第四章(差分和多级放大器)精选.docVIP

第四章(差分和多级放大器) 第四章（差分和多级放大器） 4.1考虑一个差分放大器，如图4-1所示，并假定晶体管的β非常大： (a)当晶体管保持在放大区，且vCB?0时，能够被应用的最大的共模输入信号是什么？ (b)如果输入一个大到足够使差分放大器的电流转向其中一边的差分信号，每个集电极的电压会怎样变化（在vd?0的条件下）？ (c)如果VCC提供的有效电压是5V，为了允许一个±3V共模输入信号，应选择多大的IRC？ (d)对于(c)中所得IRC的值，选择I和RC的值。用I可能的最大的值，使每个三极管的基电流不超过2μA（当I划分均匀）。假定β = 100。 解：(a)∵vCB?0∴vC?vB vB?vC?VCC?ICRC而IC?I2 ∴vB?VCC?I2RC I 2RC 1 2IR (b)每一边集电极的电压变化为(c)VBmax?VC?VCC?I2RC?5? 而VBmax?3V∴有IR?4V (d)IB1?IB2?2?A??100 ∴IC1?IC2?200?AIE1?IE2?202?A ∴I?404?AIR?4V ∴R?4 404?9.9K? 4.2设计电路如图4-1，使差分输入信号??15mV时，差分输出电压为1V（在两个集电极之间）。可以用一个2mA的电流源和正极为+10V的电压源。在这样的要求下，运行时共模输入电压的可能的最大值是多少？假设α≈1。 解：vd?15mVvo?1V ∵??1∴IC1?IC2?1mA ∴Ad?10.015?66.7V/V?gmRC R?1.72K?VCM?8.28V 4.3一个晶体管差分放大器使用200-μA的偏置电流。每个部件的gm的值是多少？如果β 为200，差分输入电阻是多少？ 解：4mA/VRi?100.5K? 4.4设计基础晶体管差分放大器电路，如图4-6，提供至少10kΩ的差分输入阻抗和200V/V的差分电压增益（输出在两个集电极之间）。规定三极管的β至少为100。有效电压源为10V。 解：Rid?10K? Rid?2r??2re(1??)VTI/2 ∴有I?1.01mA 当Rid?10K?时I?1.01mA??0.99 1.01 ?20mA/V ∴gm?ICT??I/2VT0.99??0.025 而Ad??200V/V?gmRC ∴RC?200gm?2000.02?10k? 1.01 2VC?VCC?ICRC?10??10?4.95V 4.5差分放大器的差模输入电压为5mV，它相应的CE半电路的等效信号是什么？如果射极电流源为50μA，半电路的re是多少？若集电极的负载阻抗为20kΩ，半电路的增益是多少？你认为每个集电极的信号输出电压的增幅是多少？ 解：(a)vd1?12vd?2.5mV 1 2I?50 2?25?A (b)IE1?IE2? ∴re?VTIE?250.025?1K? (c)半电路的增益=-gmRCRL gm??IE1VT?1mA/V RCRL?20K? ∴半电路???增益=-20V/V (d)vcm?2.5mV?20?50mV 4.6一个BJT差分放大器由2mA的恒流源提供偏置，且每个发射极接有100Ω的电阻。集电极通过5kΩ的电阻连接VCC。两个基极间有0.1V差分输入信号。 (a)求每个晶体管的发射极交流信号电流ie和输入信号vbe。 (b)每个BJT总的发射极电流为多少？ (c)每个集电极的vc是多少。假定α = 1。 (d)若输出在两集电极之间，求电压增益。 解：(a)IE1?IE2? re?VTIE?25mV1mA12I?1mA ?25? ie?vd2(re?RE)?0.1V2(25?100)?0.4mA vbe?ie?re?0.4?25?10mA (b)iE1?IE?iE?1?0.4?1.4mAiE2?1?0.4?0.6mA (c)??1IC?IEic?ie vC1??iCRC??(0.4?5K?)??2V vC2?iCRC??2V (d)Ad??RCre?RE??50.025?0.1??40V/V 4.7差分放大电路如图P4.7所示，其中β很大，（设β=100） (1) 已知vB1?vd2，vB2??vd2, 如果vd是在零附近的一个小信号，求差分放大增益vovd； (2) 已知vB1?vB2