模电课件第4章.ppt

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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模拟集成电路分类分类法类别结构单片集成电路混合集成电路用途通用型专用型(也称特殊型)工作状态线性集成电路非线性集成电路有源器件类型双极型单极型双极-单极混合型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元件参数典型值制造误差温度系数NPN晶体管电流增益β相邻管的Δβ发射结正向压降UBE相邻管的ΔU20~

2、1000.7V±30%±10%±3%±2mV+0.5%/℃-2mV/℃±10μV/℃基区扩散电阻电阻值R相邻电阻ΔR100Ω~20kΩ±20%±3%+0.2%/℃±0.005%PN结电容电容量<500pF±50%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+β)<<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

3、)，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,β1=β2=β，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

4、，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

5、得出，在双端输出时，为(设1/hoe>>Rc)而在单端输出时，则为2.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，β>>1，(1+β)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

6、抑制比，记作CMRR(CommonModeRejectionRatio)，有时记作ACMR。或3.任意信号输入时的特性令例如：us1=10sinωt(mV),us2=4sinωt(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)原理电路；(b)Q点附近的直流电阻和增量电阻图4-6恒流源差动放大器的简化形式例4-1恒流源差动放大器如图4-7所示，假设电路两侧完全对称

7、，已知β=β=50，rbb′=300Ω，各管发射结导通电压为0.7V，试求：(1)静态时(即输入端接地)IC1,IC2,IC3,UCE1,UCE2,UCE3,UB1和UB2；(2)双端输出时的差模电压放大倍数；(3)双端输出时的共模电压放大倍数Ac及共模抑制比CMRR。解(1)静态时电流、电压计算图4-7(2)双端输出时差模电压放大倍数计算求晶体管输入电阻hie。RP1(RP2)的作用将在差动放大器的传输特性中予以说明。(3)由于电路完全对称，因而共模放大倍数：共模抑制比：4.2.3差动放大器的传输特性1.差模传输特性图4-8差动放大器的传输特性(a)典

8、型电路；(