多級放大電路與差分放大電路

1、多級放大電路與差分放大電路第1頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二2.阻容耦合放大電路第一級第二級負載信號源兩級之間通過耦合電容 C2 與下級輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T2第2頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二3.變壓器耦合放大電路兩級之間通過耦合變壓器 T 與下級輸入電阻連接第3頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二直接耦合：將前級的輸出端直接接后級的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘?。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE24

2、.直接耦合放大電路第4頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二直接耦合存在的三個問題：(1) 前后級靜態(tài)工作點相互影響第5頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二(2) 靜態(tài)零輸出問題 第6頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二(3) 零點漂移零點漂移：指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動、電路元件參數(shù)的變化。第7頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二零點漂移的危害： 直接影響對輸入信號測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。 嚴重時，可能淹沒有效信

3、號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。 一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點漂移的指標(biāo)。輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓電壓放大倍數(shù) 只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時，放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分出來。第8頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二 由于不采用電容，直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。通頻帶f|Au |0.707| Auo |OfH| Auo |幅頻特性 抑制零點漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個重要的問題。 適合于集成化的要求，在集成運放的內(nèi)部，級間都是直接耦合。第9頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分

4、，星期二 電路結(jié)構(gòu)對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。兩個輸入、兩個輸出兩管靜態(tài)工作點相同1 差分放大電路的工作原理6.6 差分放大電路第10頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二1) 零點漂移的抑制uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時，ui1 = ui2 = 0當(dāng)溫度升高時ICVC （兩管變化量相等） 對稱差分放大電路對兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。第11頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二溫度 RE的作用 第1

5、2頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二2) 信號輸入 兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對共模信號沒有放大能力。(1) 共模信號 ui1 = ui2大小相等、極性相同 差動電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點漂移的抑制水平。共模信號 需要抑制第13頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二2) 信號輸入兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，(2) 差模信號 ui1 = ui2大小相等、極性相反uo= (VC1VC1 )(VC2 + VC ) =2 VC1 即對差模信號有放大能力。差模信號 是有用信號第14頁，共29頁，2022年，5

6、月20日，14點12分，星期二(3) 比較輸入 ui1 、ui2 大小和極性是任意的。例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV共模信號差模信號 放大器只 放大兩個 輸入信號 的差值信 號差動 放大電路。 這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動控制系統(tǒng)中是常見的。 第15頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二2 差分放大電路的輸入輸出方式雙輸出端，

7、雙輸入端，四種輸入輸出方式反相輸入同相輸入第16頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二(Common Mode Rejection Ratio) 全面衡量差動放大電路放大差模信號和抑制共模信號的能力。差模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù) KCMR越大，說明差放分辨差模信號的能力越強，而抑制共模信號的能力越強。3 共模抑制比共模抑制比第17頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二 若電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數(shù) Ac = 0 輸出電壓 uo = Ad （ui1 ui2 ） = Ad uid 若電路不完全對稱，則 Ac 0，實際輸出電壓 uo = Ac uic +

8、 Ad uid 即共模信號對輸出有影響 。第18頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二6.7 互補對稱功率放大電路1 對功率放大電路的基本要求 功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級，去推動負載工作。例如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動機旋轉(zhuǎn)等。(1) 在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。(2) 由于功率較大，要求提高效率。第19頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管的工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)晶體管在輸入信號的整個周期都導(dǎo)通,靜態(tài)IC較大，波形好, 管耗大效率低。乙類工作狀

9、態(tài)晶體管只在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通， 靜態(tài)IC=0，波形嚴重失真, 管耗小效率高。甲乙類工作狀態(tài)晶體管導(dǎo)通的時間大于半個周期，靜態(tài)IC 0，一般功放常采用。第20頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二2 互補對稱放大電路 互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本形式。當(dāng)它通過容量較大的電容與負載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器(Output Transformerless)電路，簡稱OTL電路。若互補對稱電路直接與負載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容(Output Capacitorless)電路，簡稱OCL電路。 OTL電路采用單電源供電， OCL電

10、路采用雙電源供電。(一) 乙類互補對稱放大電路第21頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二第22頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二1. OTL電路(1) 特點T1、T2的特性一致；一個NPN型、一個PNP型兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；單電源供電。(2) 靜態(tài)時(ui= 0), IC1 0， IC2 0OTL原理電路電容兩端的電壓RLuiT1T2+UCCCAuO+-+-第23頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二RLuiT1T2Auo+-+-(3) 動態(tài)時 設(shè)輸入端在UCC/2 直流基礎(chǔ)上加入正弦信號。T1導(dǎo)通、T2截止；

11、同時給電容充電T2導(dǎo)通、T1截止；電容放電，相當(dāng)于電源 若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負載上得到的交流信號正負半周對稱。ic1ic2交流通路uo輸入交流信號ui的正半周輸入交流信號ui的負半周第24頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二 (4) 交越失真 當(dāng)輸入信號ui為正弦波時，輸出信號在過零前后出現(xiàn)的失真稱為交越失真。 交越失真產(chǎn)生的原因 由于晶體管特性存在非線性， ui 死區(qū)電壓晶體管導(dǎo)通不好。交越失真采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點稍高于截止點，即工作于甲乙類狀態(tài)。克服交越失真的措施uitOuotO第25頁，共29頁，2022年，5月20日，

12、14點12分，星期二 兩個晶體管T1 (NPN型)和T2(PNP型)的特性基本相同。靜態(tài)時, 調(diào)節(jié) R3 ,使 A 點的電位為 ； 輸出電容CL上的電壓也等于 ； R1 和 D1、D2 上的壓降使兩管獲得合適的偏壓，工作在甲乙類狀態(tài)。OTL互補對稱放大電路 OtuiOtuoiC2iC1R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+uo+CL+(二) 甲乙類互補對稱放大電路第26頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二 2. 無輸出電容(OCL)的互補對稱放大電路 OCL電路需用正負兩路電源。其工作原理與OTL電路基本相同。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uoUCC+OCL互補對稱放大電路 第27頁，共29頁，2022年，5月20日，14點12分，星期二在輸出功率較大時常采用復(fù)合管復(fù)合管的構(gòu)成ic1= 1 ib1 ,ic2=2 ib2 = 2 (1+1 ) ib1,ic = ic1+ ic2 =1+2 (1+1 ) ib1 1 2 ib1 方式 1ib2=