模電閻石多級放大電路

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1、會計學1模電閻石多級放大電路模電閻石多級放大電路3.1 多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式將多個單級基本放大電路將多個單級基本放大電路合理連接合理連接，構成多級放大電路。，構成多級放大電路。組成多級放大電路的每一個基本放大電路稱為組成多級放大電路的每一個基本放大電路稱為一級一級，級，級與級之間的連接稱為與級之間的連接稱為級間耦合級間耦合。四種常見的耦合方式四種常見的耦合方式：直接耦合直接耦合阻容耦合阻容耦合變壓器耦合變壓器耦合光電耦合光電耦合第1頁/共81頁3.1.1直接耦合直接耦合圖圖 3.1.1(a)兩個單管放大電路簡單的直接耦合兩個單管放大電路簡單的直接耦合將前一級的輸出將前一

2、級的輸出端直接連接到后端直接連接到后一級的輸入端，一級的輸入端，稱為稱為直接耦合。直接耦合。優(yōu)點：優(yōu)點：(1)可以放大緩慢變化的可以放大緩慢變化的低頻信號；低頻信號；(2)便于集成化；便于集成化；(3)各各級級靜靜態(tài)態(tài)工工作作點點互互相相影影響響；基基極極和和集集電電極極電電位位會會隨隨著著級級數(shù)數(shù)增加而上升；增加而上升；(4)零點漂移。零點漂移。缺點：缺點：第2頁/共81頁3.1.1直接耦合直接耦合圖圖 3.1.1(a)兩個單管放大電路簡單的直接耦合兩個單管放大電路簡單的直接耦合R Rc1c1 ：既作為第一級的：既作為第一級的集電極電阻集電極電阻，又作為第二級的，又作為第二級的基基極電阻極電

3、阻，只要，只要R Rc1c1取值合適取值合適，就可以為，就可以為T2T2管提供合適的管提供合適的基基極電流極電流。第3頁/共81頁一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設置一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設置圖圖 3.1.1(a)兩個單管放大電路簡單的直接耦合兩個單管放大電路簡單的直接耦合T1T1管：管：U UCEQ1CEQ1=U=UBEQ2BEQ2=0.7v=0.7vT1T1管的靜態(tài)工作點管的靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)靠近飽和區(qū)，容易，容易引起飽和失真引起飽和失真。穩(wěn)定穩(wěn)定T1T1的的Q Q點點：抬高：抬高T2T2管的管的基極電位基極電位。可以在可以在T2T2管的管的發(fā)射極加電阻發(fā)射極加電阻Re2Re2

4、。第4頁/共81頁一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設置一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設置 改進電路改進電路(a)電電路路中中接接入入Re2，保保證證第第一一級級集集電電極極有有較較高高的的靜靜態(tài)態(tài)電電位位，但但第第二二級級放放大大倍數(shù)嚴重下降。倍數(shù)嚴重下降。Rc1Rb2+VCC+T1+Rc2Re2T2(b)Rb1UCE1=UBE2+URe2二二極極管管:對對直直流流量量相相當于一個電壓源；當于一個電壓源；對對交交流流量量等等效效成成一一個個小電阻。小電阻。改進電路改進電路(b)DRc1Rb2+VCC+T1+Rc2RT2(b)Rb1第5頁/共81頁DZRc1Rb2+VCC+T1+Rc2RT2(

5、c)Rb1一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設置一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設置 改進電路改進電路(c)穩(wěn)穩(wěn)壓壓管管動動態(tài)態(tài)電電阻阻很很小小，可可以以使使第第二二級級的的放放大大倍倍數(shù)數(shù)損損失失小小。但但T1集集電極電壓變化范圍減小電極電壓變化范圍減小。（a a）、（）、（b b）、（）、（c c）電路，各級晶體管工作在放大區(qū)條）電路，各級晶體管工作在放大區(qū)條件：件：e e結正偏，結正偏，c c結反偏結反偏。如果級數(shù)如果級數(shù)增多增多，且均為，且均為NPNNPN管構成管構成的共射電路，那么的共射電路，那么由于集電極電位由于集電極電位逐級升高逐級升高，以至于接近，以至于接近電源電壓電源電壓，勢必

6、，勢必使后級的靜態(tài)工作點使后級的靜態(tài)工作點不適合不適合。第6頁/共81頁NPN管管和和PNP管管混混合合使使用用，可可獲獲得得合合適適的的工作點。工作點。為經(jīng)常采用的方式。為經(jīng)常采用的方式。改進電路改進電路(d)Rb1Rc1Rb2+VCC+T1+Re2Rc2T2(d)圖圖 3.1.1 直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設置直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設置一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設置一、直接耦合放大電路靜態(tài)工作點的設置第7頁/共81頁二、直接耦合放大電路的優(yōu)缺點二、直接耦合放大電路的優(yōu)缺點突出優(yōu)點突出優(yōu)點：具有良好的低頻特性，可以放大變化緩慢的信號；具有良好的低頻特性，可以放大變化緩慢的信號；

7、便于集成。由于電路中沒有大容量電容，所以易于便于集成。由于電路中沒有大容量電容，所以易于將全部電路集成在一片硅片上，構成集成放大電路。將全部電路集成在一片硅片上，構成集成放大電路。缺點缺點：采用直接耦合方式使各級之間的采用直接耦合方式使各級之間的直流通路相連直流通路相連，因，因而而靜態(tài)工作點相互影響靜態(tài)工作點相互影響，這樣就給，這樣就給電路的分析電路的分析、設計設計和調試和調試帶來一定的困難。帶來一定的困難。零點漂移現(xiàn)象存在。零點漂移現(xiàn)象存在。第8頁/共81頁定義：將放大電路的前級定義：將放大電路的前級輸出端輸出端通過通過電容電容接到后級接到后級輸入端輸入端，稱為，稱為阻容耦合方式阻容耦合方式

8、。3.1.2阻容耦合阻容耦合優(yōu)點優(yōu)點：靜態(tài)靜態(tài)工作點相互獨立工作點相互獨立，在求解或實際調試，在求解或實際調試Q點時可按點時可按 單級處理；單級處理；高頻特性好高頻特性好，在分立元件電路中廣泛使用。，在分立元件電路中廣泛使用。缺點缺點：低頻特性差低頻特性差，不能放大變化緩慢的信號。，不能放大變化緩慢的信號。在集成電路中無法制造大容量電容，不便于集成化。在集成電路中無法制造大容量電容，不便于集成化。第二級第二級第一級第一級圖3.1.2 兩級阻容耦合放大電路第9頁/共81頁3.1.3變壓器耦合變壓器耦合優(yōu)點：優(yōu)點：可以調整變壓器的阻抗，提高可以調整變壓器的阻抗，提高帶負載能力；帶負載能力；前后級靠

9、磁路耦合，故各級靜態(tài)工作前后級靠磁路耦合，故各級靜態(tài)工作點相互獨立。點相互獨立。缺點：缺點：低頻特性差，不能放大變化緩低頻特性差，不能放大變化緩慢的信號，且笨重，更不能集成。慢的信號，且笨重，更不能集成。定義：將放大電路前級的定義：將放大電路前級的輸出端輸出端通過通過變壓器變壓器接到接到后級的后級的輸入端輸入端或負載電阻上或負載電阻上,稱為稱為變壓器耦合變壓器耦合。R RL L既可以是實際的既可以是實際的負載電阻負載電阻，也，也可以代表可以代表后級放大電路后級放大電路。第10頁/共81頁變壓器耦合放大電路變壓器耦合放大電路變變壓壓器器最最大大特特點點：可可以以實實現(xiàn)現(xiàn)阻阻抗抗變變換換，選選擇擇

10、恰恰當當?shù)牡脑言褦?shù)數(shù)比比，可在負載上得到盡可能大的可在負載上得到盡可能大的輸出電壓輸出電壓或或輸出功率輸出功率。由于負載電阻小，直接耦合或阻容耦合放大電路上，負載由于負載電阻小，直接耦合或阻容耦合放大電路上，負載無法獲得大功率。無法獲得大功率。第11頁/共81頁變壓器耦合放大電路變壓器耦合放大電路 若忽略變壓器若忽略變壓器自身的損耗自身的損耗，則原邊損耗的功率等于副邊負載則原邊損耗的功率等于副邊負載電阻所獲得的功率，即電阻所獲得的功率，即P1P2。理想變壓器理想變壓器情況下，負載上獲得的功率等于原邊情況下，負載上獲得的功率等于原邊消耗的功率。消耗的功率。第12頁/共81頁3.1.4 光電耦合光

11、電耦合發(fā)光元件概念：光電耦合是以光信號為媒介來實現(xiàn)電信號的耦合和傳遞的。作用：實現(xiàn)了兩部分電路的電氣隔離，抗干擾能力強，應用廣泛。一、光電耦合器一、光電耦合器光敏元件第13頁/共81頁二、光電耦合放大電路二、光電耦合放大電路目前市場上已有集成光電耦合放大電路，目前市場上已有集成光電耦合放大電路，具有較強的放大能力。具有較強的放大能力。圖圖3.1.6 光電耦合放大電路光電耦合放大電路第14頁/共81頁3.2 多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析圖3.2.1多級放大電路方框圖一、電壓放大倍數(shù)一、電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積，即總電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積

12、，即其中，其中，n為多級放大電路的級數(shù)。為多級放大電路的級數(shù)。第15頁/共81頁3.2 多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析二、二、輸入電阻和輸出電阻輸入電阻和輸出電阻 通通常常，多多級級放放大大電電路路的的輸輸入入電電阻阻就就是是第第一一級級的的輸輸入電阻入電阻；輸出電阻就是；輸出電阻就是最后一級的輸出電阻。最后一級的輸出電阻。具具體體計計算算時時，有有時時它它們們不不僅僅僅僅決決定定于于本本級級參參數(shù)數(shù)，也與后級或前級的參數(shù)有關。也與后級或前級的參數(shù)有關。圖3.2.1多級放大電路方框圖第16頁/共81頁3.2 多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路電壓放大倍數(shù)的計

13、算多級放大電路電壓放大倍數(shù)的計算在求分立元件的多級放大電路的電壓放大倍數(shù)時有兩種處理方法：輸入電阻法：輸入電阻法：將后一級的將后一級的輸入電阻輸入電阻作為前一級的負載作為前一級的負載考慮，即將第二級的輸入電阻與第一級的集電極負載考慮，即將第二級的輸入電阻與第一級的集電極負載電阻并聯(lián)。電阻并聯(lián)。開路電壓法開路電壓法：將后一級與前一級：將后一級與前一級開路開路，計算前一級電，計算前一級電壓放大倍數(shù)與壓放大倍數(shù)與輸出電阻輸出電阻，然后將其作為信號源的內阻，然后將其作為信號源的內阻，共同作用到后一級的輸入端。共同作用到后一級的輸入端。注意：在求注意：在求Ri和和Ro時，時，共集共集放大電路：放大電路：

14、作為第一級時，輸入電阻與第二級的輸入有關；作為第一級時，輸入電阻與第二級的輸入有關；作為最后一級時，輸出電阻與前一級的輸出有關。作為最后一級時，輸出電阻與前一級的輸出有關。第17頁/共81頁例例3.2.1 已知圖已知圖3.1.2所示電路中所示電路中R1=15K,R2=R3=5K,R4=2.3K,R5=100K,R6=RL=5K;VCC=12V;晶體管的晶體管的 均為均為50，rbe1=1.2k,rbe2=1k,UBEQ1=UBEQ2=0.7V。試估算電路的。試估算電路的Q點、點、Au、Ri和和Ro。第18頁/共81頁解：解：（1 1）求解）求解Q Q點：每一級點：每一級的的Q Q點都可以按單管

15、放大電路點都可以按單管放大電路的求解。的求解。第一級第一級：靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：第19頁/共81頁第二級：為共集放大電路，據(jù)其第二級：為共集放大電路，據(jù)其基極回路方程基極回路方程求求I IBQ2BQ2，得到，得到I IEQ2EQ2和和U UCEQ2CEQ2。解：解：（1 1）求解）求解Q Q點：每一級點：每一級的的Q Q點都可以按單管放大電路點都可以按單管放大電路的求解。的求解。靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：第20頁/共81頁解：解：（2 2）求求A Au u、RiRi、RoRo，首先畫出交流等效電路。首先畫出交流等效電路。動態(tài)分析：動態(tài)分析：為了求出第一級的為了求出第一級的電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)A

16、Au1u1，首先應求出其，首先應求出其負載電負載電阻阻，即，即第二級的輸入電阻第二級的輸入電阻：第21頁/共81頁解：解：（2 2）求求A Au u、RiRi、RoRo，首先畫出交流等效電，首先畫出交流等效電路。路。動態(tài)分析：動態(tài)分析：第二級的第二級的A Au2u2應接近應接近1 1 ，根據(jù)電路，根據(jù)電路:整個電路的整個電路的電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù):第22頁/共81頁根據(jù)根據(jù)輸入電阻輸入電阻的物理意義，的物理意義，解：解：（2 2）求求A Au u、RiRi、RoRo，首先畫出交流等效電路。，首先畫出交流等效電路。動態(tài)分析：動態(tài)分析：電路的輸出電阻電路的輸出電阻R RO O與第一級的輸出電阻

17、有關，與第一級的輸出電阻有關，第23頁/共81頁作業(yè)題作業(yè)題如圖所示的兩級電壓放大電路，已知如圖所示的兩級電壓放大電路，已知1=2=50。計算前、后級放大電路的靜態(tài)值（計算前、后級放大電路的靜態(tài)值（計算前、后級放大電路的靜態(tài)值（計算前、后級放大電路的靜態(tài)值（U UBEBE=0.6V=0.6V）及電路的動態(tài)參數(shù)。及電路的動態(tài)參數(shù)。及電路的動態(tài)參數(shù)。及電路的動態(tài)參數(shù)。RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k Uo.Ui.第24頁/共81頁3.3 直接耦合放大電路直接耦合放大電路零點漂移現(xiàn)象零點漂移現(xiàn)象差分放大電路差分放大電路直接耦

18、合互補輸出級直接耦合互補輸出級直接耦合多級放大電路直接耦合多級放大電路第25頁/共81頁 在實際應用中，許多信號是在實際應用中，許多信號是變化緩慢的物理量變化緩慢的物理量，需要對其放大后才能驅動負載。由于是低頻信號，需要對其放大后才能驅動負載。由于是低頻信號，所以采用直接耦合放大電路。所以采用直接耦合放大電路。3.3.1 直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象在實際電路中，直接耦合放大電路多采用在實際電路中，直接耦合放大電路多采用差分放大電路。差分放大電路。第26頁/共81頁一、零點漂移現(xiàn)象及其產生的原因一、零點漂移現(xiàn)象及其產生的原因一、零點漂移現(xiàn)象及其產生的原因一、零點

19、漂移現(xiàn)象及其產生的原因1 1、什么是零點漂移現(xiàn)象：、什么是零點漂移現(xiàn)象：u uI I0 0，u uO O00的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。零點漂移現(xiàn)象：零點漂移現(xiàn)象：輸入電壓輸入電壓u ui i為為0,0,而輸出電壓而輸出電壓u uo o不為不為0 0并且并且緩慢變化的現(xiàn)象。緩慢變化的現(xiàn)象。第27頁/共81頁產生原因：溫度變化，直流電源波動，器件老化。其產生原因：溫度變化，直流電源波動，器件老化。其中中晶體管的特性晶體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂零漂為為溫漂溫漂。一、零點漂移現(xiàn)象及其產生的原因一、零點漂移現(xiàn)象及其產生的原因測試電路測試結構第28頁/共81頁基本不存在。

20、在基本不存在。在阻容耦合阻容耦合放大電路中，零點漂移幾乎都放大電路中，零點漂移幾乎都是是緩慢變化緩慢變化的信號，前一級的信號，前一級u uo o的緩慢變化的漂移電壓都的緩慢變化的漂移電壓都降落在耦合電容之上，不會傳入下一級放大電路。降落在耦合電容之上，不會傳入下一級放大電路。在在直接耦合直接耦合放大電路中，這種漂移電壓和有用信放大電路中，這種漂移電壓和有用信號一起送到下一級被放大，導致電路不能正常工號一起送到下一級被放大，導致電路不能正常工作需要采取措施，抑制溫度漂移。作需要采取措施，抑制溫度漂移。一、零點漂移現(xiàn)象及其產生的原因一、零點漂移現(xiàn)象及其產生的原因思考：阻容耦合放大電路中是否存在零點

21、漂移？思考：阻容耦合放大電路中是否存在零點漂移？阻容耦合放大電路不能集成，直接耦合放大電路可以集成，集成運放中多為直接耦合方式。第29頁/共81頁二、抑制溫度漂移的方法二、抑制溫度漂移的方法 從某種意義上講，零點漂移就是從某種意義上講，零點漂移就是Q Q點的漂移點的漂移。抑制溫度漂移的方法歸納如下：抑制溫度漂移的方法歸納如下：1.引入引入直流負反饋直流負反饋，例如典型的靜態(tài)工作點，例如典型的靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路中穩(wěn)定電路中ReRe所起的作用。所起的作用。2.采用采用溫度補償溫度補償?shù)姆椒?，利用熱敏元件來抵消放大管的變的方法，利用熱敏元件來抵消放大管的變化?；?.采用采用特性相同特性相同的管子，

22、使它們的的管子，使它們的溫漂相互抵消溫漂相互抵消，構成，構成“差分放大電路差分放大電路”。這個方法也可歸結為。這個方法也可歸結為溫度補償溫度補償。第30頁/共81頁（a）零點零點漂移漂移在在典型工作點穩(wěn)定電路典型工作點穩(wěn)定電路中，溫中，溫度變化時度變化時I ICQCQ總是有微小變化，總是有微小變化，導致輸出電壓導致輸出電壓u uo o的微小變化，的微小變化，所以也所以也存在溫漂問題存在溫漂問題。3.3.2、差分放大電路、差分放大電路第31頁/共81頁零輸入零輸入零輸出零輸出若若V與與UC的的變化一樣，變化一樣，則輸出電壓則輸出電壓就沒有漂移就沒有漂移如何抑制溫漂如何抑制溫漂改變電壓輸出端，找到

23、一改變電壓輸出端，找到一受溫度控制的直流電壓源受溫度控制的直流電壓源V V電壓值與電壓值與U UCQCQ同步變化。同步變化。當輸入信號當輸入信號ui=0ui=0時時可以抑制溫漂可以抑制溫漂輸出端兩邊的直流電壓相互輸出端兩邊的直流電壓相互抵消，只留下動態(tài)信號。抵消，只留下動態(tài)信號。（b）第32頁/共81頁3.3.2、差分放大電路、差分放大電路差分放大電路差分放大電路是構成多級直接耦合放大電路的是構成多級直接耦合放大電路的基本單元電路。基本單元電路。采用采用電路參數(shù)完全電路參數(shù)完全相同，管子相同，管子特性完全相同特性完全相同的電路，則兩管的電路，則兩管子的集電極電位子的集電極電位U UCQ1CQ1

24、和和U UCQ2CQ2同步同步變化，能夠抑制溫漂。變化，能夠抑制溫漂。（c）參數(shù)理想對稱：參數(shù)理想對稱：Rb1=Rb2，Rc1=Rc2，Re1=Re2;T1、T2在任何溫度下特性均相同。在任何溫度下特性均相同。第33頁/共81頁共模信號共模信號U UI1I1與與U UI2I2為大小相等，極性為大小相等，極性相同的輸入信號（相同的輸入信號（共模信號共模信號）時，輸出電壓：時，輸出電壓：差分放大電路對共模信號有很好的抑制作用差分放大電路對共模信號有很好的抑制作用,共模輸出為共模輸出為0 0。3.3.2、差分放大電路、差分放大電路由于電路參數(shù)對稱，由于電路參數(shù)對稱，T1管和管和T2管所產生的電流變化

25、相等：管所產生的電流變化相等：（c）第34頁/共81頁（c）差模信號差模信號U UI1I1與與U UI2I2為大小相等，極性相反的輸入信號為大小相等，極性相反的輸入信號（差模信號）時，輸出電壓：（差模信號）時，輸出電壓：差分放大電路對差模信號能夠實現(xiàn)放大差分放大電路對差模信號能夠實現(xiàn)放大Re1Re1和和Re2Re2的存在，的存在，降低了電路的電壓降低了電路的電壓放大能力放大能力3.3.2、差分放大電路、差分放大電路第35頁/共81頁改進差分放大電路改進差分放大電路在在差模信號差模信號作用下，作用下，流經(jīng)流經(jīng)ReRe的電流變化為的電流變化為0 0，在，在ReRe上的作用上的作用相抵消相抵消，Re

26、Re對差模信號沒有反饋作用，相對差模信號沒有反饋作用，相當于短路，可以提高對差模信號的放大能力。當于短路，可以提高對差模信號的放大能力?？朔朔e1Re1和和Re2Re2對電對電壓放大能力的影響壓放大能力的影響 （d）第36頁/共81頁（e）改進差分放大電路改進差分放大電路為了簡化電路，便于調節(jié)為了簡化電路，便于調節(jié)Q Q點，點，也為了使也為了使電源與信號能夠電源與信號能夠“共地共地”，就產生了典型的，就產生了典型的差差分放大電路，分放大電路，也成為也成為差動差動放大放大電路電路。所謂所謂電路參數(shù)理想對稱電路參數(shù)理想對稱，是指在對稱位置的電阻值絕，是指在對稱位置的電阻值絕對相等，兩只晶體管在

27、對相等，兩只晶體管在任何溫度任何溫度下下輸入輸入特性曲線與特性曲線與輸出輸出特特性曲線都完全重合。性曲線都完全重合。在理想對稱的情況下：在理想對稱的情況下：1、克服零點漂移；、克服零點漂移；2、零輸入零輸出。、零輸入零輸出。第37頁/共81頁二、長尾式差分放大電路由于由于R Re e接負電源接負電源-V-VEEEE，拖一個，拖一個尾巴，故稱為尾巴，故稱為長尾式電路。長尾式電路。VBB去掉電路還能正常工作嗎？電路參數(shù)理想對稱：電路參數(shù)理想對稱：Re為公共的發(fā)射極電阻。為公共的發(fā)射極電阻。第38頁/共81頁輸入回路方程輸入回路方程：通常，通常，Rb較小，且較小，且IBQ很小，故很小，故二、長尾式差

28、分放大電路1、靜態(tài)計算：當輸入信號當輸入信號U Ui1i1=U=Ui2i2=0=0時，電阻時，電阻R Re e中的中的電流等于電流等于T T1 1管和管和T T2 2管的發(fā)射極電流之管的發(fā)射極電流之和，即：和，即：第39頁/共81頁2 2、對共模信號的抑制作用對共模信號的抑制作用對共模信號的抑制作用對共模信號的抑制作用共模信號：數(shù)值相等，極共模信號：數(shù)值相等，極性相同的輸入信號，即性相同的輸入信號，即差分放大電路對差分放大電路對共模信號共模信號有很強的有很強的抑制作用抑制作用。可以將可以將溫度漂移溫度漂移等效成等效成共模信號共模信號處理處理.第40頁/共81頁2 2、抑制共模信號抑制共模信號抑

29、制共模信號抑制共模信號 ：ReRe的共模負反饋作用的共模負反饋作用的共模負反饋作用的共模負反饋作用對于每一邊對于每一邊電路，電路，Re=?抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。Re 對共模信號起對共模信號起負反饋負反饋作用，作用，稱稱Re為共模負反饋電阻。為共模負反饋電阻。第41頁/共81頁差模信號：數(shù)值相等，差模信號：數(shù)值相等，極性相反的輸入信號，極性相反的輸入信號，即即3、對差模信號的放大作用對差模信號的放大作用差模信號uId:E E點電位點電位在差模信號作用下不變，在差模信號作用下不變，相當于接相當于接“地地”。iE1=iE2，Re中電流不變，即

30、中電流不變，即Re 對差模信號無反饋作用。對差模信號無反饋作用。分析時注意二個分析時注意二個“虛地虛地”為什么為什么？負載電阻的負載電阻的中點電位中點電位在差模信號作在差模信號作用下不變，相當于接用下不變，相當于接“地地”。第42頁/共81頁差模信號作用時的動態(tài)分析差模信號作用時的動態(tài)分析差模信號作用時的動態(tài)分析差模信號作用時的動態(tài)分析差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)差分放大電路用了兩只晶體管，但其電壓放大能力只相當于單管共射放大電路。差分放大電路是以犧牲一只管子的放大倍數(shù)為代價，換取了低溫漂移的效果。第43頁/共81頁4、電壓傳輸特性電壓傳輸特性定義：放大電路的定義：放大電路的輸出電壓輸出電壓和和輸

31、入電壓輸入電壓之間的關之間的關系曲線稱為電壓傳輸特性，即：系曲線稱為電壓傳輸特性，即：改變改變u uI I的極性，可得另一條圖中虛線所示的曲線，的極性，可得另一條圖中虛線所示的曲線，它與實線完全對稱。它與實線完全對稱。中間一段中間一段二者是二者是線性關系線性關系，斜，斜率是差模電壓放大倍數(shù)。率是差模電壓放大倍數(shù)。當當輸入電壓幅值輸入電壓幅值過大時，輸出過大時，輸出電壓就會電壓就會產生失真。產生失真。若再加大若再加大u uidid，則，則u uodod將趨于不變。將趨于不變。第44頁/共81頁5 5、動態(tài)參數(shù)：動態(tài)參數(shù)：動態(tài)參數(shù)：動態(tài)參數(shù)：A Ad d、R Ri i、R Ro o、A Ac c、

32、K KCMRCMR共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR：綜合考察差分放大電路：綜合考察差分放大電路：綜合考察差分放大電路：綜合考察差分放大電路放大差模放大差模放大差模放大差模信號信號信號信號的能力和的能力和的能力和的能力和抑制共模信號抑制共模信號抑制共模信號抑制共模信號的能力。的能力。的能力。的能力。其其值越大值越大，說明電路，說明電路性能越好性能越好。第45頁/共81頁三、差分放大電路的四種接法三、差分放大電路的四種接法根據(jù)輸入、輸出端接地情況不同，差分放大電路共有四種接法：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、單端輸出輸入端輸入端與與輸出端輸

33、出端均沒有接均沒有接“地地”點，點，稱為稱為雙端輸入、雙端輸出電路。雙端輸入、雙端輸出電路。在實際應用時，在實際應用時，信號源信號源需要有需要有“接地接地”點，以避免干擾；或點，以避免干擾；或負載負載需要有需要有“接地接地”點，以安全工作。點，以安全工作。第46頁/共81頁1 1、雙端輸入雙端輸入雙端輸入雙端輸入、單端輸出單端輸出單端輸出單端輸出電路電路電路電路靜態(tài)靜態(tài)分析分析利用戴維寧定理利用戴維寧定理進行變換得出：等效電源進行變換得出：等效電源V VCCCC和電和電阻阻R RC C。第47頁/共81頁RCT1+VCCICRL含源一端口含源一端口外電路外電路一個一個含源一端口含源一端口,對對

34、外電路外電路來說來說,可以用一個可以用一個電壓源電壓源和和電阻電阻串聯(lián)組合等效置換串聯(lián)組合等效置換,此電壓源的電壓等于一端口的此電壓源的電壓等于一端口的開路電開路電壓壓,電阻等于一端口的全部電阻等于一端口的全部獨立電源置零后獨立電源置零后的輸入電阻。的輸入電阻。戴維寧定戴維寧定理理第48頁/共81頁1 1、雙端輸入雙端輸入雙端輸入雙端輸入、單端輸出單端輸出單端輸出單端輸出電路電路電路電路靜態(tài)靜態(tài)分析分析由于由于輸入回路輸入回路參數(shù)參數(shù)對稱對稱，使靜，使靜態(tài)電流態(tài)電流 I IBQ1BQ1=I=IBQ2BQ2，I ICQ1CQ1=I=ICQ2 CQ2 由于輸出回路不對稱，由于輸出回路不對稱，使得使

35、得U UCEQ1CEQ1U UCEQ2CEQ2。然后求靜態(tài)工作點然后求靜態(tài)工作點I IEQEQ，I IBQBQ和和U UCEQ1CEQ1，U UCEQ2CEQ2根據(jù)基極回路方程求IEQ第49頁/共81頁1 1、雙端輸入雙端輸入雙端輸入雙端輸入、單端輸出單端輸出單端輸出單端輸出電路：電路：電路：電路：差模信號作用下的分析差模信號作用下的分析差模信號作用下的分析差模信號作用下的分析雙端輸入單端輸出電路放大能力減弱，Ad是雙端輸出的一半。輸出信號取自T2管的集電極？第50頁/共81頁1 1、雙端輸入雙端輸入雙端輸入雙端輸入、單端輸出單端輸出單端輸出單端輸出：共模信號作用下的分析共模信號作用下的分析共

36、模信號作用下的分析共模信號作用下的分析發(fā)射極電阻進行等效變換第51頁/共81頁1 1、雙端輸入雙端輸入雙端輸入雙端輸入、單端輸出單端輸出單端輸出單端輸出電路電路電路電路：問題討論：問題討論：問題討論：問題討論1、T2的的Rc可以短路嗎？可以短路嗎？2、什么情況下、什么情況下Ad為為“”？3、雙端輸出時的、雙端輸出時的Ad是單端輸出時的是單端輸出時的2倍嗎？倍嗎？第52頁/共81頁當輸入信號當輸入信號U UI1I1與與U UI2I2不相等時，計算問題不相等時，計算問題當兩個輸入信號不相等時，既不是差模輸入也不是共模輸入，這時稱為不對稱輸入方式。分析方法：將輸入信號拆分成差模部分和共模部分，通過疊

37、加定理分別計算，然后再求和。共共模信號模信號：是兩個輸入信號的算數(shù)平均值。：是兩個輸入信號的算數(shù)平均值。差差模信號模信號：是兩個輸入信號之差。：是兩個輸入信號之差。第53頁/共81頁2 2、單端輸入、雙端輸出電路、單端輸入、雙端輸出電路、單端輸入、雙端輸出電路、單端輸入、雙端輸出電路因為電路對于因為電路對于差模信號差模信號是通過發(fā)是通過發(fā)射極相連的方式將射極相連的方式將T1T1管的發(fā)射極管的發(fā)射極電流電流傳遞到傳遞到T2T2管的發(fā)射極管的發(fā)射極的，故的，故稱這種電路為稱這種電路為射極耦合電路射極耦合電路。單端輸入可以看成不對稱輸入共共模信號模信號：差差模信號模信號：第54頁/共81頁2 2、單

38、端輸入、雙端輸出電路、單端輸入、雙端輸出電路、單端輸入、雙端輸出電路、單端輸入、雙端輸出電路共模輸入電壓共模輸入電壓差模輸入電壓差模輸入電壓當共模放大倍數(shù)當共模放大倍數(shù)AcAc不為零時，不為零時，即輸出電壓即輸出電壓:若電路參數(shù)若電路參數(shù)理想對稱理想對稱，則，則Ac=0Ac=0，即式中，即式中的第二項為的第二項為0 0，此時，此時K KCMRCMR將為無窮大。將為無窮大。對于單端輸入電路：輸入差模信號對于單端輸入電路：輸入差模信號的同時總是的同時總是伴隨伴隨著著共模信號共模信號輸入。輸入。第55頁/共81頁3 3、單端輸入、單端輸出電路、單端輸入、單端輸出電路、單端輸入、單端輸出電路、單端輸入

39、、單端輸出電路對于單端輸入端對于單端輸入端等效成雙端輸入：等效成雙端輸入：一對共模信號一對共模信號一對差模信號一對差模信號對于單端輸出端：對于單端輸出端：注意注意交流等效電路交流等效電路的畫法的畫法共模和差模信號共模和差模信號動態(tài)分析動態(tài)分析時時Re的等效。的等效。第56頁/共81頁4 4、四種接法的比較：電路參數(shù)理想對稱條件下、四種接法的比較：電路參數(shù)理想對稱條件下、四種接法的比較：電路參數(shù)理想對稱條件下、四種接法的比較：電路參數(shù)理想對稱條件下輸入方式：輸入方式：Ri均為均為2（Rb+rbe）；）；雙端輸入時無共模信號輸入，單端輸入時有共模輸入。雙端輸入時無共模信號輸入，單端輸入時有共模輸入

40、。輸出方式：輸出方式：Q點、點、Ad、Ac、KCMR、Ro均與輸出方式有關。均與輸出方式有關。第57頁/共81頁四、改進型差分放大電路四、改進型差分放大電路四、改進型差分放大電路四、改進型差分放大電路在差分放大電路中，在差分放大電路中，增大增大發(fā)射極電阻發(fā)射極電阻ReRe的阻值的阻值，能夠有，能夠有效地抑制每一邊電路的效地抑制每一邊電路的溫漂溫漂，提高共模抑制比提高共模抑制比，這一點，這一點對于對于單端輸出電路單端輸出電路尤為重要。尤為重要。Re 越大，共模負反饋越強，單端輸出時的越大，共模負反饋越強，單端輸出時的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放大電路的越大，差分放大電路的性能越好性能越好

41、。但為使但為使靜態(tài)靜態(tài)電流不變，電流不變，Re 越大，越大，VEE越大，以至于越大，以至于Re太大太大就不合理了。就不合理了。需在低電源條件下，得到趨于無窮大的需在低電源條件下，得到趨于無窮大的Re。解決方法：采用恒流源代替解決方法：采用恒流源代替Re！第58頁/共81頁1 1、具有恒流源的差分放大電、具有恒流源的差分放大電、具有恒流源的差分放大電、具有恒流源的差分放大電路路路路等效電阻等效電阻為無窮大為無窮大近似為近似為恒流恒流圖中R1、R2、R3和T3組成工作點穩(wěn)定電路，IC3近似為恒定電流。四、改進型差分放大電路四、改進型差分放大電路第59頁/共81頁電路參數(shù)應滿足電路參數(shù)應滿足I I2

42、 2IIB3B3。這時，。這時，I I1 1II2 2，所以，所以R R2 2上的電壓為上的電壓為:T T3 3管的集電極電流管的集電極電流:若若U UBE3BE3的變化忽略，的變化忽略，T T3 3管集電極電流管集電極電流I Ic3c3就基本就基本不受溫度不受溫度影響。影響。沒有沒有動態(tài)信號動態(tài)信號能夠作用到能夠作用到T T3 3管的基極和發(fā)射極。管的基極和發(fā)射極。恒定恒定電流電流發(fā)射極所接電路可以等效成一個發(fā)射極所接電路可以等效成一個恒流源恒流源。T T1 1管和管和T T2 2管管發(fā)射極靜態(tài)電流：發(fā)射極靜態(tài)電流：1 1、具有恒流源的差分放大電、具有恒流源的差分放大電、具有恒流源的差分放大

43、電、具有恒流源的差分放大電路路路路第60頁/共81頁1)RW取值應大些？還是小些取值應大些？還是小些？2)RW對動態(tài)參數(shù)的影響？對動態(tài)參數(shù)的影響？3)若若RW滑動端在中點，寫出滑動端在中點，寫出Ad、Ri的表達式。的表達式。四、改進型差分放大電路四、改進型差分放大電路2、加調零電位器、加調零電位器RWRW：在實際電路中，難以做到：在實際電路中，難以做到參數(shù)參數(shù)理想對稱理想對稱，常用一，常用一阻值很小阻值很小的的電位器電位器加在兩只管子發(fā)射極之加在兩只管子發(fā)射極之間。間。調節(jié)電位器的滑動端，便調節(jié)電位器的滑動端，便可使可使電路電路在在uI1=uI2=0時，時，uO=0，所以，所以常稱常稱RW為為

44、調零電位器調零電位器。第61頁/共81頁3 3、場效應管差分放大電路、場效應管差分放大電路、場效應管差分放大電路、場效應管差分放大電路四、改進型差分放大電路四、改進型差分放大電路為了獲得為了獲得高輸入電阻高輸入電阻的差分的差分放大電路，可以將前面所講放大電路，可以將前面所講電路中的差放管電路中的差放管用場效應管用場效應管取代取代晶體管晶體管。這種電路特別適于做直接耦合多級放大電路的這種電路特別適于做直接耦合多級放大電路的輸入輸入級級。通常情況下，可以認為其。通常情況下，可以認為其輸入電阻輸入電阻為無窮大。為無窮大。第62頁/共81頁 例例3.3.13.3.1電路如下，已知電路如下，已知Rb=1

45、kRb=1k，Rc=10kRc=10k，R RL L=5.1k=5.1k，V VCCCC=12V=12V，V VEEEE=6V=6V；晶體管的；晶體管的=100=100，r rbebe=2k=2k。（1 1）為使）為使T1T1管和管和T2T2管的發(fā)射極靜態(tài)電流均為管的發(fā)射極靜態(tài)電流均為0.5mA,Re0.5mA,Re的取值應為多少？的取值應為多少？T1T1管和管和T2T2管的管壓降管的管壓降U UCEQCEQ等于多少？等于多少？（2 2）計算）計算AuAu、RiRi和和RoRo的數(shù)值；的數(shù)值；（3 3）若將電路改成單端輸出，如圖）若將電路改成單端輸出，如圖3.3.73.3.7所示，用直流所示，

46、用直流表測得輸出電壓表測得輸出電壓uo=3Vuo=3V，試問輸入電壓，試問輸入電壓u uI I約為多少？設約為多少？設I IEQEQ=0.5mA,=0.5mA,共模輸出電壓忽略不計。共模輸出電壓忽略不計。第63頁/共81頁 例例3.3.13.3.1電路如下，已知電路如下，已知Rib=1kRib=1k，Rc=10kRc=10k，R RL L=5.1k=5.1k，V VCCCC=12V=12V，V VEEEE=6V=6V；晶體管的；晶體管的=100=100，r rbebe=2k=2k。（1 1）為使）為使T1T1管和管和T2T2管的發(fā)射極靜態(tài)電流均為管的發(fā)射極靜態(tài)電流均為0.5mA,Re0.5mA

47、,Re的取的取值應為多少？值應為多少？T1T1管和管和T2T2管的管壓降管的管壓降U UCEQCEQ等于多少？等于多少？解解:（1）：）：iB1電流很小，忽略電流很小，忽略Rb1上的壓降，上的壓降，第64頁/共81頁 例例3.3.13.3.1電路如下，已知電路如下，已知Rb=1kRb=1k，Rc=10kRc=10k，R RL L=5.1k=5.1k，V VCCCC=12V=12V，V VEEEE=6V=6V；晶體管的；晶體管的=100=100，r rbebe=2k=2k。（2 2）計算）計算AuAu、RiRi和和RoRo的數(shù)值；的數(shù)值；解解:（2）：求動態(tài)參數(shù)，首先）：求動態(tài)參數(shù)，首先畫出交流

48、等效電路。畫出交流等效電路。第65頁/共81頁 例例3.3.13.3.1電路如下，已知電路如下，已知Rb=1kRb=1k，Rc=10kRc=10k，R RL L=5.1k=5.1k，V VCCCC=12V=12V，V VEEEE=6V=6V；晶體管的；晶體管的=100=100，r rbebe=2k=2k。（3 3）若將電路改成單端輸出，如圖）若將電路改成單端輸出，如圖3.3.73.3.7所示，用所示，用直流表直流表測測得輸出電壓得輸出電壓uo=3Vuo=3V，試問輸入電壓，試問輸入電壓u uI I約為多少？設約為多少？設I IEQEQ=0.5mA,=0.5mA,共模輸出電壓忽略不計。共模輸出電

49、壓忽略不計。解解(3):(3):由于用由于用直流表直流表測得的輸出電測得的輸出電壓中既含有壓中既含有直流直流（靜態(tài)）量又含有（靜態(tài)）量又含有變化量變化量（動態(tài)），首先計算（動態(tài)），首先計算靜態(tài)值靜態(tài)值，然后用所測電壓減去然后用所測電壓減去靜態(tài)值靜態(tài)值就可得就可得到動態(tài)值。到動態(tài)值。第66頁/共81頁畫出交流等效電路，求畫出交流等效電路，求出出Ad，就可得出，就可得出uI。例例3.3.13.3.1電路如下，已知電路如下，已知Rb=1kRb=1k，Rc=10kRc=10k，R RL L=5.1k=5.1k，V VCCCC=12V=12V，V VEEEE=6V=6V；晶體管的；晶體管的=100=10

50、0，r rbebe=2k=2k。（3 3）若將電路改成單端輸出，如圖）若將電路改成單端輸出，如圖3.3.73.3.7所示，用所示，用直流表直流表測得輸出電壓測得輸出電壓uo=3Vuo=3V，試問輸入電壓，試問輸入電壓u uI I約為多少？設約為多少？設I IEQEQ=0.5mA,=0.5mA,共模輸出電壓忽略不計。共模輸出電壓忽略不計。第67頁/共81頁3.3.3 直接耦合互補輸出級放大電路示意圖放大電路示意圖互補輸出級是直接耦互補輸出級是直接耦合的合的功率放大功率放大電路。電路。輸出電阻低輸出電阻低直流功耗小直流功耗小負載電阻上負載電阻上無直流功耗無直流功耗最大不失真最大不失真輸出電壓輸出電

51、壓最大最大對輸出級的要求對輸出級的要求有效輸出電壓大有效輸出電壓大靜態(tài)工作電流小靜態(tài)工作電流小輸入為零時輸出為零輸入為零時輸出為零帶負載能力強帶負載能力強第68頁/共81頁3.3.3 直接耦合互補輸出級互補輸出級的基本電路互補輸出級的基本電路T1的輸入特性的輸入特性理想化特性理想化特性靜態(tài)時靜態(tài)時T1、T2均均過零點、均過零點、均截止，截止，UB=UE=0一、基本電路一、基本電路一、基本電路一、基本電路1.特征：特征：T1、T2特性特性理想理想對稱。對稱。2.靜態(tài)分析靜態(tài)分析第69頁/共81頁3.3.3 直接耦合互補輸出級3.3.動態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析動態(tài)分析（設（設（設（設u u u ui

52、 i i i為正弦波）為正弦波）為正弦波）為正弦波）兩只管子交替工作，兩路兩只管子交替工作，兩路電源交替供電，雙向電源交替供電，雙向跟隨跟隨。ui正半周正半周，uo=uiui 0VT1導通，導通，T2截止截止iL=ic1;ui負半周，負半周，uo=uiui 0VT1截止，截止，T2導通導通iL=ic2注意：注意：T T1 1、T T2 2兩個晶體管都只在兩個晶體管都只在半個周期內工作半個周期內工作。第70頁/共81頁3.3.3 直接耦合互補輸出級4 4、交越失真、交越失真、交越失真、交越失真消除失真的方法：消除失真的方法：設置合適的靜態(tài)工作點。設置合適的靜態(tài)工作點。信號在零附近信號在零附近兩只

53、管子均截兩只管子均截止止開啟開啟電壓電壓對于負載能否得到一個完整的正弦波？對于負載能否得到一個完整的正弦波？第71頁/共81頁二、消除交越失真的互補輸出級二、消除交越失真的互補輸出級二、消除交越失真的互補輸出級二、消除交越失真的互補輸出級用二極管電路消除交越失真電路靜態(tài)時靜態(tài)時:T T1 1、T T2 2兩管發(fā)射結電位兩管發(fā)射結電位分別為二極管分別為二極管D D1 1、D D2 2的正向的正向導通壓降，致使兩管均處于導通壓降，致使兩管均處于微弱導通狀態(tài)微弱導通狀態(tài)甲乙類工甲乙類工作狀態(tài)作狀態(tài)。電路中增加電路中增加 R R1 1、D D1 1、D D2 2、R R2 2支路支路動態(tài)時動態(tài)時：設：

54、設 u ui i 加入正弦信號。加入正弦信號。正半周正半周 U UD1D1+u+ui i0.7v 0.7v 使使T T1 1 進入導通狀態(tài)進入導通狀態(tài)U UD2D2+u+ui i0.7v 0.7v 使使T T2 2 截止截止 負半周負半周T T1 1截止，截止，T T2 2 進入導通狀態(tài)進入導通狀態(tài)第72頁/共81頁二、消除交越失真的互補輸出級二、消除交越失真的互補輸出級二、消除交越失真的互補輸出級二、消除交越失真的互補輸出級用UBE倍增電路消除交越失真第73頁/共81頁準互補輸出級準互補輸出級準互補輸出級準互補輸出級 為保持輸出管的良好對稱性，輸出管應為為保持輸出管的良好對稱性，輸出管應為同

55、類型晶體管。同類型晶體管。第74頁/共81頁五、直接耦合多級放大電路五、直接耦合多級放大電路 1.1.放大電路的讀圖方法放大電路的讀圖方法放大電路的讀圖方法放大電路的讀圖方法（1）化整為零：按信號流通順序將）化整為零：按信號流通順序將N級放大電路級放大電路分為分為N個基本放大電路個基本放大電路。（2）識別電路：）識別電路：分析每級電路屬于分析每級電路屬于哪種基本電路哪種基本電路，有何特點。有何特點。（3）統(tǒng)觀總體：分析）統(tǒng)觀總體：分析整個電路的性能特點。整個電路的性能特點。（4）定量）定量估算：必要時需估算主要估算：必要時需估算主要動態(tài)參數(shù)動態(tài)參數(shù)。多級放大電路示意圖多級放大電路示意圖第75頁

56、/共81頁2.2.例題例題例題例題3.3.23.3.23.3.23.3.2第一級：雙端輸入單端輸出的差分放大電路第一級：雙端輸入單端輸出的差分放大電路第二級：以復合管為放大管的共射放大電路第二級：以復合管為放大管的共射放大電路第三級：準互補輸出級第三級：準互補輸出級動態(tài)電阻無窮大動態(tài)電阻無窮大（1 1）化整為零，識別電路）化整為零，識別電路第76頁/共81頁（2 2 2 2）基本性能）基本性能）基本性能）基本性能 輸入電阻為輸入電阻為2rbe、電壓放大倍數(shù)較大、輸出電阻、電壓放大倍數(shù)較大、輸出電阻很小、最大不失真輸出電壓的峰值接近電源電壓。很小、最大不失真輸出電壓的峰值接近電源電壓。第77頁/

57、共81頁（3 3 3 3）判斷電路的同相輸入端和反相輸入端）判斷電路的同相輸入端和反相輸入端）判斷電路的同相輸入端和反相輸入端）判斷電路的同相輸入端和反相輸入端接法接法輸入輸入輸出輸出相位相位共射共射bc反相反相共集共集be同相同相共基共基ec同相同相 整個電路可等整個電路可等效為一個雙端輸效為一個雙端輸入單端輸出的差入單端輸出的差分放大電路。分放大電路。同相同相輸入端輸入端反相反相輸入端輸入端第78頁/共81頁（4）交流等）交流等效電路效電路可估算低頻可估算低頻小信號下的小信號下的電壓放大倍電壓放大倍數(shù)、輸入電數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、輸出電阻等。阻等。第79頁/共81頁本章重點本章重點1、了了解解多多級級放放大大電電路路的的耦耦合合方方式式，為為集集成成電電路路的的學習打好基礎。學習打好基礎。2、掌掌握握直直接接耦耦合合放放大大電電路路中中差差分分放放大大電電路路的的工工作作原理、靜態(tài)工作點及動態(tài)參數(shù)的分析和估算。原理、靜態(tài)工作點及動態(tài)參數(shù)的分析和估算。3、了解多級放大電路中的、了解多級放大電路中的互補輸出級互補輸出級(OCL電路電路)。第80頁/共81頁