第三 多级放大电路.pptx
多级放大器中必须考虑的问题：v 耦合：前后级之间的连接方式v 级间耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合引言第1页/共47页1、电路：3.1 多级放大电路的耦合方式3.1.3.1.1 1 阻容耦合2、优点：v 各级放大器静态工作点独立v 输出零点漂移比较小3、缺点：v 不适合放大缓慢变化的信号v 不便于作成集成电路第2页/共47页变压器耦合3.1 多级放大电路的耦合方式1 1、实物：3 3、缺点：v不便于作成集成电路、非常笨重2 2、特点：v适合大功率、高频放大v不适合放大缓慢变化的信号第3页/共47页光电耦合3.1 多级放大电路的耦合方式特点：1、避免受到各种电磁干扰 2、不共地光电耦合器电路结构主要用于光电隔离第4页/共47页3.1 多级放大电路的耦合方式3.1.3.1.4 4 直接耦合1、电路：2、优点：v 可放大缓慢变化的信号（低频信号）v 电路中无电容，便于集成3、缺点：v 各级放大器静态工作点相互影响v 输出零点漂移严重第5页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路一、一、零点漂移现象：u uI I0 0，u uO O00的现象直接耦合电路电路参数变化后级放大本级输出变化输出可观的“漂移”产生原因：温度变化，直流电源波动，器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂第6页/共47页 若输入端有若输入端有100100100100uVuVuVuV的漂移电压的漂移电压 则输出端有则输出端有40mV40mV40mV40mV的漂移电压的漂移电压假设100 uV漂移漂移 40 mV3.3 3.3 直接耦合放大电路漂移漂移 2mVv 第一级的漂移最重要第7页/共47页原则：温度补偿，抵消温漂克服温漂的方法：v 加直流负反馈电阻Re(Re(不能根除漂移)v 使用温敏元件(如：热敏电阻、PNPN结)v 用相同特性的晶体管抵消温漂差动放大电路3.3 3.3 直接耦合放大电路二、二、差动放大电路的组成第8页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路差动放大电路是由静态工作点稳定电路演变而来第9页/共47页 1=2=rbe1=rbe2=rbe UBE1=UBE2=UBE RC1=RC2=RC Rb1=Rb2=Rb 结构对称(集成电路可以实现)3.3 3.3 直接耦合放大电路第10页/共47页对共模信号,u uo o=u uC1C1-u-uC2C2=0=0对共模信号而言，无论输入信号和温度如何变化UO始终为03.3 3.3 直接耦合放大电路u uo ou uC1C1u ui1i1u uC2C2u ui2i2第11页/共47页对差模信号，uo=uC1-uC2=2uc1对差模信号而言，由于Re的存在，使得电压放大倍数降低3.3 3.3 直接耦合放大电路u uC1C1u uC2C2u ui1i1u ui2i2u uo o第12页/共47页合并Re合并Re 后，对共模输入信号而言，UO 仍然为 0但合并Re 不影响差模信号：Re 对差模信号不起作用3.3 3.3 直接耦合放大电路第13页/共47页信号源共地，VBB共用 信号源和基极电源不共地，不便于Q Q点调节，抗干扰能力差3.3 3.3 直接耦合放大电路第14页/共47页采用双电源，信号源与直流电源共地长尾式差分放大电路3.3 3.3 直接耦合放大电路第15页/共47页差动放大电路组成总结 为了克服温漂，采取如下措施：1.晶体管用对称管，参数完全对称2.合并Re3.信号源与直流电源共地，使用正负双电源3.3 3.3 直接耦合放大电路第16页/共47页三、三、差分放大电路的四种接法差动放大器共有四种输入输出方式:1.1.双端输入、双端输出（双入双出）2.2.双端输入、单端输出（双入单出）3.3.单端输入、双端输出（单入双出）4.4.单端输入、单端输出（单入单出）3.3 3.3 直接耦合放大电路主要讨论的问题有：差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模输入电阻、差模输出电阻不关心共模输入电阻、共模输出电阻第17页/共47页1 1 1 1、双端输入、双端输出.静态工作点的计算3.3 3.3 直接耦合放大电路第18页/共47页、共模（common-modecommon-mode）放大倍数A AC C 输入共模信号时的电压放大倍数 在参数理想对称的情况下 uoc=0，AC=0v 结论：差动放大电路对共模信号没有放大能力，只有抑制作用3.3 3.3 直接耦合放大电路第19页/共47页、差模（differential-modedifferential-mode）放大倍数A Ad d 输入差模信号时的电压放大倍数v 注意：对差模输入信号而言，流过R Re e 的电流不变，那么u uE E 不变（发射极交流对地短路）3.3 3.3 直接耦合放大电路第20页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路差模（differential-modedifferential-mode）信号的交流通路第21页/共47页差模放大倍数（空载）双端输入双端输出差分放大电路（相对单管共射）Ad 不变，Rid 、Rod 增加一倍3.3 3.3 直接耦合放大电路第22页/共47页差模放大倍数（带载）3.3 3.3 直接耦合放大电路第23页/共47页v 定义：共模抑制比 K KCMRCMRCommon-mode rejection ratio:CMRRCommon-mode rejection ratio:CMRR K KCMR CMR 反映差分放大电路对差模信号的放大能力和对共模信号的抑制能力v 双端输入双端输出的理想差分电路 K KCMR CMR=差动放大电路具有高共模抑制比的主要原因：1 1、电路参数对称抑制共模信号 2 2、R Re e 对共模信号具有抑制作用,对差模信号无抑制作用3.3 3.3 直接耦合放大电路第24页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路2.2.双端输入、单端输出（双入单出）静态工作点第25页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路2.2.双端输入、单端输出（双入单出）差模放大倍数A Ad d发射极交流对地短路交流地适用将差分信号转换为单端输出的信号v 注意：单端输出是对地输出第26页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路2.2.双端输入、单端输出（双入单出）差模放大倍数A Ad d第27页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路2.2.双端输入、单端输出（双入单出）共模放大倍数A Ac c第28页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路2.2.双端输入、单端输出（双入单出）共模放大倍数A Ac c第29页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路2.2.双端输入、单端输出（双入单出）共模放大倍数A Ac cv R Re e 越大共模抑制比越大第30页/共47页双端输入总结：由于采用双端输入，使得差分电路对共模信号的放大能力很弱，从而具有很高的共模抑制比3.3 3.3 直接耦合放大电路v 注 意：双端输入要求差动电路的两个输入端都必须接信号，任何一端都不能够为地第31页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路3.3.单端输入、双端输出（单入双出）v 注意：单端输入差动放大电路的两个输入端，其中一个输入端接输入信号，另外一个输入端接地第32页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路3.3.单端输入、双端输出（单入双出）第33页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路3.3.单端输入、双端输出（单入双出）单端输入总存在着一定的共模输入,共模输入的幅度为差模输入幅度的一半 uid=ui1 ui2=ui uic=ui/2 第34页/共47页uO=uid Ad +uic Ac3.3 3.3 直接耦合放大电路3.3.单端输入、双端输出（单入双出）uid=ui ,uic=ui/2 uO=ui Ad +uic Ac/2当电路参数完全对称时，A AC C=0=0uO=ui Ad 通过将单端输入信号ui ，分解为差模信号ui ，和共模信号ui/2 后，将单端输入转化为双端输入第35页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路4.4.单端输入、单端输出（单入单出）第36页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路4.4.单端输入、单端输出（单入单出）第37页/共47页3.3 3.3 直接耦合放大电路4.4.单端输入、单端输出（单入单出）第38页/共47页3.3 3.3 3.3 3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路4.4.单端输入、单端输出（单入单出）uO=uid Ad +uic Ac=ui Ad +uic Ac/2 通过将单端输入信号ui ，分解为差模信号ui ，和共模信号ui/2/2 后，将单端输入转化为双端输入v 注意：单端输入差动放大电路的两个输入端，其中一个输入端接输入信号，另外一个输入端接地v 单端输入总存在着一定的共模输入,共模输入的幅度为差模输入幅度的一半 uid=ui1 ui2=ui uic=ui/2 第39页/共47页 R Re e越大，抑制共模信号的能力就越强，但R Re e的增大有限：要设置合适的Q Q点，R Re e太大必然要求V VEEEE过高,不实际.改进型差分放大电路 希望有这样一种器件，交流等效电阻很大，直流电压降不太大。恒流源就具有这种性能3.3 3.3 直接耦合放大电路第40页/共47页改进型差分放大电路静态工作点：AB3.3 3.3 直接耦合放大电路恒流源动态等效电阻第41页/共47页改进型差分放大电路3.3 3.3 直接耦合放大电路A第42页/共47页多级放大电路对于输出级的要求是：输出电阻低 输出电压尽可能大直接耦合互补输出级 要满足、输出级必须是共集电极组态，即射极跟随器；满足 则一般采用互补输出级来解决。3.3 3.3 直接耦合放大电路第43页/共47页直接耦合互补输出级工作原理：u ui i为正半周时，T T1 1管工作，T T2 2管截止，输出uo为正；ui为负半周时，T T2 2管工作，T T1 1管截止；输出u uo o为负。两管交替工作，在负载电阻R RL L上得到完整的正弦波。1.1.互补对称射极输出电路3.3 3.3 直接耦合放大电路第44页/共47页uiuououo 交越失真死区电压输出电压在ui 过零的时候产生失真3.3 3.3 直接耦合放大电路第45页/共47页克服交越失真的互补对称电路电路中增加 D1、D2工作原理 静态时，T T1 1、T T2 2两管发射结电压分别为二极管D D1 1、D D2 2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态，以消除交越失真。3.3 3.3 直接耦合放大电路第46页/共47页感谢您的观看！第47页/共47页
