差分和多级放大器

TIP

共模信号与差模信号、BJT差分放大电路结构与电路分析、MOS差分放大电路结构与电路分析、镜像电流源结构及电路分析、多级放大器的耦合方式与电路分析。

习题及参考解答

知识点1：差分放大器基本概念

1、差分放大器的输入信号可分解为差模信号与共模信号的组合，差分放大器特征是对 ________ 有放大作用，而对 ________ 有抑制作用。

差模信号共模信号

2、简单的差分放大器双端输出时，对 ________ 信号有较强的抑制能力，而对 ________ 信号有较强的放大作用。

共模差模

3、已知理想差分放大电路输入端电压，，则其差模输入电压

__________ μV；共模输入电压 __________ μV。

20 90。差分为两电压值之差；共模为两电压之平均值。

4、差分放大电路的主要特点是 ________ 。

A. 有效放大差模信号，有力抑制共模信号

B. 既放大差模信号，又放大共模信号

C. 有效放大共模信号，有力抑制差模信号

D. 既抑制差模信号，又抑制共模信号

A

5、差分放大电路的共模抑制比 CMRR 越大，表明电路 ________ 。

A. 放大倍数越稳定 B. 交流放大倍数越大

C. 直流放大倍数越大 D. 抑制零漂的能力越强

D。
放大电路的零漂（Zero Drift）是指在没有输入信号时，放大器的输出偏离零点（或基准电平）的现象。这种现象通常是由于电路中的不稳定因素引起的，比如温度变化、电源电压波动、电子元件的老化、内部偏置电流的变化等。零漂对于精密放大电路来说是一个重要的性能指标，因为它会影响电路的精确度和稳定性。此处通过差分放大电路来减少对电源波动的敏感性。

6、通用型集成运放的输入级采用差分放大电路，这是因为它的 ________ 。

A. 输入电阻高 B. 输出电阻低 C. 共模抑制比大 D. 电压放大倍数大

C

7、关于差分电路，以下说法正确的是 ________ 。

A. 抗共模干扰能力强 B. 增益大 C. 占用芯片面积小 D. 以上都正确

A

知识点2：差分放大电路的结构与电路分析

1、如下图所示的差分放大电路，已知 β = 100， V， = 8.6 kΩ， = 10 kΩ，求：

(1) 直流电流；

(2) 电压放大倍数 (忽略厄利效应)；

(3) 差分放大器的输入电阻和输出电阻。

注：可取 25 mV 或 26 mV，在不同试卷的题目中的选取不尽相同。本题取 = 25 mV 更为便于计算。

(1)
(2)

【仅利用了一半电路作为输出，增益减半】
(3)

2、在下图所示电路中，已知 = 12 V， = 6 V，恒流源 = 1 mA， kΩ， kΩ；两只晶体管特性完全相同，且， kΩ。估算：

(1) 电路静态时和管的集电极电位和；

(2) 电路的差模放大倍数、差模输入电阻和双端输出电阻。

(1)

(2)

3、如下图所示差分放大器电路，假设电路参数理想对称，晶体管的均为100，负载电阻，滑动电阻的滑动端在中点。求电路的差模增益，差模输入阻抗和差模输出阻抗。

先求出静态工作电流
画出交流等效电路
列方程
【注】也可以不画交流等效电路，用半电路分析

4、如下图所示电路，所有元件理想对称，晶体管的均为 100，，，。试计算电位器滑动端在中点时管和管的发射极静态电流，以及放大器增益和差分输入电阻。

滑动端在中点时，管和管的发射极静态电流分析如下：

和分析如下：

5、在所示电路中，设各晶体管均为硅管，。

(1) 为使电路在静态时输出直流电位，应该选多大？

(2) 求电路的差模电压放大倍数；

(3) 若负电源（－12V）端改接公共地，分析各管工作状态及的静态值。

当时，，

(2) 求差模电压放大倍数

第二级（CE反相放大级）输入电阻为：

差模放大级：

反相放大级（发射极有退化电阻）：

(3) 若负电源（-12V）端改为接地，则因静态时，故、管处于截止状态，，，所以管也处于截止状态。故。
【注】focus on 管子电流，关联各电压量

6、下图中已知，，，，。当输入和为小信号时，求。

7、已知如图所示差放电路的，，，。求

(1) 静态工作点、和。

(2) 输入，不接负载时的输出电压。

(3) 输入，接负载时的输出电压。

(1) 静态工作点

(2) 不接时

(3) 接时

8、如下图所示的差分输入、单端输出放大电路，已知，，，求差分输入电阻、输出电阻、差分小信号增益（单位 dB）。（）

9、如下图所示电路，已知，，，，，求差分输入电阻，以及单端输出时的差分电压增益、共模电压增益和 CMRR。

由，

【注】把达林顿管看作一个的管子即可

10、差分放大器如下图所示，假定三极管和参数匹配。，，，。

(1) 求三极管发射极静态电流，并计算三极管微变等效电路的（或写为）；

(2) 如果，，是均值为 0 的小信号，求差模增益；

(3) 如果输入共模信号，求电路的共模增益；

(4) 计算共模抑制比；

(5) 如果，，求电路的输出电压。

(1)

(2)
(3)
(4)
(5)

知识点3：镜像电流源的结构与电路分析

1、下图所示电流镜中所有三极管的电流放大倍数均为 β，且。试推导、与之间的关系表达式。

在 X 点写 KCL 方程：
再在 P 点写 KCL 方程：
因此，，

2、设计右图电路，要求输出电流为。已知。假设和完全匹配，，，，，，计算电阻和电流源的输出电阻。

or (舍去)

3、下图中和分别为 ________ mA 和 ________ mA。

0.2 0.5

4、参数完全相同的三极管和组成下图所示的微电流电路。

(1) 推导和之间的关系式。

(2) 若在时测得，，估算电阻和的阻值。（取）

(1) 由可得：

(2) 已知，，估算电阻和的阻值

根据电路，得基准电流：
得：

知识点4：多级放大器

1、若三级放大电路中，，则其总电压增益为 ________ dB，折合为 ________ 倍。

80

2、如下图所示电路，已知，。

(1) 求静态电流和；

(2) 求中频增益；

(1)

(2)

【注】严格地讲，第一级的直流偏置需要用戴维南等效计算

3、假设由三极管构成的两级放大器中（两级组态不同），电压增益 = 20， = 0.99，则可猜测这两个放大器的组态分别为：第一级是 ________ 放大器，第二级是 ________ 放大器。

共基共集（射极跟随）。射极跟随为电压 buffer，增益接近于1；共射和共基，增益相差一个负号。

4、在双极型晶体管构成的多级放大电路中，为了增加电压增益，中间级一般采用 ________ 。

A. 共基放大电路 B. 共射放大电路

C. 共集放大电路 D. 共源放大电路

B

5、某学生设计了一个小信号电压放大电路，调试时发现电压增益很小，进一步分析后发现电路的输出阻抗较大，请问该学生可以采取以下哪种改进措施？ ________ 。

A. 在负载之前插入一个单位增益运放 B. 在负载之前插入一个射极跟随电路

C. 在负载之前插入一个源极跟随电路 D. 以上都可行

D

6、下图所示是一个运算放大器的内部电路，其中输入级是由两个MOS管 ________ 组成的 ________ 结构，输出级是由MOS管 ________ 组成的 ________ 结构；三个MOS管 ________ 构成两个镜像电流源分别为输入级和输出级提供直流偏置；两个MOS管 ________ 构成镜像电流源作为输入级的 ________ 。

和差分共源、和和有源负载

7、如图所示为两级阻容耦合放大电路，已知为 N 沟道耗尽型绝缘栅场效应管，，为双极型晶体管，，，忽略，求：

(1) 第二级电路的静态工作点和；

(2) 整个电路的中频电压放大倍数；

(3) 整个放大电路的输入电阻和输出电阻。

(1) 求第二级的静态工作点：

(或 )

(或 )
或

(2) 求电压放大倍数：

其中，（或）
（或）

所以，（或）
(3) 求输入电阻和求输出电阻：

差分和多级放大器 ​

习题及参考解答 ​

知识点1：差分放大器基本概念 ​

知识点2：差分放大电路的结构与电路分析 ​

知识点3：镜像电流源的结构与电路分析 ​

知识点4：多级放大器 ​