第四章 组合放大电路
§ 4.1 一般组合 放大电路
§ 4.4 集成运 放的参数及实际电路模型
§ 4.2 差动 放大电路
§ 4.3 集成运放的典型 电路
§ 4.1 一般组合放大电路一、组合放大电路的级间耦合直接耦合 A1 A2
电路简单，能放大交、直流信号，,Q” 互相影响，零点漂移严重。
阻容耦合 A1 A2
各级,Q” 独立，只放大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。
变压器耦合 A1 A2
用于选频放大器、功率放大器等。
(1-3)
1,阻容耦合阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接,
其方框图所示 。
阻容耦合放大电路的方框图单级阻容耦合放大电路 两极阻容耦合放大电路
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-4)
1） 各级的直流工作点相互独立 。 由于电容器隔直流而通交流,所以它们的直流通路相互隔离,相互独立的,这样就给设计,调试和分析带来很大方便 。
2） 在传输过程中,交流信号损失少 。 只要耦合电容选得足够大,则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后级,实现逐级放大 。
▲ 优点：
3） 电路的温漂小。
4） 体积小，成本低。
▲ 缺点：
2） 低频特性差；1） 无法集成；
3） 只能使信号直接通过，而不能改变其参数。
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-5)
2,变压器耦合变压器可以通过磁路的耦合把原边的交流信号传送到副边，因此可以作为耦合元件。
变压器耦合放大器
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-6)
其工作原理 是变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。
r1 r2
)( 221' rRnrR LL
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-7)
1） 变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。 因为变压器不能传送直流信号。
2） 变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。
3） 变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、
电压以及阻抗变换。
1） 高频和低频性能都很差；
2） 体积大，成本高，无法集成。
▲ 优点：
▲ 缺点：
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-8)
3,直接耦合直接耦合是将前后级直接想连的一种耦合方式。
直接耦合放大电路
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-9)
▲ 优点：
▲ 缺点：
1） 电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号 。 由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。
2） 便于集成 。 由于电路中只有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成。
1） 各级的静态工作点不独立，相互影响。 会给设、
计算和调试带来不便。
2） 引入了零点漂移问题。 零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-10)
二、组合放大电路的增益
Au1
第一级
Au2
第二级
Aun
末 级
ui uo1 RL
RS
uou
s
uo2ui2 uin
ii
i
o
u
uA
u?
nu
u
u
u
u
u
u
u
i
o
i3
o3
2i
2o
i
1o,..?
= Au1·Au2 ···Aun
Au1(dB) = Au1 (dB) + Au2 (dB) + ··· + Aun (dB)
考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理 !!!
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-11)
三、共源 -共射放大电路前级,场效应管共源极放大器后级,晶体管共射极放大器
+UCC=15V
RS
1.3MR1
1K
Ui
2.4K
C2
C3
R4
R3
RL
R’E2
60K
20K
2K
2K
Uo
3K
C1
RC
T1
RE1 C
E2
T2
US
CE1
RD
5K
R2 200K
RE2
100
Rg
47M
IDSS=6mA；
UGS（ off）
=-2V
=50
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-12)
1,静态分析 +UCC=15V
1.3MR1
2.4K
R4
R3
R’E2
60K
20K 2K
3KRC
T1
RE1
T2
RD
5K
R2 200K
RE2
100
Rg
47M
D
EDSG
I
RIVVV
4.22
2 1GS
VVRR RV G 2CC
21
2?
2
G S ( o f f )
GS
D S SD
)1(
V
VII
VUmAI G S Q 07.1,28.1DQ
VRRIVU EDQCC 53.5)( 1DD S Q
mS
U
U
U
Ig
o ffGS
G S Q
o ffGS
D S S 79.2)1(
2
)()(
m
VVRR RV 75.3CC
43
4
B
mARR VVII
E
45.1
'
2E2
BEB
EQCQ
V
RRRIV
RRIRIVV
E
E
6.7
)(
)(
'
2E2cEQCC
'
2E2EcCQCCC E Q
AII 5.14CQBQ
KI Urr Tbb 245.1 26)1001(200)mA()1(
EQ
'be
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-13)
2,动态分析
ir 2ir
or
① 画出微变等效电路
R3 R4
RC RL
RS
R
2
sU?
iU? oU?
R1
RD
Ib
Id
rbe I
c
UGS
Rg
RE2
ri2= R3// R4// [rbe+(1+β)]RE2=6.7 k?
② 首先计算第二级的输入电阻
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-14)
ir 2ir
or
R3 R4
RC RL
RS
R
2
sU?
iU? oU?
R1
RD
Ib
Id
rbe I
c
UGS
Rg
RE2
③ 计算各级放大倍数
Au1=- gmRL1=-gm (RD //ri2)=-2.79(5//6.7)=-8
1
2 )1(
//
Ebe
LC
u Rr
RRA
2
=-12.4
Au= Au1.Au2=99
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-15)
ir 2ir
or
R3 R4
RC RL
RS
R
2
sU?
iU? oU?
R1
RD
Ib
Id
rbe I
c
UGS
Rg
RE2
④ 计算输入输出电阻
47M//RRRR 21gi
3KRR CO
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-16)
四、共射 -共基 -共集放大电路
1,静态分析
+VCC
rS
R1
C2 R
6
VT3
RL
C1
VT2
R5
uS
C3
R4
R2
R3
VT1
+
-
+
-
uLB1
B2 B3
CC
321
3
B1 VRRR
RU?
CC
321
32
B2 VRRR
RRU?
5
B E 1 QB1
E 1 Q R
UUI
E 1 QC 1 QE 2 QC 2 Q IIII
6B 3 Q3B E 3 Q4B 3 QC 2 QCC,R)Iβ(1U),RI(I-V 由
634
B E 3 Q4C 2 QCC
B 3 Q )Rβ(1R
URIVI
得 B 3 QE 3 QC 3 Q β ) I(1II
B1B2
B E 1 QB1
B E 2 QB2C E 1 Q
UU
)U(U
)U(UU
)U(U
)RI(IVU
B E 2 QB2
4B 3 QC 2 QCCC E 2 Q
6E 3 QCCC E 3 Q RIVU
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-17)
2,动态分析
① 画出微变等效电路
ri2= rbe2/(1+β2)
② 首先计算第二、三级的输入电阻
§ 4.1 一般组合放大电路
ir 3ir or
R4 R6 RL
rS
R
3
R2 rbe2
uS +
-
rbe1
β1ib1ib
1
ib
2
β2ib2 ib
3
β3ib3 u0
+
-
2or2ir
rbe3
ri3= rbe3+(1+β3)（ R6//RL）
(1-18)
③ 计算各级放大倍数
Au1=-β 1ri2/rbe1
Au= Au1.Au2.Au3
§ 4.1 一般组合放大电路
ir 3ir or
R4 R6 RL
rS
R
3
R2 rbe2
uS +
-
rbe1
β1ib1ib
1
ib
2
β2ib2 ib
3
β3ib3 u0
+
-
2or2ir
rbe3
Au2=β 2(R4//ri3)/rbe2
Au3=(1+β 3)(R6//RL)/[rbe3+ (1+β 3)(R6//RL)]
(1-19)
④ 计算输入输出电阻
b e132i //r//RRR?
4O2 RR?
§ 4.1 一般组合放大电路
ir 3ir or
R4 R6 RL
rS
R
3
R2 rbe2
uS +
-
rbe1
β1ib1ib
1
ib
2
β2ib2 ib
3
β3ib3 u0
+
-
2or2ir
rbe3
3
4
6
3
2
6 11
RRRR O b e3b e3
O
r//r//R
(1-20)
§ 4.1 差动放大电路
▲ 直接耦合放大电路 的优缺点
1,直接耦合放大电路可以放大直流信号
2.直接耦合放大电路的零点漂移零漂,
主要原因,
温漂指标,
# 为什么一般的集成运算放大器都要采用直接耦合方式？
温度变化引起,也称 温漂 。
输入短路时,输出仍有缓慢变化 的电压产生 。
温度每升高 1度时,输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效输入漂移电压值 。
电源电压波动也是原因之一
(1-21)
例如
1 0 0,=V1A
若第一级漂了 100 uV，
则输出漂移 1 V。
若第二级也漂了 100uV，
则输出漂移 10 mV。
假设
第一级是关键
。 1= 1 0 0,= V3V2 AA
3,减小零漂的措施
用非线性元件进行温度补偿
调制解调方式 。 如,斩波稳零放大器,
采用差分式放大电路漂了 100 uV
漂移
10 mV+100 uV
漂移
1 V+ 10 mV
漂移
1 V+ 10 mV
§ 4.1 差动放大电路
(1-22)
一、基本差动放大电路
1,电路组成及工作原理静态（ Vi1=Vi2=0)
)21=( 0CC2C1 IIII
CE 2CE 1 = VV
CCV
)7.0(CCCC RIV
CC RI EV
C
B2B1
III
§ 4.1 差动放大电路
VVV BE 7.0=E
EIII 2
1=
C2C1?
oEEE RVV 2/)(
(1-23)
动态 仅输入差模信号,
i2i1 vv 和大小相等，相位相反。
c2c1 vv 和大小相等，,0
c2c1o vvv
信号被放大。
相位相反。
§ 4.1 差动放大电路两发射极的总电流变化为零，交流等效为短路。
(1-24)
动态 仅输入共模信号,
i2i1 vv 和大小相等，相位相同。
c2c1 vv 和大小相等，
,0c2c1o vvv
信号被消除。
相位相同。
§ 4.1 差动放大电路两发射极的总电流变化为单边发射极电流的两倍，交流等效为每边在发射极接了电阻 2r0。
(1-25)
id
o
VD = v
vA
i2i1
o2o1
vv
vv
接入负载时
<B> 双入,单出
i1
o1
2
2
v
v?
be
c
r
R
be
Lc
VD
)
2
1
//(
=
r
RR
A
以双倍的元器件换取抑制零漂的能力
<A> 双入,双出
id
o1
VD1 = v
vA
i1
o1
2v
v
VD2
1 A?
be
c
2r
R
接入负载时
be
Lc
VD 2
)//(=
r
RRA
§ 4.1 差动放大电路
2,差模电压增益
(1-26)
<C> 单端输入
eo rr
等效于双端输入指标计算与双端输入相同入
§ 4.1 差动放大电路
(1-27)
<A> 双端输出共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。
所以 0
o c 2o c 1oc vvv
0
ic
oc
VC v
vA共模增益
<B> 单端输出
ic
o c1
VC1 v
vA?
抑制零漂能力增强
ic
oc2
v
v?
obe
c
2)1( rr
R
o
c
2r
R or?VC1A
3,共模电压增益
§ 4.1 差动放大电路
vic vic
2ro 2ro
共模输入时的交流等效通路
(1-28)
VC
VD
C M R A
AK? dB lg20
VC
VD
C M R A
AK?
双端输出,理想情况
C MRK?
单端输出
C MRK
VC1
VD1
A
A
be
o
r
r
越大,C M RK
抑制零漂能力 越强单端输出时的总输出电压
)1(
idC M R
ic
idVD1o1 vK
vvAv
5.频率响应高频响应与共射电路相同,低频可放大直流信号 。
§ 4.1 差动放大电路
4,共模抑制比
(1-29)
VDA
VCA
CMRK
be
Lc )2
1//(
r
RR?
be
Lc
2
)//(
r
RR
be
Lc )2
1//(
r
RR?
be
Lc
2
)//(
r
RR
0?
o
Lc
2
//
r
RR 0?
o
Lc
2
//
r
RR
be
o
r
r
be
o
r
r
输出方式 双出 单出 双出 单出
§ 4.1 差动放大电路
6,几种结构比较
(1-30)
idR
icR
oR
输出方式 双出 单出 双出 单出
be2r be2r
]2)1([21 obe rr ]2)1([21 obe rr
c2R cR c2R cR
§ 4.1 差动放大电路
(1-31)
例,如右图所示的差动放大电路
(1)求静态工作点；
(2)求电路的差模 Aud,Rid,Ro。
[解 ] (1)求,Q”
21
B E 4EER E F
RR
UVI
1.02.6
7.06
3
2
R E F0 R
RII? mA 84.0?
( m A ) 84.0?
ui1 V
1
+VCC
V2
RC
uo
ui2
RC
VE
E
R2R3
IC3
V3
V4
IREF
+6 V
6 V
100?100?
7.5 k? 7.5 k?
6.2 k?
100?
§ 4.1 差动放大电路
= 100
(1-32)
ICQ1 = ICQ2 = 0.5 I0 mA 42.0?
UCQ1 = UCQ2 = 6 – 0.42? 7.5 = 2.85 (V)
(2)求 Aud,Rid,Ro
)( 452642.0 26101200b e 2 b e 1 rr
p2
1
be
C
d )1(
Rr
RA
u?
6505.01 0 145.6
5.71 0 0
])1([2 p21beid RrR k 23
Ro = 2RC = 15 (k?)
§ 4.1 差动放大电路
(1-33)
与共源电路相同
id
o2
VD2 v
vA?
▲ FET差动放大电路
1,电路组成
2,差模增益
dm2
1 Rg
3,差模输入电阻 M2RRR
2gg1id
§ 4.1 差动放大电路
(1-34)
§ 4.1 差动放大电路二、差动放大电路的传输特性
1
2
12
1
2
1
2
12
1 1 2 2
,
BE
T
BE
T
idBE BE
TT
u
U
ES
u
U
ES
uuu
UUE
E
E E EE
E C E C
i I e
i I e
i
ee
i
i i I
i i i i
(1-35)
§ 4.1 差动放大电路
12
11
id id
TT
E E E E
CC uu
UU
IIii
ee
(1-36)
§ 4.1 差动放大电路结论,1.当,即 时,,电路处于静态工作状态,工作在 Q点；
2.当 时,随 增加,增大,ic2
减小,并近似呈线性关系；
3.当 时,曲线趋于平坦,VT1,VT2中一管进入饱和区,另一管进入截止区,电路工作在非线性区域 。
4.为了使得差分放大电路有较大的线性工作范围，
可在 VT1和 VT2的发射极间串接电阻 RE，利用 RE的负反馈作用，扩大线性工作范围。
0idu? 12iiuu?
12 2
EE
CC
Iii
T id TU u U idu 1Ci
4id TuU?
(1-37)
§ 4.3 集成运放的典型电路
▲ 集成运放的典型内部组成原理框图
(1-38)
§ 4.3 集成运放的典型电路
▲ 简单运放的电路原理图
(1-39)
§ 4.3 集成运放的典型电路
▲ 通用集成运放的电路原理图
(1-40)
§ 4.3 集成运放的典型电路
▲ 简化电路原理图
(1-41)
3,最大差模输入电压 Vidmax
5,最大共模输入电压 Vicmax
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型一、集成运放的主要参数
1,开环差模电压增益 AVO
2,差模输入电阻 Rid
4,共模抑制比 KCMR
6,开环带宽 BW(fH)
7,单位增益带宽 GBW (fT)
8,输入偏置电流 IIB
(1-42)
9,转换速率 SR
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型
11,输入失调电流 IIO
12.输入失调电压温漂?VIO /?T
13.输入失调电流温漂?IIO /?T
10,输入失调电压 VIO
14.共模输入电阻 Ric失、输出电组 RO调、最大输出电流
IOMAX及静态功耗 PV等。
(1-43)
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型实际运放的运放参数表明，运放在非精密运算时可以用理想模型；在要求精确运算时，要考虑运放的非理想因素。
二、集成运放的实际电路模型
N
+
Rid
RO
AVDVidVid VOAVCVic
+ -
+
-
VIO
IIB-IIO/2
IIB+IIO/2P
(1-44)
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型
1.AVD,Rid,Ro为有限值的影响
R1 RF
RL
Rid R
O
AVDVidV
id
-
+
VI
VO
列出 KCL方程
FR
oVidV
idR
idV
1R
)idV(IV
oR
idVVDAoV
LR
oV
FR
oVidV VDOFLidF1
Fo1
F
I
O
VF
)A/ / R/ / R) ( R/ / R/ / R(R
RR1
1.
R
R
v
vA
(1-45)
2,KCMR有限值时 IP vv?
f1
1
ON RR
Rvv
闭环电压增益
2
NP
IC
vvv
NPID vvv
I
O
F v
vA
V?
ICCIDDO vAvAv VV
理想情况
1
f
F 1 R
RA
V
C M RD KA V 和越大,误差越小 。
C
D
C M R
V
V
A
AK?
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型
N
+
R1
AVDVid VO
AVCVic
+ -
+
-
PR2
RF
VI
C M RD
1f1
C M R
1
f
2
1/)(
1
2
1
1
)1(
KA
RRR
K
R
R
V
(1-46)
3,VIO,IIB,IIO不为零时的情况当输入为零时
2
IO
IBP R)2
II( V
F
NO
IOIB
1
N
R
VV
2/II
R
V
IONPid VVVV
idVDO VAV?
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型
N
+
AVDVid
Vid
VO-
+
-
VIO
IIB-IIO/2
IIB+IIO/2P
R1
R2
RF
解得误差电压
)RR//R(I
2
1)RR//R(IV)R/R1(V
2f1IO2f1IBIO1fO
当 时,可以消除偏置电流引起的误差 。
f12 // RRR?
电子技术第四章结束模拟电路部分
§ 4.1 一般组合 放大电路
§ 4.4 集成运 放的参数及实际电路模型
§ 4.2 差动 放大电路
§ 4.3 集成运放的典型 电路
§ 4.1 一般组合放大电路一、组合放大电路的级间耦合直接耦合 A1 A2
电路简单，能放大交、直流信号，,Q” 互相影响，零点漂移严重。
阻容耦合 A1 A2
各级,Q” 独立，只放大交流信号，信号频率低时耦合电容容抗大。
变压器耦合 A1 A2
用于选频放大器、功率放大器等。
(1-3)
1,阻容耦合阻容耦合是通过电容器将后级电路与前级相连接,
其方框图所示 。
阻容耦合放大电路的方框图单级阻容耦合放大电路 两极阻容耦合放大电路
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-4)
1） 各级的直流工作点相互独立 。 由于电容器隔直流而通交流,所以它们的直流通路相互隔离,相互独立的,这样就给设计,调试和分析带来很大方便 。
2） 在传输过程中,交流信号损失少 。 只要耦合电容选得足够大,则较低频率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后级,实现逐级放大 。
▲ 优点：
3） 电路的温漂小。
4） 体积小，成本低。
▲ 缺点：
2） 低频特性差；1） 无法集成；
3） 只能使信号直接通过，而不能改变其参数。
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-5)
2,变压器耦合变压器可以通过磁路的耦合把原边的交流信号传送到副边，因此可以作为耦合元件。
变压器耦合放大器
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-6)
其工作原理 是变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、电压以及阻抗变换。
r1 r2
)( 221' rRnrR LL
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-7)
1） 变压器耦合多级放大电路前后级的静态工作点是相互独立、互不影响的。 因为变压器不能传送直流信号。
2） 变压器耦合多级放大电路基本上没有温漂现象。
3） 变压器在传送交流信号的同时，可以实现电流、
电压以及阻抗变换。
1） 高频和低频性能都很差；
2） 体积大，成本高，无法集成。
▲ 优点：
▲ 缺点：
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-8)
3,直接耦合直接耦合是将前后级直接想连的一种耦合方式。
直接耦合放大电路
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-9)
▲ 优点：
▲ 缺点：
1） 电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号 。 由于级间是直接耦合，所以电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。
2） 便于集成 。 由于电路中只有晶体管和电阻，没有电容器和电感器，因此便于集成。
1） 各级的静态工作点不独立，相互影响。 会给设、
计算和调试带来不便。
2） 引入了零点漂移问题。 零点漂移对直接耦合放大电路的影响比较严重。
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-10)
二、组合放大电路的增益
Au1
第一级
Au2
第二级
Aun
末 级
ui uo1 RL
RS
uou
s
uo2ui2 uin
ii
i
o
u
uA
u?
nu
u
u
u
u
u
u
u
i
o
i3
o3
2i
2o
i
1o,..?
= Au1·Au2 ···Aun
Au1(dB) = Au1 (dB) + Au2 (dB) + ··· + Aun (dB)
考虑级与级之间的相互影响，计算各级电压放大倍数时，应把后级的输入电阻作为前级的负载处理 !!!
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-11)
三、共源 -共射放大电路前级,场效应管共源极放大器后级,晶体管共射极放大器
+UCC=15V
RS
1.3MR1
1K
Ui
2.4K
C2
C3
R4
R3
RL
R’E2
60K
20K
2K
2K
Uo
3K
C1
RC
T1
RE1 C
E2
T2
US
CE1
RD
5K
R2 200K
RE2
100
Rg
47M
IDSS=6mA；
UGS（ off）
=-2V
=50
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-12)
1,静态分析 +UCC=15V
1.3MR1
2.4K
R4
R3
R’E2
60K
20K 2K
3KRC
T1
RE1
T2
RD
5K
R2 200K
RE2
100
Rg
47M
D
EDSG
I
RIVVV
4.22
2 1GS
VVRR RV G 2CC
21
2?
2
G S ( o f f )
GS
D S SD
)1(
V
VII
VUmAI G S Q 07.1,28.1DQ
VRRIVU EDQCC 53.5)( 1DD S Q
mS
U
U
U
Ig
o ffGS
G S Q
o ffGS
D S S 79.2)1(
2
)()(
m
VVRR RV 75.3CC
43
4
B
mARR VVII
E
45.1
'
2E2
BEB
EQCQ
V
RRRIV
RRIRIVV
E
E
6.7
)(
)(
'
2E2cEQCC
'
2E2EcCQCCC E Q
AII 5.14CQBQ
KI Urr Tbb 245.1 26)1001(200)mA()1(
EQ
'be
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-13)
2,动态分析
ir 2ir
or
① 画出微变等效电路
R3 R4
RC RL
RS
R
2
sU?
iU? oU?
R1
RD
Ib
Id
rbe I
c
UGS
Rg
RE2
ri2= R3// R4// [rbe+(1+β)]RE2=6.7 k?
② 首先计算第二级的输入电阻
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-14)
ir 2ir
or
R3 R4
RC RL
RS
R
2
sU?
iU? oU?
R1
RD
Ib
Id
rbe I
c
UGS
Rg
RE2
③ 计算各级放大倍数
Au1=- gmRL1=-gm (RD //ri2)=-2.79(5//6.7)=-8
1
2 )1(
//
Ebe
LC
u Rr
RRA
2
=-12.4
Au= Au1.Au2=99
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-15)
ir 2ir
or
R3 R4
RC RL
RS
R
2
sU?
iU? oU?
R1
RD
Ib
Id
rbe I
c
UGS
Rg
RE2
④ 计算输入输出电阻
47M//RRRR 21gi
3KRR CO
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-16)
四、共射 -共基 -共集放大电路
1,静态分析
+VCC
rS
R1
C2 R
6
VT3
RL
C1
VT2
R5
uS
C3
R4
R2
R3
VT1
+
-
+
-
uLB1
B2 B3
CC
321
3
B1 VRRR
RU?
CC
321
32
B2 VRRR
RRU?
5
B E 1 QB1
E 1 Q R
UUI
E 1 QC 1 QE 2 QC 2 Q IIII
6B 3 Q3B E 3 Q4B 3 QC 2 QCC,R)Iβ(1U),RI(I-V 由
634
B E 3 Q4C 2 QCC
B 3 Q )Rβ(1R
URIVI
得 B 3 QE 3 QC 3 Q β ) I(1II
B1B2
B E 1 QB1
B E 2 QB2C E 1 Q
UU
)U(U
)U(UU
)U(U
)RI(IVU
B E 2 QB2
4B 3 QC 2 QCCC E 2 Q
6E 3 QCCC E 3 Q RIVU
§ 4.1 一般组合放大电路
(1-17)
2,动态分析
① 画出微变等效电路
ri2= rbe2/(1+β2)
② 首先计算第二、三级的输入电阻
§ 4.1 一般组合放大电路
ir 3ir or
R4 R6 RL
rS
R
3
R2 rbe2
uS +
-
rbe1
β1ib1ib
1
ib
2
β2ib2 ib
3
β3ib3 u0
+
-
2or2ir
rbe3
ri3= rbe3+(1+β3)（ R6//RL）
(1-18)
③ 计算各级放大倍数
Au1=-β 1ri2/rbe1
Au= Au1.Au2.Au3
§ 4.1 一般组合放大电路
ir 3ir or
R4 R6 RL
rS
R
3
R2 rbe2
uS +
-
rbe1
β1ib1ib
1
ib
2
β2ib2 ib
3
β3ib3 u0
+
-
2or2ir
rbe3
Au2=β 2(R4//ri3)/rbe2
Au3=(1+β 3)(R6//RL)/[rbe3+ (1+β 3)(R6//RL)]
(1-19)
④ 计算输入输出电阻
b e132i //r//RRR?
4O2 RR?
§ 4.1 一般组合放大电路
ir 3ir or
R4 R6 RL
rS
R
3
R2 rbe2
uS +
-
rbe1
β1ib1ib
1
ib
2
β2ib2 ib
3
β3ib3 u0
+
-
2or2ir
rbe3
3
4
6
3
2
6 11
RRRR O b e3b e3
O
r//r//R
(1-20)
§ 4.1 差动放大电路
▲ 直接耦合放大电路 的优缺点
1,直接耦合放大电路可以放大直流信号
2.直接耦合放大电路的零点漂移零漂,
主要原因,
温漂指标,
# 为什么一般的集成运算放大器都要采用直接耦合方式？
温度变化引起,也称 温漂 。
输入短路时,输出仍有缓慢变化 的电压产生 。
温度每升高 1度时,输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效输入漂移电压值 。
电源电压波动也是原因之一
(1-21)
例如
1 0 0,=V1A
若第一级漂了 100 uV，
则输出漂移 1 V。
若第二级也漂了 100uV，
则输出漂移 10 mV。
假设
第一级是关键
。 1= 1 0 0,= V3V2 AA
3,减小零漂的措施
用非线性元件进行温度补偿
调制解调方式 。 如,斩波稳零放大器,
采用差分式放大电路漂了 100 uV
漂移
10 mV+100 uV
漂移
1 V+ 10 mV
漂移
1 V+ 10 mV
§ 4.1 差动放大电路
(1-22)
一、基本差动放大电路
1,电路组成及工作原理静态（ Vi1=Vi2=0)
)21=( 0CC2C1 IIII
CE 2CE 1 = VV
CCV
)7.0(CCCC RIV
CC RI EV
C
B2B1
III
§ 4.1 差动放大电路
VVV BE 7.0=E
EIII 2
1=
C2C1?
oEEE RVV 2/)(
(1-23)
动态 仅输入差模信号,
i2i1 vv 和大小相等，相位相反。
c2c1 vv 和大小相等，,0
c2c1o vvv
信号被放大。
相位相反。
§ 4.1 差动放大电路两发射极的总电流变化为零，交流等效为短路。
(1-24)
动态 仅输入共模信号,
i2i1 vv 和大小相等，相位相同。
c2c1 vv 和大小相等，
,0c2c1o vvv
信号被消除。
相位相同。
§ 4.1 差动放大电路两发射极的总电流变化为单边发射极电流的两倍，交流等效为每边在发射极接了电阻 2r0。
(1-25)
id
o
VD = v
vA
i2i1
o2o1
vv
vv
接入负载时
<B> 双入,单出
i1
o1
2
2
v
v?
be
c
r
R
be
Lc
VD
)
2
1
//(
=
r
RR
A
以双倍的元器件换取抑制零漂的能力
<A> 双入,双出
id
o1
VD1 = v
vA
i1
o1
2v
v
VD2
1 A?
be
c
2r
R
接入负载时
be
Lc
VD 2
)//(=
r
RRA
§ 4.1 差动放大电路
2,差模电压增益
(1-26)
<C> 单端输入
eo rr
等效于双端输入指标计算与双端输入相同入
§ 4.1 差动放大电路
(1-27)
<A> 双端输出共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。
所以 0
o c 2o c 1oc vvv
0
ic
oc
VC v
vA共模增益
<B> 单端输出
ic
o c1
VC1 v
vA?
抑制零漂能力增强
ic
oc2
v
v?
obe
c
2)1( rr
R
o
c
2r
R or?VC1A
3,共模电压增益
§ 4.1 差动放大电路
vic vic
2ro 2ro
共模输入时的交流等效通路
(1-28)
VC
VD
C M R A
AK? dB lg20
VC
VD
C M R A
AK?
双端输出,理想情况
C MRK?
单端输出
C MRK
VC1
VD1
A
A
be
o
r
r
越大,C M RK
抑制零漂能力 越强单端输出时的总输出电压
)1(
idC M R
ic
idVD1o1 vK
vvAv
5.频率响应高频响应与共射电路相同,低频可放大直流信号 。
§ 4.1 差动放大电路
4,共模抑制比
(1-29)
VDA
VCA
CMRK
be
Lc )2
1//(
r
RR?
be
Lc
2
)//(
r
RR
be
Lc )2
1//(
r
RR?
be
Lc
2
)//(
r
RR
0?
o
Lc
2
//
r
RR 0?
o
Lc
2
//
r
RR
be
o
r
r
be
o
r
r
输出方式 双出 单出 双出 单出
§ 4.1 差动放大电路
6,几种结构比较
(1-30)
idR
icR
oR
输出方式 双出 单出 双出 单出
be2r be2r
]2)1([21 obe rr ]2)1([21 obe rr
c2R cR c2R cR
§ 4.1 差动放大电路
(1-31)
例,如右图所示的差动放大电路
(1)求静态工作点；
(2)求电路的差模 Aud,Rid,Ro。
[解 ] (1)求,Q”
21
B E 4EER E F
RR
UVI
1.02.6
7.06
3
2
R E F0 R
RII? mA 84.0?
( m A ) 84.0?
ui1 V
1
+VCC
V2
RC
uo
ui2
RC
VE
E
R2R3
IC3
V3
V4
IREF
+6 V
6 V
100?100?
7.5 k? 7.5 k?
6.2 k?
100?
§ 4.1 差动放大电路
= 100
(1-32)
ICQ1 = ICQ2 = 0.5 I0 mA 42.0?
UCQ1 = UCQ2 = 6 – 0.42? 7.5 = 2.85 (V)
(2)求 Aud,Rid,Ro
)( 452642.0 26101200b e 2 b e 1 rr
p2
1
be
C
d )1(
Rr
RA
u?
6505.01 0 145.6
5.71 0 0
])1([2 p21beid RrR k 23
Ro = 2RC = 15 (k?)
§ 4.1 差动放大电路
(1-33)
与共源电路相同
id
o2
VD2 v
vA?
▲ FET差动放大电路
1,电路组成
2,差模增益
dm2
1 Rg
3,差模输入电阻 M2RRR
2gg1id
§ 4.1 差动放大电路
(1-34)
§ 4.1 差动放大电路二、差动放大电路的传输特性
1
2
12
1
2
1
2
12
1 1 2 2
,
BE
T
BE
T
idBE BE
TT
u
U
ES
u
U
ES
uuu
UUE
E
E E EE
E C E C
i I e
i I e
i
ee
i
i i I
i i i i
(1-35)
§ 4.1 差动放大电路
12
11
id id
TT
E E E E
CC uu
UU
IIii
ee
(1-36)
§ 4.1 差动放大电路结论,1.当,即 时,,电路处于静态工作状态,工作在 Q点；
2.当 时,随 增加,增大,ic2
减小,并近似呈线性关系；
3.当 时,曲线趋于平坦,VT1,VT2中一管进入饱和区,另一管进入截止区,电路工作在非线性区域 。
4.为了使得差分放大电路有较大的线性工作范围，
可在 VT1和 VT2的发射极间串接电阻 RE，利用 RE的负反馈作用，扩大线性工作范围。
0idu? 12iiuu?
12 2
EE
CC
Iii
T id TU u U idu 1Ci
4id TuU?
(1-37)
§ 4.3 集成运放的典型电路
▲ 集成运放的典型内部组成原理框图
(1-38)
§ 4.3 集成运放的典型电路
▲ 简单运放的电路原理图
(1-39)
§ 4.3 集成运放的典型电路
▲ 通用集成运放的电路原理图
(1-40)
§ 4.3 集成运放的典型电路
▲ 简化电路原理图
(1-41)
3,最大差模输入电压 Vidmax
5,最大共模输入电压 Vicmax
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型一、集成运放的主要参数
1,开环差模电压增益 AVO
2,差模输入电阻 Rid
4,共模抑制比 KCMR
6,开环带宽 BW(fH)
7,单位增益带宽 GBW (fT)
8,输入偏置电流 IIB
(1-42)
9,转换速率 SR
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型
11,输入失调电流 IIO
12.输入失调电压温漂?VIO /?T
13.输入失调电流温漂?IIO /?T
10,输入失调电压 VIO
14.共模输入电阻 Ric失、输出电组 RO调、最大输出电流
IOMAX及静态功耗 PV等。
(1-43)
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型实际运放的运放参数表明，运放在非精密运算时可以用理想模型；在要求精确运算时，要考虑运放的非理想因素。
二、集成运放的实际电路模型
N
+
Rid
RO
AVDVidVid VOAVCVic
+ -
+
-
VIO
IIB-IIO/2
IIB+IIO/2P
(1-44)
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型
1.AVD,Rid,Ro为有限值的影响
R1 RF
RL
Rid R
O
AVDVidV
id
-
+
VI
VO
列出 KCL方程
FR
oVidV
idR
idV
1R
)idV(IV
oR
idVVDAoV
LR
oV
FR
oVidV VDOFLidF1
Fo1
F
I
O
VF
)A/ / R/ / R) ( R/ / R/ / R(R
RR1
1.
R
R
v
vA
(1-45)
2,KCMR有限值时 IP vv?
f1
1
ON RR
Rvv
闭环电压增益
2
NP
IC
vvv
NPID vvv
I
O
F v
vA
V?
ICCIDDO vAvAv VV
理想情况
1
f
F 1 R
RA
V
C M RD KA V 和越大,误差越小 。
C
D
C M R
V
V
A
AK?
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型
N
+
R1
AVDVid VO
AVCVic
+ -
+
-
PR2
RF
VI
C M RD
1f1
C M R
1
f
2
1/)(
1
2
1
1
)1(
KA
RRR
K
R
R
V
(1-46)
3,VIO,IIB,IIO不为零时的情况当输入为零时
2
IO
IBP R)2
II( V
F
NO
IOIB
1
N
R
VV
2/II
R
V
IONPid VVVV
idVDO VAV?
§ 4.4 集成运放的参数及实际电路模型
N
+
AVDVid
Vid
VO-
+
-
VIO
IIB-IIO/2
IIB+IIO/2P
R1
R2
RF
解得误差电压
)RR//R(I
2
1)RR//R(IV)R/R1(V
2f1IO2f1IBIO1fO
当 时,可以消除偏置电流引起的误差 。
f12 // RRR?
电子技术第四章结束模拟电路部分
