模电阎石多级放大电路.pptx

会计学1模电阎石多级放大电路模电阎石多级放大电路3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式将多个单级基本放大电路将多个单级基本放大电路合理连接合理连接，构成多级放大电路。，构成多级放大电路。组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级一级，级，级与级之间的连接称为与级之间的连接称为级间耦合级间耦合。四种常见的耦合方式四种常见的耦合方式：直接耦合直接耦合阻容耦合阻容耦合变压器耦合变压器耦合光电耦合光电耦合第1页/共81页3.1.1直接耦合直接耦合图图 3.1.1(a)两个单管放大电路简单的直接耦合两个单管放大电路简单的直接耦合将前一级的输出将前一级的输出端直接连接到后端直接连接到后一级的输入端，一级的输入端，称为称为直接耦合。直接耦合。优点：优点：(1)可以放大缓慢变化的可以放大缓慢变化的低频信号；低频信号；(2)便于集成化；便于集成化；(3)各各级级静静态态工工作作点点互互相相影影响响；基基极极和和集集电电极极电电位位会会随随着着级级数数增加而上升；增加而上升；(4)零点漂移。零点漂移。缺点：缺点：第2页/共81页3.1.1直接耦合直接耦合图图 3.1.1(a)两个单管放大电路简单的直接耦合两个单管放大电路简单的直接耦合R Rc1c1 ：既作为第一级的：既作为第一级的集电极电阻集电极电阻，又作为第二级的，又作为第二级的基基极电阻极电阻，只要，只要R Rc1c1取值合适取值合适，就可以为，就可以为T2T2管提供合适的管提供合适的基基极电流极电流。第3页/共81页一、直接耦合放大电路静态工作点的设置一、直接耦合放大电路静态工作点的设置图图 3.1.1(a)两个单管放大电路简单的直接耦合两个单管放大电路简单的直接耦合T1T1管：管：U UCEQ1CEQ1=U=UBEQ2BEQ2=0.7v=0.7vT1T1管的静态工作点管的静态工作点靠近饱和区靠近饱和区，容易，容易引起饱和失真引起饱和失真。稳定稳定T1T1的的Q Q点点：抬高：抬高T2T2管的管的基极电位基极电位。可以在可以在T2T2管的管的发射极加电阻发射极加电阻Re2Re2。第4页/共81页一、直接耦合放大电路静态工作点的设置一、直接耦合放大电路静态工作点的设置 改进电路改进电路(a)电电路路中中接接入入Re2，保保证证第第一一级级集集电电极极有有较较高高的的静静态态电电位位，但但第第二二级级放放大大倍数严重下降。倍数严重下降。Rc1Rb2+VCC+T1+Rc2Re2T2(b)Rb1UCE1=UBE2+URe2二二极极管管:对对直直流流量量相相当于一个电压源；当于一个电压源；对对交交流流量量等等效效成成一一个个小电阻。小电阻。改进电路改进电路(b)DRc1Rb2+VCC+T1+Rc2RT2(b)Rb1第5页/共81页DZRc1Rb2+VCC+T1+Rc2RT2(c)Rb1一、直接耦合放大电路静态工作点的设置一、直接耦合放大电路静态工作点的设置 改进电路改进电路(c)稳稳压压管管动动态态电电阻阻很很小小，可可以以使使第第二二级级的的放放大大倍倍数数损损失失小小。但但T1集集电极电压变化范围减小电极电压变化范围减小。（a a）、（）、（b b）、（）、（c c）电路，各级晶体管工作在放大区条）电路，各级晶体管工作在放大区条件：件：e e结正偏，结正偏，c c结反偏结反偏。如果级数如果级数增多增多，且均为，且均为NPNNPN管构成管构成的共射电路，那么的共射电路，那么由于集电极电位由于集电极电位逐级升高逐级升高，以至于接近，以至于接近电源电压电源电压，势必，势必使后级的静态工作点使后级的静态工作点不适合不适合。第6页/共81页NPN管管和和PNP管管混混合合使使用用，可可获获得得合合适适的的工作点。工作点。为经常采用的方式。为经常采用的方式。改进电路改进电路(d)Rb1Rc1Rb2+VCC+T1+Re2Rc2T2(d)图图 3.1.1 直接耦合放大电路静态工作点的设置直接耦合放大电路静态工作点的设置一、直接耦合放大电路静态工作点的设置一、直接耦合放大电路静态工作点的设置第7页/共81页二、直接耦合放大电路的优缺点二、直接耦合放大电路的优缺点突出优点突出优点：具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；便于集成。由于电路中没有大容量电容，所以易于便于集成。由于电路中没有大容量电容，所以易于将全部电路集成在一片硅片上，构成集成放大电路。将全部电路集成在一片硅片上，构成集成放大电路。缺点缺点：采用直接耦合方式使各级之间的采用直接耦合方式使各级之间的直流通路相连直流通路相连，因，因而而静态工作点相互影响静态工作点相互影响，这样就给，这样就给电路的分析电路的分析、设计设计和调试和调试带来一定的困难。带来一定的困难。零点漂移现象存在。零点漂移现象存在。第8页/共81页定义：将放大电路的前级定义：将放大电路的前级输出端输出端通过通过电容电容接到后级接到后级输入端输入端，称为，称为阻容耦合方式阻容耦合方式。3.1.2阻容耦合阻容耦合优点优点：静态静态工作点相互独立工作点相互独立，在求解或实际调试，在求解或实际调试Q点时可按点时可按 单级处理；单级处理；高频特性好高频特性好，在分立元件电路中广泛使用。，在分立元件电路中广泛使用。缺点缺点：低频特性差低频特性差，不能放大变化缓慢的信号。，不能放大变化缓慢的信号。在集成电路中无法制造大容量电容，不便于集成化。在集成电路中无法制造大容量电容，不便于集成化。第二级第二级第一级第一级图3.1.2 两级阻容耦合放大电路第9页/共81页3.1.3变压器耦合变压器耦合优点：优点：可以调整变压器的阻抗，提高可以调整变压器的阻抗，提高带负载能力；带负载能力；前后级靠磁路耦合，故各级静态工作前后级靠磁路耦合，故各级静态工作点相互独立。点相互独立。缺点：缺点：低频特性差，不能放大变化缓低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，且笨重，更不能集成。慢的信号，且笨重，更不能集成。定义：将放大电路前级的定义：将放大电路前级的输出端输出端通过通过变压器变压器接到接到后级的后级的输入端输入端或负载电阻上或负载电阻上,称为称为变压器耦合变压器耦合。R RL L既可以是实际的既可以是实际的负载电阻负载电阻，也，也可以代表可以代表后级放大电路后级放大电路。第10页/共81页变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路变变压压器器最最大大特特点点：可可以以实实现现阻阻抗抗变变换换，选选择择恰恰当当的的匝匝数数比比，可在负载上得到尽可能大的可在负载上得到尽可能大的输出电压输出电压或或输出功率输出功率。由于负载电阻小，直接耦合或阻容耦合放大电路上，负载由于负载电阻小，直接耦合或阻容耦合放大电路上，负载无法获得大功率。无法获得大功率。第11页/共81页变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路 若忽略变压器若忽略变压器自身的损耗自身的损耗，则原边损耗的功率等于副边负载则原边损耗的功率等于副边负载电阻所获得的功率，即电阻所获得的功率，即P1P2。理想变压器理想变压器情况下，负载上获得的功率等于原边情况下，负载上获得的功率等于原边消耗的功率。消耗的功率。第12页/共81页3.1.4 光电耦合光电耦合发光元件概念：光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的。作用：实现了两部分电路的电气隔离，抗干扰能力强，应用广泛。一、光电耦合器一、光电耦合器光敏元件第13页/共81页二、光电耦合放大电路二、光电耦合放大电路目前市场上已有集成光电耦合放大电路，目前市场上已有集成光电耦合放大电路，具有较强的放大能力。具有较强的放大能力。图图3.1.6 光电耦合放大电路光电耦合放大电路第14页/共81页3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析图3.2.1多级放大电路方框图一、电压放大倍数一、电压放大倍数总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即其中，其中，n为多级放大电路的级数。为多级放大电路的级数。第15页/共81页3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析二、二、输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 通通常常，多多级级放放大大电电路路的的输输入入电电阻阻就就是是第第一一级级的的输输入电阻入电阻；输出电阻就是；输出电阻就是最后一级的输出电阻。最后一级的输出电阻。具具体体计计算算时时，有有时时它它们们不不仅仅仅仅决决定定于于本本级级参参数数，也与后级或前级的参数有关。也与后级或前级的参数有关。图3.2.1多级放大电路方框图第16页/共81页3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析多级放大电路电压放大倍数的计算多级放大电路电压放大倍数的计算在求分立元件的多级放大电路的电压放大倍数时有两种处理方法：输入电阻法：输入电阻法：将后一级的将后一级的输入电阻输入电阻作为前一级的负载作为前一级的负载考虑，即将第二级的输入电阻与第一级的集电极负载考虑，即将第二级的输入电阻与第一级的集电极负载电阻并联。电阻并联。开路电压法开路电压法：将后一级与前一级：将后一级与前一级开路开路，计算前一级电，计算前一级电压放大倍数与压放大倍数与输出电阻输出电阻，然后将其作为信号源的内阻，然后将其作为信号源的内阻，共同作用到后一级的输入端。共同作用到后一级的输入端。注意：在求注意：在求Ri和和Ro时，时，共集共集放大电路：放大电路：作为第一级时，输入电阻与第二级的输入有关；作为第一级时，输入电阻与第二级的输入有关；作为最后一级时，输出电阻与前一级的输出有关。作为最后一级时，输出电阻与前一级的输出有关。第17页/共81页例例3.2.1 已知图已知图3.1.2所示电路中所示电路中R1=15K,R2=R3=5K,R4=2.3K,R5=100K,R6=RL=5K;VCC=12V;晶体管的晶体管的 均为均为50，rbe1=1.2k,rbe2=1k,UBEQ1=UBEQ2=0.7V。试估算电路的。试估算电路的Q点、点、Au、Ri和和Ro。第18页/共81页解：解：（1 1）求解）求解Q Q点：每一级点：每一级的的Q Q点都可以按单管放大电路点都可以按单管放大电路的求解。的求解。第一级第一级：静态分析：静态分析：第19页/共81页第二级：为共集放大电路，据其第二级：为共集放大电路，据其基极回路方程基极回路方程求求I IBQ2BQ2，得到，得到I IEQ2EQ2和和U UCEQ2CEQ2。解：解：（1 1）求解）求解Q Q点：每一级点：每一级的的Q Q点都可以按单管放大电路点都可以按单管放大电路的求解。的求解。静态分析：静态分析：第20页/共81页解：解：（2 2）求求A Au u、RiRi、RoRo，首先画出交流等效电路。首先画出交流等效电路。动态分析：动态分析：为了求出第一级的为了求出第一级的电压放大倍数电压放大倍数A Au1u1，首先应求出其，首先应求出其负载电负载电阻阻，即，即第二级的输入电阻第二级的输入电阻：第21页/共81页解：解：（2 2）求求A Au u、RiRi、RoRo，首先画出交流等效电，首先画出交流等效电路。路。动态分析：动态分析：第二级的第二级的A Au2u2应接近应接近1 1 ，根据电路，根据电路:整个电路的整个电路的电压放大倍数电压放大倍数:第22页/共81页根据根据输入电阻输入电阻的物理意义，的物理意义，解：解：（2 2）求求A Au u、RiRi、RoRo，首先画出交流等效电路。，首先画出交流等效电路。动态分析：动态分析：电路的输出电阻电路的输出电阻R RO O与第一级的输出电阻有关，与第一级的输出电阻有关，第23页/共81页作业题作业题如图所示的两级电压放大电路，已知如图所示的两级电压放大电路，已知1=2=50。计算前、后级放大电路的静态值（计算前、后级放大电路的静态值（计算前、后级放大电路的静态值（计算前、后级放大电路的静态值（U UBEBE=0.6V=0.6V）及电路的动态参数。及电路的动态参数。及电路的动态参数。及电路的动态参数。RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k Uo.Ui.第24页/共81页3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路零点漂移现象零点漂移现象差分放大电路差分放大电路直接耦合互补输出级直接耦合互补输出级直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路第25页/共81页 在实际应用中，许多信号是在实际应用中，许多信号是变化缓慢的物理量变化缓慢的物理量，需要对其放大后才能驱动负载。由于是低频信号，需要对其放大后才能驱动负载。由于是低频信号，所以采用直接耦合放大电路。所以采用直接耦合放大电路。3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象在实际电路中，直接耦合放大电路多采用在实际电路中，直接耦合放大电路多采用差分放大电路。差分放大电路。第26页/共81页一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因1 1、什么是零点漂移现象：、什么是零点漂移现象：u uI I0 0，u uO O00的现象。的现象。零点漂移现象：零点漂移现象：输入电压输入电压u ui i为为0,0,而输出电压而输出电压u uo o不为不为0 0并且并且缓慢变化的现象。缓慢变化的现象。第27页/共81页产生原因：温度变化，直流电源波动，器件老化。其产生原因：温度变化，直流电源波动，器件老化。其中中晶体管的特性晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称对温度敏感是主要原因，故也称零漂零漂为为温漂温漂。一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因测试电路测试结构第28页/共81页基本不存在。在基本不存在。在阻容耦合阻容耦合放大电路中，零点漂移几乎都放大电路中，零点漂移几乎都是是缓慢变化缓慢变化的信号，前一级的信号，前一级u uo o的缓慢变化的漂移电压都的缓慢变化的漂移电压都降落在耦合电容之上，不会传入下一级放大电路。降落在耦合电容之上，不会传入下一级放大电路。在在直接耦合直接耦合放大电路中，这种漂移电压和有用信放大电路中，这种漂移电压和有用信号一起送到下一级被放大，导致电路不能正常工号一起送到下一级被放大，导致电路不能正常工作需要采取措施，抑制温度漂移。作需要采取措施，抑制温度漂移。一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因思考：阻容耦合放大电路中是否存在零点漂移？思考：阻容耦合放大电路中是否存在零点漂移？阻容耦合放大电路不能集成，直接耦合放大电路可以集成，集成运放中多为直接耦合方式。第29页/共81页二、抑制温度漂移的方法二、抑制温度漂移的方法 从某种意义上讲，零点漂移就是从某种意义上讲，零点漂移就是Q Q点的漂移点的漂移。抑制温度漂移的方法归纳如下：抑制温度漂移的方法归纳如下：1.引入引入直流负反馈直流负反馈，例如典型的静态工作点，例如典型的静态工作点稳定电路中稳定电路中ReRe所起的作用。所起的作用。2.采用采用温度补偿温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化。化。3.采用采用特性相同特性相同的管子，使它们的的管子，使它们的温漂相互抵消温漂相互抵消，构成，构成“差分放大电路差分放大电路”。这个方法也可归结为。这个方法也可归结为温度补偿温度补偿。第30页/共81页（a）零点零点漂移漂移在在典型工作点稳定电路典型工作点稳定电路中，温中，温度变化时度变化时I ICQCQ总是有微小变化，总是有微小变化，导致输出电压导致输出电压u uo o的微小变化，的微小变化，所以也所以也存在温漂问题存在温漂问题。3.3.2、差分放大电路、差分放大电路第31页/共81页零输入零输入零输出零输出若若V与与UC的的变化一样，变化一样，则输出电压则输出电压就没有漂移就没有漂移如何抑制温漂如何抑制温漂改变电压输出端，找到一改变电压输出端，找到一受温度控制的直流电压源受温度控制的直流电压源V V电压值与电压值与U UCQCQ同步变化。同步变化。当输入信号当输入信号ui=0ui=0时时可以抑制温漂可以抑制温漂输出端两边的直流电压相互输出端两边的直流电压相互抵消，只留下动态信号。抵消，只留下动态信号。（b）第32页/共81页3.3.2、差分放大电路、差分放大电路差分放大电路差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路。基本单元电路。采用采用电路参数完全电路参数完全相同，管子相同，管子特性完全相同特性完全相同的电路，则两管的电路，则两管子的集电极电位子的集电极电位U UCQ1CQ1和和U UCQ2CQ2同步同步变化，能够抑制温漂。变化，能够抑制温漂。（c）参数理想对称：参数理想对称：Rb1=Rb2，Rc1=Rc2，Re1=Re2;T1、T2在任何温度下特性均相同。在任何温度下特性均相同。第33页/共81页共模信号共模信号U UI1I1与与U UI2I2为大小相等，极性为大小相等，极性相同的输入信号（相同的输入信号（共模信号共模信号）时，输出电压：时，输出电压：差分放大电路对共模信号有很好的抑制作用差分放大电路对共模信号有很好的抑制作用,共模输出为共模输出为0 0。3.3.2、差分放大电路、差分放大电路由于电路参数对称，由于电路参数对称，T1管和管和T2管所产生的电流变化相等：管所产生的电流变化相等：（c）第34页/共81页（c）差模信号差模信号U UI1I1与与U UI2I2为大小相等，极性相反的输入信号为大小相等，极性相反的输入信号（差模信号）时，输出电压：（差模信号）时，输出电压：差分放大电路对差模信号能够实现放大差分放大电路对差模信号能够实现放大Re1Re1和和Re2Re2的存在，的存在，降低了电路的电压降低了电路的电压放大能力放大能力3.3.2、差分放大电路、差分放大电路第35页/共81页改进差分放大电路改进差分放大电路在在差模信号差模信号作用下，作用下，流经流经ReRe的电流变化为的电流变化为0 0，在，在ReRe上的作用上的作用相抵消相抵消，ReRe对差模信号没有反馈作用，相对差模信号没有反馈作用，相当于短路，可以提高对差模信号的放大能力。当于短路，可以提高对差模信号的放大能力。克服克服Re1Re1和和Re2Re2对电对电压放大能力的影响压放大能力的影响 （d）第36页/共81页（e）改进差分放大电路改进差分放大电路为了简化电路，便于调节为了简化电路，便于调节Q Q点，点，也为了使也为了使电源与信号能够电源与信号能够“共地共地”，就产生了典型的，就产生了典型的差差分放大电路，分放大电路，也成为也成为差动差动放大放大电路电路。所谓所谓电路参数理想对称电路参数理想对称，是指在对称位置的电阻值绝，是指在对称位置的电阻值绝对相等，两只晶体管在对相等，两只晶体管在任何温度任何温度下下输入输入特性曲线与特性曲线与输出输出特特性曲线都完全重合。性曲线都完全重合。在理想对称的情况下：在理想对称的情况下：1、克服零点漂移；、克服零点漂移；2、零输入零输出。、零输入零输出。第37页/共81页二、长尾式差分放大电路由于由于R Re e接负电源接负电源-V-VEEEE，拖一个，拖一个尾巴，故称为尾巴，故称为长尾式电路。长尾式电路。VBB去掉电路还能正常工作吗？电路参数理想对称：电路参数理想对称：Re为公共的发射极电阻。为公共的发射极电阻。第38页/共81页输入回路方程输入回路方程：通常，通常，Rb较小，且较小，且IBQ很小，故很小，故二、长尾式差分放大电路1、静态计算：当输入信号当输入信号U Ui1i1=U=Ui2i2=0=0时，电阻时，电阻R Re e中的中的电流等于电流等于T T1 1管和管和T T2 2管的发射极电流之管的发射极电流之和，即：和，即：第39页/共81页2 2、对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用共模信号：数值相等，极共模信号：数值相等，极性相同的输入信号，即性相同的输入信号，即差分放大电路对差分放大电路对共模信号共模信号有很强的有很强的抑制作用抑制作用。可以将可以将温度漂移温度漂移等效成等效成共模信号共模信号处理处理.第40页/共81页2 2、抑制共模信号抑制共模信号抑制共模信号抑制共模信号 ：ReRe的共模负反馈作用的共模负反馈作用的共模负反馈作用的共模负反馈作用对于每一边对于每一边电路，电路，Re=?抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。Re 对共模信号起对共模信号起负反馈负反馈作用，作用，称称Re为共模负反馈电阻。为共模负反馈电阻。第41页/共81页差模信号：数值相等，差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，极性相反的输入信号，即即3、对差模信号的放大作用对差模信号的放大作用差模信号uId:E E点电位点电位在差模信号作用下不变，在差模信号作用下不变，相当于接相当于接“地地”。iE1=iE2，Re中电流不变，即中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。对差模信号无反馈作用。分析时注意二个分析时注意二个“虚地虚地”为什么为什么？负载电阻的负载电阻的中点电位中点电位在差模信号作在差模信号作用下不变，相当于接用下不变，相当于接“地地”。第42页/共81页差模信号作用时的动态分析差模信号作用时的动态分析差模信号作用时的动态分析差模信号作用时的动态分析差模放大倍数差模放大倍数差分放大电路用了两只晶体管，但其电压放大能力只相当于单管共射放大电路。差分放大电路是以牺牲一只管子的放大倍数为代价，换取了低温漂移的效果。第43页/共81页4、电压传输特性电压传输特性定义：放大电路的定义：放大电路的输出电压输出电压和和输入电压输入电压之间的关之间的关系曲线称为电压传输特性，即：系曲线称为电压传输特性，即：改变改变u uI I的极性，可得另一条图中虚线所示的曲线，的极性，可得另一条图中虚线所示的曲线，它与实线完全对称。它与实线完全对称。中间一段中间一段二者是二者是线性关系线性关系，斜，斜率是差模电压放大倍数。率是差模电压放大倍数。当当输入电压幅值输入电压幅值过大时，输出过大时，输出电压就会电压就会产生失真。产生失真。若再加大若再加大u uidid，则，则u uodod将趋于不变。将趋于不变。第44页/共81页5 5、动态参数：动态参数：动态参数：动态参数：A Ad d、R Ri i、R Ro o、A Ac c、K KCMRCMR共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比K KCMRCMR：综合考察差分放大电路：综合考察差分放大电路：综合考察差分放大电路：综合考察差分放大电路放大差模放大差模放大差模放大差模信号信号信号信号的能力和的能力和的能力和的能力和抑制共模信号抑制共模信号抑制共模信号抑制共模信号的能力。的能力。的能力。的能力。其其值越大值越大，说明电路，说明电路性能越好性能越好。第45页/共81页三、差分放大电路的四种接法三、差分放大电路的四种接法根据输入、输出端接地情况不同，差分放大电路共有四种接法：双端输入、双端输出双端输入、单端输出单端输入、双端输出单端输入、单端输出输入端输入端与与输出端输出端均没有接均没有接“地地”点，点，称为称为双端输入、双端输出电路。双端输入、双端输出电路。在实际应用时，在实际应用时，信号源信号源需要有需要有“接地接地”点，以避免干扰；或点，以避免干扰；或负载负载需要有需要有“接地接地”点，以安全工作。点，以安全工作。第46页/共81页1 1、双端输入双端输入双端输入双端输入、单端输出单端输出单端输出单端输出电路电路电路电路静态静态分析分析利用戴维宁定理利用戴维宁定理进行变换得出：等效电源进行变换得出：等效电源V VCCCC和电和电阻阻R RC C。第47页/共81页RCT1+VCCICRL含源一端口含源一端口外电路外电路一个一个含源一端口含源一端口,对对外电路外电路来说来说,可以用一个可以用一个电压源电压源和和电阻电阻串联组合等效置换串联组合等效置换,此电压源的电压等于一端口的此电压源的电压等于一端口的开路电开路电压压,电阻等于一端口的全部电阻等于一端口的全部独立电源置零后独立电源置零后的输入电阻。的输入电阻。戴维宁定戴维宁定理理第48页/共81页1 1、双端输入双端输入双端输入双端输入、单端输出单端输出单端输出单端输出电路电路电路电路静态静态分析分析由于由于输入回路输入回路参数参数对称对称，使静，使静态电流态电流 I IBQ1BQ1=I=IBQ2BQ2，I ICQ1CQ1=I=ICQ2 CQ2 由于输出回路不对称，由于输出回路不对称，使得使得U UCEQ1CEQ1U UCEQ2CEQ2。然后求静态工作点然后求静态工作点I IEQEQ，I IBQBQ和和U UCEQ1CEQ1，U UCEQ2CEQ2根据基极回路方程求IEQ第49页/共81页1 1、双端输入双端输入双端输入双端输入、单端输出单端输出单端输出单端输出电路：电路：电路：电路：差模信号作用下的分析差模信号作用下的分析差模信号作用下的分析差模信号作用下的分析双端输入单端输出电路放大能力减弱，Ad是双端输出的一半。输出信号取自T2管的集电极？第50页/共81页1 1、双端输入双端输入双端输入双端输入、单端输出单端输出单端输出单端输出：共模信号作用下的分析共模信号作用下的分析共模信号作用下的分析共模信号作用下的分析发射极电阻进行等效变换第51页/共81页1 1、双端输入双端输入双端输入双端输入、单端输出单端输出单端输出单端输出电路电路电路电路：问题讨论：问题讨论：问题讨论：问题讨论1、T2的的Rc可以短路吗？可以短路吗？2、什么情况下、什么情况下Ad为为“”？3、双端输出时的、双端输出时的Ad是单端输出时的是单端输出时的2倍吗？倍吗？第52页/共81页当输入信号当输入信号U UI1I1与与U UI2I2不相等时，计算问题不相等时，计算问题当两个输入信号不相等时，既不是差模输入也不是共模输入，这时称为不对称输入方式。分析方法：将输入信号拆分成差模部分和共模部分，通过叠加定理分别计算，然后再求和。共共模信号模信号：是两个输入信号的算数平均值。：是两个输入信号的算数平均值。差差模信号模信号：是两个输入信号之差。：是两个输入信号之差。第53页/共81页2 2、单端输入、双端输出电路、单端输入、双端输出电路、单端输入、双端输出电路、单端输入、双端输出电路因为电路对于因为电路对于差模信号差模信号是通过发是通过发射极相连的方式将射极相连的方式将T1T1管的发射极管的发射极电流电流传递到传递到T2T2管的发射极管的发射极的，故的，故称这种电路为称这种电路为射极耦合电路射极耦合电路。单端输入可以看成不对称输入共共模信号模信号：差差模信号模信号：第54页/共81页2 2、单端输入、双端输出电路、单端输入、双端输出电路、单端输入、双端输出电路、单端输入、双端输出电路共模输入电压共模输入电压差模输入电压差模输入电压当共模放大倍数当共模放大倍数AcAc不为零时，不为零时，即输出电压即输出电压:若电路参数若电路参数理想对称理想对称，则，则Ac=0Ac=0，即式中，即式中的第二项为的第二项为0 0，此时，此时K KCMRCMR将为无穷大。将为无穷大。对于单端输入电路：输入差模信号对于单端输入电路：输入差模信号的同时总是的同时总是伴随伴随着着共模信号共模信号输入。输入。第55页/共81页3 3、单端输入、单端输出电路、单端输入、单端输出电路、单端输入、单端输出电路、单端输入、单端输出电路对于单端输入端对于单端输入端等效成双端输入：等效成双端输入：一对共模信号一对共模信号一对差模信号一对差模信号对于单端输出端：对于单端输出端：注意注意交流等效电路交流等效电路的画法的画法共模和差模信号共模和差模信号动态分析动态分析时时Re的等效。的等效。第56页/共81页4 4、四种接法的比较：电路参数理想对称条件下、四种接法的比较：电路参数理想对称条件下、四种接法的比较：电路参数理想对称条件下、四种接法的比较：电路参数理想对称条件下输入方式：输入方式：Ri均为均为2（Rb+rbe）；）；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模输入。双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模输入。输出方式：输出方式：Q点、点、Ad、Ac、KCMR、Ro均与输出方式有关。均与输出方式有关。第57页/共81页四、改进型差分放大电路四、改进型差分放大电路四、改进型差分放大电路四、改进型差分放大电路在差分放大电路中，在差分放大电路中，增大增大发射极电阻发射极电阻ReRe的阻值的阻值，能够有，能够有效地抑制每一边电路的效地抑制每一边电路的温漂温漂，提高共模抑制比提高共模抑制比，这一点，这一点对于对于单端输出电路单端输出电路尤为重要。尤为重要。Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放大电路的越大，差分放大电路的性能越好性能越好。但为使但为使静态静态电流不变，电流不变，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。需在低电源条件下，得到趋于无穷大的需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re。解决方法：采用恒流源代替解决方法：采用恒流源代替Re！第58页/共81页1 1、具有恒流源的差分放大电、具有恒流源的差分放大电、具有恒流源的差分放大电、具有恒流源的差分放大电路路路路等效电阻等效电阻为无穷大为无穷大近似为近似为恒流恒流图中R1、R2、R3和T3组成工作点稳定电路，IC3近似为恒定电流。四、改进型差分放大电路四、改进型差分放大电路第59页/共81页电路参数应满足电路参数应满足I I2 2IIB3B3。这时，。这时，I I1 1II2 2，所以，所以R R2 2上的电压为上的电压为:T T3 3管的集电极电流管的集电极电流:若若U UBE3BE3的变化忽略，的变化忽略，T T3 3管集电极电流管集电极电流I Ic3c3就基本就基本不受温度不受温度影响。影响。没有没有动态信号动态信号能够作用到能够作用到T T3 3管的基极和发射极。管的基极和发射极。恒定恒定电流电流发射极所接电路可以等效成一个发射极所接电路可以等效成一个恒流源恒流源。T T1 1管和管和T T2 2管管发射极静态电流：发射极静态电流：1 1、具有恒流源的差分放大电、具有恒流源的差分放大电、具有恒流源的差分放大电、具有恒流源的差分放大电路路路路第60页/共81页1)RW取值应大些？还是小些取值应大些？还是小些？2)RW对动态参数的影响？对动态参数的影响？3)若若RW滑动端在中点，写出滑动端在中点，写出Ad、Ri的表达式。的表达式。四、改进型差分放大电路四、改进型差分放大电路2、加调零电位器、加调零电位器RWRW：在实际电路中，难以做到：在实际电路中，难以做到参数参数理想对称理想对称，常用一，常用一阻值很小阻值很小的的电位器电位器加在两只管子发射极之加在两只管子发射极之间。间。调节电位器的滑动端，便调节电位器的滑动端，便可使可使电路电路在在uI1=uI2=0时，时，uO=0，所以，所以常称常称RW为为调零电位器调零电位器。第61页/共81页3 3、场效应管差分放大电路、场效应管差分放大电路、场效应管差分放大电路、场效应管差分放大电路四、改进型差分放大电路四、改进型差分放大电路为了获得为了获得高输入电阻高输入电阻的差分的差分放大电路，可以将前面所讲放大电路，可以将前面所讲电路中的差放管电路中的差放管用场效应管用场效应管取代取代晶体管晶体管。这种电路特别适于做直接耦合多级放大电路的这种电路特别适于做直接耦合多级放大电路的输入输入级级。通常情况下，可以认为其。通常情况下，可以认为其输入电阻输入电阻为无穷大。为无穷大。第62页/共81页 例例3.3.13.3.1电路如下，已知电路如下，已知Rb=1kRb=1k，Rc=10kRc=10k，R RL L=5.1k=5.1k，V VCCCC=12V=12V，V VEEEE=6V=6V；晶体管的；晶体管的=100=100，r rbebe=2k=2k。（1 1）为使）为使T1T1管和管和T2T2管的发射极静态电流均为管的发射极静态电流均为0.5mA,Re0.5mA,Re的取值应为多少？的取值应为多少？T1T1管和管和T2T2管的管压降管的管压降U UCEQCEQ等于多少？等于多少？（2 2）计算）计算AuAu、RiRi和和RoRo的数值；的数值；（3 3）若将电路改成单端输出，如图）若将电路改成单端输出，如图3.3.73.3.7所示，用直流所示，用直流表测得输出电压表测得输出电压uo=3Vuo=3V，试问输入电压，试问输入电压u uI I约为多少？设约为多少？设I IEQEQ=0.5mA,=0.5mA,共模输出电压忽略不计。共模输出电压忽略不计。第63页/共81页 例例3.3.13.3.1电路如下，已知电路如下，已知Rib=1kRib=1k，Rc=10kRc=10k，R RL L=5.1k=5.1k，V VCCCC=12V=12V，V VEEEE=6V=6V；晶体管的；晶体管的=100=100，r rbebe=2k=2k。（1 1）为使）为使T1T1管和管和T2T2管的发射极静态电流均为管的发射极静态电流均为0.5mA,Re0.5mA,Re的取的取值应为多少？值应为多少？T1T1管和管和T2T2管的管压降管的管压降U UCEQCEQ等于多少？等于多少？解解:（1）：）：iB1电流很小，忽略电流很小，忽略Rb1上的压降，上的压降，第64页/共81页 例例3.3.13.3.1电路如下，已知电路如下，已知Rb=1kRb=1k，Rc=10kRc=10k，R RL L=5.1k=5.1k，V VCCCC=12V=12V，V VEEEE=6V=6V；晶体管的；晶体管的=100=100，r rbebe=2k=2k。（2 2）计算）计算AuAu、RiRi和和RoRo的数值；的数值；解解:（2）：求动态参数，首先）：求动态参数，首先画出交流等效电路。画出交流等效电路。第65页/共81页 例例3.3.13.3.1电路如下，已知电路如下，已知Rb=1kRb=1k，Rc=10kRc=10k，R RL L=5.1k=5.1k，V VCCCC=12V=12V，V VEEEE=6V=6V；晶体管的；晶体管的=100=100，r rbebe=2k=2k。（3 3）若将电路改成单端输出，如图）若将电路改成单端输出，如图3.3.73.3.7所示，用所示，用直流表直流表测测得输出电压得输出电压uo=3Vuo=3V，试问输入电压，试问输入电压u uI I约为多少？设约为多少？设I IEQEQ=0.5mA,=0.5mA,共模输出电压忽略不计。共模输出电压忽略不计。解解(3):(3):由于用由于用直流表直流表测得的输出电测得的输出电压中既含有压中既含有直流直流（静态）量又含有（静态）量又含有变化量变化量（动态），首先计算（动态），首先计算静态值静态值，然后用所测电压减去然后用所测电压减去静态值静态值就可得就可得到动态值。到动态值。第66页/共81页画出交流等效电路，求画出交流等效电路，求出出Ad，就可得出，就可得出uI。例例3.3.13.3.1电路如下，已知电路如下，已知Rb=1kRb=1k，Rc=10kRc=10k，R RL L=5.1k=5.1k，V VCCCC=12V=12V，V VEEEE=6V=6V；晶体管的；晶体管的=100=100，r rbebe=2k=2k。（3 3）若将电路改成单端输出，如图）若将电路改成单端输出，如图3.3.73.3.7所示，用所示，用直流表直流表测得输出电压测得输出电压uo=3Vuo=3V，试问输入电压，试问输入电压u uI I约为多少？设约为多少？设I IEQEQ=0.5mA,=0.5mA,共模输出电压忽略不计。共模输出电压忽略不计。第67页/共81页3.3.3 直接耦合互补输出级放大电路示意图放大电路示意图互补输出级是直接耦互补输出级是直接耦合的合的功率放大功率放大电路。电路。输出电阻低输出电阻低直流功耗小直流功耗小负载电阻上负载电阻上无直流功耗无直流功耗最大不失真最大不失真输出电压输出电