ZR78L05N8TA带有源负载的射极耦合差分式放大电路,电路如图6,2.6所示,其中T1、T2对管是差分放大管,T3、T4对管组成镜像电流源作为T1、T2的有源负载,T5、T6对管,R,Re6和Re5构成电流源为电路提供稳定的静态电流。该电路是双人一单出差分式放大电路。

带有源负载的射极耦合差分式放大电路

工作原理,静态时,ui1=vi2=0,由ycc、-vEE、R、T6和Re6决定电路的基准电流ireF,即

                 JE6≈rREF=vcc+yEE-ybE6/R+re6

电路的电流源电流:         ie5=ie6re6/re5=io

故该电路又称比例电流源电路。差分电路的静态偏置电流rc1=Jc2≈rc3=rc4=

rc5/2=ro/2,此时输出电流jo=rc4-rc2=o,没有信号电流输出。

当加人信号电压vid时,uiJ=-ui2=uid/2,T1电流增加、T2电流减小,即ic1=-ic2,流入电流源的电流不变(即Jo不变),ve=0,故交流通路如图6.2.7a所示,图中画出的电流为信号电流,ic3=jc1,fc4=t3,ic2=-je1。所以输出电流io=ic4-ic2=ic1-(-Jc1)=2ic1。由图可见,带有源负载差分放大电路的输出电流是基本单端输出差放的两倍。

电压增益,由图6.2,7a在负载开路时可画出差模信号的半边电路T4、T2的小信号等效电路如图6.2.7b所示,图中T1-T4的GM值相同,由图可知ic4=ic1=gmuid/2,ic2=-ic1=-gmuid/2,由图6.2.7b的电路按照KCL有

gm(uid/2)-gm(-uid/2)-uo2/rce4-uo2/rce2=0

gmuid=uo2/rce2+uo2/rce4

由此可得单端输出电压增益

aud2=uo2/uid=gm(rcc2‖rce4)=b/rbe(rce2‖rce4)          (⒍2.20)

(a)有源负载差分式放大电路交流通路 (b)差模输人半边电路T4、T2的小信号等效电路

由式(6.2.20)可见,单端输出的电压增益接近于双端输出的电压增益,该电路的输出电阻Ro=rce2‖rce4,差模输人电阻Rid=2rlt,而共模输人电阻RIc=1/2[rbc+2(1+b)ro5],因电流源的内阻ro5(从T5的c5看进去的电阻)很大,电路的共模增益很小,可以忽略。

源极耦合差分式放大电路,前面所讨论的射极耦合差分式放大电路对共模输人信号有相当强的抑制能力,但它的差模输人阻抗很低。因此,在高输人阻抗模拟集成电路中,常采用路如图6.2.7b所示,图中T1~t2的gm值相同,由图可知|4=1|=gm,y2=e2输人电阻高、输入偏置电流很小的源极耦合差分式放大电路。

CMOS差分式放大电路,电路如图6.2.8所示,用8只增强型MOS管和正、负电源组成,其中T5、T6和T7构成基准电流(iREF)电路。以此为准,形成两组镜像电流源,上面一组由PMOS管T5、T3和T4组成,其中T3、T4用来作为由两只NMOS对管T1、T2组成的源极耦合差分式电路的有源负载c下面一组镜像电流源由NMOS管T7、T8组成,并由T8提供放大电路的偏置电流roc显然,通过Tl~T4的静态电流必等于F/2,若Jo=iREF,则T1~T4的电流等于rREF/2。根据6.1,2节的讨论已知,在设计这种电路时,通过调整各管的宽长比(W/L),可以实现该电路中各管电流之问的比例关系c电路中NMOSFET的衬底(P型半导体)均接至负电源一yss或低电位处,而PMOSFET的衬底(N型半导体)均接在正电源+yDD或高电位处,以保证衬底与沟道形成的PN结处于反向偏置状态。

带有源负载的源极耦合CMOS差分式放大电路

工作原理,在偏置电路中,T5、T6和T7各管的栅极均与漏极相连,电路的基准电流JR=rs5=JD6=rD7=Jo。静态时,输人电压ri1=ri2=0,由于电路对称,T1与

T2,T3与T4,T7与T8特性全同,所以JD1=JD2=rD3=FD4=Jo/2,输出电压qo=q1-q2=0c.

当接人输人信号电压ui1=-ui2=uid/2时,T1管的电流增加,ro1减少,T2管的电流减小,uo增加,所以输出电压ui1-ui2≠0,即两输出端d1和d2之间有信号电压输出。