模電第三章多級(jí)放大電路

1、第三章第三章 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路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 3.2 多級(jí)放大電路的多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 3.3 直接耦合放大電路直接耦合放大電路 輸入輸入第一級(jí)第一級(jí)第二級(jí)第二級(jí)第第n-1級(jí)級(jí)第第n級(jí)級(jí)輸出輸出耦合耦合耦合方式：耦合方式：(1)直接耦合直接耦合 (2)阻容耦合阻容耦合(3)變壓器耦合變壓器耦合 (4)光電耦合光電耦合 為獲得足夠大的放大倍數(shù)和合適的電路性能參數(shù)為獲得足夠大的放大倍數(shù)和合適的電路性能參數(shù),需將多個(gè)單級(jí)放大電路串接需將多個(gè)單級(jí)放大電路串接,構(gòu)成多級(jí)放大器。構(gòu)成多級(jí)放大器。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直

2、接耦合方式的優(yōu)點(diǎn)直接耦合方式的優(yōu)點(diǎn)：具有良好的低頻特性，既能放大交流信號(hào)，也能放大變化緩慢變化緩慢的信號(hào)。且直接耦合方式電路中沒(méi)有大容量的電容，因此易于集成，在實(shí)際使用的集成放大電路中一般都采用直接耦合方式。 直接耦合方式的缺點(diǎn)：直接耦合方式的缺點(diǎn)：由于直接耦合的放大電路前后級(jí)之間是直接連接，因此前后級(jí)之間存在著直流通路，這就造成了各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響相互影響， 這樣就給電路的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)一定的困難。對(duì)于直接耦合的放大電路， 需要解決以下兩個(gè)問(wèn)題：（1） 級(jí)間的匹配問(wèn)題。（級(jí)間的匹配問(wèn)題。（2）零點(diǎn)漂移問(wèn)題。）零點(diǎn)漂移問(wèn)題。一、直接耦合：一、直接耦合：將前一級(jí)的輸出端直接連接到后一級(jí)

3、的輸入端。將前一級(jí)的輸出端直接連接到后一級(jí)的輸入端。圖圖3.1.1 3.1.1 直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置直接耦合放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置 1、 級(jí)間的匹配問(wèn)題級(jí)間的匹配問(wèn)題 在圖在圖3.1.1（a）中，）中，T1管的集電極電位被管的集電極電位被T 2管的基極限制管的基極限制在在0.7 V左右，使左右，使T1管的管的Q點(diǎn)接近于飽和區(qū)，因而不能正常放大。點(diǎn)接近于飽和區(qū)，因而不能正常放大。 為此，可以在為此，可以在T2管的發(fā)射極加發(fā)射極電阻管的發(fā)射極加發(fā)射極電阻Re2，如圖，如圖3.1.1(b)所示。所示。由于由于Re2的接入，提高了第二級(jí)基極電位的接入，提高了第二級(jí)基極電位UB2，從而保證

4、了，從而保證了T1管的管的集電極得到較高的靜態(tài)電位，使集電極得到較高的靜態(tài)電位，使T1管不致工作在飽和區(qū)。管不致工作在飽和區(qū)。 然而，然而，Re2接入后，使后一級(jí)的電壓放大倍數(shù)大大下降，從而影響接入后，使后一級(jí)的電壓放大倍數(shù)大大下降，從而影響整個(gè)整個(gè)電路的放大能力。電路的放大能力。 為了解決上述問(wèn)題，在圖為了解決上述問(wèn)題，在圖3.1.1（c）所示電路中用一只穩(wěn)壓）所示電路中用一只穩(wěn)壓管管UDZ取代電阻取代電阻Re2，對(duì)于直流量，穩(wěn)壓管相當(dāng)于一個(gè)穩(wěn)壓電源，對(duì)于直流量，穩(wěn)壓管相當(dāng)于一個(gè)穩(wěn)壓電源，限流電阻限流電阻R的作用是保證穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)；對(duì)于交流量，的作用是保證穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)；對(duì)于交

5、流量， 穩(wěn)壓管等效成一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻。由于穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻很小，一般穩(wěn)壓管等效成一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻。由于穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻很小，一般為十幾至幾十歐姆，因此幾為十幾至幾十歐姆，因此幾乎不會(huì)影響到第二級(jí)的放大倍數(shù)。乎不會(huì)影響到第二級(jí)的放大倍數(shù)。 為了使各級(jí)三極管都工作在放大區(qū)，必然要求為了使各級(jí)三極管都工作在放大區(qū)，必然要求T2的集電極電的集電極電位高于基極電位，也就是高于位高于基極電位，也就是高于T1管的集電極電位，這樣，當(dāng)放大管的集電極電位，這樣，當(dāng)放大電路的級(jí)數(shù)增加時(shí)，勢(shì)必使基極和集電極電位逐級(jí)上升，最終接電路的級(jí)數(shù)增加時(shí)，勢(shì)必使基極和集電極電位逐級(jí)上升，最終接近電源電壓，這樣會(huì)使后級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適

6、。改進(jìn)的方法是近電源電壓，這樣會(huì)使后級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)不合適。改進(jìn)的方法是將將NPN管和管和PNP管組合，構(gòu)成直接耦合放大電路，如圖管組合，構(gòu)成直接耦合放大電路，如圖3.1.1(d)所示。由于后級(jí)采用了所示。由于后級(jí)采用了PNP管，其集電極電位比基管，其集電極電位比基極電位低，極電位低， 即使耦合級(jí)數(shù)較多，也可以使各級(jí)獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。即使耦合級(jí)數(shù)較多，也可以使各級(jí)獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 在直接耦合放大電路中，若將輸入端短路，用靈敏的直流表測(cè)量在直接耦合放大電路中，若將輸入端短路，用靈敏的直流表測(cè)量輸出端，也會(huì)有變化緩慢的不規(guī)則輸出電壓。這種輸入電壓為零，輸出端，也會(huì)有變化緩慢的不規(guī)則輸出電壓

7、。這種輸入電壓為零，輸出電壓不為零且緩慢變化的現(xiàn)象稱為輸出電壓不為零且緩慢變化的現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱零漂零漂。 2、零點(diǎn)漂移問(wèn)題、零點(diǎn)漂移問(wèn)題圖圖3.3.1 零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象圖圖3.1.2 兩級(jí)阻容耦合放大電路兩級(jí)阻容耦合放大電路二、阻容耦合：二、阻容耦合：將放大電路的前級(jí)輸出端通過(guò)電容接將放大電路的前級(jí)輸出端通過(guò)電容接到后級(jí)輸出端。到后級(jí)輸出端。阻容耦合方式的優(yōu)點(diǎn)阻容耦合方式的優(yōu)點(diǎn)：各級(jí)：各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立， 電電路的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試簡(jiǎn)單路的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試簡(jiǎn)單易行。在分立元件電路中常易行。在分立元件電路中常采用阻容耦合方式。采用阻容耦合方式。

8、阻容耦合方式的缺點(diǎn)：阻容耦合方式的缺點(diǎn)：低頻低頻特性差，不能放大緩慢變化特性差，不能放大緩慢變化的信號(hào)。且在集成電路中不的信號(hào)。且在集成電路中不易制作大容量的電容，因此易制作大容量的電容，因此這種方式不便于集成化。這種方式不便于集成化。 圖中第一級(jí)的輸出信號(hào)經(jīng)變壓器圖中第一級(jí)的輸出信號(hào)經(jīng)變壓器Tr1傳送到第二級(jí)，第二級(jí)的輸出信號(hào)經(jīng)變傳送到第二級(jí)，第二級(jí)的輸出信號(hào)經(jīng)變壓器壓器Tr2傳送給負(fù)載并進(jìn)行阻抗變換，傳送給負(fù)載并進(jìn)行阻抗變換，Cb是偏置電阻是偏置電阻Rb21、Rb22的旁路電容，的旁路電容，主要防止信號(hào)被偏置電阻所衰減。主要防止信號(hào)被偏置電阻所衰減。 Rb12C1Rb11uiRe1Tr1R

9、b22CbRe2T2RLuoUCCTr2Ce2Rb21第一級(jí)T1第二級(jí)Q點(diǎn)相互點(diǎn)相互獨(dú)立，可實(shí)現(xiàn)阻獨(dú)立，可實(shí)現(xiàn)阻抗變換。低頻特抗變換。低頻特性差，笨重體積性差，笨重體積大，不易集成。大，不易集成。用于分立元件放用于分立元件放大電路，現(xiàn)在一大電路，現(xiàn)在一般較少采用。般較少采用。三、變壓器耦合：三、變壓器耦合：變壓器能傳遞交流信號(hào)，因此將放大電變壓器能傳遞交流信號(hào)，因此將放大電路的前級(jí)輸出端通過(guò)變壓器接到后級(jí)輸出端或負(fù)載電阻上。路的前級(jí)輸出端通過(guò)變壓器接到后級(jí)輸出端或負(fù)載電阻上。圖圖3.1.4 變壓器耦合的阻抗變換變壓器耦合的阻抗變換圖圖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v阻

10、抗變換：阻抗變換：根據(jù)所需要根據(jù)所需要的放大倍數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)牡姆糯蟊稊?shù)，選擇適當(dāng)?shù)脑褦?shù)比，使負(fù)載電阻上獲匝數(shù)比，使負(fù)載電阻上獲得足夠大的電壓，并且當(dāng)?shù)米銐虼蟮碾妷?，并且?dāng)匹配得當(dāng)時(shí)，負(fù)載還可獲匹配得當(dāng)時(shí)，負(fù)載還可獲得足夠大的功率。得足夠大的功率。圖圖3.1.5 光電耦合器及其傳輸特性光電耦合器及其傳輸特性四、光電耦合：四、光電耦合：以光信號(hào)為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的耦合和以光信號(hào)為媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的耦合和傳遞，因其抗干擾能力強(qiáng)而得到越來(lái)越廣泛使用。傳遞，因其抗干擾能力強(qiáng)而得到越來(lái)越廣泛使用。1、光電耦合器、光電耦合器2、光電耦合放大電路、光電耦合放大電路返回返回 unuuinoioioiouAAAU

11、UUUUUUUA21221多級(jí)放大電路的輸入電阻就是第一級(jí)的輸入電阻，多級(jí)放大電路的輸入電阻就是第一級(jí)的輸入電阻，輸出電阻就是最后一級(jí)的輸出電阻，輸出電阻就是最后一級(jí)的輸出電阻， 即即 Ri=Ri1 Ro=Ron3.2 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202252815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【例【例3.2.1】 【例【例3.2.2】?jī)杉?jí)放大電路下圖所示，已知兩級(jí)放大電路下圖所示，已知1=2=50，UBE1=UBE2=0.7 V，rbb=300 ，電容器對(duì)交流可視為短路。，電容器對(duì)交流可視為短路。 （1） 試估算該電路試估算該電路

12、T1管和管和T2管的靜態(tài)工作點(diǎn)管的靜態(tài)工作點(diǎn); （2） 估算該電路的電壓放大倍數(shù)、估算該電路的電壓放大倍數(shù)、 輸入電阻和輸出電阻。輸入電阻和輸出電阻。 Rc110 kV1Re1280 e1R3 kCeRe25 kV2C2RL5 k UCC(20 V)33 kRb12Rb118.2 kC1uiuo解解 （1） 因?yàn)?VURRRUCCbbbBQ98. 320332 . 82 . 81211111所以 mARRUUIIeeBEQBQEQCQ1328. 07 . 098. 3111111AIICQBQ2050111 又因?yàn)閂1管和V2管之間是直接耦合方式，V1管的集電極電位等于V2管的基極電位，V2管

13、的基極電流相對(duì)于V1管的集電極電流較小，因此忽略IB2，可得 VRRRIUUeecCQCCCEQ72. 6) 328. 010(120)(1111118列出第二級(jí)放大電路輸入回路方程 2221eEQBEQCQRIUU由于 UCQ1UCCICQ1Rc1=20110=10 V VRIUUAIImARUUIIeCQCCCEQCQBQeBEQCQEQCQ7 .10586. 1202 .375086. 186. 157 . 0102222222122（2） 將圖35的小信號(hào)等效電路畫于圖36。 kIrrkIrrEQbbbeEQbbbe01. 186. 126)501 (30026)1 (626. 112

14、6)501 (30026)1 (2211圖 36 圖35的小信號(hào)等效電路 1bIrbe1Re1Rc1c1b22bIrbe22bIe2Re2oURLRb12Rb11iU1bIb1e1c2Ri2由圖36可見(jiàn)，第二級(jí)的輸入電阻Ri2為 2928. 0)501 (626. 1)129/10(50)1 ()/(129)5/5()501 (01. 1)/)(1 (1121121222ebeicuuuuLebeiRrRRAAAAkRRrR兩級(jí)放大電路的輸入電阻為 Ri=Rb11Rb12rbe1+(1+)Re1 =338.21.626+(1+50)0.284.6 k 輸出電阻為 kRrRRcbeeo20. 0

15、5011001. 1/51/122返回返回3.3 直接耦合放大電路直接耦合放大電路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)象在直接耦合放大電路中，若將輸入端短路，用靈敏的直流表測(cè)量在直接耦合放大電路中，若將輸入端短路，用靈敏的直流表測(cè)量輸出端，也會(huì)有變化緩慢的不規(guī)則輸出電壓。這種輸入電壓為零，輸出端，也會(huì)有變化緩慢的不規(guī)則輸出電壓。這種輸入電壓為零，輸出電壓不為零且緩慢變化的現(xiàn)象稱為輸出電壓不為零且緩慢變化的現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱零漂零漂。 圖圖3.3.1 零點(diǎn)漂移現(xiàn)象零點(diǎn)漂移現(xiàn)象 在放大電路中，任何參數(shù)的變化，如電源電壓的波動(dòng)、元在放大電路中，任何

16、參數(shù)的變化，如電源電壓的波動(dòng)、元件的老化、器件參數(shù)隨溫度的變化等，都會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移。在件的老化、器件參數(shù)隨溫度的變化等，都會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移。在阻容耦合的放大電路中，這種緩慢變化的漂移電壓被耦合電容阻容耦合的放大電路中，這種緩慢變化的漂移電壓被耦合電容阻隔，阻隔， 不會(huì)傳送到下一級(jí)放大電路進(jìn)一步放大。但是，在直接不會(huì)傳送到下一級(jí)放大電路進(jìn)一步放大。但是，在直接耦合放大電路中，這種緩慢變化的漂移電壓會(huì)被毫無(wú)阻隔地傳耦合放大電路中，這種緩慢變化的漂移電壓會(huì)被毫無(wú)阻隔地傳輸?shù)较乱患?jí)，輸?shù)较乱患?jí)， 并且被逐級(jí)放大，以致于有時(shí)在輸出端很難分辨并且被逐級(jí)放大，以致于有時(shí)在輸出端很難分辨出哪個(gè)是有用信號(hào)，哪個(gè)是

17、漂移電壓。換句話說(shuō)，有用信號(hào)被出哪個(gè)是有用信號(hào)，哪個(gè)是漂移電壓。換句話說(shuō)，有用信號(hào)被漂移電壓漂移電壓“淹沒(méi)淹沒(méi)”了，放了，放大電路不能正常工作。大電路不能正常工作。 一般來(lái)說(shuō)，直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移主要取決于第一一般來(lái)說(shuō)，直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移主要取決于第一級(jí)，而且級(jí)數(shù)越多，放大倍數(shù)越大，零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。通常，級(jí)，而且級(jí)數(shù)越多，放大倍數(shù)越大，零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。通常， 零點(diǎn)漂移的大小不能以輸出端漂移電壓的絕對(duì)大小來(lái)衡量。因零點(diǎn)漂移的大小不能以輸出端漂移電壓的絕對(duì)大小來(lái)衡量。因?yàn)檩敵龆说钠齐妷号c放大倍數(shù)成正比，所以為輸出端的漂移電壓與放大倍數(shù)成正比，所以零漂一般都用輸零漂一般都用輸出的漂移

18、電壓折合到輸入端后出的漂移電壓折合到輸入端后來(lái)衡量。來(lái)衡量。 對(duì)于電源電壓的波動(dòng)、元件的老化所引起的零漂可采用高對(duì)于電源電壓的波動(dòng)、元件的老化所引起的零漂可采用高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源或經(jīng)過(guò)老化實(shí)驗(yàn)的元件來(lái)減小，因此溫度變化質(zhì)量的穩(wěn)壓電源或經(jīng)過(guò)老化實(shí)驗(yàn)的元件來(lái)減小，因此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)漂移的主要原因，所引起的半導(dǎo)體器件參數(shù)的變化是產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因，故也將零點(diǎn)漂移稱為故也將零點(diǎn)漂移稱為溫度漂移溫度漂移，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱溫漂溫漂，定義為溫度每變化，定義為溫度每變化1所產(chǎn)生的折所產(chǎn)生的折合到輸入端的等效零漂電壓，即合到輸入端的等效零漂電壓，即 CVTAuuo/抑制溫度漂移抑制溫

19、度漂移(相當(dāng)于相當(dāng)于Q點(diǎn)的漂移）點(diǎn)的漂移）的方法：的方法：v引入直流負(fù)反饋：例如靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電引入直流負(fù)反饋：例如靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中的路中的Re所起的作用。所起的作用。v采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?，利用熱敏元件?lái)抵采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?，利用熱敏元件?lái)抵消放大管的變化。消放大管的變化。v采用特性相同的管子，使它們得溫漂相互采用特性相同的管子，使它們得溫漂相互抵消，構(gòu)成抵消，構(gòu)成“差分放大電路差分放大電路”。3.3.2 差分放大電路差分放大電路用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)一、一、 差分放大電路的電路組成差分放大電路的電路組成二、二、 差分放大電路的分析差分放大電路的分析1. 1. 靜

20、態(tài)分析靜態(tài)分析2. 2. 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析三、三、 差分放大電路的四種接法差分放大電路的四種接法一、一、差分放大電差分放大電路的電路組成路的電路組成圖圖3.3.2 差分放大電路的組成差分放大電路的組成v差分放大電路是差分放大電路是構(gòu)成多級(jí)構(gòu)成多級(jí)直接耦合直接耦合放大電路放大電路的基本單的基本單元電路。元電路。vuI1=uI2=0時(shí)，由于溫度等時(shí)，由于溫度等因素變化所引起的靜態(tài)工作因素變化所引起的靜態(tài)工作點(diǎn)的漂移，對(duì)兩只三極管是點(diǎn)的漂移，對(duì)兩只三極管是相同的，因此兩管的集電極相同的，因此兩管的集電極電位將同時(shí)上升或下降相同電位將同時(shí)上升或下降相同的數(shù)值。若采用雙端輸出，的數(shù)值。若采用雙端輸出，輸

21、出電壓將保持為零。也就輸出電壓將保持為零。也就是說(shuō)，差分放大電路是利用是說(shuō)，差分放大電路是利用電路的對(duì)稱性來(lái)將兩管的溫電路的對(duì)稱性來(lái)將兩管的溫漂相互漂相互抵消的。抵消的。 圖圖3.3.3 長(zhǎng)尾式差分放大電路長(zhǎng)尾式差分放大電路vuI1=uI2(共模信號(hào)共模信號(hào))，uo=uC1-uC2 =(UCQ1+uC1)-(UCQ2+uC2)=0vuI1=-uI2(差模信號(hào)差模信號(hào))，uo=uC1-uC2=(UCQ1+uC1)-(UCQ2+uC2)=2uC11. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析二、二、 差分放大電路的分析差分放大電路的分析 UCCRbV1V2 UEERbRcRcReICQ1ICQ2IBQ2IBQ1IEQ1I

22、EQ2(a) UCCRbV1V2 UEERbRcRcICQ1ICQ2IBQ2IBQ1(b)IEQ1IEQ22Re2Re圖圖3.3.3 長(zhǎng)尾式差分放大電路長(zhǎng)尾式差分放大電路圖圖 3.3.3的直流通路的直流通路(a) 直流通路；直流通路； (b) Re等效變換后的直流通路等效變換后的直流通路 ,21EEBEQEQEQBEQeEQBQCQEQCEQCQEQCCCQcBEQVUIUURIIIIUUUVI RU2. 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析(1) 對(duì)共模信號(hào)的抑制作用對(duì)共模信號(hào)的抑制作用圖圖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)icoccuuA共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)Ac(電路參數(shù)

23、理想電路參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)對(duì)稱時(shí)Ac=0)uI1=uI2(2) 對(duì)差模信號(hào)的放大作用對(duì)差模信號(hào)的放大作用圖圖3.3.5 差分放大電路加差模信號(hào)差分放大電路加差模信號(hào)uI1=-uI2差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù):bebLcidoddrRRRuuA)2/(輸入電阻輸入電阻: Ri=2(Rb+rbe) 輸出電阻輸出電阻: Ro=2Rc ucudCMRAAK共模抑制比共模抑制比: 由于由于T1管和管和T2管的基極所加電壓信號(hào)大小相等、極性相反，管的基極所加電壓信號(hào)大小相等、極性相反，T1管的集電極電管的集電極電流流i增加，增加，T2管的集電極電流管的集電極電流iC2就減小。若兩邊電路完全對(duì)稱，則就減小

24、。若兩邊電路完全對(duì)稱，則iC1=-i，iE1=-iE2，流過(guò)發(fā)射極電阻，流過(guò)發(fā)射極電阻Re上的電流總量上的電流總量iRe=iE1+iE2=0， Re上的差模信號(hào)上的差模信號(hào)電壓降為零。因而對(duì)差模信號(hào)而言，電壓降為零。因而對(duì)差模信號(hào)而言，Re可視為短路。考慮到兩管集電極輸出電壓可視為短路?？紤]到兩管集電極輸出電壓也是大小相等，極性相反，故負(fù)載也是大小相等，極性相反，故負(fù)載RL的中點(diǎn)，的中點(diǎn)，RL/2處可看成是零電位，即虛地。處可看成是零電位，即虛地。這樣，在差模輸入信號(hào)作用下，差分放大電路的交流通路如圖這樣，在差模輸入信號(hào)作用下，差分放大電路的交流通路如圖3.3.5(b)所示，圖所示，圖中中uo

25、d表示差模輸出電壓。表示差模輸出電壓。共模抑制比越大，表明差分放大電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能力越強(qiáng)。這在直接耦合共模抑制比越大，表明差分放大電路對(duì)共模信號(hào)的抑制能力越強(qiáng)。這在直接耦合的放大電路中是很有意義的。因?yàn)闇囟?、的放大電路中是很有意義的。因?yàn)闇囟取?電源電壓等所引起的零漂，以及外界電源電壓等所引起的零漂，以及外界干擾信號(hào)等對(duì)兩管的影響是相同的，所以可等效地看成是作用在差放輸入端上的干擾信號(hào)等對(duì)兩管的影響是相同的，所以可等效地看成是作用在差放輸入端上的共模信號(hào)，從而在輸出端被抑制共模信號(hào)，從而在輸出端被抑制掉，使差模輸入的有用信號(hào)得到放大掉，使差模輸入的有用信號(hào)得到放大. 在實(shí)際應(yīng)用中，加到差

26、分放大電路輸入端的電壓信號(hào)往往在實(shí)際應(yīng)用中，加到差分放大電路輸入端的電壓信號(hào)往往是任意的電壓信號(hào)，它們既不是差模信號(hào)，也不是共模信號(hào)，是任意的電壓信號(hào)，它們既不是差模信號(hào)，也不是共模信號(hào)， 在這種情況下，可將在這種情況下，可將uI1和和uI2變換為下列形式：變換為下列形式： 2222222121221211IdIcIIIIIIdIcIIIIIuuuuuuuuuuuuuu其中其中 21212IIIdIIIcuuuuuu(3) 輸入任意信號(hào)時(shí)輸入任意信號(hào)時(shí)IccIddouAuAuv差分放大電路的輸出電壓是由差模輸入電壓和共模輸入電差分放大電路的輸出電壓是由差模輸入電壓和共模輸入電壓共同作用的結(jié)果：

27、壓共同作用的結(jié)果： 上述變換表明，當(dāng)差分放大電路兩端加任意信號(hào)時(shí)，可以上述變換表明，當(dāng)差分放大電路兩端加任意信號(hào)時(shí)，可以把它們用差模信號(hào)和共模信號(hào)來(lái)表示，分別求出差模信號(hào)作用把它們用差模信號(hào)和共模信號(hào)來(lái)表示，分別求出差模信號(hào)作用下的差模輸出電壓和共模信號(hào)作用下的共模輸出電壓，然后利下的差模輸出電壓和共模信號(hào)作用下的共模輸出電壓，然后利用疊加定理，將差模輸出電壓和共模輸出電壓相疊加，即得到用疊加定理，將差模輸出電壓和共模輸出電壓相疊加，即得到任意信號(hào)作用下的輸出電任意信號(hào)作用下的輸出電壓。壓。 由前面的分析可知，在小信號(hào)的情況下，可以分析出差分放由前面的分析可知，在小信號(hào)的情況下，可以分析出差分

28、放大電路具有放大差模信號(hào)、抑制共模信號(hào)的特性。當(dāng)信號(hào)幅值較大電路具有放大差模信號(hào)、抑制共模信號(hào)的特性。當(dāng)信號(hào)幅值較大時(shí)，差分放大電路的放大作用會(huì)出現(xiàn)什么變化呢？大時(shí)，差分放大電路的放大作用會(huì)出現(xiàn)什么變化呢？ 描述差分放大電路輸出差模信號(hào)隨輸入差模信號(hào)變化的規(guī)律，描述差分放大電路輸出差模信號(hào)隨輸入差模信號(hào)變化的規(guī)律， 稱為稱為差模傳輸特性差模傳輸特性（Difference Transfer Characteristic），即），即uod=f(uid)它反映了大信號(hào)下的差模輸入量與輸出量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)它反映了大信號(hào)下的差模輸入量與輸出量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段可以測(cè)出差模輸出電手段可以測(cè)出差

29、模輸出電壓壓uod隨輸入電壓隨輸入電壓uid變化的關(guān)系曲線。變化的關(guān)系曲線。 (4) 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圖3.3.6 差分放大電路的電壓傳輸特性T1截止截止T2飽和飽和T1飽和飽和T2截止截止 由圖可見(jiàn)，當(dāng)由圖可見(jiàn)，當(dāng)uid=0時(shí)，時(shí)，uod=0，差分放大電路工作在靜態(tài)工，差分放大電路工作在靜態(tài)工作點(diǎn)上，兩管處于平衡狀態(tài)。當(dāng)給兩管的基極加入差模電壓后，作點(diǎn)上，兩管處于平衡狀態(tài)。當(dāng)給兩管的基極加入差模電壓后， 只要只要|uid|UT，傳輸特性近似為直線，其斜率為差模電壓放大倍，傳輸特性近似為直線，其斜率為差模電壓放大倍數(shù) ， 并 且 是 常 數(shù) 。 顯 然 ，

30、管 子 工 作 在 線 性 放 大 區(qū) 。 當(dāng)數(shù) ， 并 且 是 常 數(shù) 。 顯 然 ， 管 子 工 作 在 線 性 放 大 區(qū) 。 當(dāng)|uid|=UT4UT時(shí)，傳輸特性處于非線性段，在這段區(qū)域內(nèi)仍有放時(shí)，傳輸特性處于非線性段，在這段區(qū)域內(nèi)仍有放大作用，但是差模電壓放大倍數(shù)已不是常數(shù)，它將隨著信號(hào)的增大作用，但是差模電壓放大倍數(shù)已不是常數(shù)，它將隨著信號(hào)的增大而減小，因?yàn)檫@時(shí)傳輸特性的斜率變小了。當(dāng)大而減小，因?yàn)檫@時(shí)傳輸特性的斜率變小了。當(dāng)|uid|4UT以后，以后， 輸出電壓趨近于常數(shù)，其數(shù)值取決于電源電壓，這時(shí)，差分放大輸出電壓趨近于常數(shù)，其數(shù)值取決于電源電壓，這時(shí)，差分放大電路中的兩個(gè)管子

31、必有一個(gè)處于截止?fàn)顟B(tài)，另一個(gè)處于飽和態(tài)電路中的兩個(gè)管子必有一個(gè)處于截止?fàn)顟B(tài)，另一個(gè)處于飽和態(tài)。 三、三、 差分放大電路的四種接法差分放大電路的四種接法1. 雙端輸入、雙端輸出電路雙端輸入、雙端輸出電路2. 雙端輸入、單端輸出電路雙端輸入、單端輸出電路3. 單端輸入、雙端輸出電路單端輸入、雙端輸出電路4. 單端輸入、雙端輸出電路單端輸入、雙端輸出電路1. 雙端輸入、雙端輸出電路雙端輸入、雙端輸出電路2. 雙端輸入、單端輸出電路雙端輸入、單端輸出電路圖圖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（1）

32、靜態(tài)分析（）靜態(tài)分析（Q點(diǎn)）點(diǎn)）直流通路直流通路1211112222,/,21CCcCCcLccccccLLcEEBEQEQEQBEQeEQBQBQCQEQCEQCQEQCQBEQCEQCQEQCQBEQRVVRRRRRVUIUURIIIIIUUUVIRUUUUVIRU 圖圖3.3.9 圖圖3.3.7 所示電路對(duì)差模信號(hào)所示電路對(duì)差模信號(hào)的等效電路的等效電路圖圖3.3.7 雙端輸入、單端輸出差分雙端輸入、單端輸出差分放大電路放大電路bebLcidoddrRRRuuA)/(21（2）動(dòng)態(tài)分析）動(dòng)態(tài)分析輸入電阻輸入電阻: Ri=2(Rb+rbe) 輸出電阻輸出電阻: Ro=Rc 差模電壓放大倍數(shù)差

33、模電壓放大倍數(shù):圖圖3.3.10 圖圖3.3.7 所示電路對(duì)共模信號(hào)的等效電路所示電路對(duì)共模信號(hào)的等效電路EbebLccIoccRrRRRuuA)1 ( 2)/()(2)1 (2bebEbebcdCMRrRRrRAAK共模抑制比共模抑制比:共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù):注意：注意：若采用單端輸出，其輸出的瞬時(shí)電壓應(yīng)為差模輸出電壓、若采用單端輸出，其輸出的瞬時(shí)電壓應(yīng)為差模輸出電壓、 共模輸出電壓及該共模輸出電壓及該端的直流電壓的疊加。端的直流電壓的疊加。 3. 單端輸入、雙端輸出電路單端輸入、雙端輸出電路圖圖3.3.11 單端輸入、雙端輸出電路單端輸入、雙端輸出電路v輸入共模信號(hào)輸入共模信號(hào)

34、+uI/2，+uI/2v輸入差模信號(hào)輸入差模信號(hào)+uI/2，-uI/22IodIdcIcdIcuuA uA uAuAQ點(diǎn)及動(dòng)態(tài)參數(shù)的點(diǎn)及動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析分析同雙端輸分析分析同雙端輸入、雙端輸出電路入、雙端輸出電路圖圖3.3.12 單端輸入、單端輸出電路單端輸入、單端輸出電路4. 單端輸入、單端輸出電路單端輸入、單端輸出電路v分析同雙端輸入、單端輸出電路分析同雙端輸入、單端輸出電路注意：注意：若采用單端輸出，若采用單端輸出，其輸出的瞬時(shí)電壓應(yīng)為其輸出的瞬時(shí)電壓應(yīng)為差模輸出電壓、差模輸出電壓、 共模輸共模輸出電壓及該出電壓及該端的直流電端的直流電壓的疊加。壓的疊加。 四種接法的動(dòng)態(tài)參數(shù)比較：四種接法

35、的動(dòng)態(tài)參數(shù)比較：(1) 輸入電阻輸入電阻:Ri=2(Rb+rbe)(2) Ad、Ac、Ro與輸出方式有關(guān)。與輸出方式有關(guān)。v雙端輸出時(shí)：雙端輸出時(shí)：cocbebLcidoddRRArRRRuuA2, 0,)2/(v單端輸出時(shí)：?jiǎn)味溯敵鰰r(shí)：cobebLcIdoddRRrRRRuuA,)/(21EbebLccIoccRrRRRuuA)1 (2)/(3) 單端輸入信號(hào)為單端輸入信號(hào)為uI時(shí)時(shí),差模輸入電壓差模輸入電壓uId=uI;共模輸共模輸入電壓為入電壓為 uIc=uI/2。2IcIdIccIddouAuAuAuAuIccIddouAuAu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

36、放大電路四、四、 改進(jìn)的差分放大電路改進(jìn)的差分放大電路圖圖3.3.14 恒流源電路的簡(jiǎn)恒流源電路的簡(jiǎn)化畫法及電路調(diào)零措施化畫法及電路調(diào)零措施【例【例3-2】已知三極管參數(shù)已知三極管參數(shù)1=2=50， UBE1=UBE2=0.6 V，rbb=300，負(fù)載，負(fù)載RL=20 k。 （1） 估算靜態(tài)工作點(diǎn)。估算靜態(tài)工作點(diǎn)。(2)計(jì)算計(jì)算差模輸入差模輸入雙端輸出時(shí)的雙端輸出時(shí)的Aud、Rid和和Rod。（。（3） 若若ui1=0.1 V，ui2=0 V，則輸出電壓，則輸出電壓uo=? （4） 若輸入信號(hào)不動(dòng)，僅將負(fù)載若輸入信號(hào)不動(dòng)，僅將負(fù)載RL接在接在T2管的集電極與地之間，試求管的集電極與地之間，試求uo2=? KCMR=? AmAIIVUUUUVURIUUVRIUUUmARUUIIIEQBQEQCQCEQCEQBEQbBQBEQEQCCQCCCQCQeBEQEEEQEQEQ3 . 50053. 050127. 016 . 46 . 046 . 045 . 727. 0627. 01026 . 0621212121解解(1)求求Q點(diǎn)點(diǎn)UCC(6 V)Rb