直接耦合放大電路PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 直接耦合放大電路直接耦合放大電路 T1和T2兩個(gè)晶體管的參數(shù)完全一樣，則管子集電極靜態(tài)電位在溫度變化時(shí)也時(shí)時(shí)相等，電路以兩個(gè)管子集電極電位差作為輸出，可克服溫度漂移。 + + + - VC C uo uI1 VBB Rb1 Re1 Rc1 T1 + + - - uI2 Rb2 Re2 Rc2 T2 VBB + + - VC C uo uI1 Rb1 Re Rc1 T1 + + - - uI2 Rb2 VEE Rc2 T2 - iE1iE2 抑制溫度漂移的原理： （1）引入直流負(fù)反饋（Re）（由于發(fā)射極電阻降低電壓放大倍數(shù)，故將Re1和Re2合并）； （2）采用對(duì)稱電路： 第1頁(yè)/共3

2、7頁(yè) 共模信號(hào) 1212 12 BBCC CC iiii uu 012 1122 0 CC CQCCQC uuu UuUu （）（） 差模信號(hào) 1212 12 012 1 2 BBCC CC CC C iiii uu uuu u 差模信號(hào)作用下Re中電流變化為零，Re對(duì)差模信號(hào)無(wú)負(fù)反饋?zhàn)饔?，?duì)差模信號(hào)相當(dāng)于短路。 2、長(zhǎng)尾式差分放大電路 （1）電路 +VC C uo uI1 Rb1 Re Rc1 T1 +- uI2 Rb2 VEE Rc2 T2 - iE1 iE2 iC1iC2 iB2iB1 uC1uC2 第2頁(yè)/共37頁(yè) （3）共模放大倍數(shù)（描述抑制溫度漂移的能力） （2）靜態(tài)分析 CEQC

3、QEQCCCQCBEQ UUUVIRU 12 0 ocococ c IcIc uuu A uu 由于電路參數(shù)完全對(duì)稱，溫度變化時(shí)管子的電流變化完全相同，溫度漂移可等效成共模信號(hào)。 +VC C uo Rb1 Re Rc1 T1 +- Rb2 VEE Rc2 T2 - IEQ ICQICQ IBQIBQ IEQ IRE uC1uC2 2 BQbBEQEQeEE IRUIRV 2 EEBEQ EQ e VU I R 1 EQ BQ I I （） (Rb一般很小,可忽略。) 第3頁(yè)/共37頁(yè) （4）對(duì)差模信號(hào)的放大作用 2 ibbe RRr（） +VC C uod Rb 1 Re Rc 1 T1 +-

4、 Rb 2 VE E Rc 2 T2 - iE1 iC1iC2 iB1iB2 iE2 uC 1 uC 2 + - + + - - uI1 RL uId uId 2 uId 2 uI2 od d Id u A u 1 2 1 2 od Id u u 1 / 2 cL bbe RR Rr （） 2 oc RR uod + - - Rc1 Rc2 RL 2 RL 2 Rb1 Rb2 uId iB1 iB2 rbe 1 rbe 2 11B i 22B i 第4頁(yè)/共37頁(yè) （5）共模抑制比 （考察對(duì)差模的放大能力和對(duì)共模抑制的能力） d CMR c A K A 如將前面電路里的uI的極性反接，傳輸特性

5、就是同向傳輸特性。Uom的大小與使用的電源電壓有關(guān)。 （6）電壓傳輸特性（輸入輸出特性） 線性關(guān)系 同向傳輸特 性 反向傳輸特 性 -Uom Uom uod uId O 第5頁(yè)/共37頁(yè) 3、差分電路的四種接法 （1）雙端輸入雙端輸出 1 / 2 cL d bbe RR A Rr （） 應(yīng)用舉例： 220 ibbeoccCMR RRrRRAK （） R1、R2、R3、R4組成電橋，思考：什么時(shí)候電壓表讀數(shù)為零？ +VC C Re Rc 1 T1 VE E Rc 2 T2 - V R1R3 R4R2 Rb 1 Rb 2 第6頁(yè)/共37頁(yè) （2）雙端輸入單端輸出 靜態(tài)分析 111CEQCQEQCC

6、CQCBEQ UUUVIRU 靜態(tài)電流IBQ1=IBQ2，ICQ1=ICQ2 +VC C uo uI Rb Re Rc T1 + - Rb VEE Rc T2 - + - RL VCC Rc RL T1 c R cc V +V C C UCQ1 Rb Re T1 Rb VEE Rc T2 - UCQ2 + c R cc V L CCCC LC R VV RR / CCL RRR 2 EEBEQ EQ e VU I R 1 EQ BQ I I （） 222CEQCQEQCCCQCBEQ UUUVIRU 第7頁(yè)/共37頁(yè) a、輸入差模信號(hào) oc RR （思考：什么時(shí)候輸入與輸出同相？） 動(dòng)態(tài)分析

7、+VC C uo uI Rb Re Rc T1 + - Rb VEE Rc T2 - + - RL (/)/1 2()2 odCcLcL d IdBbbebbe uiRRRR A uiRrRr （） 2 ibbe RRr（） uod + + - - Rc Rc RL Rb Rb uId iB rbe rbe 1B i 第8頁(yè)/共37頁(yè) b、輸入共模信號(hào) 輸入共模信號(hào)時(shí)，Re電阻上的電流變化iRE=2 iE，發(fā)射級(jí)電位的變化ue=2 iE Re ，所以對(duì)每一個(gè)晶體管來(lái)說(shuō)，可認(rèn)為iE流過(guò)阻值為2Re的射級(jí)電阻。 +VC C uo uI Rb 2R e Rc T1 + - Rb VEE Rc T2

8、- + - RL 2R e uoc + + - - RcRL Rb 2R e uIc iB rbe B i +VC C uo uI Rb Re Rc T1 + - Rb VEE Rc T2 - + - RL 第9頁(yè)/共37頁(yè) 2(1) 2() dbbee CMR cbbe ARrR K ARr Re越大，KCMR越大。 (/) 2(1) occL c Icbbee uRR A uRrR uoc + + - - RcRL Rb 2R e uIc iB rbe B i 第10頁(yè)/共37頁(yè) （3）單端輸入、雙端輸出 2 I odIc u uAuA 在差模信號(hào)輸入時(shí)，如果電路參數(shù)不對(duì)稱，則共模放大倍數(shù)

9、Ac不為零，輸出端不僅有差模輸出電壓，而且還有共模輸出電壓。 +VC C uo Rb Re Rc T1 + - Rb VE E Rc T2 - + - RL uI-+ - uI 2 +VC C uo Rb Re Rc T1 + - Rb VE E Rc T2 - + - RL uI 2 + + - uI 2 uI 2 如果電路參數(shù)理想對(duì)稱，則Ac=0，KCMR為無(wú)窮大。 第11頁(yè)/共37頁(yè) 單端輸入、雙端輸出電路與雙端輸入、雙端輸出電路的區(qū)別：?jiǎn)味溯斎搿㈦p端輸出電路在差模信號(hào)輸入的同時(shí)，伴隨著共模信號(hào)輸入。 單端輸入、雙端輸出電路與雙端輸入、雙端輸出電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析完全相同。

10、（4）單端輸入、單端輸出 （分析與雙端輸入、單端輸出相同） +VC C uo uI Rb Re Rc T1 + - Rb VEE T2 - + - RL +VC C uo Rb Re Rc T1 + - Rb VEE T2 - RL - + - uI 2 + - uI 2 + + - uI 2 uI 2 -+ - uI 2 +VC C uo Rb Re Rc T1 + - Rb VE E Rc T2 - + - RL uI 2 + + - uI 2 uI 2 第12頁(yè)/共37頁(yè) 2 ibbe RRr（） / 2 0 2 L c d bbe c oc R R A Rr A RR （） /1 2

11、(/) 2(1) cL d bbe cL c bbee oc RR A Rr RR A RrR RR （） 四種接法的動(dòng)態(tài)參數(shù)歸納： 輸入電阻 雙端輸出 單端輸出 單端輸入，若輸入信號(hào)為uI，則 , 2 I IdIIc u uuu 第13頁(yè)/共37頁(yè) 12 12 : 2 II IcIdII uu uuuu 其其中中 （5）任意輸入情況下的合成輸出信號(hào) 1212 1 22 IIII I uuuu u 1212 2 22 IIII I uuuu u 1 2 2 2 Id IIc Id IIc u uu u uu +VC C uo uI1 Rb Re Rc T1 +- uI2 Rb VEE Rc T

12、2 - 第14頁(yè)/共37頁(yè) 4、具有恒流源的長(zhǎng)尾式差分放大電路 Re越大，KCMR越大，抑制溫漂的作用越強(qiáng)，但為了保持原來(lái)的靜態(tài)工作點(diǎn)，電源電壓就要增加，且集成電路中，制作大電阻也不容易，故靠增大Re的阻值來(lái)提高KCMR是不現(xiàn)實(shí)的。用晶體管電路來(lái)代替Re： +VCC uo uI 1 Rb R 3 R c T1 +- uI 2 R b VEE R c T2 - R 2 R1 I1 iE1 iE2 IB3 I2IE3 IC3 T3 uCE iC UCEQ ICQIBQ Q UCES 直流電阻 CEQ d CQ U r I 比較小 輸出曲線越平坦，交流電阻越大 交流電阻 CE ce C u r i

13、第15頁(yè)/共37頁(yè) 所以虛線中的電路可以保證在不增加電源電壓的情況下，保證原來(lái)的靜態(tài)工作點(diǎn)，同時(shí)增加KCMR 。 +VCC uo uI 1 Rb R 3 R c T1 +- uI 2 R b VEE R c T2 - R 2 R1 I1 iE1 iE2 IB3 I2IE3 IC3 T3 1 3 12 BEE R UV RR 333EBBE UUU 3 3 3 EEE E UV I R 2 3 12 3 EEBE R VU RR R 3C I 若忽略UBE3的影響，則IC3基本上是恒定電流。 第16頁(yè)/共37頁(yè) 5、零點(diǎn)可調(diào)的差分放大電路 調(diào)零：輸入端短路，輸出也為零，但T1和T2無(wú)法作到絕對(duì)對(duì)

14、稱，所以在前面電路中加一小電阻的電位器在兩個(gè)管子的發(fā)射極之間。+VC C uo uI1 Rb RW Rc T1 +- uI2 Rb VEE Rc T2 - iE1iE2 I 第17頁(yè)/共37頁(yè) 6、由場(chǎng)效應(yīng)管組成的差分放大電路 場(chǎng)效應(yīng)管組成的差分放大電路可以獲得較大的輸入電阻，也有四種接法，分析方法與晶體管組成的差分放大電路相同。 RgRg RdRd -VSS I T1T2 iS1iS2 uI1uI2 +VDD +- uo 第18頁(yè)/共37頁(yè) 例題1： 已知Rb=1K，Rc=10 K，RL=5.1 K，VCC=12V，VEE=6V，晶體管的=100，rbe= 2K。 （1）為使T1管和T2管的

15、發(fā)射極靜態(tài)電流均為0.5mA，Re的取值應(yīng)為多少？T1管和T2管的管壓降等于多少？ +VC C uod Rb 1 Re Rc 1 T1 +- Rb 2 VE E Rc 2 T2 - iE1 iC1 iC2 iB1iB2 iE2 uC 1 uC 2 + - uI1 RL uId uI2 解: (1) 5.3 2 EEBEQ e EQ VU Rk I 7 CQCCCQc UVIRV 7.7 CEQCQEQ UUUV uE 第19頁(yè)/共37頁(yè) （3）若將電路改成單端輸出，用直流表測(cè)得輸出電壓uo=3V，試問(wèn)輸入電壓uI約為多少？設(shè)IEQ=0.5mA，且共模輸出電壓忽略不計(jì)。 （2）計(jì)算Au、Ri和R

16、o的數(shù)值； / 2 68 L c u bbe R R A Rr 2()6 ibbe RRrk 220 oc RRk +VC C uod Rb 1 Re Rc 1 T1 +- Rb 2 VE E Rc 2 T2 - iE1 iC1 iC2 iB1iB2 iE2 uC 1 uC 2 + - uI1 RL uId uI2 1 (/)2.36 L CQCCCQcL cL R UVIRRV RR 第20頁(yè)/共37頁(yè) +VC C uod Rb 1 Re Rc 1 T1 +- Rb 2 VE E Rc 2 T2 - iE1 iC1 iC2 iB1iB2 iE2 uC 1 uC 2 + - uI1 RL uI

17、d uI2 （3）若將電路改成單端輸出，用直流表測(cè)得輸出電壓uo=3V，試問(wèn)輸入電壓uI約為多少？設(shè)IEQ=0.5mA，且共模輸出電壓忽略不計(jì)。 1 (/)2.36 L CQCCCQcL cL R UVIRRV RR 0.64 ooCEQ uuUV 11.4 o I d u umV A /1 56 2 cL u bbe RR A Rr 第21頁(yè)/共37頁(yè) 例題2: 電路如圖P3.8所示，T1管和T2管的均為40，rbe均為3k。試問(wèn)：若輸入直流信號(hào)uI1=20mv，uI2=10mv，則電路的共模輸入電壓uIC=？差模輸入電壓uId=？輸出動(dòng)態(tài)電壓uO=? 解：電路的共模輸入電壓uIC為： 由于

18、電路的共模放大倍數(shù)為零，故uO僅由差模輸入電壓和差模放大倍數(shù)決定。 +VC C uo I Rc T1 + - VEE T2 - uI1uI2 +- 10k 差模放大倍數(shù)Ad為: 12 15 2 II IC uu umV 差模輸入電壓uId為： 12 10 IdII uuumV 動(dòng)態(tài)電壓uo分別為: 67 2 C d be R A r 0.67 OdId uA uV 第22頁(yè)/共37頁(yè) 例題3: （1）靜態(tài)時(shí)T1管和T2管的發(fā)射極電流。 （2）若靜態(tài)時(shí)uO0，則應(yīng)如何調(diào)節(jié)Rc2的值才能使uO 0V？若靜態(tài)uO 0V，則Rc2 ？電壓放大倍數(shù)為多少？ 電路如圖所示，所有晶體管均為硅管，均為60，r

19、bb =100，靜態(tài)時(shí)UBEQ0.7V。試求： +VC C uo T1+ - VE E Rc 2 T2 - uI T3 R Re 3 Re 4 T4 10 k 2 k500 DZ + - 3.7 V Rc 4 10 k + - (+12V) (-6V) 解：（1）T3管的集電極電流 3 3 3 0.3 ZBEQ C e UU I R mA 第23頁(yè)/共37頁(yè) （2）若靜態(tài)時(shí)uO0，則應(yīng)減小 Rc2。 靜態(tài)時(shí)T1管和T2管的發(fā)射極電流IE1IE20.15mA +VC C uo T1+ - VE E Rc 2 T2 - uI T3 R Re 3 Re 4 T4 10 k 2 k500 DZ + -

20、 3.7 V Rc 4 10 k + - (+12V) (-6V) 44 0 oCcEE uIRV 2 444 2 c EeBEQ R c IRU I R uoIC4（ IE4 ） IB4 IB4= IC2 IRC2 IRC2RC2 第24頁(yè)/共37頁(yè) 當(dāng)uI0時(shí)uO0，T4管的集電極電流IC4VEE / Rc40.6mA。Rc2的電流及其阻值分別為： 2 4 242 0.14 c C RCBC I IIIImA 2 444 2 2 7.14 c EeBEQ R c c IRU I R Rk 44 0.6 EC IImA +VC C uo T1+ - VE E Rc 2 T2 - uI T3

21、R Re 3 Re 4 T4 10 k 2 k500 DZ + - 3.7 V Rc 4 10 k + - (+12V) (-6V) 第25頁(yè)/共37頁(yè) 電壓放大倍數(shù)求解過(guò)程如下： 2 2 26 (1) 10.7 bebb EQ mV rr I k 4 4 26 (1) 2.74 bebb EQ mV rr I k +VC C uo T1+ - VE E Rc 2 T2 - uI T3 R Re 3 Re 4 T4 10 k 2 k500 DZ + - 3.7 V Rc 4 10 k + - (+12V) (-6V) 516 2 1 2 442 1 . )(/ be ebec u r RrR

22、A 18 1 44 4 2 ebe c u Rr R A )( 297 21 uuu AAA 第26頁(yè)/共37頁(yè) 三、直接耦合互補(bǔ)輸出級(jí)（ OCL ） 電壓放大電路的輸出級(jí)基本要求: （1）輸出電阻低； （2）最大不失真輸出電壓盡可能大。 電路為共集放大電路，輸出電阻小，但此電路靜態(tài)時(shí)，輸出電壓不為零，且?guī)县?fù)載后工作點(diǎn)會(huì)改變。 1、基本電路 T ReRL ui Rb +VCC 第27頁(yè)/共37頁(yè) T ReRL ui +VCC -VEE 靜態(tài)時(shí)，輸出電壓為零，且?guī)县?fù)載靜態(tài)工作點(diǎn)不變，但此電路的輸出不對(duì)稱，當(dāng)ui0,最大輸出幅度為（VCC-UCES），當(dāng)ui 0時(shí)， ui 0時(shí)， 交越失真 u

23、i t O uo t O 第29頁(yè)/共37頁(yè) 2、消除交越失真的互補(bǔ)輸出級(jí) 加入靜態(tài)偏置，即在ui =0時(shí)， T1和T2都處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)。二極管動(dòng)態(tài)電阻很小，可認(rèn)為 T1和T2的基極動(dòng)態(tài)電位近似相等，且均為ui 。在輸入信號(hào)作用下，能保證至少有一個(gè)管子導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)雙向跟隨。 T1 RL ui +VCC -VCC T2 + uo - R1 D1 R2 D2 b1 b2 R3 R4 b1 b 2 T I I1 IB I2 集成電路中，一般采用倍增電路。 12 34 4 3 4 (1) B BCEBE BE RR UUU R R U R 第30頁(yè)/共37頁(yè) 合理選擇R3和R4的參數(shù)，可以得到UBE任

24、意倍數(shù)的直流電壓。 3、準(zhǔn)互補(bǔ)輸出電路 12 3 4 (1) B BBE R UU R R3 R4 R1 R2 T5 ui uo + - RL T1 T2 T3 T4 +VCC -VCC 要尋找特性完全對(duì)稱的NPN型和PNP型管比較困難，所以采用復(fù)合管，從輸出端看T2和T4均采用同種類型的管子，比較容易作到特性相同，且復(fù)合管增大了電流放大系數(shù)。 第31頁(yè)/共37頁(yè) 四、直接耦合多級(jí)放大電路 直接耦合多級(jí)放大電路常用差分電路做為輸入級(jí)，這樣可以減小電路的溫漂，增大共模抑制比，輸出級(jí)一般多采用OCL電路，這樣可以輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)，而且最大不失真電壓幅值可接近電源電壓。 例題： （1）說(shuō)明電路是幾級(jí)放大電路，各級(jí)分別是哪幾種基本放大電路；輸出電壓uo與uI1、 uI2的 極性關(guān)系。（2）設(shè)晶體管T1T9的電流放大倍數(shù)為19，試求出Au、Ri、Ro的表達(dá)式。 第32頁(yè)/