青島科技大學(xué) 數(shù)電 陳爽版第3章 多極放大電路

1、模 擬 電 子 技 術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)介本章介紹本章介紹:1.多級(jí)放大電路的耦合方式及分析方法；多級(jí)放大電路的耦合方式及分析方法；2.直接耦合多級(jí)放大電路的組成及分析；直接耦合多級(jí)放大電路的組成及分析；3.零點(diǎn)漂移的基本概念；零點(diǎn)漂移的基本概念；4.差分放大電路的分析計(jì)算；差分放大電路的分析計(jì)算；5.互補(bǔ)輸出級(jí)電路。互補(bǔ)輸出級(jí)電路。模 擬 電 子 技 術(shù) 為什么要多級(jí)放大？為什么要多級(jí)放大？ 由一個(gè)晶體管組成由一個(gè)晶體管組成基本放大電路基本放大電路的電壓放大倍數(shù)一的電壓放大倍數(shù)一般只有幾十倍。但是在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要放大般只有幾十倍。但是在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要放大非常微弱的信號(hào)，上述的放大倍數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不

2、夠的。非常微弱的信號(hào)，上述的放大倍數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。 為了獲得更高的電壓放大倍數(shù)，把多個(gè)基本放大電為了獲得更高的電壓放大倍數(shù)，把多個(gè)基本放大電路連接起來(lái)，組成路連接起來(lái)，組成“多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路”。 其中每一個(gè)基本放大電路叫做其中每一個(gè)基本放大電路叫做一一“級(jí)級(jí)”，而級(jí)與級(jí)，而級(jí)與級(jí)之間的連接方式則叫做之間的連接方式則叫做“耦合方式耦合方式”。第第 3 章章多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路模 擬 電 子 技 術(shù)3.1 多級(jí)放大電路的耦合方式多級(jí)放大電路的耦合方式3.1.13.1.1直接耦合直接耦合一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置存在兩個(gè)問(wèn)題：存在兩個(gè)問(wèn)題：1

3、）第一級(jí)的靜態(tài)工作）第一級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)已接近飽和區(qū)。點(diǎn)已接近飽和區(qū)。2）由于采用同種類(lèi)型的管）由于采用同種類(lèi)型的管子，級(jí)數(shù)不能太多。子，級(jí)數(shù)不能太多。UCEQ1UBEQ2模 擬 電 子 技 術(shù)為了解決第一個(gè)問(wèn)題：為了解決第一個(gè)問(wèn)題：可以采用如下的辦法?？梢圆捎萌缦碌霓k法。（b）RRb1C1uiuoTT12e2RRC2加入電阻加入電阻Re2模 擬 電 子 技 術(shù)RRB1C1R C2uiuoTT12RUz z+VDz zCC在在T2的發(fā)射極的發(fā)射極加入穩(wěn)壓管加入穩(wěn)壓管模 擬 電 子 技 術(shù)RRB1C1R E2uiuoTT12RC2VCC+為了解決第二個(gè)問(wèn)題：可以在電路中為了解決第二個(gè)問(wèn)題：可以在電

4、路中采用不同類(lèi)型采用不同類(lèi)型的管子的管子，即，即NPN和和PNP管配合管配合使用，如下圖所示使用，如下圖所示。利用利用NPN型管和型管和PNP型管進(jìn)行電平移動(dòng)型管進(jìn)行電平移動(dòng)模 擬 電 子 技 術(shù)（1）電路可以放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。）電路可以放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。由由于級(jí)間是直接耦合，所以電路可以放大緩慢變化的信于級(jí)間是直接耦合，所以電路可以放大緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。號(hào)和直流信號(hào)。（2）便于集成。）便于集成。由于電路中只有晶體管和電阻，沒(méi)有由于電路中只有晶體管和電阻，沒(méi)有電容器和電感器，因此便于集成。電容器和電感器，因此便于集成。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)

5、不獨(dú)立，相互影響）各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)不獨(dú)立，相互影響。會(huì)給設(shè)計(jì)、。會(huì)給設(shè)計(jì)、計(jì)算和調(diào)試帶來(lái)不便。計(jì)算和調(diào)試帶來(lái)不便。（2）引入了零點(diǎn)漂移問(wèn)題）引入了零點(diǎn)漂移問(wèn)題。零點(diǎn)漂移對(duì)直接耦合放大。零點(diǎn)漂移對(duì)直接耦合放大電路的影響比較嚴(yán)重。電路的影響比較嚴(yán)重。二、直接耦合放大電路的優(yōu)缺點(diǎn)二、直接耦合放大電路的優(yōu)缺點(diǎn)模 擬 電 子 技 術(shù)3.1.2 3.1.2 阻容耦合阻容耦合圖圖3.1.2 兩級(jí)阻容耦合放大電路兩級(jí)阻容耦合放大電路一、電路圖一、電路圖模 擬 電 子 技 術(shù)1）各級(jí)的直流工作點(diǎn)相互獨(dú)立各級(jí)的直流工作點(diǎn)相互獨(dú)立。由于電容器。由于電容器對(duì)直流對(duì)直流 量的電抗為無(wú)窮大，量的電抗為無(wú)窮大，因而隔直流而

6、通交流，所以它因而隔直流而通交流，所以它們的直流通路相互隔離、相互獨(dú)立的。們的直流通路相互隔離、相互獨(dú)立的。 2）在傳輸過(guò)程中，交流信號(hào)損失少。在傳輸過(guò)程中，交流信號(hào)損失少。只要只要輸入信號(hào)頻率輸入信號(hào)頻率較高，耦合電容容量較大較高，耦合電容容量較大，前級(jí)的輸出信號(hào)就可以幾，前級(jí)的輸出信號(hào)就可以幾乎沒(méi)有衰減地傳遞到后級(jí)的輸入端，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)放大。乎沒(méi)有衰減地傳遞到后級(jí)的輸入端，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)放大。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：3）電路的溫漂小。）電路的溫漂小。二、阻容耦合電路的優(yōu)缺點(diǎn)：二、阻容耦合電路的優(yōu)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1）低頻特性差；）低頻特性差；不能放大變化緩慢的信號(hào)。不能放大變化緩慢的信號(hào)。2）無(wú)法集成；）無(wú)法集

7、成；在集成電路中制造大容量電容很困難。在集成電路中制造大容量電容很困難。模 擬 電 子 技 術(shù)3.1.3 變壓器耦合變壓器耦合一、電路圖一、電路圖圖圖3.1.3 變壓器耦合共射放大電路變壓器耦合共射放大電路變壓器變壓器通過(guò)磁路的耦合把通過(guò)磁路的耦合把一次側(cè)的交流信號(hào)一次側(cè)的交流信號(hào)傳送到傳送到二次側(cè)二次側(cè)。為什么要講變壓器耦合？為什么要講變壓器耦合？因?yàn)樽儔浩髟趥魉徒涣餍盘?hào)的因?yàn)樽儔浩髟趥魉徒涣餍盘?hào)的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)電流、電壓以及阻抗電流、電壓以及阻抗變換。變換。beLurRA 模 擬 電 子 技 術(shù)二、電路特點(diǎn)：二、電路特點(diǎn)：1.用于阻抗變換用于阻抗變換圖圖3.1.4 變壓器耦合

8、的阻抗變換變壓器耦合的阻抗變換U1U2阻抗比等于圈數(shù)比的平方阻抗比等于圈數(shù)比的平方LLLLLRNNRIIRRIRIPPNNIINNUU22121222212112212121 LP150頁(yè)頁(yè)書(shū)中漏掉書(shū)中漏掉模 擬 電 子 技 術(shù)變壓器耦合的電壓放大倍數(shù)變壓器耦合的電壓放大倍數(shù)beLurRA （3.1.2）2. 用于選頻放大電路用于選頻放大電路晶體管收音機(jī)的晶體管收音機(jī)的中頻放大級(jí)中頻放大級(jí)只對(duì)只對(duì)465KHz的信號(hào)有放大作用的信號(hào)有放大作用LLRNNR221 其中其中模 擬 電 子 技 術(shù)三、變壓器耦合電路的優(yōu)缺點(diǎn)三、變壓器耦合電路的優(yōu)缺點(diǎn)1. 由于變壓器耦合電路的前后級(jí)靠磁路耦合，所以與阻容

9、耦由于變壓器耦合電路的前后級(jí)靠磁路耦合，所以與阻容耦合電路一樣，它的各級(jí)放大電路的合電路一樣，它的各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試便于分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試。2. 可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換。3. 可以組成可以組成LC諧振電路，用于選頻放大。諧振電路，用于選頻放大。4. 低頻特性差，不能放大變化緩慢的信號(hào)。低頻特性差，不能放大變化緩慢的信號(hào)。5. 非常笨重，不能集成化。非常笨重，不能集成化。模 擬 電 子 技 術(shù)3.1.4 3.1.4 光電耦合光電耦合 光電耦合是以光信號(hào)為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的耦合和傳遞光電耦合是以光信號(hào)為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的耦合和傳遞的，因

10、其抗干擾能力強(qiáng)而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。的，因其抗干擾能力強(qiáng)而得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。一、光電耦合器一、光電耦合器 光電耦合器是實(shí)現(xiàn)光電耦合的基本器件，它將發(fā)光元件光電耦合器是實(shí)現(xiàn)光電耦合的基本器件，它將發(fā)光元件（發(fā)光二極管）與光敏元件（光電三極管）相互絕緣地組合（發(fā)光二極管）與光敏元件（光電三極管）相互絕緣地組合在一起。在一起。發(fā)光元件為輸入回路發(fā)光元件為輸入回路，它將電能轉(zhuǎn)換成光能；，它將電能轉(zhuǎn)換成光能；光敏光敏元件為輸出回路，元件為輸出回路，它將光能再轉(zhuǎn)換成電能，實(shí)現(xiàn)了兩部分電它將光能再轉(zhuǎn)換成電能，實(shí)現(xiàn)了兩部分電路的電氣隔離，從而可有效地抑制電干擾。在路的電氣隔離，從而可有效地抑制電干擾。在

11、輸出回路常輸出回路常采采用復(fù)合管（也稱(chēng)達(dá)林頓結(jié)構(gòu)）用復(fù)合管（也稱(chēng)達(dá)林頓結(jié)構(gòu)）形式以增大放大倍數(shù)。形式以增大放大倍數(shù)。模 擬 電 子 技 術(shù)DICEC)u(fi =（3.1.3）光電耦合器的傳輸比光電耦合器的傳輸比 當(dāng)管壓降當(dāng)管壓降UCE為定值（足夠大）為定值（足夠大）時(shí)，時(shí)，iC的變化量與的變化量與iD的變化量之的變化量之比稱(chēng)為傳輸比比稱(chēng)為傳輸比CTR，即：，即：CEUDCiiCTR (3.1.4)光電耦合器及其傳輸特性光電耦合器及其傳輸特性CTR值在值在0.11.5之間之間模 擬 電 子 技 術(shù)二、光電耦合放大電路二、光電耦合放大電路圖圖3.1.6 光電耦合放大電路光電耦合放大電路圖圖3.1

12、.6 光電耦合放大電路光電耦合放大電路隔離電壓可達(dá)隔離電壓可達(dá)到到2000V模 擬 電 子 技 術(shù)3.2 多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析一、多級(jí)放大電路的放大倍數(shù)一、多級(jí)放大電路的放大倍數(shù) Au1. 單級(jí)放大電路的方框圖和放大倍數(shù)單級(jí)放大電路的方框圖和放大倍數(shù)iouuUUARiRo模 擬 電 子 技 術(shù)321332211231211uuuioioioooooioiouAAAUUUUUUUUUUUUUUA 2. 多級(jí)放大電路的方框圖和電壓放大倍數(shù)多級(jí)放大電路的方框圖和電壓放大倍數(shù)Ui1=Ui ; Ui2=Uo1 ; Ui3=Uo2 ; Uo=Uo3考慮級(jí)與級(jí)之間的相互影響，計(jì)算各級(jí)

13、電壓放大考慮級(jí)與級(jí)之間的相互影響，計(jì)算各級(jí)電壓放大倍數(shù)時(shí)，應(yīng)把倍數(shù)時(shí)，應(yīng)把后級(jí)的輸入電阻作為前級(jí)的負(fù)載處理后級(jí)的輸入電阻作為前級(jí)的負(fù)載處理!模 擬 電 子 技 術(shù)（2）輸入和輸出電阻的計(jì)算）輸入和輸出電阻的計(jì)算多級(jí)放大電路的多級(jí)放大電路的輸入電阻輸入電阻為第一級(jí)放大電路的輸入電阻。為第一級(jí)放大電路的輸入電阻。多級(jí)放大電路的多級(jí)放大電路的輸出電阻輸出電阻為最后一級(jí)放大電路的輸出電阻。為最后一級(jí)放大電路的輸出電阻。Ri=Ri1Ro=Ron模 擬 電 子 技 術(shù)【例3.2.1】15k5k5k2.3k100k5k5k如圖所示的兩級(jí)電壓放大電路，如圖所示的兩級(jí)電壓放大電路，已知已知1= 2 =50，rb

14、e1=1.2k, rbe1=1k圖圖3.1.2 兩級(jí)阻容兩級(jí)阻容耦合放大電路耦合放大電路模 擬 電 子 技 術(shù)15k5k5k2.3k100k5k5k解：求解：求Q點(diǎn)點(diǎn)VRRIVUEQCCCEQ7 . 4)3 . 25(112)(4311 VVRRRURRR3121555/1CC211BEQ1214 ）（ mARUUI13 . 27 . 034BEQ1BQ1EQ1 mAII02. 05011CQBQ1 模 擬 電 子 技 術(shù)15k5k5k2.3k100k5k5kARRUVI 325511007 . 012)1(625BEQ2CCBQ2 mAII6 . 132)501()1(BQ22EQ2 VRI

15、VUEQCCCEQ456 . 112622 模 擬 電 子 技 術(shù)圖3.2.2 圖3.2.1 所示電路的交流等效電路Ro圖圖3.2.2 圖圖3.2.1 所示電路的交流等效電路所示電路的交流等效電路 KRRrRRLbe56)/)(1(/6225i2 12311111)/(beibeLurRRrRA 1912 . 156556550 992. 0)/)(1()/)(1()1()1(62262222222 LbeLLbeLuRRrRRRrRA 模 擬 電 子 技 術(shù)-1模 擬 電 子 技 術(shù)3.3 3.3 直接耦合放大電路直接耦合放大電路工業(yè)控制中的很多物理量均為模擬量，如溫工業(yè)控制中的很多物理量均

16、為模擬量，如溫度、流量、壓力、液面、長(zhǎng)度等等，它們通過(guò)各度、流量、壓力、液面、長(zhǎng)度等等，它們通過(guò)各種不同傳感器轉(zhuǎn)化成的電量也均為變化緩慢的非種不同傳感器轉(zhuǎn)化成的電量也均為變化緩慢的非周期性信號(hào)，而且比較微弱，這類(lèi)信號(hào)只有通過(guò)周期性信號(hào)，而且比較微弱，這類(lèi)信號(hào)只有通過(guò)放大才能驅(qū)動(dòng)負(fù)載；由于信號(hào)變化緩慢；所以采放大才能驅(qū)動(dòng)負(fù)載；由于信號(hào)變化緩慢；所以采用直接耦合放大電路將其放大最為方便。用直接耦合放大電路將其放大最為方便。模 擬 電 子 技 術(shù)圖圖3.3.1 零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象3.3.1 直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其發(fā)生的原因一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)

17、象及其發(fā)生的原因在直接耦合放大電路中，即使將輸入端短路，用靈敏的在直接耦合放大電路中，即使將輸入端短路，用靈敏的直流表測(cè)量輸出端，也會(huì)有變化緩慢的輸出電壓，如圖直流表測(cè)量輸出端，也會(huì)有變化緩慢的輸出電壓，如圖331所示。這種所示。這種輸入電壓輸入電壓(uI)為零而輸出電壓為零而輸出電壓(uO)不為零不為零且緩慢變化的現(xiàn)象且緩慢變化的現(xiàn)象，稱(chēng)為，稱(chēng)為零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。1.何謂零點(diǎn)漂移？何謂零點(diǎn)漂移？模 擬 電 子 技 術(shù)2. 零點(diǎn)漂移發(fā)生的原因零點(diǎn)漂移發(fā)生的原因 在放大電路中，任何參數(shù)的變化，如在放大電路中，任何參數(shù)的變化，如電源電壓電源電壓的的波動(dòng)波動(dòng)、元件的元件的老化老化、半導(dǎo)體、半

18、導(dǎo)體元件參數(shù)隨溫度變化元件參數(shù)隨溫度變化而產(chǎn)生的變化，而產(chǎn)生的變化，都將產(chǎn)生都將產(chǎn)生輸出電壓的漂移輸出電壓的漂移。 在直接耦合放大電路中，由于在直接耦合放大電路中，由于前后級(jí)直接相連前后級(jí)直接相連，前一，前一級(jí)的級(jí)的漂移漂移電壓會(huì)和有用信號(hào)一起被電壓會(huì)和有用信號(hào)一起被送到下一級(jí)送到下一級(jí)，而且逐級(jí)，而且逐級(jí)放大，以至于有時(shí)在輸出端很難區(qū)分什么是有用信號(hào)、什放大，以至于有時(shí)在輸出端很難區(qū)分什么是有用信號(hào)、什么是漂移電壓，放大電路不能正常工作。么是漂移電壓，放大電路不能正常工作。 由溫度變化所引起的半導(dǎo)體器件參數(shù)的變化是產(chǎn)生零由溫度變化所引起的半導(dǎo)體器件參數(shù)的變化是產(chǎn)生零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的主要原因，因而

19、也稱(chēng)零點(diǎn)漂移為點(diǎn)漂移現(xiàn)象的主要原因，因而也稱(chēng)零點(diǎn)漂移為溫度漂移溫度漂移，簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)溫漂溫漂。模 擬 電 子 技 術(shù) 從某種意義上講，零點(diǎn)漂移就是從某種意義上講，零點(diǎn)漂移就是Q點(diǎn)的漂移。因此，在點(diǎn)的漂移。因此，在第二章第二章24節(jié)中所講到的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法，也是抑制節(jié)中所講到的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法，也是抑制溫度漂移的方法。抑制溫度漂移的方法歸納如下：溫度漂移的方法。抑制溫度漂移的方法歸納如下：二、抑制溫漂的方法二、抑制溫漂的方法TIC(IE)UE(UB不變不變)UBEIB IC缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：Re 造成造成 Au 下降下降1在電路中引入直流負(fù)反在電路中引入直流負(fù)反饋，例如典型的靜態(tài)工作點(diǎn)饋，例如典

20、型的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中穩(wěn)定電路中Re所起的作用。所起的作用。模 擬 電 子 技 術(shù) 2采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ脽崦粼?lái)抵消放大管的變采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?，利用熱敏元件?lái)抵消放大管的變化。例如圖化。例如圖245所示電路中的二極管。所示電路中的二極管。溫度補(bǔ)償?shù)脑恚簻囟妊a(bǔ)償?shù)脑恚?ICQ IDIBQICQ缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：開(kāi)環(huán)電路，開(kāi)環(huán)電路， 很難精確補(bǔ)償很難精確補(bǔ)償 IDT模 擬 電 子 技 術(shù) 3采用特性相同的管子，使它們的溫漂相互抵消，采用特性相同的管子，使它們的溫漂相互抵消，構(gòu)成構(gòu)成“差分放大電路差分放大電路”。這個(gè)方法也可歸結(jié)為溫度。這個(gè)方法也可歸結(jié)為溫度補(bǔ)償。補(bǔ)償。模 擬 電 子 技

21、術(shù)3.3.2 3.3.2 差分放大電路差分放大電路一、電路的組成一、電路的組成 特點(diǎn)：特點(diǎn)： a.兩只完全相同的管子；兩只完全相同的管子； b.兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸入端， 兩個(gè)輸出端；兩個(gè)輸出端； c.元件參數(shù)對(duì)稱(chēng)；元件參數(shù)對(duì)稱(chēng)；共模信號(hào)：共模信號(hào)：Ui1=Ui2差模信號(hào)：差模信號(hào)：Ui1=-Ui2模 擬 電 子 技 術(shù)為使電源與信號(hào)源為使電源與信號(hào)源“共地共地”長(zhǎng)尾式差分放大電路長(zhǎng)尾式差分放大電路模 擬 電 子 技 術(shù)二、長(zhǎng)尾式差分放大電路二、長(zhǎng)尾式差分放大電路1. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析靜態(tài)：靜態(tài)：uI = 0模 擬 電 子 技 術(shù)差放電路差放電路Q(chēng)點(diǎn)計(jì)算：點(diǎn)計(jì)算：模 擬 電 子 技 術(shù)因?yàn)橐驗(yàn)閁

22、BQ 0 所以所以 UEQ = UBQ UBEQ = -UBEQ模 擬 電 子 技 術(shù)2. 對(duì)共模信號(hào)的抑制作用對(duì)共模信號(hào)的抑制作用21BBii ICIIuuu 21CCii CCCcCcCCCOCRiiRiVccRiVccuuu21221121 = 021CCuu 返回返回uI2圖圖3.3.4 差分放大電路輸入共模信號(hào)差分放大電路輸入共模信號(hào)模 擬 電 子 技 術(shù)差分放大電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用差分放大電路對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用ICIIuuu 110 Ocu Re的作用：的作用：當(dāng)當(dāng)直流負(fù)反饋使直流負(fù)反饋使Q點(diǎn)得到穩(wěn)定，共模信號(hào)進(jìn)一步被抑制點(diǎn)得到穩(wěn)定，共模信號(hào)進(jìn)一步被抑制模 擬 電

23、 子 技 術(shù)共模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)Ac理想情況下，雙端輸出差放電路理想情況下，雙端輸出差放電路共模放大倍數(shù)為零共模放大倍數(shù)為零。= 0模 擬 電 子 技 術(shù)3. 對(duì)差模信號(hào)的放大作用對(duì)差模信號(hào)的放大作用 IdIuu電路平衡電路平衡 BBii IdIuu模 擬 電 子 技 術(shù)差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)AdIdOdduuA （3.3.6） bebBIIIdrRiuuu 221)Ri()Ri(RiuuuLBLBLBCCOd bebLIdOddrRRuuA （3.3.7）( (Differential) )模 擬 電 子 技 術(shù) 由此可見(jiàn)，雖然差分放大電路使用了兩由此可見(jiàn)，雖然差分放大電路使用了兩只晶

24、體管，但它的電壓放大能力只相當(dāng)于單只晶體管，但它的電壓放大能力只相當(dāng)于單管共射放大電路。管共射放大電路。因而差分放大電路是因而差分放大電路是以犧牲一只管子的以犧牲一只管子的放大倍數(shù)為代價(jià)，換取了低溫漂放大倍數(shù)為代價(jià)，換取了低溫漂的效果。的效果。模 擬 電 子 技 術(shù)輸入電阻與輸出電阻輸入電阻與輸出電阻輸入電阻：輸入電阻：輸出電阻：輸出電阻：（3.3.8）（3.3.9）共模抑制比：共模抑制比：（3.3.10）參數(shù)理想對(duì)稱(chēng)情況下：參數(shù)理想對(duì)稱(chēng)情況下：KCMR=模 擬 電 子 技 術(shù)dA斜率斜率圖圖3.3.6 差分放大電路的電壓傳輸特性差分放大電路的電壓傳輸特性4. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性模 擬

25、電 子 技 術(shù) 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號(hào)源需要有在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號(hào)源需要有“ “ 接地接地”點(diǎn)，以點(diǎn)，以避免干擾；或負(fù)載需要有避免干擾；或負(fù)載需要有“接地接地”點(diǎn)，以安全工作。點(diǎn)，以安全工作。 根據(jù)信號(hào)源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有四種根據(jù)信號(hào)源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有四種接法：接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。入雙端輸出、單端輸入單端輸出。三、差分放大電路的四種接法三、差分放大電路的四種接法模 擬 電 子 技 術(shù)三、差分放大電路的四種接法三、差分放大電路的四種接法1. 雙端輸入單端輸出電路雙端輸入單端

26、輸出電路圖圖3.3.7 雙端輸入、單端輸出差分放大電路雙端輸入、單端輸出差分放大電路模 擬 電 子 技 術(shù)T1的集電極等效電路的集電極等效電路vccvcc根據(jù)戴維寧定理：根據(jù)戴維寧定理：模 擬 電 子 技 術(shù)圖圖3.3.8 圖圖3.3.7 所示電路的直流通路所示電路的直流通路靜態(tài)工作點(diǎn)可有式靜態(tài)工作點(diǎn)可有式(3.3.2)、 (3.3.3) 、 (3.3.4)計(jì)算。計(jì)算。模 擬 電 子 技 術(shù)動(dòng)態(tài)性能分析：動(dòng)態(tài)性能分析： 差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)圖圖3.3.9 圖圖3.3.7 所示電路對(duì)所示電路對(duì)差模信號(hào)的等效電路差模信號(hào)的等效電路（3.3.16）與雙端輸出電路比較與雙端輸出電路比較模 擬 電

27、子 技 術(shù)雙入單出電路的共模特性雙入單出電路的共模特性ebebLIcOcCRrRRuuA)( 12eBbeBbBIcRiriRiu111112 iBiERe越大，越大，Ac越小越小模 擬 電 子 技 術(shù)bebLcd)( 21rRRRA（1）T2的的Rc可以短路嗎？可以短路嗎？（2）當(dāng)輸出是）當(dāng)輸出是T2 的集電極，的集電極，Ad為？為？（3）雙端輸出時(shí)的）雙端輸出時(shí)的Ad是單端輸出時(shí)的是單端輸出時(shí)的2倍嗎？倍嗎？bebebebCMR)1 (2rRRrRKcobebi)(2RRrRR，模 擬 電 子 技 術(shù)2.單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出圖圖3.3.11 單端輸入、雙端輸出電路單端輸入、雙端

28、輸出電路 IIcuu IIduu IIduu共模輸入：共模輸入：差模輸入：差模輸入：IIduu 模 擬 電 子 技 術(shù)單端輸入的特點(diǎn)單端輸入的特點(diǎn)單端輸入電路與雙端輸入電路的單端輸入電路與雙端輸入電路的區(qū)別區(qū)別在于：在于：在在差模差模信號(hào)輸入的同時(shí)，伴隨著信號(hào)輸入的同時(shí)，伴隨著共模共模信號(hào)的信號(hào)的輸入。輸入。（3.3.19）差模分量差模分量共模分量共模分量模 擬 電 子 技 術(shù)3. 單端輸入、單端輸出電路單端輸入、單端輸出電路圖圖3.3.12 單端輸入、單端輸出電路單端輸入、單端輸出電路模 擬 電 子 技 術(shù)四種接法的動(dòng)態(tài)參數(shù)特點(diǎn)四種接法的動(dòng)態(tài)參數(shù)特點(diǎn)由以上分析可知，將四種接法的動(dòng)態(tài)參數(shù)特點(diǎn)歸

29、納如下：由以上分析可知，將四種接法的動(dòng)態(tài)參數(shù)特點(diǎn)歸納如下：(1) 輸入電阻輸入電阻 Ri 均為均為2(Rb+rbe)。(2) Ad、Ac、Ro與輸出方式有關(guān)與輸出方式有關(guān):a）雙端輸出時(shí)）雙端輸出時(shí), (337) Ac=0；Ro=2RC (339) b) 單端輸出時(shí)，單端輸出時(shí)， (3316) Ro=Rc。(3) 單端輸入時(shí)，若輸入信號(hào)為單端輸入時(shí)，若輸入信號(hào)為uI，其差模輸入電壓，其差模輸入電壓Uld=uI；共模輸入電壓共模輸入電壓 ，式，式(3319)是輸出電壓表達(dá)式。是輸出電壓表達(dá)式。bebLIdOddrRRuuA IIcuu模 擬 電 子 技 術(shù) Re 越大，每一邊的漂移越小，共模負(fù)反

30、饋越越大，每一邊的漂移越小，共模負(fù)反饋越強(qiáng)，單端輸出時(shí)的強(qiáng)，單端輸出時(shí)的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放越大，差分放大電路的性能越好。大電路的性能越好。 但為使靜態(tài)電流不變，但為使靜態(tài)電流不變，Re 越大，越大，VEE越大，以越大，以至于至于Re太大就不合理了。太大就不合理了。 需在低電源條件下，設(shè)置合適的需在低電源條件下，設(shè)置合適的IEQ，并得到，并得到得到趨于無(wú)窮大的得到趨于無(wú)窮大的Re。解決方法：采用電流源取代解決方法：采用電流源取代Re！四、改進(jìn)型差分放大電路四、改進(jìn)型差分放大電路模 擬 電 子 技 術(shù)圖圖3.3.13 具有恒流源的差分放大電路具有恒流源的差分放大電路四、改進(jìn)型差分

31、放大電路四、改進(jìn)型差分放大電路模 擬 電 子 技 術(shù)3BEQEE2123EB32RUVRRRIII，等效電阻等效電阻為無(wú)窮大為無(wú)窮大近似為近似為恒流恒流模 擬 電 子 技 術(shù)1) RW取值應(yīng)大些？還是小些？取值應(yīng)大些？還是小些？2) RW對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響？對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響？差分放大電路的改進(jìn)差分放大電路的改進(jìn)1. 1. 加調(diào)零電位器加調(diào)零電位器 RW模 擬 電 子 技 術(shù)doidmd2 RRRRgA，2. 2. 場(chǎng)效應(yīng)管差分放大電路場(chǎng)效應(yīng)管差分放大電路模 擬 電 子 技 術(shù)3.3.3 3.3.3 互補(bǔ)輸出級(jí)互補(bǔ)輸出級(jí)模 擬 電 子 技 術(shù) 對(duì)輸出級(jí)的要求：帶負(fù)載能力強(qiáng)；直流功耗小；對(duì)輸出級(jí)的要

32、求：帶負(fù)載能力強(qiáng)；直流功耗??；負(fù)載電阻上無(wú)直流功耗；負(fù)載電阻上無(wú)直流功耗；最大不失真輸出電壓最大。最大不失真輸出電壓最大。一、對(duì)輸出級(jí)的要求一、對(duì)輸出級(jí)的要求射極輸出形式射極輸出形式靜態(tài)工作電流小靜態(tài)工作電流小輸入為零時(shí)輸出為零輸入為零時(shí)輸出為零 雙電源供電時(shí)雙電源供電時(shí)Uom的峰的峰值接近電源電壓。值接近電源電壓。 單電源供電單電源供電Uom的峰值的峰值接近二分之一電源電壓。接近二分之一電源電壓。不符合不符合要求！要求！模 擬 電 子 技 術(shù)靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)T1、T2均截止，均截止，UB= UE=01. 1. 特征特征：T1、T2特性理想對(duì)稱(chēng)。特性理想對(duì)稱(chēng)。2. 2. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析T1的輸入特性的輸入特性理想化特性理想化特性模 擬 電 子 技 術(shù)動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析ui正半周，電流通路為正半周，電流通