第三章 多級放大電路和差動放大電路大電路功率放大電路_圖文

1、第3章多級放大電路差分放大電路功率放大電路 3.1 多級放大電路3.2 差分放大電路的分析3.3 功率放大電路返回目錄3.1 多級放大電路返回首頁多級放大電路的組成及耦合方式1 組成2 耦合形式1 組成第一級第二級第n-1級第n級R L輸入級中間級輸出級(末級前臵級(放大電壓放大功率 耦合兩單級放大電路間的連接耦合電路實現(xiàn)兩單級放大電路間連接的電路對耦合電路的要求:耦合電路能保證各級有合適的靜態(tài)工作點。耦合電路能保證不引起失真。盡量減小信號在耦合電路上的損失。2 耦合形式多級放大電路的連接,產(chǎn)生了單元電路間的級聯(lián)問題,即耦合問題。放大電路的級間耦合必須要保證信號的傳輸,并且必須保證各級的靜態(tài)工

2、作點正確。耦合電路采用直接連接或電阻連接,不采用電抗性元件。級間采用電容或變壓器耦合。電抗性元件耦合,只能傳輸交流信號,但漂移信號和低頻信號不能通過。直接耦合電路可傳輸?shù)皖l甚至直流信號,因而緩慢變化的漂移信號也可以通過直接耦合放大電路。直接耦合電抗性元件耦合根據(jù)輸入信號的性質(zhì),就可決定級間耦合電路的形式。c變壓器耦合SR 1B R CR +1C 2C Se BR 2E R LR +3C ov CCV +1E R 2B R iv EC 1B R 1C R iv 2C R L R CCV +ov 2B R S R BR +1C Se CC V +LR (a阻容耦合(b直接耦合三種耦合電路阻容耦合的

3、特點各級靜態(tài)工作點不互相影響不能集成。不能傳送直流、變化緩慢的信號。SR 1B R CR +1C 2C Se BR 2E R LR +3C ov CCV +1E R 2B R iv EC 不能傳送直流、變化緩慢或高頻信號。另變壓器需用有色金屬和磁性材料,體積大,成本高。傳遞電壓的同時,還可進行電壓、電流和阻抗變換各級靜態(tài)工作點不互相影響不能集成。SR BR +1C Se CC V +LR直接耦合的特點各級靜態(tài)工作點互相影響產(chǎn)生零點漂移?？煞糯笾绷骱妥兓徛男盘枴１阌诩?。1B R 1C R iv 2C R L R CCV ov 2B R零點漂移 是三極管的靜態(tài)工作點隨時間而逐漸偏離原有靜態(tài)值

4、的現(xiàn)象。產(chǎn)生零點漂移的主要原因是溫度的影響,所以有時也用溫度漂移或時間漂移來表示。工作點參數(shù)的變化往往由相應(yīng)的指標來衡量。返回一般將在一定時間內(nèi),或一定溫度變化范圍內(nèi)的輸出級工作點的變化值除以放大倍數(shù),即將輸出級的漂移值歸算到輸入級來表示的。例如V/C 或V/min 。阻容耦合多級放大電路的結(jié)構(gòu)特點兩極之間用電容耦合。前級的輸出電壓是通過耦合電容C 和后級的輸入電阻耦合到后級的。故叫阻容耦合耦合電容C 很大,起通交隔直的作用第二極第一極C2i r 1o v 2i v iv ov阻容耦合多級放大電路的分析靜態(tài)分析兩級電路分別分析,相當于分析兩個單級電路動態(tài)分析總電壓放大電路的放大倍數(shù)總輸入電阻1

5、i ir r =總輸出電阻2o o r r =212111v v i i o o o i o o i o v A A v v v v v v v v v v A =第二極第一極C2i r 1o v 2i v iv ov 1v A 2v A在求分立元件多級放大電路的動態(tài)參數(shù)時可將電路作兩種等效。一是將后一級的輸入電阻作為前一級的負載考慮,即將第二級的輸入電阻等效為第一級的負載電阻R L1=r i2。第二極第一極C2i r iv ov LR 1v A 2v A 第一極iv 1v A 2i r 第1種等效將后一級與前一級開路,計算前一級的開路電壓放大倍數(shù)和輸出電阻,并將其作為信號源內(nèi)阻加以考慮,共同

6、作用到后一級的輸入端。第二極第一極C1O r iv ov LR 1v A 2v A 第二極1O r ov LR 2v A 第2種等效例:電路如圖,問第一級的交流負載電阻是多少?第二級的信號源內(nèi)阻是多少?設(shè):1=2=50,r be1=r be2= 1.2k,求兩個管子的總的電壓放大倍數(shù),輸入電阻,輸出電阻。PNP 管的微變等效電路與NPN 管的完全相同iv ov L R k 1.53E R k 12C R k 1.5k 8.14B R 3B R k 5.715k 5.1k 3.3k 3.3k 101B R 2B R 1C R 1E R 2E R F10F10F 10F10F10CCV V12-i

7、u 2B R iu 1be r 1b i 11b i 1B R 1E R 3B R 2be r 2b i 22b i 2C R 1C R 4B R LR i v o v L R k 1.53E R k 12C R k 1.5k 8.14B R 3B R k 5.715k 5.1k 3.3k 3.3k 101B R 2B R 1C R 1E R 2E R F 10F 10F 10F 10F10CCV V 12-第一級的交流負載電阻就等于第二級的輸入電阻r i2=R B3|R B4|r be2=657第二級的信號源電阻就等于第一級的輸出電阻r o1=R c1=3.3k 106|2222-=-=be

8、 L C v r R R A 8.221(|112111-=+-=E be i C v R r r R A 8.241621=v v v A A A r o1r i2例:電路如圖,設(shè):1=2=50,1、計算各級靜態(tài)工作點;設(shè)V BE =0.6V 。2、畫微變等效電路。3、求兩個管子的總的電壓放大倍數(shù),輸入電阻,輸出電阻。SR 1B R CR +1C 2C Se BR 2E R LR +3C ov CC V +V12+K 130K 4K .511E R 2B R K 30K 20K 4K 4iv EC解V R R I V V AI I I I m AR V V I V R R R V ECCCC

9、CE C B E C E BEB E CC B B B B 6.3111111122=+-=-=+=第一級:V R I V V m A I I AR R V I E C CC CE B(第二級:1、靜態(tài)分析SR 1B R CR +1C 2C Se BR 2E R LR +3C ov CC V +V12+K 130K 4K .511E R 2B R K 30K 20K 4K 4iv EC動態(tài)分析2be r 1b i 11b i1B R 2B R 1be r CR BR 2E R LR 2b i 22b iov i v S R 1B RC R +1C 2C S e B R 2E R L R +3C

10、 o v CCV +V 12+K 130K 4K 5.11E R 2B R K 30K 20K 4K 4iv 98.0|96.0261(3001.1261(30022222222111=+=+=+=LE be LE v C be C be R R r R R A K I r K I r 180180|1(|2112121222-=-=+=v v v be i c v L E be B i A A A r r R A R R r R r =+=9711212211121BO be E o C o be B B i R |r r |R r R r k r |R |R r 2be r 1b i 1b

11、 i 1B R 2B R 1be r 1C R BR 2E R LR 2b i 2b i ov iv 返回1 直接耦合放大電路存在的問題及其解決辦法2 直接耦合放大電路的分析1、直接耦合放大電路存在的問題及其解決辦法前級與后級靜態(tài)工作點相互影響第一級:V CE1= V BE2=0.6VQ1接近飽和區(qū)第二級122C CBE CC B I R V V I -=I B2很大,Q 2進入了飽和區(qū),且深度飽和。所以,兩管均不能正常工作1B R 1C R iv 2C R L R CCV +ov 2B R 1CE V 2CE V1B R 1C R iv 2C R L R CCV ov 2B R 1CE V

12、2CE V ER 解決辦法在第二級加射極電阻R E 會使第二級集電極的靜態(tài)電位提高,使級數(shù)受限R E 會使第二級放大倍數(shù)下降 用穩(wěn)壓管代替電阻,其交流電阻小,直流電阻大IVIV1B R 1C R iv 2C R L R CCV +ov 2B R 1CE V 2CE V ER 1B R 1C R iv 2C R L R CCV +ov 2B R 1CE V 2CE V ZDPNP 和NPN 管交替使用,實現(xiàn)電平移動,可解決級數(shù)受限的問題2C R 2E R CCV 1B R 1C R 1E R 2B R T 1T 2IV Vo零點漂移是直接耦合放大電路存在的主要問題解決辦法1 采用恒溫措施2采用調(diào)

13、制和解調(diào)的方法,用阻容耦合多級放大電路來放大直流信號或低頻信號3 采用差動放大電路2直接耦合兩級放大電路的分析1B R 1C R iv 2C R L R CCV +ov 2B R 1CE V 2CE V ER 靜態(tài)分析畫出v i =0時的直流等效電路2111211B BE B BE CC B R V R V V I I I -=-=CB C CC CE R I I V V (211+-=CCE C BE C B C V R I V R I I =+22221(解方程組可求得V CE1和I B2動態(tài)分析方法與阻容耦合相同直流等效電路1B R 1C R 2C R L R CCV +ov 2B R

14、ER 2I 1I 1C I 2B I例:1= 2=100(1求靜態(tài)工作點A3.9111=+=EQ IBQ I V(=e1c1CQ1cc e1BQ1CQ1c1CQ1CC CEQ1=-=+-+-R R I V R I I R I V V CC Vb Rb R b R V 212B1+=mA93.011EQ1=-=e R BE V B V ImA.3/96.712(/(e2E2CC CQ2EQ2=-=-=R V V I I V(2動態(tài)分析先計算三極管的輸入電阻k 8.204.126101300mA(mV(261(=101300mA(mV(261(=E2bb be2E1bb be1=+=+=+=+I

15、r r I r r 電壓放大倍數(shù)c1i21i2be2be1(/100(5.1/2.8=58.3,3.1v R r A r r r -=-=-=式中6.1538.23.4100/(=be2L c22-=-=-r R R A v 2B R iv ov 1be r 1b i 1b i 1B R 1C R 2be r 2b i 2b i 2C R 89556.153(3.5821=-=v v v A A Ar i =r be1/ R B1/ R B2=3.1/51/20=3.1/14.4=2.55 k r o =R c2=4.3 k 2B R iv ov 1be r 1b i 1b i 1B R 1C

16、 R 2be r 2b i 2b i 2C R 返回3.2 差動放大電路1 原理電路2 典型的差動放大電路長尾電路3 恒流源差動放大電路返回兩半電路完全對稱有兩個輸入端,兩個輸出端1結(jié)構(gòu)特點:1 原理電路CR CCV 1i v o v CR 2B R 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2B R 21342對零點漂移的抑制作用TI C1I C2V O1V O2對稱IC1= I C2VC1= V C2VO=VO1-V O2=0CR CCV1ivov CR2BR1BR2iv1BR1ov2ov2BR2 134對零點漂移有抑制作用差放對零漂的抑制動畫3對信號的作用輸入信號加在1端和2端有

17、三種輸入方式差模信號輸入:v i1=-v i2,即v i1和v i2為大小相等,相位相反的一對信號。i b1i b2i c1i c2v o1v i2<0v i1>0v o2v o =v o1-v o2 0差模電壓放大倍數(shù)11121212122v i o i i o o i i o d A v v v v v v v v v A =-=-=差模電壓放大倍數(shù)等于單管電壓放大倍數(shù),說明用了兩倍的電路并沒有提高電壓放大倍數(shù)CR CCV +1i v o v CR 2B R 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2B R 2134v i1=v i2,即v i1和v i2為大小相等,

18、相位相同的一對信號。i b1i c1v o1v i2>0v i1>0v o =v o1-v o2 =0共模電壓放大倍數(shù)1=i oc v v A i b2i c2v o2對共模電壓放大倍數(shù)抑制(4對共模信號輸入:CR CCV +1i v o v CR 2B R 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2B R 2134(5比較輸入信號:v i1v i22221211i i i i i v v v v v -+= -+=2221212i i i i i v v v v v 共模信號差模信號差模信號共模信號動畫(6共模抑制比Cd CMRRA A K =理想:K CMRR (|l

19、g 20dB A A K CdCMR=7原理電路存在的問題靜態(tài)沒有調(diào)零每個管子的漂移沒有被抑制CR CCV 1i v o v CR 2B R 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2B R 2134返回2、典型的差動放大電路長尾電路CR CCV +1i v o v CR 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2134ER EEV -W R1增加元件的作用對共模信號有很強的負反饋作用,對差模信號短路CR CCV +1i v o v CR 1B R 2i v 1B R 1o v 2o v 2134ER EEV -W R E R W R 1c i 2c i 1c i 2c i

20、 對共模信號調(diào)零電位器,使v i =0時v o =0共模反饋電阻,能區(qū)別對待共模和差模信號E R W R 1c i 2c i 1c i 2c i 對差模信號提供R E 上的直流壓降,保證V E 02長尾電路的分析差分放大電路的輸入方式信號的輸入方式:若信號加到1端和2端之間,稱為雙端輸入CR CCV +iv o v CR 1B R 1B R 1o v 2o v 2134ER EEV -W R信號僅從一個輸入端和地之間加入,另一端接地,稱為單端輸入。CR CCV +iv o v CR 1B R 1B R 1o v 2o v 2134ER EEV -W R差分放大電路有兩個輸出端,一個是集電極C 1,另一個是集電極C 2。從C 1(3端和C 2(4端之間輸出稱為雙端輸出,差分放大電路的輸出方式CR CCV +iv o v CR 1B R 1B R 2134ER EEV -W R同相輸入端-輸出信號一定時,輸入信號與輸出信號極性相同的那個輸入端。反之,為反之為反相輸入端。僅從集電極C 1或C 2對地輸出,另一端開路,稱為單端輸出。CR CCV +iv o v CR 1B R 1B R 2134ER EEV -WR 動畫EC CE1=V V V -EB 1B EB 121(R R V V I EE +-3差動放大電路的靜態(tài)計算CR CCV +iv o v CR