第15章：基本放大電路(二)_圖文

1、第15章:基本放大電路(二15.6 射極輸出器15.7 差動放大電路15.8 互補對稱功率放大電路15.6 射極輸出器射極輸出器其接法為共集電極電路,如圖:射極輸出器直流通路如圖:BEC R B1e s R SC 1C 2R LuiuOTU CCR Ei Bi EBEC R B1T U CCR EI BI CI E射極輸出器靜態(tài)分析根據(jù)射極輸出器的直流通路有:BB BC B E I I I I I I 1(+=+=+=EB BECC B R R U U I 1(+-=EE CC CE I R U U -=CCE E BE B B U I R U I R =+射極輸出器動態(tài)分析射極輸出器的微變等

2、效電路如圖:Er beBCe s R SR B R LR Eb I cI iI iU oU bI eI射極輸出器動態(tài)分析(一電壓放大倍數(shù)eL b be i I R I r U '+=eL o I R U '=be I I 1(+=L E LR R R /='i L be LoU R r R U '+'+=1(1(Lbe Lu R r R A '+'+=1(1(通常r be <<(1+RL ,A u 1,但I e =(1+I b ,射極輸出器動態(tài)分析(二輸入電阻eL b be i I R I r U '+=be I I

3、1(+=L E LR R R /='bL be i I R r U 1('+=1(/Lbe B i R r R r '+=計算時信號源略去,而負載電阻需計入。射極輸出器動態(tài)分析(三輸出電阻be I I 1(+=B S SR R R /='eS be o I R r U +'+=1+'+=1/Sbe E o R r R r 計算時負載電阻略去,而信號源內(nèi)阻需計入。bS be o I R r U ('+=射極輸出器應用特點:放大倍數(shù)近似為1,輸入阻抗大,輸出阻抗小;用作多級放大電路的輸入級;用作多級放大電路的輸出級;用作多級放大電路的緩沖級(

4、中間隔離級;思考:有如此應用能否使多級放大電路均采用射極輸出器作為每一級放大電路?例題(八在前圖的射極輸出器中,U CC = 12V ,=60,R B =200K ,R E =2K ,R L =2K ,信號源內(nèi)阻R S =100;求靜態(tài)值與A u 、r i 、r omAI I B E 14.21(=+=+K I r E1(200mAR R U U I EB BECC B 035.01(=+-=VI R U U E E CC CE 72.7=-=98.01(1(='+'+=Lbe Lu R r R A ='+=K R r R r Lbe B i 1.471(/=+BS b

5、e o R R r r15.7 差分放大電路直接耦合:把前級的輸出直接接到后級的輸入端形成的耦合方式。B EC R B11R C1T1U CCB EC R C2T2R E2uiR B21直接耦合的特點前后級之間直流工作狀態(tài)相互影響,靜態(tài)工作點必須統(tǒng)一考慮;可以放大直流信號或低頻率信號;不僅在分立元件電路中有應用,在集成電路中更得到廣泛應用;容易出現(xiàn)零點漂移(無輸入時有不規(guī)則的緩慢變化的電壓輸出問題,頻率特性:|A u|/|A u0|1f零點漂移零點漂移:輸入端短接,即無輸入時,有不規(guī)則的緩慢變化的電壓輸出;影響:由于后級的放大作用,零點漂移將與工作信號糾纏在一起,造成輸出信號失真;原因:溫度變

6、化(主要原因、電源電壓波動、參數(shù)變化;主要考慮位置:第一級;評價:溫度每變化一度折合到輸入端的漂移電壓。uOD ID A u u15.7.1 差分放大電路的原理放大差動信號的電路:具有抑制零點漂移的作用。R B2R C1R B1 u i1u OT1U CCR B2R C1R B1T2u i2差分放大電路的工作情況差分放大電路由二個對稱的放大電路組成,其結構、參數(shù)均相同,靜態(tài)工作點也相同;零點漂移抑制原理如下:21C C I I =021=-=C C o V V u 21C C I I =21C C V V =21C C V V =0(2211=+-+=C C C C o V V V V u差分

7、放大電路的信號輸入(一共模信號輸入:將差分放大電路的二個輸入端短接作為放大電路的信號輸入端,其輸出信號大小反映了差分放大電路抑制零點漂移的能力;共模輸入方式通常用于性能測試與分析評價而不用在工作電路中;差模信號輸入:二個輸入電壓大小相等、極性相反,其輸出電壓是兩個放大電路各自輸出電壓的二倍。差分放大電路的信號輸入(二比較信號輸入:差分放大電路的二個輸入端分別輸入不同的電壓信號,其輸出為:idic i u u u -=2(212121i i u i u i u o o o u u A u A u A u u u -=-=-=221i i ic u u u +=idic i u u u +=122

8、1i i id u u u -=二個輸入信號可以理解為差分放大電路的一個共模輸入信號與一個差模輸入信號之和:15.7.2 典型差分放大電路實際情況晶體管參數(shù)不可能完全相同,前述電路也不能輸入負電壓信號,為此差動放大電路常采用如下電路形式:R CR Bu i1u OT1U CCR CR BT2u i2R ER P典型差動放大電路的特點共模反饋電阻R E:具有電流負反饋的作用,起到穩(wěn)定工作點的作用,同時能削弱信號漂移,過程如下:調(diào)零電位器R P:當輸入為零時,由于電路的非完全對稱性存在輸出電壓,通過調(diào)節(jié)R P使輸出電壓為零;對于差模信號發(fā)射極電流一增一減相互抵消,流過R E的電流近似不變,因此R

9、E 對差模信號放大基本沒有影響。溫度I C1I C2I EU EU BE1U BE2I B1I B2I C1I C2差動放大電路的放大倍數(shù)共模放大倍數(shù):差模輸入電壓為零時,輸出電壓相對于共模輸入電壓的放大倍數(shù)icoc u u A 2=差模放大倍數(shù):共模輸入電壓為零時,輸出電壓相對于差模輸入電壓的放大倍數(shù)(共模不為零時因較小也可忽略ico c u u A 11=ico c u u A -=22cc c A A A =21idod u u A 2=ido d u u A 11=ido d u u A -=22dd d A A A =21雙端輸入雙端輸出差動放大電路輸入:u i1、u i2 (-u

10、i1、u i輸出:u o1、u o2 (-u o1、u o R CR B u i1u O1T1U CCR CR BT2u i2 -U EER ER Pu O2雙端輸入雙端輸出電路靜態(tài)分析單路直流通路圖:CB E I I I +=R CT1U CCR CT2-U EER ER BR B2I EI CI CI BI BBC I I =EE BE B B EE I R U I R U 2+=E EEE B BE EE B R U R R U U I 21(2+-=EEEC R U I 2EE C CCE E C C EE CC CE R U R U I R I R U U U 22-+=雙端輸入雙端

11、輸出電路動態(tài)分析單路交流通路圖,差模放大倍數(shù):2111(d beB Cb be B b C i o d A r R R i r R i R u u A =+-=+-=beB Cd i i i d i d i i o o i o d r R R A u u u A u A u u u u u u A +-T1R Bi ci bui1uo1beB L d r R R A +'-=2/LC LR R R ='(21be B i r R r +=Co R r 2考慮帶負載RL總的輸入、輸出電阻例題(四前述雙輸入雙輸出差模放大電路,U CC=12V,U EE=12V,=50,R C=10

12、K,R E=10K,R B=20K,R P=100, R L=20K,求靜態(tài)值和差模放大倍數(shù)。提示:R P較小,忽略;先求I C(I E,以此估算r be;再求A u單端輸入單端輸出差動放大電路輸入:u i1輸出:u o1或u o2R CR B u i1u O1T1U CCR CR BT2-U EER ER Pu O2單端輸入單端輸出電路的放大倍數(shù)反相放大倍數(shù)、同相放大倍數(shù):beB Li o i o d r R R u u u u A +'=-=2/2112beB Li o i o d r R R u u u u A +'-=2/2111共模抑制比:差模信號放大倍數(shù)與共模信號放

13、大倍數(shù)之比,A d 要大A c 要小,共模抑制能力越強,通過結構與參數(shù)盡可能對稱以及增大共模反饋電阻R E 的值來提高K CMRR 。cd CMRRA A K =(lg 20dB A A K cdCMR=15.8 互補對稱功率放大電路功率放大電路:低頻、高電壓、大電流;多級放大電路的末級,功率放大級,用于驅(qū)動揚聲器發(fā)音、電動機旋轉(zhuǎn)、繼電器動作等;功率放大電路需輸出盡可能大的信號與功率,同時還需考慮效率問題。靜態(tài)直流:定量分析;動態(tài)交流:定性分析。15.8.1 對功率放大電路的基本要求在不失真情況下能輸出盡可能大的功率,但要考慮晶體管極限參數(shù)P CM、I CM、U(BRCEO;大功率輸出,需要考

14、慮提高效率;效率、失真、輸出功率三者之間相互有影響。放大電路的工作狀態(tài)分析三種工作狀態(tài):甲類、甲乙類、乙類;甲類:靜態(tài)工作點處于交流負載線的中點,最高效率50%;甲乙類:靜態(tài)工作點沿交流負載線下移,靜態(tài)I C減小,有失真;乙類:靜態(tài)工作點沿交流負載線下移至I C0處,只有半波放大。i Cu CEQu CEi CQ0u Ci CQ15.8.2 互補對稱放大電路甲乙類與乙類放大電路效率較甲類放大電路有所提高,但卻產(chǎn)生了較大的失真,特別是乙類放大電路僅能放大半個波形的信號;采用處于甲乙類或乙類工作狀態(tài)的互補對稱放大電路,既能提高效率又能減小信號波形失真。無輸出變壓器(OTL的互補對稱放大電路由互補的

15、NPN與PNP兩個晶體管組成;靜態(tài)時U A=U CC/2,兩晶體管處于乙類狀態(tài);Ui正半周時T1導通T2截止,Ui負半周時T2導通T1截止,兩管子交替導通;電路實際上由兩個射極輸出器組成,具有輸入電阻高,輸出電阻低的特性;但當輸入電壓小于死區(qū)電壓時電路基本無輸出,導致輸出信號產(chǎn)生交越失真。u i1u OT1U CCC LR E1T2R LR E2AC具有推動級的互補對稱放大電路由于射極輸出的功率放大電路電壓放大倍數(shù)近似為1,另外大功率(大電流輸出時晶體管的輸入電流也較大,因此通常需要在前面加一級推動級;R1、R2 、D1 、D2用于給T1、T2提供偏置電流,同時還使放大電路處于甲乙類工作狀態(tài),

16、避免產(chǎn)生交越失真;通常:D1 、D2的壓降與U BE相同。u i u OT1+U CCC LR E1T2R LR E2R1C1C2R2R0D1D2A放大電路分析為調(diào)節(jié)與計算方便,通常選取:U D=U BE。電路靜態(tài)工作點:R0的電壓與R E1和R E2兩端的電壓相等,即:電流與電阻呈反比關系,選取合適的阻值使T1、T2處于甲乙類狀態(tài),避免交越失真;電容C1與C2可以使T1、T2得到相同交流信號驅(qū)動,避免信號正負波形的不對稱現(xiàn)象;通常R1與R2阻值相同、R E1與R E2阻值相同,整個電路的結構上下對稱,A點的電位處于U CC/2,以使放大電路有盡可能大的不失真輸出功率。功率放大電路常采用的復合

17、管具有相同特性的大功率PNP 與NPN 管配對比較困難,通常采用復合管的形式作為末級功放管;復合結構如圖:211/=b c i i T1T2BECT1T2BECNPNPNP1采用復合管的功率放大電路(新版無采用復合管的放大電路如圖:R6、R7用于減小T1、T2穿透電流(I CEO的影響,提高溫度穩(wěn)定性;D1、D2用于抵消復合管的U BE ,再加上R4的作用使復合管處于甲乙類狀態(tài),避免產(chǎn)生交越失真。u iu OT1+U CCC LR8T2R LR6AT5R2R3R4R1C EC1D1D2T3T4R5R7R9功率放大電路最大輸出功率與效率最大輸出功率P oM 、最大不失真效率:2CC ceMoM U U U =LCC L oM L o oMR U R U R U P 82/222=%=E oM P P L CC L oM oMR U R U I 2=LCCL CC AV C R U t td R U I 2(sin 2210(=LCCAV C CC E R UI U P 22(=無輸出電容（OCL）的互補對稱放大電路 當大功率時OTL電路需要 很大容