求解差分放大电路

点击联系发帖人 时间：2022-07-26 02:29

差分放大电路输出电压

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1、CMOS差分放大器一、差分放大器的基本电路结构CMOS差分放大器的基本电路结构如图 (a)、（b）所示二、工作原理假设M3与M4完全一致，则有：ID3ID4，即 ID1ID3ID4。根据输入状态来分析该电路的工作原理：（1）VGS1VGS2，则M1与M2的电流相等，即有：ID1ID2，所以ID4ID2，此时的输出电流为IoID4ID20。

2、这样输出电流Io等于差分对管的漏极电流ID1与ID2之差，它的最大电流值为IS，从而实现了差分放大器的差分输出信号转换成单端输出信号。图(b)则是另一种形式的CMOS差分放大器，PMOS管M1与M2作为差分对管，NMOS管M3与M5构成电流源电路，作为差分放大器的负载。差分放大器的工作电流由电流源IS所提供，该电路的工作原理如同图 (a)的电路结构一致。三、电路分析大信号分析以处于饱和区的NMOS管M0作为电流源。转换特性（1） Vi1Vi2：VGS2Vth2，M2截止，M1、M3、M0饱和，M4工作于深线性区，并为零电流，故Vo=VDD。注：当Vi1 VAVth时，M1 进入线性区。

3、（4） CMOS差分放大器的输入输出特性可以用前图表示 CMOS差分放大器的输入输出特性可以用前图表示。四、电路分析输入共模电压由以上的分析可知，只有电路中的所有MOS管都处于饱和区时，电路的增益为最大，而为了保证MOS 管处于饱和区，则必须对电路的输入共模电压进行合理的设定。由图（a）可以看出，M2饱和的条件是VDS2不小于VGS2Vth2，因此为了得到大允许输出压摆，输入的共模电平越小越好，但其小值为：VGS2+VDS0,min，此时放大器的输出最小为：VGS2VDS0minVth。 CMOS差分放大器中输入共模电平与输出压摆间的直接相关是这种电路的一个明显的缺点。五、电路分析平衡输入

4、时的输出电压平衡输入是指Vi1=Vi2，假设电路中M1与M2，M3与M4完全对称，存在沟道制效应为保则根据但由于存在沟道调制效应，为了保证ID1ID2 ID3 ID4，则根据饱和萨氏方程可知：Vo的电位必须与VA的电位相等，以确保VDS1VDS2，VDS3VDS4，所以输出电压应为：但在实际的CMOS差分放大器中，存在着电路的非对称性，这就会导致Vo与VA之间的很大偏差，可能促使M2或M4进入线性区。例如，当M2的阈值电压略小于M1的阈值电压，即使Vi1=Vi2，前者的电流就大于后者，造成Vo明显下降，由于这个原因，该电路很少使用在开环状态放大小信号。六小信号分析对图(a)中电路进行小信号分

5、析，为了简化分析，忽略衬底偏置效应，在小信号差分输入时，由于二极管连接的器件M3在节点Q处的电压增益远小于从输入到节点B处的电压增益，在节点A和B处的压摆有很大的不同，因此在节点 Q处的VO1与VO2的所产生的效应(分别通过ro1与 ro2)不能相互抵消，即节点Q不能认为是实际地，所以在计算该电路的差分增益时不能采用半电路概念。可以用两种方法求解小信号电压增益：（1）采用戴维南等效电路的方法求解；（2）根据基本单极放大器的增益公式|Av|=GmRo 来求解。七、小信号分析等效跨导Gm的计算考虑前图(a)中的电路，虽然该电路结构不是完全对称，但由于从节点A看进去的电阻较低且压摆较小，从节点A

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浙江科技学院模拟电子技术试卷

一、填空题。在题中“ ”处填上答案。（本题共16空，每空1分，总计16分） 1. 本征硅中若掺入3价元素的原子，形成的为______型半导体，多数载流子应是______，掺杂越多，则其数量一定越______，少数载流子是_______。

2．在实际应用的差分放大电路中，为了提高共模抑制比，通常用代替Re，这种电路采用电源供电方式。

3.某放大电路中正常放大的三极管，测得各电极对地电位为：VC= 7V，VB = 2.5V，VE = 1.8V则可判得为型管。 4.某电压放大电路的波特图如右。由图可得，中频电压增益│Avm│= 倍，上限截止频率fH = Hz，下限截止频率fL = Hz。

5.集成运放有两个输入端，一个叫端，另一个叫端。 6.工作于线性区的理想运放，其净输入端有两个特点：即净输入电压Vdi = 0和净输入电流Idi = 0通常称为和。

7. 在放大器中，为了稳定输出电流，降低输入电阻，应引入反馈；为了稳定输出电压，提高输入电阻，应引入反馈。

二、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。（本大题共10小题，每

得分小题2分，共20分）

1、选用差分放大电路的原因是：（

A、克服零漂 B、提高输入电阻

C、稳定放大倍数 D、以上各项都不是 2、对于放大电路，所谓闭环是指（）

A、考虑信号源内阻 B、存在反馈通路 C、接入电源 D、接入负载 3、当信号频率等于放大电路的fH时，放大倍数的值约下降到中频时的（） A、0.5 B、0.7 C、0.9 D、以上各项都不是

4、在一个NPN管组成的共射放大电路中，当输入电压为正弦波时，输出电压波形出现了正半周削顶，这种失真是（）

A、交越失真 B、截止失真 C、饱和失真 D、频率失真

5、电路如图所示，晶体管β =50，Rb=300k ，Re=3k ，晶体管T处于（） A、放大状态 C、饱和状态

6、乙类互补对称功率放大电路存在着（）

A、截止失真 B、交越失真 C、饱和失真 D、频率失真 7、如图所示电路中二极管的工作情况为（）

8、在差分放大电路中，若工作方式为双端输入、单端输出，则输出电阻和共模抑制比的特点为（）

A、RC；较低 B、RC；较高 C、2RC；较低 D、2RC；较高 9、已知某深度负反馈电路中基本放大器的放大倍数A=10000，反馈网络的反馈系数F=0.01则闭环放大倍数AF为（） A、10 B、50 C、100 D、1000

10、稳压管稳压电路如下图所示。已知Vi = 30V，VZ = 12V，R = 1kΩ，RL = 2.4kΩ。当开关闭合时，电压表V和电流表A1、A2的读数为（）

三、分析题。（本大题共2小题，共12分）

= 1kΩ。求该电路的上门限电压VT+与下门限电压

2. 在下图所示电路中，已知A1，A2为理想运放，其最大输出电压幅度为±15V；三极管穿透电流ICEO≈0，饱和压降近似为0V；VCC=6V。试求解：（1）当vi = 1V时的vo1，vo2，vo；（2）当vi = 5V时的vo1，vo2，vo。（6分）

四、计算题（共52分）

（1）静态工作点Q；

（2）画出小信号模型等效电路，（3）计算Av、Ri、RO；（16分）

2. 电路如图。设运放均为理想运放，稳压管Dz1和Dz2工作电压为VZ = 6V，Vi2=-3V。（1）试分析A1 ~ A3是否满足“虚短”，“虚地”的条件。（2）A1 ~ A3各组成何种基本应用电路？

3. 甲乙类双电源互补对称功放电路如下图所示（图中T1的偏置电路未画出）。已知输入电压Vi为正弦波，负载电阻RL = 8Ω，设推动级T1的电压放大倍数为－10倍，输出级电压放大倍数近似为1；VCC=16V。（1）计算当输入电压有效值为1V时电路的输出功率Po；

（2）计算负载上最大不失真输出功率Pomax。（3）指出二极管D1，D2的作用。

4. 电路如图所示，A为理想运放，Rt为特制的具有正温度系数的灯泡，回答：（7分）（1）为了产生正弦波振荡并取得稳幅效果，Rf和Rt应如何接入电路？试分别画入方

（2）为要起振，灯泡电阻允许的最大值是多少？

（3）电路的振荡频率是多少？

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1、单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式高等职业教育数字化学习中心知识点讲授内容项目七：基本放大电路目录明确任务：差分放大电路分析知识准备：差分放大电路的分析操作训练：差分放大电路的测试知识深化：差分放大电路的应用归纳总结（一）差分放大电路【引例】集成运放第一级差放电路作用分析集成运放输入级（第一级）的作用除了抑制零漂还有没有信号放大能力呢？在差分电路中用了一对对管构成的差分电路，放大能力和一个单管放大电路比较又如何？我们在该知识点里将对双端输入双端输出的差分电路的静态和动态进行分析，并明确电路连接方式与输出的关系。

(2直流通路（一）双端输入双端输出的差分电路分析求静态工作点（1）差模输入：画出差分电路的交流通路（一）双端输入双端输出的差分电路分析交流通路idiiuu21u21（1）差模输入：将交流通路中的三极管用微变等效电路图代替，画出差分电路的微变等效电路图（一）双端

3、输入双端输出的差分电路分析微变等效电路（一）双端输入双端输出的差分电路分析微变等效电路bebLrRAudAud)2RRc/-rRR-212ui1uo12ui2-ui1uo2-uo1uuAudLbebidod（在差模信号作用下，差分电路的放大倍数想当于单管共射电路的放大倍数，即差分电路用两倍的器件换来对零点漂移的抑制作用。差模电压放大倍数：)(2ridberRb差模输入电阻：差模输出电阻：Rod=2Rc（1）差模输入：画交流通路（只画出了半边电路交流通路）（一）双端输入双端输出的差分电路分析共模输入电路（2）共模输入：uic= ui1=ui2交流通路Re电阻引入负反馈作用，在差模输入时，

4、该电阻没有反馈作用。画差分电路半边微变等效电路（一）双端输入双端输出的差分电路分析共模输入电路（2）共模输入：uic= ui1=ui2微变等效电路021ocicOOiccuuuuuA共模电压放大倍数共模输入电阻： Ric=2Rb+rbe+2(1+)Re 共模输出电阻：Roc=2Rc 求解动态参数的关键是针对差模参数和共模参数，应分别画出微变等效电路进行计算。差模和共模微变等效电路的主要区别是对Re的处理不同：在差模等效电路中，Re视为短路。在共模信号作用下对单边电路而言，发射极等效电阻为2Re。虽然差动放大电路有四种接法，且有三种不同的输入信号。由于单端输入可以转换为双端输入；任意输入可

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