电流源
I C3 =I ee = 2 I E ≈ 2I C
因为 R
3
4
3C
I
R
R
I ?
而
4
4BEee
R
RR
UE
I
?
?
?
（可以看出工作点电流 I ee,
由电流源电路确定）
IC 3IE
IC
IE
IC
Iee
休息 1 休息 2
IR
uBE4
返回
ui1
EC
ui2
uo1 uo2
Ee
(3) 电流源偏置的差动放大器
i,电路结构：
R
3
4
3CCQ
I
R
R
2
1
I
2
1
I ???
3ce
33be4e4
33
03em
r)
Rr)rR//(R
R
1(rR
???
???
?
（相当于 R ee,这个电阻很大）
为使分析的方便，今后把
电阻偏置和电流源偏置的
电路统一为左图所示电路
Rem=ro3
电路仿真
休息 1 休息 2 Rem=ro3
ui1 ui2
EC
Ee
uo1 uo2
Iee
返回
Rem=ro3
ui1 ui2
EC
Ee
uo1 uo2
Iee
2 差模信号和共模信号。
定义：差模信号－大小相等，极性相反
共模信号－大小相等，极性相同
（ 1 ） 输入端
如果任意输入信号为 u i1,u i2
则差模信号, u id = u i1 – u i2
? ?
? ??
?
?
?
?
?????
???
id2i1i2id
id2i1i1id
u
2
1
uu
2
1
u
u
2
1
uu
2
1
u
2id1idid
uuu ??
(3) 电流源偏置的差动放大器
共模信号：
??
2i1iiC
uu
2
1
u ??
,
所以 输入信号,?
?
?
?
?
???
??
iCid2i
iCid1i
uu
2
1
u
uu
2
1
u
例：如果 u i 1 = 1 0 m V,u i2 = 0 m u V,
那么 u id = 1 0 m V,而 u i d 1 = 5 m V,u i d 2 = - 5m V
u iC = 5 m V
休息 1 休息 2
ui1 ui2
+
ui1
-
+
ui2
-
uo2uo1
uid1
21 21
- uid2
uic
EC
Ee
Iee
返回
ui2ui1
EC
EeR
em=ro3
2 差模信号和共模信号。
（ 2 ） 输出端,
如果输出信号,u o1,u o2
?
?
?
?
?
???
??
C0d002
C0d001
uu
2
1
u
uu
2
1
u
3 差放输入与输出连接方式
双端输入 双端输出
单端输入 单端输出
?
?
?
?
?
??
?
???
d02d0
d01d0
0201d0
u
2
1
u
u
2
1
u
uuu
?? 0201C0 uu21u ??
继续休息 1 休息 2
uo1 uo2
返回
