模电多级放大.pptx
1第三章第三章 多级放大电路多级放大电路3.1 3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式3.2 3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析3.3 3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路第1页/共101页23.1 3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式多级放大电路的四种耦合方式：多级放大电路的四种耦合方式：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 当单级放大电路不能满足多方面的性能要求当单级放大电路不能满足多方面的性能要求（如（如Au104、Ri=2M、Ro=100）时，应考虑采用多时，应考虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如何级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如何“连接连接”几个单级放大电路，几个单级放大电路，级与级之间的连接称级与级之间的连接称为为级间耦合级间耦合。耦合方式即连接方式。耦合方式即连接方式。第2页/共101页3Rc1T1Rb2+Vccui+-Rb1uo+-Rc2T2直接耦合直接耦合将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端.既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻Q1合适吗？合适吗？第3页/共101页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对哪些动态参对哪些动态参数产生影响？数产生影响？用什么元件取代用什么元件取代Re既可设置合适的既可设置合适的Q点，又可使第二级放点，又可使第二级放大倍数不至于下降太大？大倍数不至于下降太大？若要若要UCEQ5V，则应怎么办？用多个二极管吗？，则应怎么办？用多个二极管吗？二极管导通电压二极管导通电压UD？动态电阻？动态电阻rd？Re第4页/共101页 UCEQ1太小太小加加Re（Au2数值数值）改用改用D若要若要UCEQ1大，则大，则改用改用DZ。稳压管稳压管伏安特性伏安特性小功率管多为小功率管多为5mA由最大功耗得出由最大功耗得出必要性？必要性？rzu/i，小功率管多为几欧至二十几欧。，小功率管多为几欧至二十几欧。第5页/共101页6NPN型管和PNP型管混合使用问题的提出：在用NPN型管组成N级共射放大电路，由于UCQi UBQi，所以 UCQi UCQ(i-1）（i=1N），以致于后级集电极电位接近电源电压，Q点不合适。UCQ1（UBQ2）UBQ1UCQ2 UCQ1 第6页/共101页7存在问题存在问题:前后级前后级Q点相互影响点相互影响;存在零点漂移存在零点漂移:输入为零，输出产生变化的现象称为零点漂移。输入为零，输出产生变化的现象称为零点漂移。当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。流、电位的变化会逐级放大。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；电路中没有大容量电容，易于集成。电路中没有大容量电容，易于集成。直接耦合放大电路的优点：直接耦合放大电路的优点：第7页/共101页8阻容耦合阻容耦合将放大电路的前级输出端通过电容接到将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。后级输入端。R1R3+VccuiT1+-C1+C2R2R4C3+-uoRLC4T2+R5R6第8页/共101页9阻容耦合放大电路的优点：阻容耦合放大电路的优点：1、各级的静态工作点相互独立，便于计算和调整。、各级的静态工作点相互独立，便于计算和调整。R1R3+VccuiT1+-C1+C2R2R4C3+-uoRLC4T2+R5R6 两级阻容耦合放大电路的直流通路两级阻容耦合放大电路的直流通路T2R5R6R1R3T1R2R4+Vcc第9页/共101页10低频特性差，不能放大变化缓慢的信号。低频特性差，不能放大变化缓慢的信号。2 2、只要输入信号频率、只要输入信号频率较高，耦合电容容量较较高，耦合电容容量较大，前级的输出信号就大，前级的输出信号就可以几乎没有衰减地传可以几乎没有衰减地传递到后级的输入端，因递到后级的输入端，因此，在分立元件电路中此，在分立元件电路中阻容耦合方式得到非常阻容耦合方式得到非常广泛的应用。广泛的应用。阻容耦合放大电路的主要缺点：阻容耦合放大电路的主要缺点：R1R3+VccuiT1+-C1+C2R2R4C3+-uoRLC4T2+R5R6有零点漂移吗？有零点漂移吗？第10页/共101页11变压器耦合变压器耦合-将放大电路的前级输出端通过变压器接到后级输将放大电路的前级输出端通过变压器接到后级输入端或负载上。入端或负载上。Rb2+VccuiT+-C1+Rb1ReCe+RLN1N2RLN1N2RL第11页/共101页12Rb2+VccuiT+-C1+Rb1ReCe+RLN1N2变压器耦合放大电路的优点：变压器耦合放大电路的优点：1、各级的静态工作点相互、各级的静态工作点相互独立，便于计算和调整。独立，便于计算和调整。2、可以实现阻抗变换，达、可以实现阻抗变换，达到匹配。到匹配。第12页/共101页13Rb2+VccuiT+-C1+Rb1ReCe+RLN1N21 1、低频特性差，不能放大变化缓慢的信号。、低频特性差，不能放大变化缓慢的信号。变压器耦合放大电路的主要缺点：变压器耦合放大电路的主要缺点：2 2、变压器体积大，笨重，不能集成化。、变压器体积大，笨重，不能集成化。第13页/共101页14光电耦合光电耦合以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递，以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递，从而提高抗干扰能力。从而提高抗干扰能力。一、光电耦合器一、光电耦合器光电耦合器传输特性光电耦合器传输特性uCEiC0ID1ID2ID3ID4ID增增大大DT1T2iDiCce+-uD光电耦合器内部组成光电耦合器内部组成+uD导通（发光）iD iC=CTR iDCTR：传输比（传输比（0.11.5）第14页/共101页15DT1T2ceRsV+Vccus+_Rc+-uo二、光电耦合放大电路二、光电耦合放大电路光电耦合放大电路的优点：光电耦合放大电路的优点：信号源部分和输出回路部分采用独立电源，并且分别接不信号源部分和输出回路部分采用独立电源，并且分别接不同的同的“地地”，抗干扰能力强。，抗干扰能力强。光电耦合放大电路的缺点：光电耦合放大电路的缺点：由于传输比的影响，输出电压小，须进一步放大。由于传输比的影响，输出电压小，须进一步放大。第15页/共101页163.23.2多级放大电路的分析多级放大电路的分析一、静态分析一、静态分析画出直流通路，逐级估算画出直流通路，逐级估算IBQ，ICQ，UCEQ二、动态分析二、动态分析根据交流通路画出微变等效电路根据交流通路画出微变等效电路根据微变等效电路计算放大倍数，根据微变等效电路计算放大倍数，输入输出电阻。输入输出电阻。第16页/共101页17Rs+-A1+-A2+-+An-+-RL多级放大电路方框图多级放大电路方框图即多级放大电路的多级放大电路的电压放大倍数：电压放大倍数：注意！注意！Auj是考虑了后级的负载效应的单级放大倍数！是考虑了后级的负载效应的单级放大倍数！（即后一级的输入电阻是前一级的负载。）即后一级的输入电阻是前一级的负载。）1 1、电压放大倍数、电压放大倍数第17页/共101页18多级放大电路的输入电阻多级放大电路的输入电阻Ri就是从第一级看进去的输入电阻。就是从第一级看进去的输入电阻。多级放大电路的输出电阻多级放大电路的输出电阻Ro就是从最后一级看进去的输出电阻。就是从最后一级看进去的输出电阻。Rs+-A1+-A2+-+An-+-RLRiRo2 2、输入电阻、输入电阻Ri=Ri 13 3、输出电阻、输出电阻Ro=Ro n第18页/共101页19已知图示电路中，已知图示电路中，R1=15k，R2=R3=5k ，R4=2.3k R5=100k ，R6=RL=5k ；VCC=12V；晶体管的；晶体管的 均均为为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、Ri和和Ro。例例两级阻容耦合放大电路两级阻容耦合放大电路R1R3+VccuiT1+-C1+C2R2R4C3+-uoRLC4T2+R5R6第19页/共101页20解解：（1）求解）求解Q点点第一级为典型的第一级为典型的Q点稳定电路，所以点稳定电路，所以画出直流通路画出直流通路R1R3+VccuiT1+-C1+C2R2R4C3+-uoRLC4T2+R5R6T2R5R6R1R3T1R2R4+Vcc第20页/共101页21R1R3+VccuiT1+-C1+C2R2R4C3+-uoRLC4T2+R5R6T2R5R6R1R3T1R2R4+Vcc第二级为共集放大电路，所以第二级为共集放大电路，所以第21页/共101页22R1R3+VccuiT1+-C1+C2R2R4C3+-uoRLC4T2+R5R6（2）求解）求解Au，Ri，Ro画出微变等效电路画出微变等效电路R2+-R3+-RiRi2R1+-R5RLR6becrbe2微变等效电路微变等效电路第22页/共101页23R2+-R3+-RiRi2R1+-R5RLR6becrbe2第23页/共101页24输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：R2+-R3+-RiRi2R1+-R5RLR6becrbe2第24页/共101页25讨论一讨论一 失真分析：由NPN型管组成的两级共射放大电路共射放大电路共射放大电路饱和失真？截止失真？首先确定在哪一级出现了失真，再判断是什么失真。比较Uom1和Uim2，则可判断在输入信号逐渐增大时哪一级首先出现失真。在前级均未出现失真的情况下，多级放大电路的最大不失真电压等于输出级的最大不失真电压。第25页/共101页放大电路的选用放大电路的选用按下列要求组成两级放大电路：按下列要求组成两级放大电路：Ri12k，Au 的数值的数值3000；Ri 10M，Au的数值的数值300；Ri100200k，Au的数值的数值150；Ri 10M，Au的数值的数值10，Ro100。共射、共射；共射、共射；共源、共射；共源、共射；共集、共射；共集、共射；共源、共集。共源、共集。第26页/共101页27习题习题（写在作业本上）（写在作业本上）P179:3.2(b)P179:3.2(b)、(d)(d)，3.43.4思考题：思考题：自测题：自测题：P178P178P152,P154P152,P154，P179:3.1P179:3.1，3.33.3第27页/共101页283.3 3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路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28页/共101页29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一、零点漂移现象及其产生原因一、零点漂移现象及其产生原因直接耦合直接耦合放大电路放大电路+-uo+-uI=0mV（a）测试电路）测试电路0tuo（b）输出电压的漂移）输出电压的漂移2.零漂产生的原因零漂产生的原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂温漂。第一级的温漂最严重第一级的温漂最严重!1.什么是零点漂移现象：什么是零点漂移现象：uI0，uO0的现象。的现象。第29页/共101页30二、抑制温度漂移的方法二、抑制温度漂移的方法1.在电路中引入直流负反馈。（例如典型的静态工在电路中引入直流负反馈。（例如典型的静态工 作点稳定电路中作点稳定电路中Re所起的作用。）所起的作用。）2.采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大 管的变化。管的变化。3.采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成构成“差分放大电路差分放大电路”。第30页/共101页31零输入零零输入零输出输出若若V与与UC的变的变化一样，则输化一样，则输出电压就没有出电压就没有漂移漂移信号特点？能信号特点？能否放大？否放大？零点漂零点漂移移参数理想对称：参数理想对称：Rb1=Rb2，Rc1=Rc2，Re1=Re2;T1、T2在任何温度下特性在任何温度下特性均相同。均相同。差分放大电路差分放大电路构成多级直接耦合放大电路的基本单元。构成多级直接耦合放大电路的基本单元。一、电路的组成一、电路的组成AB第31页/共101页32Rb1Rc1VBBuI1T1+-+uoRe1-Rb2Rc2VBB+VccuI2+-Re2T2(1).(1).静态静态:ui1=ui2=0UC1=UC2UO=UC1-UC2=0IC1=IC2二、工作原理二、工作原理第32页/共101页33Rb1Rc1VBBuI1T1+-+uoRe1-Rb2Rc2VBB+VccuI2+-Re2T2(2).(2).动态动态:1 1）输入信号分类输入信号分类ui1=-ui2=uidui1=ui2=uiC1 差模输入差模输入:(differential mode)共模输入共模输入:2(common mode)3任意输入任意输入:ui1,ui2差模分量差模分量:共模分量共模分量:分解分解第33页/共101页34Rb1Rc1VBBuI1T1+-+uoRe1-Rb2Rc2VBB+VccuI2+-Re2T2ui1=-ui2=uid2)2)差模输入差模输入设ui1为“+”UB1IC1UC1-UC1UB2IC2UC2+UC2设ui2为“-”放大放大差模信号！差模信号！第34页/共101页35Rb1Rc1VBBuI1T1+-+uoRe1-Rb2Rc2VBB+VccuI2+-Re2T2ui1=ui2=uid3)3)共模输入共模输入设ui1为“+”UB1IC1UC1-UC1UB2IC2UC2-UC2设ui2为“+”抑制抑制共摸信号！共摸信号！第35页/共101页36差模电压放大倍数差模电压放大倍数:共模电压放大倍数共模电压放大倍数:共模抑制比共模抑制比:（Common-Mode Rejection Ratio)odduiduA=occuicuA=（3 3）主要性能指标主要性能指标大！大！0！两边完两边完全对称全对称差分放大电路放差分放大电路放大差模信号，抑大差模信号，抑制共模信号。制共模信号。注意！注意！零漂是一种零漂是一种共模信号，共模信号，差分放大电差分放大电路能很好地路能很好地抑制零漂抑制零漂=KCMR第36页/共101页37电路特征电路特征电路理想对称电路理想对称Rb1=Rb2=Rb，Rc1=Rc2=Rc；Re为公共的发射极电阻。为公共的发射极电阻。T1管与管与T2管的特性相同：管的特性相同：1=2=，rbe1=rbe2=rbe；双端输入，双端输出双端输入，双端输出二、长尾式差分放大电路二、长尾式差分放大电路Rb1Rc1uI1T1+uoRe-Rb2Rc2+VCCuI2T2iE1iE2-VEEiB1iB2iC1iC2uC1uC2第37页/共101页38由于电路对称：由于电路对称：所以静态时：所以静态时：Rb1Rc1uI1T1+uoRe-Rb2Rc2+VCCuI2T2iE1iE2-VEEiB1iB2iC1iC2uC1uC2动态：动态：静态：静态：Ad，Ri，Ro，Ac，KCMR第38页/共101页391.1.静态分析静态分析Rb1Rc1T1+uoRe-Rb2Rc2+VCCT2-VEEUC1UC2IEQ1IEQ2IBQ1IBQ2ICQ1ICQ2Rb1Rc1uI1T1+uoRe-Rb2Rc2+VCCuI2T2iE1iE2-VEEiB1iB2iC1iC2uC1uC2通常，通常，Rb较小，且较小，且IBQ很小，故很小，故晶体管输入回路方程：晶体管输入回路方程：第39页/共101页402.2.对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用1 1）利用了电路参数对称性利用了电路参数对称性所起的补偿作用，使两只晶所起的补偿作用，使两只晶体管的集电极电位变化相等体管的集电极电位变化相等0=)()(2211+-+=CCCCuUuU21-=CCocuuu21=CCuu21=CCii21=BBiiRb1Rc1uI1T1+uoRe-Rb2Rc2+VCCuI2T2iE1iE2-VEEiB1iB2iC1iC2uC1uC2第40页/共101页412）利用了射极电阻利用了射极电阻Re对共模信号的负反馈作用。对共模信号的负反馈作用。对于每边晶体管而言，发对于每边晶体管而言，发射极等效电阻为射极等效电阻为2Re。Re阻值阻值愈大，负反馈作用愈强，集电愈大，负反馈作用愈强，集电极电流变化愈小，因而集电极极电流变化愈小，因而集电极电位的变化也就愈小。电位的变化也就愈小。Rb1Rc1uI1T1+uoRe-Rb2Rc2+VCCuI2T2iE1iE2-VEEiB1iB2iC1iC2uC1uC2 iC1uIc iB1 iC1(iE1)uE uBE1 iB1 uIc iB2 iC2(iE2)uE uBE2 iB2 iC2第41页/共101页42共模放大倍数共模放大倍数Ac uIc共模输入电压共模输入电压 uOc uIc作用下的输出电压作用下的输出电压差分放大电路中，在电路参数理差分放大电路中，在电路参数理想对称的情况下，想对称的情况下，Ac=0。Rb1Rc1uI1T1+uoRe-Rb2Rc2+VCCuI2T2iE1iE2-VEEiB1iB2iC1iC2uC1uC2第42页/共101页433.对差模信号的放大作用对差模信号的放大作用差分放大电路加差模信号差分放大电路加差模信号Rb1Rc1T1+uOd-Rb2Rc2+VCCT2iE1iE2Re-VEEiB1iB2iC1iC2uI1uI2+-EuC1uC2+-2Idu+-RL差模信号作用差模信号作用下的等效电路下的等效电路 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。rbe1Rb2Rc2 2 iB2 uId+-Rb1Rc1rbe2+-uOd 1 iB1 iB2 iB1第43页/共101页44差模放大倍数差模放大倍数Ad：uId差模输入电压差模输入电压 uOd uId作用下的输出电压作用下的输出电压rbe1Rb2Rc2 2 iB2 uId+-Rb1Rc1rbe2+-uOd 1 iB1 iB2 iB1第44页/共101页45输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：rbe1Rb2Rc2 2 iB2 uId+-Rb1Rc1rbe2+-uOd 1 iB1 iB2 iB1第45页/共101页46KCMR愈大，说明电路性能愈好。对于差分放愈大，说明电路性能愈好。对于差分放大电路，在电路参数理想对称的情况下，大电路，在电路参数理想对称的情况下，KCMR=。共模抑制比：共模抑制比：KCMR第46页/共101页474.电压传输特性电压传输特性线性关系线性关系uOduId0差分放大电路的电压传输特性差分放大电路的电压传输特性放大电路放大电路差模输出电压差模输出电压与与差模输入电压差模输入电压之之间的关系曲线称为电压传输特性，即：间的关系曲线称为电压传输特性，即：uod=f(uId)第47页/共101页48 在实际应用时，信号源需要有在实际应用时，信号源需要有“接地接地”点，以避免干扰；或负载需要有点，以避免干扰；或负载需要有“接接地地”点，以安全工作。点，以安全工作。根据信号源和负载的接地情况，差分根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：放大电路有四种接法：双端输入双端输出双端输入双端输出 双端输入单端输出双端输入单端输出 单端输入双端输出单端输入双端输出 单端输入单端输出。单端输入单端输出。第48页/共101页49三、差分放大电路的四种接法三、差分放大电路的四种接法1.双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路RbRcT1+-RbRc+VCCT2Re-VEEuI1uI2+uC1uC2-RL输入电阻：输入电阻：输出电阻：输出电阻：电压放大倍数：电压放大倍数：静态计算同前静态计算同前第49页/共101页502.双端输入单端输出电路双端输入单端输出电路uI1uI2+-RbT1RbT2Re-VEERcRc+VCCuC1uC2+-RL第50页/共101页51利用戴维南定理可知利用戴维南定理可知直流通路直流通路 RbT1RbT2Re-VEEuI1uI2RcRc2+VCCUCQ1UCQ2+VCCIBQ1IBQ2ICQ1ICQ21 1）静态分析）静态分析uI1uI2+-RbT1RbT2Re-VEERcRc+VCCuC1uC2+-RL第51页/共101页52输入回路参数对称输入回路参数对称输出回路不对称输出回路不对称所以所以RbT1RbT2Re-VEEuI1uI2RcRc2+VCCUCQ1UCQ2+VCCIBQ1IBQ2ICQ1ICQ2第52页/共101页53rbeRbRciB uId+-RbRcrbe+-uOdiB iB iBRL2 2）动态性能分析）动态性能分析1 1差模信号等效电路差模信号等效电路1 1 uI1uI2+-RbT1RbT2Re-VEERcRc+VCCuC1uC2+-RL第53页/共101页54输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻差模电压放大倍数差模电压放大倍数rbeRbRciB uId+-RbRcrbe+-uOdiB iB iBRL第54页/共101页55rbeRbRciB uId+-RbRcrbe+-uOdiB iB iBRLRbT1+-RbT2Re-VEEuI1uI2+-RcRc+VCCuC1uC2RL差模信号等效电路差模信号等效电路2 2 差模电压放大倍数差模电压放大倍数第55页/共101页56RbT1+-RbT2Re-VEEuI1uI2+-RcRc+VCCuC1uC2RLuI1uI2+-RbT1RbT2Re-VEERcRc+VCCuC1uC2+-RL注意：如果输入差模信号极性不变，输出信号若取自注意：如果输入差模信号极性不变，输出信号若取自T1管管的集电极，则输出与输入反相，输出信号若取自的集电极，则输出与输入反相，输出信号若取自T2管的集管的集电极，则输出与输入同相。电极，则输出与输入同相。若输出端不变（设取自若输出端不变（设取自T1管的集电极），则输出极性与哪管的集电极），则输出极性与哪个输入端相同？与哪个输入端相反？个输入端相同？与哪个输入端相反？第56页/共101页572 2）动态性能分析）动态性能分析2 2共模信号等效电路共模信号等效电路RbT1+-RbT2Re-VEEuI1uI2+-RcRc+VCCuC1uC2RLuIcuOuI1uI2+-RbT1RbT2Re-VEERcRc+VCCuC1uC2+-RL+-Rb+-RcRL2ReiB uIc uOc iB第57页/共101页58共模电压放大倍数共模电压放大倍数+-Rb+-RcRL2ReiB uIc uOc iB第58页/共101页59共模抑制比共模抑制比Re愈大，愈大，Ac的值愈小，的值愈小，KCMR愈大，电愈大，电路的性能愈好。因此，增大路的性能愈好。因此，增大Re是改善是改善共模抑制比的基本措施。共模抑制比的基本措施。第59页/共101页603.3.单端输入、双端输出电路单端输入、双端输出电路RbRcT1+-RbRc+VCCT2Re-VEEuI1uI2uC1uC2RLuO+-uI第60页/共101页61单端输入、双端输出差分放大单端输入、双端输出差分放大电路输入差模信号的等效变换电路输入差模信号的等效变换1.单端输入、双端输出电路与双端输入、双端输单端输入、双端输出电路与双端输入、双端输 出出电路的静态工作点以及动态参数的分析完全相同。电路的静态工作点以及动态参数的分析完全相同。2.在差模信号输入的同时，伴随着共模输入。在差模信号输入的同时，伴随着共模输入。RbRcT1+-RbRc+VCCT2Re-VEEuI1uI2uC1uC2RLuO+-uIRbRcT1+-RbRc+VCCT2Re-VEEuI1uI2+uC1uC2-RLuO+-+-第61页/共101页62RbRcT1+-RbRc+VCCT2Re-VEEuI1uI2+uC1uC2-RLuO+-+-单端输入电路与单端输入电路与双端输入电路的双端输入电路的区别在于：在差区别在于：在差模信号输入的同模信号输入的同时，伴随着共模时，伴随着共模信号输入。信号输入。第62页/共101页63RbT1RbT2Re-VEERc+VCCuC1uC2+-RLuI1uI2+-.单端输入、单端输出电路单端输入、单端输出电路第63页/共101页64因与双端输入、单端输出电路的直流通路相同，因与双端输入、单端输出电路的直流通路相同，所以静态工作点所以静态工作点Q Q求法也相同求法也相同RbT1RbT2Re-VEERc+VCCuC1uC2+-RLuI1uI2+-直流通路直流通路 RbT1RbT2Re-VEEuI1uI2RcRc2+VCCUCQ1UCQ2+VCCIBQ1IBQ2ICQ1ICQ21 1）静态分析）静态分析第64页/共101页65单双端输入、单端输出差分放单双端输入、单端输出差分放大电路输入信号的等效电路大电路输入信号的等效电路RbT1+-RbT2Re-VEEuI1uI2+Rc+VCCuC1uC2RL-+-+RbT1RbT2Re-VEERc+VCCuC1uC2+-RLuI1uI2+-因与双端输入、单端输出电路的差模（共模）信因与双端输入、单端输出电路的差模（共模）信号通路相同，所以动态分析结果相同号通路相同，所以动态分析结果相同1 1）动态分析）动态分析第65页/共101页66uI1uI2+-RbT1RbT2Re-VEERcRc+VCCuC1uC2+-RL共模信号等效电路共模信号等效电路差模信号等效电路差模信号等效电路RbT1+-RbT2Re-VEEuI1uI2+-RcRc+VCCuC1uC2RLuO第66页/共101页67四种接法的动态参数特点归纳四种接法的动态参数特点归纳（1）输入电阻均为）输入电阻均为2(Rb+rbe)。（2）Ad、Ac、Ro与输出方式有关，与输出方式有关，单端输出时单端输出时双端输出时双端输出时（3）单端输入时，若输入信号为）单端输入时，若输入信号为 uI，其差模输入电压，其差模输入电压uId=uI；而与此同时，；而与此同时，伴随着共模输入电压伴随着共模输入电压 ，输出电压表达式为，输出电压表达式为（4）单端输出时，输出信号包含三部分，输出电压表达式为）单端输出时，输出信号包含三部分，输出电压表达式为差模输出差模输出共模输出共模输出静态值静态值第67页/共101页68注意：注意：单端输单端输出时出时问题讨论：问题讨论：（1）UOQ产生的原因？产生的原因？（2）如何减小共模输出）如何减小共模输出电压？电压？测试测试:差模输出差模输出共模输出共模输出静态时的值静态时的值第68页/共101页69 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，差分放大电路的性能越好。越大，差分放大电路的性能越好。但为使静态电流不变，但为使静态电流不变，Re 越大，越大，VEE越越大，以大，以至于至于Re太大就太大就不合理了。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！解决方法：采用恒流源！四、改进型差分放大电路四、改进型差分放大电路1.具有恒流源的具有恒流源的差分放大电路差分放大电路为什么要采用电流源？为什么要采用电流源？第69页/共101页70Rb1Rc1uI1T1+uoRe-Rb2Rc2+VCCuI2T2iE1iE2-VEEiB1iB2iC1iC2uC1uC2RbRcuI1T1+uo-RbRc+VCCuI2T2iE1iE2具有恒流源的具有恒流源的差分放大电路差分放大电路R3IE3R3T3IE3IC3-VEER2R1IB3I1I2-VEE长尾式长尾式差分放大电路差分放大电路近似为近似为恒流恒流第70页/共101页71RbRcuI1T1+uo-RbRc+VCCuI2T2iE1iE2R3IE3R3T3IE3IC3-VEER2R1IB3I1I2-VEE恒流源恒流源R3-VEET3IE3R2R1IB3I1I2IC3I恒流恒流！等效电阻等效电阻为无穷大为无穷大第71页/共101页72具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路的简化画法的简化画法RbRcuI1T1+uo-RbRc+VCCuI2T2iE1iE2具有恒流源的具有恒流源的差分放大电路差分放大电路R3IE3R3T3IE3IC3-VEER2R1IB3I1I2-VEEuI1RbRcT1+uo-RbRc+VCCuI2T2I-VEE第72页/共101页73uI1RbRcT1+uo-RbRc+VCCuI2T2iE1iE2I-VEERw1)RW取值应大些？还是小取值应大些？还是小些？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，写滑动端在中点，写出出Ad、Ri的表达式。的表达式。2.加调零电位器的差分放大电路加调零电位器的差分放大电路第73页/共101页74特点特点1 1）适当选择恒流源电路的适当选择恒流源电路的参数，可得到合适的静态参数，可得到合适的静态工作点；工作点；2）恒流源内阻无穷大，相恒流源内阻无穷大，相当于当于Re=,即共模负反馈无即共模负反馈无穷大，穷大，AC=0,KCMR=;3）Rw:调零电位器。当两边电路不对称时，调整滑动触调零电位器。当两边电路不对称时，调整滑动触点的位置，可以使点的位置，可以使ui=0时时uo=0。Rw一般为几十欧姆。一般为几十欧姆。uI1RbRcT1+uo-RbRc+VCCuI2T2iE1iE2I-VEERwRw对差模放大倍对差模放大倍数有何影响？数有何影响？第74页/共101页75习题习题（写在作业本上）（写在作业本上）P179:3.5P179:3.5，3.63.6思考题：思考题：自测题：自测题：P178P178第75页/共101页76uI1RgRdT1+uo-RgRd+VCCuI2T2iE1iE2I-VEE3.场效应管场效应管差分放大电路差分放大电路特点特点输入电阻无穷大。一般用在直接耦输入电阻无穷大。一般用在直接耦合放大电路的输入级。合放大电路的输入级。第76页/共101页77电路如所示，已知电路如所示，已知Rb=1k，Rc=10k ，RL=5.1k VCC=12V，VEE=6V；晶体管的；晶体管的=100，rbe=2k 。RbRcT1+-RbRc+VCCT2Re-VEEuI1uI2+uC1uC2-RL（1）为使为使T1管和管和T2管的发射极静态电流均为管的发射极静态电流均为0.5mA，Re的的取值应为多少？取值应为多少？T1管和管和T2管的管压降等于管的管压降等于UCEQ多少？多少？（2）计算计算 、Ri和和Ro的数值。的数值。例例（3）若将电路改成单若将电路改成单端输出，用直流表测得端输出，用直流表测得输出电压输出电压uO=3V，试问，试问输入电压输入电压uI约为多少？约为多少？设设IEQ=0.5mA，且共模，且共模输出电压可忽略不计。输出电压可忽略不计。第77页/共101页78解解：（：（1 1）RbRcT1+-RbRc+VCCT2Re-VEEuI1uI2+uC1uC2-RL第78页/共101页79（2）电压放大倍数电压放大倍数输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻RbRcT1+-RbRc+VCCT2Re-VEEuI1uI2+uC1uC2-RL第79页/共101页80解解：（：（3 3）因为用直流表测得的输因为用直流表测得的输出电压中既含有直流（静出电压中既含有直流（静态）量又含有变化（信号态）量又含有变化（信号变化的结果）量，所以首变化的结果）量，所以首先应计算出静态时管的集先应计算出静态时管的集电极电位，然后用所测电电极电位，然后用所测电压减去静态电位就可得到压减去静态电位就可得到动态电压。动态电压。（3）若将电路改成单端输出，用直流表测得输出电压若将电路改成单端输出，用直流表测得输出电压uO=3V，试问输入电压，试问输入电压uI约为多少？设约为多少？设IEQ=0.5mA，且共，且共模输出电压可忽略不计。模输出电压可忽略不计。uI1uI2+-RbT1RbT2Re-VEERcRc+VCCuC1uC2+-RL第80页/共101页81利用戴维南定理可知利用戴维南定理可知RbT1RbT2Re-VEEuI1uI2RcRc2+VCCUCQ1UCQ2+VCCIBQ1IBQ2ICQ1ICQ2第81页/共101页82解解：（：（3 3）uI1uI2+-RbT1RbT2Re-VEERcRc+VCCuC1uC2+-RL第82页/共101页831、uI=10mV，则，则uId=?uIc=?2、若、若Ad=102、KCMR103用直流表测用直流表测uO，uO=?uId=10mV，uIc=5mVuO=Ad uId+Ac uIc+UCQ1=?=?=?讨论讨论第83页/共101页84二、基本电路二、基本电路三、消除交越失真的互补输出级三、消除交越失真的互补输出级四、准互补输出级四、准互补输出级五、直接耦合多级放大电路五、直接耦合多级放大电路一、对输出级的要求一、对输出级的要求直接耦合互补输出级直接耦合互补输出级第84页/共101页85一、对输出级的要求一、对输出级的要求 互补输出级是直接耦合的功率放大电路。互补输出级是直接耦合的功率放大电路。对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻上无直流功耗；载电阻上无直流功耗；最大不失真输出电压最大。最大不失真输出电压最大。射极输出形式射极输出形式静态工作电流小静态工作电流小输入为零时输出为零输入为零时输出为零 双电源供电时双电源供电时Uom的峰的峰值接近电源电压。值接近电源电压。单电源供电单电源供电Uom的峰值的峰值接近二分之一电源电压。接近二分之一电源电压。第85页/共101页86二、基本电路二、基本电路静态时静态时T1、T2均截止，均截止，UB=UE=01.特征：特征：T1、T2特性理想对称。特性理想对称。2.静态分析静态分析T1的输入特性的输入特性理想化特性理想化特性第86页/共101页873.动态分析动态分析ui正半周，电流通路为正半周，电流通路为 +VCCT1RL地，地，uo=ui 两只管子交替工作，两路电源交替供电，两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。双向跟随。ui负半周，电流通路为负半周，电流通路为 地地 RL T2 -VCC，uo=ui第87页/共101页884.4.交越失真交越失真消除失真的方法：消除失真的方法：设置合适的静态工作点。设置合适的静态工作点。信号在零附近两只信号在零附近两只管子均截止管子均截止开启电开启电压压第88页/共101页89三、消除交越失真的互补输出级三、消除交越失真的互补输出级对偏置电路的要求：有合适的对偏置电路的要求：有合适的Q点，且动态电阻尽可能小，即动态信号的损点，且动态电阻尽可能小，即动态信号的损失尽可能小。失尽可能小。如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通状态，那么当有信号输入时如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通状态，那么当有信号输入时两只管子中至少有一只导通，因而消除了交越失真。两只管子中至少有一只导通，因而消除了交越失真。二极管导通时，对直流电源的作用可近似等效为一个二极管导通时，对直流电源的作用可近似等效为一个0.60.8V的直流电池，的直流电池，对交流信号的作用可等效为一个数值很小的动态电阻。对交流信号的作用可等效为一个数值很小的动态电阻。第89页/共101页90UB1.B2=UD1+UD2T1，T2处于微导处于微导通状态通状态UB1.B2=UD1+UD2T1，T2处于微导处于微导通状态通状态UBE倍增电路倍增电路TR3R4b1b2I1I2IBI利用二极管利用二极管 消除交越失真消除交越失真T1T2uIuO+-VCC+VCCR1R2D2D1RLb1b2三、消除交越失真的互补输出级三、消除交越失真的互补输出级第90页/共101页91四、准互补输出四、准互补
