模拟集成单元电路

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1、第六章模拟集成单元电路6.5有源负载差动放大器图6.42带有有源负载的差动放大器Q1和Q2是由电流源IQ提供偏置的差分对，Q3、Q4和Q5构成负载电流源（改进的镜像电流源）。6.5.1直流分析(6.141)(6.142)忽略基极电流IB5和Io，则(6.143)所以，当(6.144)时，图6.42所示电路的直流电流分配是对称的。6.5.2小信号分析由于晶体管Q1的集电极与地之间的交流小信号电阻非常小，该差动放大器的双端输出近似为单端输出，即图6.42中从Q2的集电极输出。考虑差模信号输入时，输出端小信号等效电路如图6.43所示。图6.43输出端小信号等效电路由图6.43可得(6.

2、145)小信号差模电压增益为(6.146)[例6.18]目的：确定带有有源负载的BJT差动放大器的差模增益。电路如图6.42所示。IQ=0.20mA，假设所有BJT的厄利电压VA=100V。确定开路时及时的差模电压增益。解：由式(6.146)可得：时，时，说明：由此例可见，负载效应是很严重的。[例6.19]目的：确定带有有源负载的MOSFET差动放大器的差模增益。如图6.44所示，求该电路的差模增益图6.44带有有源负载的MOSFET差动放大器解：图6.44的输出端小信号等效电路如图6.45所示。图6.45输出端小信号等效电路(6.147)(6.148)说明：与带有有源负载的BJ

3、T差动放大器的差模增益公式基本一致。[例6.20]目的：计算带有共源－共栅有源负载的MOSFET差动放大器的差模电压增益。电路如图6.46所示。求图6.46带有共源－共栅有源负载的MOSFET差动放大器解：由式(6.49)可知共源－共栅电流源的输出电阻为(6.149)所以(6.150)[例6.21]目的：计算含差动放大器，中间放大级和输出级的运放的增益。电路如图6.47所示。电路参数为假设所有BJT的β=100,=100V。求图6.47带有三晶体管有源负载、复合晶体管对放大级和简单的射极跟随器输出级的BJT差动放大器解：图6.47由以下几部分构成：由BJTQ1、Q2、Q3、Q4和

4、Q5构成图6.42所示的差动放大器;由BJTQ9、Q10、Q11和电阻R1、R2、R3构成Widlar电流源;由BJTQ6和Q7复合管构成中间放大级;由Q8和R4构成射极跟随器输出级;下面分三级分别计算电压增益：第一级：差动放大器由式(6.146)可知，差动放大器的电压增益为(6.151)式中，对Q6和Q7构成的放大电路的小信号分析可得(6.152)式中，若所以(6.153)第二级：中间放大级由式(6.31)可知，从集电极看入的电流源的输出电阻为(6.154)从基极看入的电阻为(6.155)所以的集电极往下看电阻为(6.156)(6.157)(6.158)(6.159)第三级：射

5、极跟随器的电压增益(6.160)总的电压增益为(6.161)式中分别由式(6.151)、式(6.159)和式(6.160)确定。输出电阻(6.162)下面代入数据计算。由式(6.153)可得由式(6.151)可得所以，由式(6.154)可得所以由式(6.159)可得总的增益由式(6.162)可得说明：复合晶体管（由构成）的输入电阻很高，射极跟随器的输入电阻和有源负载都很高，因此小信号增益很大。的输出电阻[例6.22]目的：计算含差动放大器，放大级和输出级的运放增益和输出电阻。电路如图6.48所示。BJT参数为。求差模电压增益图6.48BJT运算放大电路解：假设除和之外的所有BJT

6、的电流源的参考电流为偏置电流由下式确定(式(6.30))即用迭代法可求得=0.4mA的集电极直流电压为忽略基极电流，有和的集电极直流电压为：BJT和电阻完成直流电位偏移功能。忽略基极电流，有BJT的基极直流电压为当输入差模电压为零时，上式可保证直流电压为零。由上面的直流电压值可知，所有BJT都工作在放大区。总的差模增益式中差动放大器的单端差模电压增益为式中由式(6.153)可知所以由于负载电阻，所以第二级对差动放大器没有明显的由式(6.259)可知，负载效应。因为Widlar电流源输出电阻>>所以其中因此由于，输出级对第二级没有明显的负载效应。构成组合射极跟随器所以下面计算输出电

7、阻因为Widlar电流源的输出电阻