X014_习题课解答_清华大学_电子电路与系统基础.pdf

电子电路与系统基础电子电路与系统基础习题课第十四讲习题课第十四讲1、第十二讲作业讲解、第十二讲作业讲解2、负反馈放大器例、负反馈放大器例李国林李国林清华大学电子工程系清华大学电子工程系习题课第十四讲习题课第十四讲大纲大纲第十二讲作业第十二讲作业讲解讲解作业作业1：3句话说清楚负反馈放大器句话说清楚负反馈放大器负反馈放大器负反馈放大器李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季2作业作业1、2、31、p21：3句话说清楚负反馈放大器句话说清楚负反馈放大器2、p43：CC组态电压缓冲器模型分析组态电压缓冲器模型分析3、请画出图示电路的交流小信号分析电路模型，求电压放大、请画出图示电路的交流小信号分析电路模型，求电压放大倍数，输入电阻、输出电阻，及源端到负载端二端口等效电路倍数，输入电阻、输出电阻，及源端到负载端二端口等效电路假设晶体管工作在恒流区，交流分析用假设晶体管工作在恒流区，交流分析用y参量微分元件替代参量微分元件替代二端口总网络用电压放大器最适二端口总网络用电压放大器最适g参量描述参量描述李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季3VDDM2M1vINVG20M3M4VG30VDDRLvL作业作业1：3句话说清楚负反馈放大器句话说清楚负反馈放大器李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季4线性线性电阻电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络iinifievo线性电阻线性电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络vevfioio线性电阻线性电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络iinifie线性电阻线性电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络vevfioiovo并并负反馈并并负反馈串串负反馈串串负反馈并串并串负反馈负反馈串并负反馈串并负反馈vinvin仿照上仿照上页串串页串串负反馈负反馈格式，格式，用相同用相同的语式的语式描述所描述所有有4种负种负反馈放反馈放大器：大器：3句话，句话，3个公式个公式串串负反馈串串负反馈李国林电子电路与系统基础5线性电阻线性电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络vevfioio串串负反馈串串负反馈vin（1）原理：检测）原理：检测输出电流输出电流io，形成，形成反馈电压反馈电压vf，从，从输入电压信号输入电压信号vin中扣除，形成中扣除，形成误差电压误差电压ve，作用到，作用到晶体管放大网络，稳定晶体管放大网络，稳定输出电流输出电流io。故而故而串串负反馈串串负反馈形成接近理想的形成接近理想的压控流源压控流源（2）分析：）分析：串串连接串串连接z相加相加，z12元素为理想反馈元素为理想反馈网络网络的的跨阻反馈跨阻反馈系数系数RF，扣除反馈系数作用后的，扣除反馈系数作用后的网络称之为开环放大器，开环放大器网络称之为开环放大器，开环放大器输入电阻输入电阻rin=z11，输出电阻输出电阻rout=z22，开环跨导增益开环跨导增益Gm0=-z21(z11z22)。闭环放大器接近理想压控流源，其。闭环放大器接近理想压控流源，其最适参量矩阵为最适参量矩阵为y参量，故而对参量，故而对z求逆，求逆，y=z-1。outoutinmFinETrrrGRr0zzz（3）结果：闭环放大器环路增益）结果：闭环放大器环路增益T=Gm0RF，输入电，输入电阻变大阻变大rinf=rin(1+T)，输出电阻变大，输出电阻变大，routf=rout(1+T)，闭环跨导增益闭环跨导增益Gmf=Gm0(1+T)变得稳定了，在深度变得稳定了，在深度负反馈条件负反馈条件T1下，闭环跨导增益下，闭环跨导增益Gmf几乎是反馈几乎是反馈系数的倒数系数的倒数1RFoutfmfinfFmoutFmmFmoutinFFminrGrRGrRGGRGrrRRGr101111111000001单向化条件满足zyFRGFmmmfRRGGGFm111000清华大学电子工程系2013年春季Gm0RF并并负反馈并并负反馈李国林电子电路与系统基础6（1）原理：检测）原理：检测输出电压输出电压vo，形成，形成反馈电留反馈电留if，从，从输入电流信号输入电流信号iin中扣除，形成中扣除，形成误差电流误差电流ie，作用到晶，作用到晶体管放大网络，稳定体管放大网络，稳定输出电压输出电压vo。故而故而并并负反馈并并负反馈形成接近理想的形成接近理想的流控压源流控压源（2）分析：）分析：并并连接并并连接y相加相加，y12元素为理想反元素为理想反馈网络馈网络的的跨导反馈跨导反馈系数系数GF，扣除反馈系数作用后，扣除反馈系数作用后的网络称之为开环放大器，开环放大器的网络称之为开环放大器，开环放大器输入电阻输入电阻rin=1y11，输出电阻输出电阻rout=1y22，开环跨阻增益开环跨阻增益Rm0=-y21(y11y22)。闭环放大器接近理想流控压源，。闭环放大器接近理想流控压源，其最适参量矩阵为其最适参量矩阵为z参量，故而对参量，故而对y求逆，求逆，z=y-1。outoutinmFinETgggRGg0yyy（3）结果：闭环放大器环路增益）结果：闭环放大器环路增益T=Rm0GF，输入电，输入电阻变小阻变小rinf=rin(1+T)，输出电阻变小，输出电阻变小，routf=rout(1+T)，闭环跨阻增益闭环跨阻增益Rmf=Rm0(1+T)变得稳定了，在深度负变得稳定了，在深度负反馈条件反馈条件T1下，闭环跨阻增益下，闭环跨阻增益Rmf几乎是反馈系几乎是反馈系数的倒数数的倒数1GFoutfmfinfFmoutFmmFmoutinFFminrRrGRgGRRGRggGGRg0111111000001单向化条件满足yzFGRFmmmfGGRRRFm111000清华大学电子工程系2013年春季线性线性电阻电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络iinifievo并并负反馈并并负反馈Rm0GF串并负反馈串并负反馈李国林电子电路与系统基础7（1）原理：检测）原理：检测输出电压输出电压vo，形成，形成反馈电压反馈电压vf，从，从输入电压信号输入电压信号vin中扣除，形成中扣除，形成误差电压误差电压ve，作用到，作用到晶体管放大网络，稳定晶体管放大网络，稳定输出电压输出电压vo。故而故而串并负反串并负反馈馈形成接近理想的形成接近理想的压控压源压控压源（2）分析：）分析：串并连接串并连接h相加相加，h12元素为理想反元素为理想反馈网络馈网络的的电压反馈电压反馈系数系数Fv，扣除反馈系数作用后，扣除反馈系数作用后的网络称之为开环放大器，开环放大器的网络称之为开环放大器，开环放大器输入电阻输入电阻rin=h11，输出电阻输出电阻rout=1h22，开环电压增益开环电压增益Av0=-h21(h11h22)。闭环放大器接近理想压控压源，其。闭环放大器接近理想压控压源，其最适参量矩阵为最适参量矩阵为g参量，故而对参量，故而对h求逆，求逆，g=h-1。outoutinvvinETggrAFr0hhh（3）结果：闭环放大器环路增益）结果：闭环放大器环路增益T=Av0Fv，输入电，输入电阻变大阻变大rinf=rin(1+T)，输出电阻变小，输出电阻变小，routf=rout(1+T)，闭环电压增益闭环电压增益AVf=Av0(1+T)变得稳定了，在深度负变得稳定了，在深度负反馈条件反馈条件T1下，闭环电压增益下，闭环电压增益Avf几乎是反馈系几乎是反馈系数的倒数数的倒数1FvoutfvfinfvvoutvvvvvoutinvvvinrArFAgFAAFAgrFFAr01111111000001单向化条件满足hgvFAvvvvfFFAAAvv111000清华大学电子工程系2013年春季线性电阻线性电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络vevfvo串并负反馈串并负反馈vinAv0Fv并串负反馈并串负反馈李国林电子电路与系统基础8（1）原理：检测）原理：检测输出电流输出电流io，形成，形成反馈电流反馈电流if，从，从输入电流信号输入电流信号iin中扣除，形成中扣除，形成误差电流误差电流ie，作用到晶，作用到晶体管放大网络，稳定体管放大网络，稳定输出电流输出电流io。故而故而并串负反馈并串负反馈形形成接近理想的成接近理想的流控流源流控流源（2）分析：）分析：并串连接并串连接g相加相加，g12元素为理想反元素为理想反馈网络馈网络的的电流反馈电流反馈系数系数Fi，扣除反馈系数作用后，扣除反馈系数作用后的网络称之为开环放大器，开环放大器的网络称之为开环放大器，开环放大器输入电阻输入电阻rin=1g11，输出电阻输出电阻rout=g22，开环电流增益开环电流增益Ai0=-g21(g11g22)。闭环放大器接近理想流控流源，其。闭环放大器接近理想流控流源，其最适参量矩阵为最适参量矩阵为h参量，故而对参量，故而对g求逆，求逆，h=g-1。outoutiniiinETrrgAFg0ggg（3）结果：闭环放大器环路增益）结果：闭环放大器环路增益T=Ai0Fi，输入电，输入电阻变小阻变小rinf=rin(1+T)，输出电阻变大，输出电阻变大，routf=rout(1+T)，闭环电流增益闭环电流增益Aif=Ai0(1+T)变得稳定了，在深度负变得稳定了，在深度负反馈条件反馈条件T1下，闭环跨导增益下，闭环跨导增益Aif几乎是反馈系数几乎是反馈系数的倒数的倒数1FioutfifinfiioutiiiiioutiniiiinrArFArFAAFArgFFAg10111111000001单向化条件满足ghiFAiiiifFFAAAii111000清华大学电子工程系2013年春季线性电阻线性电阻反馈网络反馈网络晶体管晶体管网络网络iinifieioio并串并串负反馈负反馈Ai0Fi记忆点记忆点李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季9outoutinmFinETrrrGRr0zzzoutoutinmFinETgggRGg0yyyoutoutinvvinETggrAFr0hhhoutoutiniiinETrrgAFg0ggg串串连接串串连接z相加相加并并连接并并连接y相加相加串并连接串并连接h相加相加并串连接并串连接g相加相加12元素和元素和21元素必然一正一负：元素必然一正一负：负反馈的标记负反馈的标记参量矩阵相加后，参量矩阵相加后，12元素为反馈系数，扣除反馈系数后为开环放大器参量元素为反馈系数，扣除反馈系数后为开环放大器参量考虑反馈系数为闭环考虑反馈系数为闭环放大器：放大器：串联则闭环阻抗变大，并联则闭环阻抗变小串联则闭环阻抗变大，并联则闭环阻抗变小作业作业2CC组态电压缓冲器模型组态电压缓冲器模型（1）分析）分析g参量矩阵应用的单向化条件参量矩阵应用的单向化条件（2）确认）确认CC组态晶体管的单向化条件组态晶体管的单向化条件可以是充分非必要条件可以是充分非必要条件（3）说明在满足该单向化条件情况下，）说明在满足该单向化条件情况下，CC组组态为电压缓冲器模型态为电压缓冲器模型李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季10bercbbevcebemvgcer单向化条件？单向化条件？invbeccmg1invCC组态电压缓冲组态电压缓冲器，器，g参量最适参量最适共集组态共集组态李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季11CommonCollectorBCECCbercbbevcebemvgcer1v1i2i2v211121221irirrgirgiirvgiirvcecebembemcebemce21211irirrgrrvrivcecebemcebebe2111irrgrrrvrrgrricebemcebececebemcebe212212121111irrgrrrrvrrgrrrrgirirrgrrrrrgvrrgrrrrgirirrgvcebemcebebececebemcebecebemcecebemcebececebemcebemcebecebemcecebemcebemcebebececebemcebecebemcecebemcebececebemceberrgrrrrrrgrrrrgrrrgrrrrrgrr1gCC组态：电压缓冲器？组态：电压缓冲器？李国林电子电路与系统基础1211g(S)212ig1i1v2v22g()121vg2i清华大学电子工程系2013年春季bercbbevcebemvgcer9314.249998.000249.00249.0Sggm=40mS，rbe=10k，rce=100kcebemcebembemcebembecebemcebecebemcebebececebemcebecebemcecebemcebececebemcebegggggggggggggggggrrgrrrrrrgrrrrgrrrgrrrrrgrr11g电压缓冲器电压缓冲器ivovg参量单向化条件参量单向化条件李国林电子电路与系统基础131i2ig1v2vSvSRLRLv2211212112221121gRgGGRggggRgGGRgvvHLSSLLSSLSL单向网络应用条件单向网络应用条件22112112gRgGggLS清华大学电子工程系2013年春季11g(S)212ig1i1v2v22g()121vg2iCC组组态态单单向向化化条条件件李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季141cebemLcebecebemSbebemgggRgggggGgggcebemggg1mLcebemSbemgRgggGgg111cemSbemLrgRrgR自然满足自然满足beSrR充分而非必要条件充分而非必要条件cebemcebembemcebembecebemcebecebemcebebececebemcebecebemcecebemcebececebemcebegggggggggggggggggrrgrrrrrrgrrrrgrrrgrrrrrgrr11g22112112gRgGggLSCC组态单向化组态单向化李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季15beSrRbeSrR电压缓冲器模型电压缓冲器模型充分条件充分条件mcebemcebebececebemcebecebemcecebemcebecebemcebebececebemcebecebemcecebemcebececebemcebegrrgrrrrrrgrrrrgrrrgrrrrgrrrrrrgrrrrgrrrgrrrrrgrr1100011gbercbbevcebemvgcerinvbeccmg1inv作业作业3电压缓冲器电压缓冲器请画出图示电路的交流小信号分析电路模型，请画出图示电路的交流小信号分析电路模型，求电压放大倍数，输入电阻、输出电阻，及源求电压放大倍数，输入电阻、输出电阻，及源端到负载端二端口等效电路端到负载端二端口等效电路假设晶体管工作在恒流区，交流分析用假设晶体管工作在恒流区，交流分析用y参量微分参量微分元件替代元件替代二端口总网络用电压放大器最适二端口总网络用电压放大器最适g参量描述参量描述李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季16VDDM2M1vINVG20M3M4VG30VDDRLvL原理性分析原理性分析李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季17VDDM2M1vINVG20M3M4VG30VDDRLvLCD加隔直电容，避免负加隔直电容，避免负载电阻直接影响电压载电阻直接影响电压缓冲器的直流工作点缓冲器的直流工作点（1）确定信号通路：）确定信号通路：vin-M1-M4-RL（2）确定信号通路上每个晶体管的作用）确定信号通路上每个晶体管的作用M1:CS组态，跨导放大器，将输入电压转换为电流组态，跨导放大器，将输入电压转换为电流M4:CD组态，电压缓冲器，提供驱动能力组态，电压缓冲器，提供驱动能力由于由于M4缓冲器输入阻抗无穷大，故而缓冲器输入阻抗无穷大，故而M1跨导放大跨导放大器输出电流只能流入其输出电阻，形成高电压增益器输出电流只能流入其输出电阻，形成高电压增益M2：VSG电压固定不变，为恒电压固定不变，为恒流源，流源，为跨导放大管为跨导放大管M1提供提供直流偏置直流偏置和有源负载和有源负载M3：VGS电压固定不变，为电压固定不变，为恒恒流源，为电压缓冲管流源，为电压缓冲管M4提供提供直流偏置直流偏置多晶体管电路分析要多晶体管电路分析要点：首先把信号处理点：首先把信号处理通路标记出来，其次通路标记出来，其次分析通路上每个晶体分析通路上每个晶体管的作用管的作用交流小信号分析交流小信号分析李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季18VDDM2M1vINVG20M3M4VG30VDDRLvLCD直流恒压为交流地直流恒压为交流地耦合电容交流短路耦合电容交流短路vINRLvLvgs1gm1vgs1rds1rds2rds3rds4vgs4vgs3vsg2gm3vgs3gm4vgs4gm2vsg2最笨的方法也是最可靠的方法最笨的方法也是最可靠的方法记住一个跨导器模型即可记住一个跨导器模型即可李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季19vINRLvLvgs1gm1vgs1rds1rds2rds3rds4vgs4vgs3vsg2gm3vgs3gm4vgs4gm2vsg2vINRLvLvgs1gm1vgs1rds1rds2rds3rds4vgs4gm4vgs4M2和和M3晶体管在交流晶体管在交流小信号分析中，仅仅小信号分析中，仅仅等效为等效为rds电阻，原因电阻，原因在于它们是直流偏置在于它们是直流偏置电流源，其微分元件电流源，其微分元件只剩下厄利效应电阻只剩下厄利效应电阻VDDM2M1vINVG20M3M4VG30VDDRLvLCD李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季20vINRLvLvgs1gm1vgs1rds1rds2rds3rds4vgs4gm4vgs4vINRLvLvgs1gm1vgs1rds1rds2rds3vgs4gm4vgs4rds4g1s1d1d2s2d4g4s4d3s3归并归并VDDM2M1vINVG20M3M4VG30VDDRLvLCD21vINRLvLvgs1gm1vgs1rds1rds2rds3vgs4gm4vgs4rds4g1s1d1d2s2d4g4s4d3s3VDDM2M1vINVG20M3M4VG30VDDRLvLCD21111|dsdsgsmorrvgvLdsdsLomLdsdsgsmLRrrvvgRrrvgv|3414344413414341344344|1|oLdsdsmLdsdsoLdsdsmLdsdsmLvRrrgRrrvRrrgRrrgv李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季22VDDM2M1vINVG20M3M4VG30VDDRLvLCDvINRLvLvgs1gm1vgs1rds1rds2rds3vgs4gm4vgs4rds4g1s1d1d2s2d4g4s4d3s3vINrds4|rds3vLvgs1gm1vgs1rds1|rds2vo1vo1g1s1d1d2s2d4g4s4d3s31gm4RLLdsdsmLdsdsdsdsminLvRrrgRrrrrgvvA|341434211从结果看：从结果看：M1跨导放大器，跨导放大器，提供跨导增益；提供跨导增益；M2有源负有源负载，确定第一级具有高的载，确定第一级具有高的电压增益；电压增益；M4电压缓冲器，电压缓冲器，输出电阻为输出电阻为1gm4，M3提供提供偏置电流偏置电流1341434|oLdsdsmLdsdsLvRrrgRrrv输入电阻、输出电阻、电压增益输入电阻、输出电阻、电压增益李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季23vINrds4|rds3vLvgs1gm1vgs1rds1|rds2vo1vo1g1s1d1d2s2d4g4s4d3s31gm4RLinr44341|1mdsdsmoutgrrgr211434432110|1|dsdsmdsdsmdsdsdsdsmvrrgrrgrrrrgA42114344344321101|001|1|000mdsdsmdsdsmdsdsmdsdsdsdsmoutvingrrggggrrgrrrrgrAgg014vgRvAAmL作业作业4CC组态放大器组态放大器（1）直流分析）直流分析（2）交流分析）交流分析采用采用y参量跨导器模型分析参量跨导器模型分析采用采用CC电压缓冲器模型分析电压缓冲器模型分析李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季24VCCRB1RERB2TRSvsRLvLCECB12V100k27k1k=300VA=100V1002kSLvvvASSLSLivGiiiAbercbbevcebemvgcerinvbeccmg1inv直流分析直流分析李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季25VCCRB1RERB2TRSvsRLvLCECB12V100k27k1k=300VA=100V1002kVCCRB1RERB2TVCCRBRETVBBVkkkVRRRVCCBBBBB55.2122710027212kkkkkRRRRRRRBBBBBBB3.212710027100|212121戴维南等效戴维南等效直流分析直流分析李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季26VCCRB1RERB2TRSvsRLvLCECB12V100k27k1k=300VA=100V1002kVCCRB1RERB2TVCCRBRETVBBk3.21戴维南等效戴维南等效V55.21kBBEBBEBBVRIVRI1AkRRVVIEBBEBBB74.513013.217.055.21mAIIBC72.1satCEEECCCEVVkIRVV2.027.10174.530112确认在恒流区确认在恒流区BI1BI交流小信号分析交流小信号分析27VCCRB1RERB2TRSvsRLvLCECB12V100k27k1k=300VA=100V1002kRBTRSvsRLvLRERSvsRLvLrbercegmvbevbebecSSSBSBSvvkkkvRRRv995.03.211.03.215.99|BSBSBSSRRRRRRR6672|1|kkRRRELLmSvIgTCm2.66kgrmbe53.41kIVrCAce1.58李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季28RSvsRLvLrbercegmvbevbebec6591.58|667|krRRceLLbiLbbembbeSbSRirgirRivLbbembLRirgiv972.0995.0977.0995.0659.053.42.66153.40995.0659.053.42.6611kmkmvvRrgRrRRrgvvRirgirRiRirgivvASSLbemLbeSLbemSSLbbembbeSbLbbembSLv0486.02000100972.0LSSLSSLLSSLiRRvvvGRvvGiA太小了：源内阻太小，源内阻太小了：源内阻太小，源内阻分流过大，导致电流增益很小分流过大，导致电流增益很小9920006593011LLbembLLbLiRRrgiRviiA另外一另外一种定义：种定义：CC组态组态输出端输出端口电流口电流与输入与输入端口电端口电流之比流之比电压缓冲器模型分析电压缓冲器模型分析29RBTRSvsRLvLRERSvsRLvL1gmvinbecvinSSinvvv995.0SSSSLmfSLLmmSmLLLvvvkmkmvRgvRRggvgRRv973.0995.01.451.44995.0667.02.661667.02.6611kkkmkkRrrgRrrrLcebemLcebein20366.053.42.6666.053.4|SinSSbvSrRvi90.4SLLLvmSRvi489.010090.4489.0SmSiibL计算端口电流增益时，需要计算输入电阻计算端口电流增益时，需要计算输入电阻krRbeS53.45.99增增益益定定义义线性二端口网络线性二端口网络（无独立源，可包含（无独立源，可包含线性电阻、线性受控线性电阻、线性受控源源、线性电容、线性、线性电容、线性电感电感）maxmaxsisoAPPGmaxsiLTPPGinLpPPGSvSRLRLrmsLLRVP2SrmsSsiRVP42maxoutrmsoTHsoRVP42maxinrmsininRVP2LvinvinRoutoTHRvSLLSvvvRRA2inLvvvASLvvvASLLSiiiGGA2SLiiiAinLiiiA低频低频电路电路常用常用定义定义射频射频电路电路常用常用定义定义一般性定义，一般性定义，不要求电阻不要求电阻负载负载作业作业5bc端等效电阻端等效电阻李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季31Gmv1R1R2v1Rin212121RRGRRRGRRmmin用加流求压法证明：用加流求压法证明：对于对于BJT晶体管，则有晶体管，则有cebemcebemcebecembeinbcrrgrrgrrrgrr牢记这个结论：经常会用牢记这个结论：经常会用加流求压加流求压李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季32Gmv1R1R2v1itestvtest211211RRiGiRiRvGiRivtestmtesttestmtesttesttest21212111RRGRRRRGRivRmmtesttestin应用例应用例李国林电子电路与系统基础331221221dsdsmdsmdsoutrrgrgrr3BV2BV2M3MIv1M4BVDDV4M4334332dsdsmdsmdsoutrrgrgrrIIinr8R1009Rk5016Q17QCCVA550A7.162121218171791616161|RRGRRGRRRgrRrgrrmmmbecembeIIinT1vOUTT2vINVB0+VCCI0-VEE12112121121112111|bembemmbemmbeincembeinrgrggrggrrrgrrCascode输出阻抗输出阻抗741运放第二级跨导放大器运放第二级跨导放大器CC-CB组态输入阻抗组态输入阻抗21|outoutoutrrr负反馈放大器分析例负反馈放大器分析例用级联方式获得高增益和深度负反馈用级联方式获得高增益和深度负反馈cascade：级联：一级接一级地放大：级联：一级接一级地放大提高增益提高增益有足够高的增益后，采用负反馈，用线性负反有足够高的增益后，采用负反馈，用线性负反馈电阻来获得稳定的线性放大增益馈电阻来获得稳定的线性放大增益以以MC1552为例说明为例说明李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期34nAAAA.211AFFAFAAF11增益增益A可能是电压增益、电流增可能是电压增益、电流增益，跨导增益，跨阻增益益，跨导增益，跨阻增益李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期35三级共射组态级联，三级共射组态级联，直接耦合，串联负反直接耦合，串联负反馈：稳定电压增益，馈：稳定电压增益，低失真，宽带低失真，宽带原理图，额定值原理图，额定值李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期36增益测试增益测试371Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Qoviv1CR2CR3CR3ER1ERFRFC4ER5ERDRMC0CCCVVVCC65000.50.9321CCCRkRkR800.115031EFERkRRkRkRkRDEE120.60.354FCpFCpFCFM0.523050vAAA63inPGR130GR偏置参考源偏置参考源李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期4Q5Q6Q7Q8Qov4ER5ERCCV5D7D4Q8Q6Q38AA6不打点，不打点，表示两表示两条没有条没有关系的关系的线线打点，表示两打点，表示两条线连通：一条线连通：一个结点个结点参考电流参考电流李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期394Q5Q6Q7Q8QovkRE34kRE65VVCC6:mAkRVVVIEBEBECCE77.067.07.065755mAIIIEEE77.0576mAIIEE60.4678mAIIICCE37.5864A类放大类放大共集放大器共集放大器射极跟随器射极跟随器EmitterFollowerVRIVECRE30.2464A6A直流负反馈稳定直流工作点直流负反馈稳定直流工作点401Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Qoviv1CR2CR3CR3ER1ERFRFCk3k6k12MC0CV6mA77.0mA60.4mA37.5mA77.0形成直流负反馈通路形成直流负反馈通路同时也是直流偏置电路同时也是直流偏置电路该通路对交流不起作用该通路对交流不起作用AA6直流工作点直流工作点1Q2Q3Q6QivkRC91kRC525003CR803ER1501ERkRF1:FCkRD12:MC0CVVCC6:4BV6CVVVBE7.02VVC7.01mAkRVVICCCCC59.097.06111VRIVEEE09.011VVCE6.01AmIIdcCB8.115059.0111李国林电子电路与系统基础VVRIVBDBC93.009.07.014.0116清华大学电子工程系2011年春季学期424Q5Q6Q7Q8QovkRE34kRE65VVCC6:VVC93.06mA77.0mA60.4mA77.0VVVVERCE23.33.293.0464VVVVEBEB93.34443Q5003CR803ERmARVVICBCCC14.450093.36343VmRIVEEE33.08014.4333VVVVEBEB03.133.07.0333mA14.4A6A李国林电子电路与系统基础431Q2Q3Q6QivkRC91kRC525003CR803ER1501ERkRF1:FCkRD12:MC0CVVCC6:4BV6CVVVB03.13mAkRVVICBCCC99.0503.16232mA14.4mA99.0mA59.0mA37.5mA77.0mAI86.11mWVIPCCDC71直流分析确认每个晶体管都是有源导区通直流分析确认每个晶体管都是有源导区通交流小信号放大交流小信号放大441Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Qoviv1CR2CR3CR3ER1ERFRFC4ER5ERDRMC0CCCV李国林电子电路与系统基础射极跟随器射极跟随器电压缓冲器电压缓冲器偏置电路偏置电路三级级联串联负反馈放大器三级级联串联负反馈放大器交流接地交流接地AA6三级级联串联负反馈三级级联串联负反馈李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期451Q2Q3QsvkRC91kRC525003CR803ER1501ERkRF1:ov50:sR三个晶体管符号三个晶体管符号只是线性跨导器只是线性跨导器的符号表示的符号表示串串串串反馈反馈网络网络z参量参量串串串连接串连接z相加相加李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期46803ER1501ERkRF1:7576.976.9132|133331111331EFEEFEEFEEFEEFEEFEERRRRRRRRRRRRRRRRRRz反馈网络等效电路反馈网络等效电路李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期477576.976.9132Ez13211fZ221276.9iiZf7522fZ112176.9iiZf1i2i三级级联跨导放大器三级级联跨导放大器李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期481Q2Q3QsvkRC91kRC525003CRov50:sR13211fz221276.9iizf7522fz112176.9iizf1i2i正确划分正确划分开环放大网络和理想反馈网络开环放大网络和理想反馈网络李国林电子电路与系统基础491Q2Q3QsvkRC91kRC525003CRov50:sR13211fz221276.9iizf7522fz1i2iZ21fi1影响很小，忽略不计影响很小，忽略不计理想反馈网络理想反馈网络李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期50221276.9iizf1i2i0076.90fz76.9FR扣除理想反馈范围为开环扣除理想反馈范围为开环放大网络放大网络李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期511Q2Q3QsvkRC91kRC525003CRov50:sR13211fz7522fz分析放在最后，有兴趣自己看分析放在最后，有兴趣自己看多级级联，高增益，以确保深度负反馈多级级联，高增益，以确保深度负反馈电压放大倍数电压放大倍数1Q2Q3QsvkRC91kRC525003CR803ER1501ERkRF1:ov50sR515001023mRGALmfvmSRGFmf10276.911深度负反馈深度负反馈负反馈网络的存在，增益由电阻决定负反馈网络的存在，增益由电阻决定531Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Qoviv1CR2CR3CR3ER1ERFRFC4ER5ERDRMC0CCCV李国林电子电路与系统基础射极跟随器射极跟随器电压缓冲器电压缓冲器偏置电路偏置电路三级级联串联负反馈放大器三级级联串联负反馈放大器A6A管脚管脚3接地接地李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期54803ER130|1501ERkRF1:同学自行确认增益为同学自行确认增益为100级联放大器有时无需分析开环级联放大器有时无需分析开环放大器放大器级联，高增益，深度负反馈级联，高增益，深度负反馈输入电阻、输出电阻变得解决理想受控源输入电阻、输出电阻变得解决理想受控源知道即可，由于输入电阻知道即可，由于输入电阻和输出电阻对信号放大的影响不是很大，因而和输出电阻对信号放大的影响不是很大，因而不太关注不太关注我们我们只对增益感兴趣只对增益感兴趣只需计算反馈系数即可只需计算反馈系数即可串串负反馈串串负反馈反馈网络左侧开路，右侧加电流源激励，获得跨阻反馈系数反馈网络左侧开路，右侧加电流源激励，获得跨阻反馈系数并并负反馈并并负反馈反馈网络左侧短路，右侧加电压源激励，获得跨导反馈系数反馈网络左侧短路，右侧加电压源激励，获得跨导反馈系数串并负反馈串并负反馈反馈网络左侧开路，右侧加电压源激励，获得电压反馈系数反馈网络左侧开路，右侧加电压源激励，获得电压反馈系数并串负反馈并串负反馈反馈网络左侧短路，右侧加电流源激励，获得电流反馈系数反馈网络左侧短路，右侧加电流源激励，获得电流反馈系数反馈系数的倒数就是闭环增益反馈系数的倒数就是闭环增益李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2013年春季55前述例子，只分析反馈网络即可获得增益前述例子，只分析反馈网络即可获得增益PHILIPS的的SA5211自称是自称是TransimpedanceAmplifier，其内部电路如图所示，求输入到其内部电路如图所示，求输入到Q4输出的跨阻增输出的跨阻增益表达式益表达式李国林电子电路与系统基础清华大学电子工程系2011年春季学期56电流镜偏置电路电流镜偏置电路单端转双端电路单端转双端电路电压缓冲器电压缓冲器电压缓冲器电压缓冲器李国林电子电路与系统基础Q1：跨导放大：跨导放大Q2：电压缓冲：电压缓冲Q3：跨导放大：跨导放大Q4：电压缓冲：电压缓冲并串负反馈：形成流控流源并串负反馈：形成流控流源544545RRRGGGFi4511RRFAiif345333311RRRRFiRiivRiininom14123451RRRRRRm增益由电阻决定，负反馈屏蔽增益由电阻决定，负反馈屏蔽晶体管不稳定因素晶体管不稳定因素清华大学电子工程系2013年春季58fvevinv2R1R0vA输入点和反馈点非一点：输入串联输出点和反馈接入点为一点：输出并联串并负反馈：形成理想压控压源outvinoutvRRv121由运放形成的四种理想受控源分析由运放形成的四种理想受控源分析1211RRFAvvf211RRRvvFoutfv输入开路，输出加电压源激励，获得电压反馈系数outvfv2R1R清华大学电子工程系2013年春季59outvfRinieifi0mR0vA输入点和反馈点为一点：输入并联输出点和反馈接入点为一点：输出并联并并负反馈：形成理想流控压源fFmfRGR1infoutiRvfoutfFRviG1输入短路，输出加电压源激励，获得跨导反馈系数outvfifRoutiLR1Rinvfvevinv输入点和反馈点非一点：输入串联输出点和反馈接入点非一点：输出串联串串负反馈：形成理想压控流源1