第六章 醫(yī)學(xué)儀器常用放大電路(2).ppt

1、零點(diǎn)漂移：指輸入信號電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。,產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化等。溫度變化的影響最為嚴(yán)重，所以零點(diǎn)漂移也稱為溫漂。,第三節(jié) 直流放大電路,一、直流放大電路的零點(diǎn)漂移,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(diǎn)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(shí)，放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分出來。,零點(diǎn)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(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。,由于不采用電

2、容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。,抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問題。,適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級間都是直接耦合。,二、基本差動(dòng)放大電路,差動(dòng)放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。,1、零點(diǎn)漂移的抑制,零點(diǎn)漂移的抑制,ui1 = ui2 = 0,2、差動(dòng)放大電路對信號的放大作用,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,可見，差動(dòng)電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點(diǎn)漂移的抑制水平。,共模信號 需要抑制,兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，,(2)

3、 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,(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(gè) 輸入信號 的差值信 號差動(dòng) 放大電路。,這種輸入常作為比較放大來

4、應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見的。,三、典型差動(dòng)放大電路,RE的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制每個(gè)管子的漂移。,EE：用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。,R P :為了使左右平衡，可設(shè)置調(diào)零電位器。,1、靜態(tài)分析,由于電路結(jié)構(gòu)對稱，管子特性一致。 UC1= UC2,Uid1= -Uid2,即相當(dāng)于輸入一對差模信號,Ie1,Ie2,Ib1= -Ib2 Ie1= -Ie2 Uc1= -Uc2,流過Re上的交流總電流：,Ie=Ie1+Ie2= 0,Re上交流壓降為0。,因此，畫交流通路時(shí)，Re可視為短路，即兩管的發(fā)射極直接接地。,由Uc1= -Uc2可知RL兩端電位一端為正，一端為負(fù)，RL的中點(diǎn)應(yīng)

5、是地電位，即每管對地的負(fù)載電阻為RL/2.,1）差模信號分析,2、動(dòng)態(tài)分析,RL=Rc/(RL/2),rid=2(Rb+rbe),rod 2 Rc,與單管增益相同,雙端輸入雙端輸出,rid=2(Rb+rbe),rod 2 Rc,雙端輸入單端輸出,是單管增益的一半,ris=2(Rb+rbe),ros Rc,C1為反向輸出端,C2為同向輸出端,2）共模信號分析,Iec1,Iec2,Uic1=Uic2=Uic,Ibc1=Ibc2 Iec1=Iec2,流過Re上的電流：,Iec=Iec1+Iec2=2 Iec1,Re上的電壓：,URe=Iec12Re,畫交流通路時(shí)，單管射極電阻應(yīng)為2Re 。,差放的特

6、點(diǎn)： 輸入無差別，輸出就不動(dòng)；輸入有差別，輸出就變動(dòng)。,共模抑制比CMRR衡量差放的一個(gè)重要指標(biāo)。,或,雙端輸出,3）共模抑制比,：差模信號的電壓放大倍數(shù),：共模信號的電壓放大倍數(shù),四、差動(dòng)放大電路的輸入輸出方式,輸入：單端、雙端,輸出：單端、雙端,（a）雙端輸入雙端輸出 （b）雙端輸入單端輸出,(a) 單端輸入雙端輸出 (b) 單端輸入單端輸出,電壓放大倍數(shù)僅與輸出方式有關(guān)，單端輸出的電壓放大倍數(shù)是雙端輸出的一半。,性能比較見課本表6-1,第四節(jié) 功率放大電路,功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級，去推動(dòng)負(fù)載工作。例如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)等。,(1) 要有足夠

7、大的輸出功率；,(3)效率要高。,一、功率放大電路的特點(diǎn),(2) 非線性失真要小；,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(gè)周期都導(dǎo)通 靜態(tài)IC較大，波形好, 管耗大效率低。,乙類工作狀態(tài) 晶體管只在輸入信號 的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通， 靜態(tài)IC=0，波形嚴(yán)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(shí)間大于半個(gè)周期，靜態(tài)IC 0，一般功放常采用。,二、互補(bǔ)對稱放大電路,互補(bǔ)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(fù)載耦合時(shí)，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(bǔ)對稱電路直接

8、與負(fù)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電路采用雙電源供電。,1、電路組成,OCL功放： 電路中采用兩個(gè)晶體管：NPN、PNP各一支；兩管特性一致。組成互補(bǔ)對稱式射極輸出器。無輸出電容。,2、工作原理,（設(shè)ui為正弦波）,靜態(tài)時(shí)：,ui = 0V ic1、ic2均=0（乙類工作狀態(tài)） uo = 0V,動(dòng)態(tài)時(shí)：,ui 0V,T1截止，T2導(dǎo)通,ui 0V,T1導(dǎo)通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,兩個(gè)管子交替工作，在負(fù)載上得到完整的正弦波。,交越失真,當(dāng)輸入信號ui為正弦波時(shí)，

9、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。,采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點(diǎn)稍高于截止點(diǎn)，即工作于甲乙類狀態(tài)。,克服交越失真的措施,應(yīng)加一定的靜態(tài)偏置，以消除交越失真。,3、電路改善,增加R2、D1、D2使兩只晶體管靜態(tài)時(shí)均處于微導(dǎo)通狀態(tài)，用以消除交越失真。,靜態(tài)時(shí)通過調(diào)節(jié)電阻使E點(diǎn)電位UE=0V。,動(dòng)態(tài)時(shí)uB1 uB2 ui（R2及D1、D2動(dòng)態(tài)電阻很?。?。uo跟隨ui。,E,三、集成功率放大電路,集成功率放大器廣泛用于音響、電視和小電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方面。集成功放是在集成運(yùn)算放大器的電壓互補(bǔ)輸出級后，加入互補(bǔ)功率輸出級而構(gòu)成的。大多數(shù)集成功率放大器實(shí)際上也就是一個(gè)具有直接耦合特點(diǎn)的運(yùn)算放大器。它的使用方法原則上與集成運(yùn)算放大