晶体管恒流源提高共射级放大增益问题请教

发表于 2020-11-6 09:34

大家好，最近学习新概念模电，看到用晶体管恒流源代替RC即可大幅度提高小信号放大增益，下面是我仿真的电路和波形，可以看到放大增益确实很大。
对此我产生了一个疑问，此思路在实际电路设计中有应用的机会吗？晶体管输出特性随着温度变化应该会发生变化，这样静态工作点很难稳定，会随着温度发生大幅变化吧？

登录 · 发表于 2020-11-6 09:35

发表于 2020-11-6 09:54

这叫有源负载，替代那个Rc，使其具有较大的动态电阻由此增大电压增益。

至于其利弊，这要看具体设计标的作取舍。

发表于 2020-11-6 10:40

本帖最后由 zlf1208 于 2020-11-6 10:41 编辑

有源负载在模拟IC内部大量使用，如果要在分立电路中使用，这个电路在稳定工作点和温度补偿等方面有很多变种，可以自己找书学习一下

登录 · 发表于 2020-11-6 10:51

模电书中说使用有源负载的原因是提高交流增益。

首先承认这个结果是没有问题的。

但是这个说法没有指出另一个关键点：IC设计讲究的低压低功耗。
现代半导体工艺的scale拼命减小，甚至做到了几个nm，目的就是降低功耗的同时提高速度。

有源负载的使用，其中一个重要原因就是满足这个要求。

有源器件的工作，需要个工作点Q，那么最容易、最常见的偏置方法是线性电阻R和E组合，便可以确定工作点Q：

但是这个电阻上消耗掉功率为：

这个功率以热的形式浪费掉了。

而芯片中的有源器件众多，加起来要浪费掉可观的能源，白白浪费能源，是不好的。

而使用有源器件等做成的非线性负载，可以同时完成确定工作Q，和减小能耗的目的，两不耽误：

如上图所示，电阻上能耗，相比于使用线性电阻，大大降低了。

登录 · 发表于 2020-11-6 10:56

IC中常用的FET，其中一个放大，一个连接成二极管的形式，其负载线如下图蓝线所示
而如果使用电阻R和电源E组合，负载线如下图红线所示。
两者一比较就知道，哪个耗能少了。

zlf1208 · 发表于 2020-11-6 14:10

xukun977 发表于 2020-11-6 10:56
IC中常用的FET，其中一个放大，一个连接成二极管的形式，其负载线如下图蓝线所示
而如果使用电阻R和电源E ...

感谢指导！也就是说用FET做有源负载，在相同IDQ的情况下，相比电阻负载VR FET有源负载的压降VDS更低，所以耗能也更低

zlf1208 · 发表于 2020-11-6 14:15

king5555 发表于 2020-11-6 13:20
提高交流增益和增大适用的电源电压的笵围。

请问增大适用电源电压范围，是指确定好工作点（即VCEQ和ICQ），有源晶体管负载相比电阻负载，可以通过调节基级电阻RB来做到更改EC，工作点不变的意思嘛

发表于 2020-11-6 14:16

zlf1208 发表于 2020-11-6 10:40
有源负载在模拟IC内部大量使用，如果要在分立电路中使用，这个电路在稳定工作点和温度补偿等方面有很多变种 ...

感谢，我继续学习，看后边有没有说明

发表于 2020-11-6 14:22

HWM 发表于 2020-11-6 09:54
这叫有源负载，替代那个Rc，使其具有较大的动态电阻由此增大电压增益。

至于其利弊，这要看具体设计标的作 ...

感谢！

发表于 2020-11-6 14:40

15156889380 发表于 2020-11-6 14:16
感谢，我继续学习，看后边有没有说明

感觉你是刚开始学，推荐你几本好书，据我所知，凡是读过这几本书的，没有说不好的，一定会给你很大的帮助。

1. 晶体管电路设计上下二册 [日] 铃木雅臣著，周南生译
2. 晶体管电路设计与制作 [日] 黑田彻著周南生译
3. 模拟技术应用技巧101例 [日] 稻叶保著关静译
这些书网上都有电子版的，如果资金允许，建议买纸质的，不是很贵

发表于 2020-11-6 14:55

zlf1208 发表于 2020-11-6 14:40
感觉你是刚开始学，推荐你几本好书，据我所知，凡是读过这几本书的，没有说不好的，一定会给你很大的帮助 ...

太谢谢了我先找找电子版！

发表于 2020-11-6 21:38

顶顶顶顶

发表于 2020-11-8 13:40

本帖最后由 zlf1208 于 2020-11-8 13:42 编辑

恒流源的特性：输出电流不受负载的影响，意味着理想电流源内阻为无穷大；
电压源的特性：输出电压不受负载的影响，意味着理想电压源内阻为0；
从这二个定义可知，它们都是从对抗负载变化的角度来定义的，所以它们的阻抗都是交流阻抗而非直流电阻。

共射极电路用来放大交流信号，其交流等效电路导出的公式所用到的都是交流阻抗，而普通的直流电阻其交流阻抗与直流电阻相同（忽略频率的影响），电流源和电压源的交流阻抗和它们在工作点处的直流电阻差别非常大。

理想电流源和电压源是得不到的，国内的书籍很少会给出实际的电流源和电压源的交流阻抗的概念性数值：电流源的阻抗K级到M级，电压源的交流阻抗毫欧级。

从电流源的定义还可以知道，电流源输出电流的能力不受负载的影响，意味着电路能够适应很宽的工作电压范围，这个电压范围主要的限制是电路中的器件所能承受的功率和器件的耐压，电路的工作电流不变，电压升高，功耗就会变大，现在的模拟IC，工作电流都比较小，所以功耗不是主要的限制，耐压才是最主要的限制。

发表于 2020-11-9 11:38

king5555 发表于 2020-11-6 18:47
你看为何运放可工作在电源很大笵围，例如LM358可以3~36v，靠的就是大量采用恒流源做偏罝，若用电阻去偏罝 ...

感谢，大概有个思路了

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