模拟电路课程电工学院

第五章模拟集成单元电路5.1半导体集成电路(IC)概述

60年代初期出现

70年代后期VLSI出现分为数字IC和模拟IC

如运算放大器、电压比较器了解集成工艺的特点

5.2恒流源电路

1、基本镜像恒流源T0和T1特性完全相同。2、微电流恒流源

要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。1、要放大缓慢变化的信号2、便于集成IC能不能加隔直电容?如何办?温漂零点漂移直接耦合问题?问题

:零点漂移。前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得当

ui

等于零时，uo不等于零。利用差动放大器可解决上述问题。uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2uot0有时会将信号淹没5.3基本CE差动放大器ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2RB

抑制零漂的原理uo=UC1-UC2

=0uo=(UC1+uC1

)-(UC2+uC2)=0当ui1

=

ui2=0

时：当温度变化时：+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2ui1+UCCRC1T1RB1RC2T2RB2ui2RE–UEEuo~~~~ududucuc（1）电路结构完全对称，零漂抑制能力强（2）差模小信号范围大，Vid<28mv（3）双电源供电，可使静态时，VB＝０，实现零输入。从而避免有静态电流流过信号源。1、差动放大器特点：差放电路的几种接法输入端接法双端输入（浮地）单端输入输出端接法双端输出（浮地）单端输出不同的接法，放大性能有所不同共模信号：数值相等，极性相同的输入信号。即vs1=vs2=vic2、差模信号与共模信号差模信号：数值相等，极性相反的输入信号。即vs1=-vs2一般定义：对于任意输入的信号:vs1,vs2，都可分解成差模分量和共模分量的组合形式。注意：vs1

=vic

+vid

/2

；vs2

=vic

-vid

/2

例:vs1=20mV,vs2=10mV则：vid=10mV,vic=15mV差模分量:共模分量:vid=vs1–vs2vic

=(vs1

+vs2

)

/2共模抑制比(CMRR)的定义例:

Ad=-200

Ac=0.1KCMRR=20lg(-200)/0.1=66dBCMRR—CommonModeRejectionRatioKCMRR=KCMRR

(dB)=(分贝)

场效应管差分放大电路例1：扩音系统执行机构功率放大器的作用：

用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。功率放大电压放大信号提取§5.4功率放大器例2：温度控制R1-R3:标准电阻Ua:基准电压Rt:热敏电阻A：电压放大器RtTUO室温T

温度调节过程UbUO1uoR1aR2VCC+R3Rt

功放b温控室A+-uo1加热元件1、功放的特点和指标(1)功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM

、BVCEO

、

PCM

。ICMPCMBVCEOIcuce(2)晶体管处于大信号工作状态，非线性失真比小信号放大器严重。其指标可用非线性失真系数D来衡量。一般采用图解分析法。(3)电源提供的能量应尽可能地转换给负载，以减少晶体管及线路上的损失。即要注意提高功放的效率（）。Po:负载上得到的交流信号功率。PCC：电源提供的直流功率。2、功放的分类1、甲类功放导通角360度2、乙类功放导通角180度3、甲乙类功放导通角大于180度4、丙类功放导通角小于180度

射极输出器的输出电阻低，带负载能力强，但做功放不适合。为什么？解释如下：RbＶoVCCviibRL射极输出器能否做功率放大？RbVoVCCViRL射极输出器效率的估算：VotuoibQicVceVCC若忽略晶体管的饱和压降和截止区，输出信号Vo的峰值最大只能为：Vo的取值范围QicVCEVCC交、直流负载线UCEQ=0.5VCC

为得到较大的输出信号，假设将Q点设置在负载线的中部，令信号波形正负半周均不失真。VCC/RL1.直流电源输出功率2.最大负载功率3.最大效率如何解决效率低的问题？办法：降低Q点。既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用推挽输出电路，或称互补对称射极输出器。缺点：但又会引起截止失真。

互补对称功放的类型无输出变压器形式（OTL电路）无输出电容形式（OCL电路）OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、

PNP各一支；两管特性一致。类型：

互补对称功率放大电路

无输出电容的互补对称功放电路

（OCL电路）一、工作原理（设vi为正弦波）电路的结构特点：vi-VCCT1T2vo+VCCRLiL1.由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。2.双电源供电。3.输入输出端不加隔直电容。ic1ic2动态分析：(忽略导通压降）vi

0VT1截止，T2导通vi>0VT1导通，T2截止iL=ic1

;vi-VCCT1T2vo+VCCRLiLiL=ic2T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。因此，不需要隔直电容。静态分析：vi=0VT1、T2均不工作

vo=0V乙类放大的输入输出波形关系:vi-VCCT1T2vo+VCCRLiL死区电压ViVoV"oV´o

tttt交越失真：输入信号Vi在过零前后，输出信号出现的失真称为交越失真。交越失真(1)静态电流

ICQ、IBQ等于零；(2)每管导通时间等于半个周期；(3)存在交越失真。

乙类放大的特点：二、参数计算Vcm负载上得到的最大功率为：iL-VCCRLviT1T2Vo+VCC若忽略晶体管的饱和压降，则RL上的电压和电流的最大幅值分别为：满激励时电源提供最大直流平均功率：

流过每个电源的电流为半个正弦波，其平均值为:则两个电源提供的总功率为：tic1当满激励时效率为：结论：OCL电路效率较高；电流、电压波形存在失真。每管最大平均管耗PT1max：

令得出结论：输出电流振幅为满激励电流振幅的63.7％时，每管有最大平均管耗单管最大平均管耗PT1max与最大输出功率Pｏmax的关系：

结论：乙类功放最大平均管耗为最大输出功率的五分之一三、功率管极限参数限制VcmiL-VCCRLviT1T2Vo+VCC由得四、电路的改进1.克服交越失真交越失真产生的原因：在于晶体管特性存在非线性，vi

<vT时晶体管截止。iBiBuBEtuitUTVB1tVTtiBIBQ甲乙类放大的波形关系：ICQiCVBEiBib特点：存在较小的静态电流ICQ、IBQ。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。iCQVceVCC/RLVCCIBQ

无输出变压器的互补对称功放电路

（OTL电路）一、特点1.单电源供电；2.输出加有大电容。二、静态分析则T1、T2特性对称，令：0.5VCCRLviT1T2+VCCCAvL+-VC三、动态分析(忽略导通压降）设输入端在0.5VCC直流电平基础上加入正弦信号。若输出电容足够大，VC基本保持在0.5VCC，负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。ic1ic2交越失真RLviT1T2+VCCCAUL+-时，T1导通、T2截止；时，T1截止、T2导通。0.5VCCvit四、输出功率及效率若忽略交越失