第4章 放大器基础-1-5
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南邮模电 第四章 差动放大电路和功率放大电路
RC
＋
V1 ＋ Uid1 － －
Uid2
V2
Uid=Uid1-Uid2
－
＋
11
图4―13基本差动放大器的差模等效通路
U od 1. 差模电压放大倍数 Aud U id 在双端输出时 U od U od 1 U od 2 2U od 1 2U od 2
U id U id1 U id 2 2U id1 2U id 2
＋
~ U i1 U i 2 2 ~ U i1 U i 2 2
~
RE －UEE
U i1 U i 2 2 2
~ U i1 U i 2
32
双端输出时： Uo AudUid Aud (Ui1 Ui 2 )
1 单端输出时： U o1 AudU id Auc (单)U ic 2 1 U o 2 Aud U id Auc (单)U ic 2
6
图4―12 基本差动放大器
RC UC1 U i1 ＋ V1
RL Uo － V2
RC UC2
U CC
U CE1Q U CE 2Q U CC 0.7 I C1Q RC
U C1Q U C 2Q U CC I C1Q RC
静态时，差动放 大器两输出端之 间的直流电压为 零。
7
34
六、放大电路的四种接法
差动放大电路有两个输入端和两个输出端， 所以信号的输入端和输出端有四种不同的连 接方式，即（1）单端输入，单端输出；（2） 双端输入，双端输出；（3）单端输入，双端 输出；（4）双端输入，单端输出。图4.2.6 给出了电路图。
35
（a）双端输入、双端输出 （b）双端输入、单端输出
第4章 三极管及放大电路基础1
与 的关系
IC IC ICBO I E ICBO IC I B ICBO
(1 ) IC I B ICBO
I CBO IC IB 1 1
IE
N
P
N
I'C ICBO IC
IC I B (1 ) ICBO
共射直流电流放大倍数： IC I B 1.7 42.5 0.04 共射交流电流放大倍数： IC I B 2.5 1.7 40 0.06 0.04 说明： 例：UCE=6V时： 曲线的疏密反映了 的大小； IC(mA ) 160mA 电流放大倍数与工作点的位置有关； I 5 140mA CM 120mA 交、直流的电流放大倍数差别不大， 4 100mA 今后不再区别；
3 80mA
___
4. 集电极最大电流ICM 当值下降到正常值的三分之二时的 集电极电流即为ICM。
IC
2.5 2 1.7
1 0 2 4 6 8
IB 40mA
IB=60mA 20mA IB=0 10 UCE(V)
六、主要参数
5. 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 手册上给出的数值是25C、基极开路时的击穿电压U(BR)CEO。 6. 集电极最大允许功耗PCM 集电极电流IC 流过三极管， 所发出的焦耳热为： PC =ICUCE 导致结温 上升，PC 有限制， PCPCM 7. 频率参数
扩散 I C 复合 I B
IC
C
N
IB
P N
EC
或者 IC≈IB
I E IC I B (1 ) I B
EB
E
IE
二、电流放大原理
第4章差分放大器
西电微电子学院－董刚－模拟集成电路设计
3小信号等效电路ຫໍສະໝຸດ 实例－ 带源极负反馈的放大级
西电微电子学院－董刚－模拟集成电路设计
4
上一章
放大器基础知识 电阻做负载的共源级
增益有非线性，电阻精度差或面积大
Av = g m R D
西电微电子学院－董刚－模拟集成电路设计
5
上一章
二极管接法的MOS 管做负载的共源级
西电微电子学院－董刚－模拟集成电路设计
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西电微电子学院－董刚－模拟集成电路设计
32
西电微电子学院－董刚－模拟集成电路设计
33
西电微电子学院－董刚－模拟集成电路设计
34
小信号差分特性－等价跨导公式
从大信号结果入手计算小信号差分增益
∂Δ I D Gm = ∂ΔVin
W L − Δ V in
2
ΔID
4 I SS
μ n C OX
W L
− Δ V in
2
当 Δ V in ≥
μ n C OX
W L
时 , 已有一个
MOS 管截止
26
西电微电子学院－董刚－模拟集成电路设计
本讲
差分放大器简介 简单差分放大器 基本差分对放大器
大信号差分特性 大信号共模特性 小信号差分特性 小信号共模特性
MOS管做负载的基本差分对放大器 差分放大器的应用－Gilbert单元
4 I SS 1 G m = μ n C OX L 2
μ C W n OX
W L
− 2 Δ Vin − Δ Vin
2
Δ Vin1 =
2 I SS
μ n C OX
μ n C OX
4 I SS
第04章 集成运算放大电路题解
第四章集成运算放大电路自测题一、选择合适答案填入空内。
（1）集成运放电路采用直接耦合方式是因为。
A．可获得很大的放大倍数B. 可使温漂小C．集成工艺难于制造大容量电容（2）通用型集成运放适用于放大。
A．高频信号B.低频信号C.任何频率信号（3）集成运放制造工艺使得同类半导体管的。
A.指标参数准确B.参数不受温度影响C．参数一致性好（4）集成运放的输入级采用差分放大电路是因为可以。
A．减小温漂B. 增大放大倍数C. 提高输入电阻（5）为增大电压放大倍数，集成运放的中间级多采用。
A．共射放大电路B.共集放大电路C．共基放大电路解：（1）C （2）B （3）C （4）A （5）A二、判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果填入括号内。
（1）运放的输入失调电压U I O 是两输入端电位之差。
( ) （2）运放的输入失调电流I I O 是两端电流之差。
( ) （3）运放的共模抑制比cdCMR A A K =( ) （4）有源负载可以增大放大电路的输出电流。
( )（5）在输入信号作用时，偏置电路改变了各放大管的动态电流。
( ) 解：（1）× （2）√ （3）√ （4）√ （5）× 三、电路如图T4.3所示，已知β1=β2=β3=100。
各管的U B E 均为0.7V ，试求I C 2的值。
图T4.3解：分析估算如下： 100BE1BE2CC =--=RU U V I R μ AβCC B1C0B2C0E1E2CC1C0I I I I I I I I I I I I R +=+=+====1001C =≈⋅+=R R I I I ββμA四、电路如图T4.4所示。
图T4.4（1）说明电路是几级放大电路，各级分别是哪种形式的放大电路（共射、共集、差放……）；（2）分别说明各级采用了哪些措施来改善其性能指标（如增大放大倍数、输入电阻……）。
解：（1）三级放大电路，第一级为共集-共基双端输入单端输出差分放大电路，第二级是共射放大电路，第三级是互补输出级。
(完整版)第四章场效应管习题答案..
第四章 场效应管基本放大电路4-1 选择填空1．场效应晶体管是用_______控制漏极电流的.a 。
栅源电流b 。
栅源电压c 。
漏源电流d 。
漏源电压 2．结型场效应管发生预夹断后，管子________。
a 。
关断b 。
进入恒流区c 。
进入饱和区 d. 可变电阻区 3．场效应管的低频跨导g m 是________.a. 常数 b 。
不是常数 c. 栅源电压有关 d. 栅源电压无关 4。
场效应管靠__________导电.a 。
一种载流子b 。
两种载流子 c. 电子 d. 空穴 5。
增强型PMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零 b 。
小于零 c. 等于零 d. 或大于零或小于零 6. 增强型NMOS 管的开启电压__________。
a. 大于零b. 小于零 c 。
等于零 d. 或大于零或小于零 7. 只有__________场效应管才能采取自偏压电路。
a. 增强型b. 耗尽型 c 。
结型 d 。
增强型和耗尽型 8. 分压式电路中的栅极电阻R G 一般阻值很大,目的是__________。
a 。
设置合适的静态工作点b 。
减小栅极电流c. 提高电路的电压放大倍数 d 。
提高电路的输入电阻 9. 源极跟随器(共漏极放大器)的输出电阻与___________有关。
a. 管子跨导g m b 。
源极电阻R S c. 管子跨导g m 和源极电阻R S 10。
某场效应管的I DSS 为6mA ，而I DQ 自漏极流出，大小为8mA ，则该管是_______.a 。
P 沟道结型管b 。
N 沟道结型管c 。
增强型PMOS 管d 。
耗尽型PMOS 管e 。
增强型NMOS 管 f. 耗尽型NMOS 管解答：1。
b 2。
b 3.b ，c 4. a 5.b 6.a 7。
b,c 8。
d 9.c 10。
d4-2 已知题4—2图所示中各场效应管工作在恒流区,请将管子类型、电源V DD 的极性（+、—)、u GS 的极性（>0，≥0，〈0,≤0，任意）分别填写在表格中。
【2024版】电子技术基础-第4章
（ a）
（ b）
（ c）
非线性集成电路
3
（ d）
（ e）
（a）为圆壳式
（b）为双列直插式 （c）为扁平式 （d）为单列直插式 （e）为菱形式
（ a）
（ b）
（ c）
（ d）
（ e）
4
4.1 直接耦合放大电路
两级直接耦合放大电路如图4-1所示
图4 –1 两级直接耦合放大器电路
5
4.1.1 直接耦合放大器和组成及其零点漂移现 象
KCMR20lgAuddB Au c
15
4.2 集成运算放大电路概述
1．集成运放电路的组成及各部分的作用
集成运算放大器实质上是一种双端输入、单端输出，具有高 增益，高输入阻抗、低输出阻抗的多极直接耦合放大电路。
当给他施加不同的反馈网络时，就能实现模拟信号的多种数 学运算功能（如比例、求和、求差、积分、微分……），故被称 为集成运算放大电路，简称集成运放。
1．零点漂移现象 当输入电压为0时，由于温度等原因，输出电压uo≠0。 并且随温度的变化而变化。 输入信号为0，而输出信号不为0的现象称为零点漂移简称 零漂 ( zero drift )。
图４-２ 直接耦合放大电路的零点漂移
6
２.产生零点漂移的原因
产生零点漂移的原因很多，如温度的变化（包括环境温 度的变化及三级管工作时由于管耗引起的结温变化），电源 电压的波动以及电路元件以及电路元件参数的变化等，都会 引起放大电路的零点漂移。其中又以温度的变化使三级管参 数随之变化引起的漂移最为严重。当温度上升时，将引起 ICBO及β增大，Ube减小。从而使静态工作点Q上移，集电极电 流IC增加，产生零点漂移现象。
(3)输出信号的响应参数 在书的69页，不再列出。
射频功率放大器(黄智伟)1-51章 (4)
第4章 单片微波集成电路(MMIC)功率放大器电路 SGA-3363采用“A33”封装，封装形式如图4.4.1所示，引 脚端3为射频输入端，引脚端6为射频输出端和偏置端，引脚端 1、2、4、 5为接地端。 SGA-3363的典型应用电路如图4.4.2所示，电路所用元器 件的参数如表4.4.1和表4.4.2所示。
MSA-0520是一个高性能的50 Ω MMIC。在工作频率为1.0 GHz时，其输出功率为23 dBm；IP3为 33 dBm；功率增益为8.5 dB；噪声系数为6.5 dB；输入VSWR为2.0∶1；输出VSWR为 2.5∶1。MSA-0520采用200 mil BeO封装。
MSA-0520典型应用电路如图4.3.1所示。
MSA-0504典型应用电路如图4.2.1所示。MSA-0505应用电 路与MSA-0504相同。
第4章 单片微波集成电路(MMIC)功率放大器电路
图4.2.1 MSA-0504典型应用电路
第4章 单片微波集成电路(MMIC)功率放大器电路
4.3 MSA-0520 1.0 GHz 50 Ω MMIC 功率放大 器
第4章 单片微波集成电路(MMIC)功率放大器电路 SNA-600采用模块式封装，引脚端1(RFIN)为射频输入端， 该引脚外部需要使用一个隔直电容。引脚端2和4(GND)为接地 端，使用过孔就近接地，尽可能减少引线电感。引脚 端3(RFOUT/bias)为射频输出和偏置电压接入端，也需要连接一 个隔直电容。 SNA-600典型应用电路如图4.7.1所示，电路所用元器件的 参数如表4.7.1和表4.7.2 所示。
第4章 单片微波集成电路(MMIC)功率放大器电路
4.1 AMMP-6420 6.0～18.0 GHz 1
第4章 集成运算放大器的结构及特性
4.输入失调电压温漂 dVio /dT
在规定工作温度范围内，输入失调 电压随温度的变化量与温度变化量 之比值。
5.输入失调电流温漂dIio /dT
在规定工作温度范围内，输入失调电 流随温度的变化量与温度变化量之比 值。
6.最大差模输入电压Vidmax
(maximum differential mode input voltage) 运放两输入端能承受的最大差模输入电压， 超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。
五、运算放大器的符号和型号
运算放大器的符号中有三个引线端，两个 输入端，一个输出端。一个称为同相输入端， 即该端输入信号变化的极性与输出端相同，用 符号‘+’或‘IN+’表示；另一个称为反相输入 端，即该端输入信号变化的极性与输出端相异， 用符号“-”或“IN-”表示。输出端一般画在输 入端的另一侧，在符号边框内标有‘+’号。实 际的运算放大器通常必须有正、负电源端，有 的品种还有补偿端和调零端。
7.最大共模输入电压Vicmax
(maximum common mode input voltage) 在保证运放正常工作条件下，共模输入 电压的允许范围。共模电压超过此值时， 输入差分对管出现饱和，放大器失去共 模抑制能力。
二、运算放大器的动态技术指标
1.开环差模电压放大倍数 Avd ：(open loop voltage gain)运放在无外加反馈条件下，输出电 压的变化量与输入电压的变化量之比。 2.差模输入电阻rid ：(input resistance)输入差模 信号时，运放的输入电阻。 3.共模抑制比 KCMR ：(common mode rejection ratio)与差分放大电路中的定义相同，是差模电压 增益 Avd 与共模电压增益 Avc 之比，常用分贝数 来表示。 KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB)
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第4章
放大器基础
直接耦合
RC1 T1 VCC RC2 T2 RC3 T3 RCn Tn
RE2
RE3
REn
直接耦合方式： 各级之间不经过任何元件直接相连。
电路优点： 频率特性好，便于集成。 存在问题： 级间直流电平配置问题。
零点漂移问题。
17
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
4.1 偏置和耦合
12
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
第4章
放大器基础
VDD ID G
(3)零偏置电路
Q 点估算：
VGSQ 0
I DQ
RD
C OXW
2l
(VGSQ VGS(th) ) 2
RG
S
VDSQ VDD I DQ ( RD RS )
电路特点： 由于 VGS = 0，故零偏置电路只适合耗尽型 MOS 管。 由于 RS = 0，故该电路不具有稳定 Q 点的功能。
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
3
第4章
放大器基础 具有正向受控作用的半导 体器件是整个电路的核心
放大器组成框图
输 入 信 号
耦 合 电 路
耦 合 电 路
输 出 负 载
直流偏置电路
将输入信号源 与放大器输入 端进行连接。
4.1 偏置和耦合
外
围
电
路
保证半导体器件 工作在放大模式
13
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
第4章
放大器基础
(4)双电源偏置电路
(5)恒流源偏置电路
14
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
第4章
放大器基础
4.1.2 耦合方式
放大器与信号源、放大器与负载以及放大器级与级 之间的连接方式称为耦合方式。 为保证交流信号正常传输、不失真放大，耦合方式 必须保证： 交流信号正常传输。 尽量减小有用信号在传输过程中的损失。 实际电路常采用两种耦合方式：
Q 点估算：
I BQ VCC VBE(on) RB
RB
IB VCC
RC
IC
I CQ I BQ (1 ) I CBO I BQ
VCEQ VCC I CQ RC
电路优点： Q 点设置方便，计算简单。 电路缺点： 不具有稳定 Q 点的功能。 T 时 、ICBO、VBE(on)
I BQ I CQ /
RE CE
VCEQ VCC I CQ ( RC RE )
电路优点： 具有稳定 Q 点的功能。 T ICQ VEQ( = ICQRE) VBEQ(= VBQ VEQ)
ICQ
4.1 偏置和耦合
IBQ
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
ID
RD S
T
VDSQ VDD I DQ ( RD RS )
电路特点： 分压偏置电路不仅适用于三极管，同时适用于各种 类型的场效应管。
11
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
第4章
放大器基础
(2)自偏置电路
Q 点估算：
VGSQ 0 I DQ RS
Ri
Ro
反映放大器性能的主要指标有： 输入电阻 Ri 、 输出电阻 Ro、 增益 A。
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
VCEQ3 VCC I CQ3( RC3 RE3 )
越往后级 VBQn ICQn VCEQn 输出动态范围 解决方法：加电平位移电路
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
19
第4章
放大器基础
采用 PNP 管的电平位移电路：
RB + VBQ1 RC1 T1 + VCQ1 VCC RE T2 RC2 V+ CQ2 -
判断一个电路是否具有放大作用，关键就是看它 的直流通路与交流通路是否合理。若有任何一部分不 合理，则该电路就不具有放大作用。
22
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
第4章
放大器基础
4.2 放大器的性能指标
就信号而言，各种小信号放大器均可统一表示为有 源线性四端网络：
ii RS + vS + vi 线性 有源 四端 网络 io + RL vo -
具有隔直流作用的耦合方式——电容耦合、变压器耦合。
集成电路中广泛采用的一种耦合方式——直接耦合。
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
15
第4章
放大器基础
电容耦合
CB R1 + R2 R3 T1 R4 CC + R5 R7 T2 R6 R8
VCC
RS vS+ -
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
18
第4章
放大器基础 VCC RC2 T2
RC1 VBQ1 T1
VBQ2
VBQ3
RC3 VCQ3 T3 RE3
RCn Tn REn
RE2
工作在放大模式时： 由图
VCQ3 VBQ3 VBQ2 VBQ1
VBQ3 VBE(on)3 I CQ3RE3
4.3 基本组态放大器
RE 2.7k
10
4.2 放大器性能指标
第4章
放大器基础
场效应管偏置电路 (1)分压偏置电路
Q 点估算：
RG2VDD VGSQ I DQ RS RG1 RG2 C OXW I DQ (VGSQ VGS(th) ) 2 2l
RG1 G RG2 RS VDD
第4章
放大器基础
级间直流电平配置问题一
RC1 T1 VCC RC2 T2 RE2 RC3 T3 RCn Tn
RE3
REn
由图
VCEQ1 VBE(on)2 I CQ2RE2
若 RE2 = 0， 则 VCEQ 1 VB E(on)2 0.7 V 。 结果：T1 管 Q 点靠近饱和区，输出易出现失真。 解决方法：后级接入 RE，扩大前级动态范围。
例如：温度升高Байду номын сангаас三极管参数 、ICBO、VBE(on)，
而这些参数的变化将直接引起 Q 点发生变化。 当 Q 点过高或过低时，输出波形有可能产生饱和 或截止失真。
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
5
第4章
放大器基础
Q 点波动对输出波形的影响：
iC
ICQ
iC
Q Q
放大模式 NPN 管 放大模式 PNP 管
VCQ1 > VBQ1 VCQ2 < VBQ2 = VCQ1
利用 NPN 管与 PNP 管电位极性相反的特点，将直流 电平下移，扩大后级的输出动态范围。
20
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
第4章
放大器基础
零点漂移问题二
零点漂移：指 vi = 0 时，输出端静态电压的波动。 温度漂移：因温度变化引起的漂移，简称温漂。 温漂危害： 淹没有用信号。 例如：假设直接耦合放大器原输出端静态电压为 VCEQn， 若温度变 则第一级 Q 点变 (VCEQ1 + V)， V 经后级逐级放大 输出静态电压变为 (VCEQn + AvnV) 当漂移严重即 V 较大时，温漂信号有可能淹没有用信号， 使电路丧失对有用信号的放大能力。 解决方法： 第一级采用低温漂的差分放大器。 电容耦合放大器由于电容的隔直作用，温漂很小，可忽略。 21
8
第4章
放大器基础
存在问题：
RE 越大 VBEQ 越大 Q 点越稳定
VCEQ 越小 输出动态范围越小
VCC RB1 IBQ I1 RC
工程上，常选用：
VEQ = 0.2VCC 或 VEQ = 1 ~ 3 V
RB1、RB2 过大 不满足 I1 >> IBQ
则 VBQ 不稳定
RB1、RB2 过小 放大器 Ri 减小
RB2
RE CE
工程上，常选用： I1 = (5 ~ 10)IBQ
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
9
第4章
例：试设计一分压偏置电路，要求ICQ=1mA，VCEQ=4.5V。已 知VCC=9V， =100。 解(1) 取 VEQ 0.2VCC 0.2 9V 1.8V
ib ib
Q
ib
O
t
O
O
VCEQ
vCE
vCE
t
Q 点在中点，动态范围最大，输出波形不易失真。 Q 点升高，不失真动态范围减小，输出易饱和失真。
Q 点降低，不失真动态范围减小，输出易截止失真。
4.1 偏置和耦合
4.2 放大器性能指标 4.3 基本组态放大器
6
第4章
放大器基础
三极管偏置电路 (1)固定偏流电路
放大器基础
求得 RE VEQ / I EQ VEQ / I CQ 1.8V /1m 1.8k
(2) 取 I1 10 I BQ 10 I BQ / 0.1m
VCC I1 RC
IBQ可忽略，则 RB1 RB 2 VCC / I1 90k
又 V V R /( R R ) I V BQ CC B 2 B1 B2 1 BE ( on ) VEQ