第三章 多级放大电路新模板PPT讲稿.ppt

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1、第三章 多级放大电路新模板第1页，共68页，编辑于2022年，星期二本章重点和知识点：本章重点和知识点：1、掌掌握握多多级级放放大大电电路路的的耦耦合合方方式式及及其其特特点点，为为集集成成电路的学习打好基础电路的学习打好基础2、掌掌握握阻阻容容耦耦合合多多级级放放大大电电路路的的分分析析、直直接接耦耦合合放放大大电路中差分放大电路的组态及电路分析电路中差分放大电路的组态及电路分析3 3、了解多级放大电路中的互补输出级、了解多级放大电路中的互补输出级 第2页，共68页，编辑于2022年，星期二本章讨论的问题：本章讨论的问题：1.单管放大电路为什么不能满足多方面性能的要求？单管放大电路为什么不能

2、满足多方面性能的要求？2.如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？各种连如何将多个单级放大电路连接成多级放大电路？各种连接方式有何特点？接方式有何特点？3.直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？直接耦合放大电路的特殊问题是什么？如何解决？4.差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？为差分放大电路与其它基本放大电路有什么区别？为什么它能抑制零点漂移？什么它能抑制零点漂移？5.直接耦合放大电路输出级的特点是什么？如何根据直接耦合放大电路输出级的特点是什么？如何根据要求组成多级放大电路？要求组成多级放大电路？第3页，共68页，编辑于2022年，星期二3.1 多级放大电路的级间耦合方式多级放

3、大电路的级间耦合方式 将多个单级基本放大电路合理连接，构成对信号放大的电将多个单级基本放大电路合理连接，构成对信号放大的电路。路。组成多级放大电路的每一个基本电路称为组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级一级，级与级之间的，级与级之间的连接（信号传输）称为连接（信号传输）称为级间耦合级间耦合。二、四种常见的级间耦合方式二、四种常见的级间耦合方式直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合 前三种多用于模拟放大电路的级间耦合，后一种多用前三种多用于模拟放大电路的级间耦合，后一种多用于脉冲放大电路的级间耦合。于脉冲放大电路的级间耦合。一、多级放大电路一、多级放

4、大电路1.多级放大电路多级放大电路2.级间耦合级间耦合第4页，共68页，编辑于2022年，星期二1.直接耦合直接耦合（3）特点：）特点：既可以放大交流也可以放大缓慢变化的直流信号；频率特既可以放大交流也可以放大缓慢变化的直流信号；频率特性较好。性较好。各级静态工作点互相影响，级间静态工作点需要联合配置；各级静态工作点互相影响，级间静态工作点需要联合配置；基基极和集电极电位会随着级数增加而上升。极和集电极电位会随着级数增加而上升。存在零点漂移。存在零点漂移。便于集成化。便于集成化。（1）定义：）定义：前级的信号输出端直接或通过非电抗性元件接到下一前级的信号输出端直接或通过非电抗性元件接到下一 级

5、的信号输入端。级的信号输入端。（2）电路举例：）电路举例：见书见书P147图图3.1.1(a)、(b)、(c)、(d)(a)图电路第一级管子不能处于放大状态。图电路第一级管子不能处于放大状态。第5页，共68页，编辑于2022年，星期二（4）多级直接耦合放大电路静态工作点的设置多级直接耦合放大电路静态工作点的设置后级射极接电阻后级射极接电阻R Re2e2电电路路中中接接入入 Re2，保保证证前前级级集集电电极极有有较较高高的的静静态态电电位位。但但后后级级放放大大倍倍数数严严重下降。重下降。后级射极接稳压二极管后级射极接稳压二极管稳稳压压管管动动态态电电阻阻很很小小，可可以以使使第第后后级级的的

6、放放大大倍倍数数损损失失小小。但但若若Uz过过大时管子动态范围减小。大时管子动态范围减小。DZRc1Rb1+VCC+T1+Rc2RT2(c)Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2Re2T2(b)抬高后级射极电位抬高后级射极电位第6页，共68页，编辑于2022年，星期二在两级之间接稳压二极管在两级之间接稳压二极管+VCCRc1Rb1+T1+Rc2Rb2T2Dz前后级采用异型管子前后级采用异型管子可可降降低低后后级级的的基基极极电电位位，又又不不损损失失放放大大倍倍数数。但但稳压管噪声较大。稳压管噪声较大。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工作作点点。级级数数较较多多

7、时时后后级级电电路路经经常常采用这种方式。采用这种方式。(c)Rc1Rb1+VCC+T1+Re2Rc2T2(d)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第7页，共68页，编辑于2022年，星期二2.阻容耦合阻容耦合阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路C1RC1Rb1+VCCC2RL+T1+Rc2Rb2C3T2+第第 一一 级级第第 二二 级级（3）特点：）特点：静态工作点相互独立，在交流放大的分立元件电路中广泛使用；耦合静态工作点相互独立，在交流放大的分立元件电路中广泛使用；耦合电容容量选择不合适时低频频率特性差。电容容量选择不合适时低频频率特性差。只能放大交流信号，不能放

8、大直流信号。只能放大交流信号，不能放大直流信号。由于由于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。（1）定义：前级与后级之间通过电容实现信号传输。）定义：前级与后级之间通过电容实现信号传输。（2）电路举例）电路举例第8页，共68页，编辑于2022年，星期二3.变压器耦合变压器耦合变压器耦合共射放大电路变压器耦合共射放大电路(a)电路电路(b)交流等效电路交流等效电路（1）定义：前级与后级之间通过变压器实现信号传输。）定义：前级与后级之间通过变压器实现信号传输。（2）电路举例：）电路举例：（3）特点：）特点：静态工作点相互独立，在交流放大器分立元

9、件电路中广泛使用。静态工作点相互独立，在交流放大器分立元件电路中广泛使用。能实现前后级阻抗匹配。输出级与负载之间采用变压器耦合，可能实现前后级阻抗匹配。输出级与负载之间采用变压器耦合，可 使负载上得到最大输出功率。使负载上得到最大输出功率。多用于前置级与功放级之间的耦合。多用于前置级与功放级之间的耦合。只能放大交流信号，不能放大直流信号。低频频率特性差。只能放大交流信号，不能放大直流信号。低频频率特性差。在集成电路中无法制造变压器，不便于集成化。在集成电路中无法制造变压器，不便于集成化。第9页，共68页，编辑于2022年，星期二（4）变压器耦合应用放大电路）变压器耦合应用放大电路 负载负载RL

10、阻值较小时，通过变压器实现阻抗匹配，可使负载上得到尽阻值较小时，通过变压器实现阻抗匹配，可使负载上得到尽可能大的输出功率。可能大的输出功率。变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路第第二二级级VT2、VT3组组 成成 推推 挽挽式式放放大大电电路路，信信号号正正负负半半周周VT2、VT3 轮轮流流导通。导通。第10页，共68页，编辑于2022年，星期二4.光电耦合光电耦合（1）定义：）定义：光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递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。其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。的。其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。（2）光电耦合器）光电耦合器

11、光电耦合器及其传输特性光电耦合器及其传输特性发光元件发光元件光敏元件光敏元件第11页，共68页，编辑于2022年，星期二（3）光电耦合放大电路举例）光电耦合放大电路举例光电耦合放大电路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。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。（4）特点：）特点：前后级间直流隔离。前后级间直流隔离。抗干扰能力强。抗干扰能力强。目前广泛用于脉冲信号传输，目前广泛用于脉冲信号传输，作一般交流信号传输时入端口直流偏置很重要。作一般交流信号传输时入端口直流偏置很重要。第12页，共68页，编辑于2022年，星期二3.2多级放大电路的分析

12、多级放大电路的分析1.电压放大倍数电压放大倍数即即总总电电压压放放大大倍倍数数等等于于各各级级电电压压放放大大倍倍数数的的乘乘积积。计计算算多多级级放放大大电电路路总总的的电电压压放放大大倍倍数数时时，先先计计算算各各级级电电压压放放大大倍倍数数，然然后后利利用用公公式式求求总总的的电电压放大倍数。压放大倍数。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。一、多级放大电路动态性能指标的计算公式、多级放大电路动态性能指标的计算公式电压增益电压增益：（多级电路总的电压放大倍数数值很大，采用：（多级电路总的电压放大倍数数值很大，采用 增益表示可以减小数值）增益表示可以减小数值）Gu=G

13、u1+Gu2+Gu3+Gun第13页，共68页，编辑于2022年，星期二4.输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 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输输入入级级的的输输入入电电阻阻；输输出出电电阻阻就就是是输出级的输出电阻。输出级的输出电阻。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，也也与与后后级级或或前前级级的参数有关。的参数有关。2.电流放大倍数：电流放大倍数：电流增益：电流增益：Gi=Gi1+Gi2+.+Gin3.功率放大倍数：功率放大倍数：功率增益：功率增益：Gp=Gp1+Gp2+Gpn第14页，共68页，编辑于2022年，星期二

14、如图所示的两级电压放大电路，如图所示的两级电压放大电路，已知已知1=2=50,T1和和T2均为均为3DG8D。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=0.7V)=0.7V)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 oU.Ui.例例例例:1:1二、阻容耦合两级放大电路分析二、阻容耦合两级放大电路分析第15页，共68页，编辑于2022年，星期二 两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。RB1C1C2RE

15、1+RC2C3CE+24V+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k oU.Ui.解解:第16页，共68页，编辑于2022年，星期二第一级是射极输出器第一级是射极输出器第一级是射极输出器第一级是射极输出器:第17页，共68页，编辑于2022年，星期二第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路第18页，共68页，编辑于2022年，星期二计算计算计算计算 R i i和和和和 R o o小信号等效电路小信号等效电路小信号等效电路小信号等效电路 由等效电路可知，放大电路的输入电阻由等效电路可知，放大电路的输入电阻 Ri 等于第一级的输

16、入电阻等于第一级的输入电阻Ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻第一级是射极输出器，它的输入电阻Ri1与负载有关，而射极输出与负载有关，而射极输出器的负载器的负载R RL1就是第二级输入电阻就是第二级输入电阻 Ri2。第19页，共68页，编辑于2022年，星期二第20页，共68页，编辑于2022年，星期二rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_Ui。oU.o1U.第21页，共68页，编辑于2022年，星期二求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器2bI

17、2cIrbe2RC2rbe1RB11bI1cIRE1+_+_+_Ui.oU.o1U.第22页，共68页，编辑于2022年，星期二第二级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数总电压放大倍数第23页，共68页，编辑于2022年，星期二一、一、直接耦合放大电路零点漂移现象及其产生的原因直接耦合放大电路零点漂移现象及其产生的原因（2）零零点点漂漂移移：直直接接耦耦合合放放大大电电路路在在ui=0的的情情况况下下，当当环环境境温温度度变变化化或或电电源源电压波动时，输出端对地电压离开零点，并缓慢地发生不规则

18、变化的现象。电压波动时，输出端对地电压离开零点，并缓慢地发生不规则变化的现象。（3）产生零点漂移的主要原因：）产生零点漂移的主要原因：放大器件的参数受温度影响；放大器件的参数受温度影响；前级静态工作点的变化被后级放大。前级静态工作点的变化被后级放大。放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。漂移问题愈严重。零点漂移现象零点漂移现象uOtOuItO 3.3直接耦合放大电路直接耦合放大电路1.零点和零点漂移零点和零点漂移（1）零点：）零点：直接耦合放大电路在直接耦合放大电路在ui=0，且环境温度不变和电源电压不波动时，且环境温度不变和电源电压不波动时，

19、电路输出端对地电位（电压）称为零点。电路输出端对地电位（电压）称为零点。第24页，共68页，编辑于2022年，星期二（4）零点漂移的危害：）零点漂移的危害：当当ui为交流信号时，为交流信号时，零点漂移造成静态工作点移动，从而影响放大器件的动态范零点漂移造成静态工作点移动，从而影响放大器件的动态范围，围，严重时产生信号失真严重时产生信号失真;最后一级最严重。最后一级最严重。当当ui为直流信号时，为直流信号时，输出的零点漂移信号与有用信号无法区分，输出的零点漂移信号与有用信号无法区分，严重时零严重时零点漂移信号淹没有用信号，电路失去放大信号的意义。点漂移信号淹没有用信号，电路失去放大信号的意义。（

20、5）零点漂移的衡量：）零点漂移的衡量：u:电路输出端的零点漂移电压数值，电路输出端的零点漂移电压数值，Au:电路的电压放大倍数，电路的电压放大倍数，t:温度变化范围或时间范围。温度变化范围或时间范围。即折合到输入端的温度每变化即折合到输入端的温度每变化1(或经过单位时间或经过单位时间)的漂移电压。单位：的漂移电压。单位：mV/,或或mV/天，天，或或mV/月。月。前者为温度漂移，后者为时间漂移。前者为温度漂移，后者为时间漂移。第25页，共68页，编辑于2022年，星期二2.抑制温度漂移的方法抑制温度漂移的方法(1)在偏置电路中引入直流负反馈以稳定在偏置电路中引入直流负反馈以稳定 Q 点，此方法

21、适用点，此方法适用于输入为交流信号；于输入为交流信号；(2)在偏置电路中加入热敏元件补偿放大器的零漂；在偏置电路中加入热敏元件补偿放大器的零漂；利用热敏元件补偿零漂利用热敏元件补偿零漂T2uIuOReR2R1+VCC+RcT1iC1RuB1(3)采用差分放大电路。采用差分放大电路。第26页，共68页，编辑于2022年，星期二二、差分（动）放大电路二、差分（动）放大电路差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路1.基本差分放大电路基本差分放大电路（1）原理电路）原理电路电路特点电路特点:电路对称；采用双端输入，双端输出。电路对称；采用

22、双端输入，双端输出。第27页，共68页，编辑于2022年，星期二（2）电路的静态分析）电路的静态分析 静态就是静态就是ui=0，T1、T2在各自偏置电路作用下处于放大状态，由于电路对称则在各自偏置电路作用下处于放大状态，由于电路对称则两管静态工作点相同。两管静态工作点相同。（3）电路的动态分析）电路的动态分析动态就是动态就是ui0,对交流而言，输入回路等效电路如下图所示。对交流而言，输入回路等效电路如下图所示。第28页，共68页，编辑于2022年，星期二输入信号：输入信号：由于电路对称，则有由于电路对称，则有输入信号输入信号ui1和和ui2大小相等，极性相反，大小相等，极性相反，即输入即输入信

23、号为信号为差模信号差模信号。输出信号：输出信号：令两管集电极对地电压分别为令两管集电极对地电压分别为uo1、uo2，又由于电路对称，则又由于电路对称，则即输出电压是单管输出时的即输出电压是单管输出时的2倍。倍。当然对一只管子来说输入电压是当然对一只管子来说输入电压是ui的的1/2。第29页，共68页，编辑于2022年，星期二差模电压放大倍数：差模电压放大倍数：RL=时：时：即差分放大电路对差模信号的放大倍数与单管共射放大电路相同。即差分放大电路对差模信号的放大倍数与单管共射放大电路相同。第30页，共68页，编辑于2022年，星期二RL时：时：电路对零点漂移的抑制能力：电路对零点漂移的抑制能力：

24、.电路的零点漂移电压为零电路的零点漂移电压为零 当温度变化时，当温度变化时，iC1=iC2，则，则uC1=uC2，则，则uo=uC1-uC2=0.共模信号（电压）共模信号（电压）输出的零点漂移电压可以等效成温度不变时，在电路输入端输入输出的零点漂移电压可以等效成温度不变时，在电路输入端输入共模信号共模信号。电路的零点漂移电压为零，可以说电路对电路的零点漂移电压为零，可以说电路对共模电压的放大倍数为零共模电压的放大倍数为零。共模信号：共模信号：第31页，共68页，编辑于2022年，星期二共模抑制比：共模抑制比：.定义：定义：.电路对称时共模电压放大倍数等于零，则电路的电路对称时共模电压放大倍数等

25、于零，则电路的KCMRR=（3）基本差分放大电路存在的问题）基本差分放大电路存在的问题电路只能双端输入，而任一端不能接地电路只能双端输入，而任一端不能接地这是若要求电路具有共模（零点漂移）信号抑制能力，必须遵从的。因此这是若要求电路具有共模（零点漂移）信号抑制能力，必须遵从的。因此不能放大来自一般传感器送来的信号。不能放大来自一般传感器送来的信号。信号只能双端输出，任一端不能接地信号只能双端输出，任一端不能接地这也是若要求电路具有共模（零点漂移）信号抑制能力，必须遵从的。这也是若要求电路具有共模（零点漂移）信号抑制能力，必须遵从的。因此因此不能接一般真实负载。不能接一般真实负载。第32页，共6

26、8页，编辑于2022年，星期二2.长尾式差分放大电路（射极耦合电路）长尾式差分放大电路（射极耦合电路）长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路 可以单电源供电可以单电源供电R Re eR Rb1b1R Rb2b2-V-VEEEEuI1uI2R RC2C2R RC1C1（2）静态分析）静态分析UCEQ1=UCEQ2VCC+VEE (R(RC C+2R+2Re)I)IEQ1（1）原理电路）原理电路由由 或或UCEQ1=UCEQ2=UCQ1-UEQ1=VCC-ICQ1Rc1-(UBQ1-UBEQ1)=VCC-ICQ1Rc1-(-IBQ1Rb1-UBEQ1)第33页，共68页，编辑于2022年，星期二(3

27、)对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用共模信号的输入使两管集电共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。极电压有相同的变化。所以所以共模增益共模增益管集电极电流的变化，从而抑制集电极的电位的变化。管集电极电流的变化，从而抑制集电极的电位的变化。差分放大电路输入共模信号差分放大电路输入共模信号R Re eR Rb1b1R Rb2b2-V-VEEEE+uI1-+uI1-射极电阻射极电阻R Re e对共模信号的负反馈对共模信号的负反馈作用，抑制了每只晶体作用，抑制了每只晶体第34页，共68页，编辑于2022年，星期二(4)对差模信号的放大作用及动态参数对差模信号的放大作用及动态参数 差分放大电

28、路加差模信号差分放大电路加差模信号分析时注意二个分析时注意二个“虚地虚地”R Re eR Rb1b1R Rb2b2-V-VEEEEuI1uI2R RC2C2R RC1C1+uId-+-+uod-E Re对差模信号起短路作用，对差模信号起短路作用，则则E点电位在差模信号作用下点电位在差模信号作用下相当于接相当于接“地地”。负载电阻的中点电位在差模负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变，相当于接信号作用下不变，相当于接“地地”。那么电路对差模信号的放大那么电路对差模信号的放大倍数同于基本差分放大电路，倍数同于基本差分放大电路，即：即：两式也可以利用微变等效电路求解得两式也可以利用微变等效电路求解得

29、出出第35页，共68页，编辑于2022年，星期二+-+R Rb1b1R Rb2b2-差模信号作用下的等效电路差模信号作用下的等效电路(书书P160图图5.3.5（b）)差分放大电路加差模信号差分放大电路加差模信号 动态参数：动态参数：R Ridid=2(R=2(Rb b+r+rbebe)R Rodod=2R=2RC C共模抑制比共模抑制比双端输出，理想情况双端输出，理想情况第36页，共68页，编辑于2022年，星期二（5）电压传输特性）电压传输特性放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线。放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线。uo f(uI)如改变如改变uI的极性，可得的极性，可得另一

30、条图中虚线所示的另一条图中虚线所示的曲线，它与实线完全对曲线，它与实线完全对称。称。uIuo（4）Re对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用 Re对共模信号起对共模信号起2Re的作用，即起强烈的负反馈作用。且这的作用，即起强烈的负反馈作用。且这里的里的Re一般比单管放大电路中的阻值大。一般比单管放大电路中的阻值大。第37页，共68页，编辑于2022年，星期二3.长尾式差分放大电路的四种接法长尾式差分放大电路的四种接法 双入、双出双入、双出,前面已进行分析。前面已进行分析。双入、单出双入、单出 单入、双出单入、双出 单入、单出单入、单出基于不同的应用场合，有基于不同的应用场合，有双双、单端输入

31、和单端输入和双双、单端输出的情况。单端输出的情况。所谓所谓“单端单端”指另一端接地。指另一端接地。“单端单端”的情况，还具有共模抑制能力吗？的情况，还具有共模抑制能力吗？如何进一步改进呢？如何进一步改进呢？第38页，共68页，编辑于2022年，星期二静态分析：静态分析：I IEQ1=I IEQ2=(VEEUBEQIBQ1Rb1)2Re UCEQ1=Uo+VEERReI IEQ（1)1)双端输入、单端输出电路双端输入、单端输出电路双端双端输入单端输出差分放大电路输入单端输出差分放大电路-+uI-R Rb2b2R Rb1b1I IBQ1=I IBQ2=I IEQ1/(1+)注意：由于输出回路的不对

32、称性，注意：由于输出回路的不对称性，UCEQ1UCEQ2。Uo=VCCRL(RC+RL)ICRLRC(RC+RL)第39页，共68页，编辑于2022年，星期二+-+R Rb1b1R Rb2b2-R RL+-电路对差模信号的等效电路电路对差模信号的等效电路动态分析：动态分析：R Ridid=2(R=2(Rb b+r+rbebe)R Rodod=R=RC C问题：如输出信号取自问题：如输出信号取自T T2 2管的集电极管的集电极，动态分析结，动态分析结果如何？果如何？第40页，共68页，编辑于2022年，星期二共模电压增益共模电压增益如输入共模信号：如输入共模信号：uoc=ICRL;uic=IBR

33、b+rbe+(1+)2Re;共模信号作用下的双入单出电路共模信号作用下的双入单出电路增大增大Re是改善共模抑制比的基本措施是改善共模抑制比的基本措施第41页，共68页，编辑于2022年，星期二静态分析：静态分析：(2)(2)单端输入、双端输出单端输入、双端输出与双入双出的一样与双入双出的一样UCEQ1=UCEQ2VCC+VEE(RC+2RE)I)IEQ1Uo=0uII IBQ1=I IBQ2=I IEQ1/(1+)单端输入、双端输出单端输入、双端输出电路电路aRbRb第42页，共68页，编辑于2022年，星期二动态分析动态分析运用叠加定理：运用叠加定理：电路的动态参数与双入双出的一样！电路的动

34、态参数与双入双出的一样！单端输入、双端输出等效单端输入、双端输出等效电路电路 图中上方两个信号为共模信号，由于电路对共模信号起抑制作用，图中上方两个信号为共模信号，由于电路对共模信号起抑制作用，相当于共模信号为相当于共模信号为0，则输入信号仅为差模输入，即下方两个信号。，则输入信号仅为差模输入，即下方两个信号。第43页，共68页，编辑于2022年，星期二静态分析：静态分析：与双入单出的一样与双入单出的一样UCEQ1=Uo+VEERReI IEQUo=VCCR RL(R(RC C+R+RL)I)IC CR RLR RC C(R(RC C+R+RL)（3)3)单端输入、单端输出单端输入、单端输出单

35、端输入单端输出单端输入单端输出电路电路动态分析：与双入单出的一样。（略）动态分析：与双入单出的一样。（略）I IBQ1=I IBQ2=I IEQ1/(1+)uIRbRb第44页，共68页，编辑于2022年，星期二 双端输出时：双端输出时：单端输出时：单端输出时：(2)(2)共模电压放大倍数共模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：双端输出时：双端输出时：单端输出时：单端输出时：4.4.差动放大器动态参数计算的总结差动放大器动态参数计算的总结(1)(1)差模电压放大倍数差模电压放大倍数与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关

36、：与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：第45页，共68页，编辑于2022年，星期二(3)(3)差模输入电阻差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路的两倍。是基本放大电路的两倍。(4)(4)输出电阻输出电阻 单端输出时单端输出时 双端输出时双端输出时第46页，共68页，编辑于2022年，星期二(5)(5)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。是差分放大器的一个重要指标。或或 双端输出时双端输出时KCMR可认为等于无穷大，可认为等于无穷大，单端输出时共模抑制比：单端输出时共模

37、抑制比：第47页，共68页，编辑于2022年，星期二三、改进型差分放大电路三、改进型差分放大电路 用用三三极极管管代代替替“长长尾尾式式”电电路路的的长长尾尾电电阻阻，即即构构成成恒恒流流源源式式差分放大电路差分放大电路RcT1T2Rc+uoRRuI1uI2+VCCReRb2Rb1VEET3（1）电路组成电路组成T3：恒流管：恒流管作用：作用：能能使使 iC1、iC2基基本本上上不不随随温温度度的的变变化化而而变变化化，从从而而抑抑制制共共模信号的变化。模信号的变化。具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路1.具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路第48页，共68页，编辑于2

38、022年，星期二（2）静态分析静态分析当忽略当忽略 T3 的基极电流时，的基极电流时，Rb1 上的电压为上的电压为RcT1T2Rc+uoRRuI1uI2+VCCReRb2Rb1VEET3于是得到于是得到具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路第49页，共68页，编辑于2022年，星期二（3）动态分析动态分析由由于于恒恒流流三三极极管管相相当当于于一一个个阻阻值值很很大大的的长长尾尾电电阻阻，它它的的作作用用也也是是引引入入一一个个共共模模负负反反馈馈，对对差差模模电电压压放放大大倍倍数数没没有影响，所以与长尾式交流通路相同。有影响，所以与长尾式交流通路相同。差模电压放大倍数为差模电压放

39、大倍数为差模输入电阻为差模输入电阻为差模输出电阻为差模输出电阻为RcT1T2Rc+uoRR uI1 uI2第50页，共68页，编辑于2022年，星期二另一种具有电流源的差分放大电路另一种具有电流源的差分放大电路简化简化画法画法ui1T1+VCCT2RCuoui2RCVEEIui1T1+VCCT2RCuoui2RCVEER2R3IC3T3T4IREFIC4R1第51页，共68页，编辑于2022年，星期二2.具有调零电位器的电路具有调零电位器的电路（1）原理电路）原理电路若若ui=0时，电路的输出电压若时，电路的输出电压若uo0,则调节则调节RW滑动端位置，滑动端位置，使输出电压使输出电压uo=0

40、。（2）RW的调节作用的调节作用当电路两边完全对称时当电路两边完全对称时RW滑动端应在中间位置滑动端应在中间位置当电路两边不对称时当电路两边不对称时调节调节RW滑动端位置，使滑动端位置，使ui=0时，时，uo=0。若若uo0：uo0,即即UC1UC2，也就是，也就是IC1IC2。为了使。为了使uo=0，应增大，应增大IC1，减小，减小IC2，故故RW滑动端左移；滑动端左移；若若uo0:，故故RW滑动端左移。滑动端左移。第52页，共68页，编辑于2022年，星期二（3）Q点的计算（以点的计算（以RW滑动端在中间位置为例）滑动端在中间位置为例）ui=0，看成两输入端分别接地，则，看成两输入端分别接

41、地，则第53页，共68页，编辑于2022年，星期二（4）动态参数的计算（）动态参数的计算（RW滑动端在中间位置）滑动端在中间位置）第54页，共68页，编辑于2022年，星期二复习复习1.差分放大电路的类别差分放大电路的类别基本差分放大电路基本差分放大电路长尾差分放大电路长尾差分放大电路恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路2.差分放大电路的接法差分放大电路的接法+VCCRc2+VT1VT2Rb2Rc1Rb1+uId+uoR1R2+VCCRc+VT1VT2Rc+uId+uoRR VEEReRcVT1VT2Rc+uoRRuI1uI2+VCCReRb2Rb1VEEVT3RcVT1VT2Rc+uoR

42、RuIuI2+VCCVEEIR+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。FET差分放大电路差分放大电路T2Rg1vidT1RdRdVDD-VEERg2Vo2iD2iD2I0第55页，共68页，编辑于2022年，星期二RcT1T2Rc+uoRRuI1uI2RWVEE+VCCI恒流源电路的简化画法及电路调零措施恒流源电路的简化画法及电路调零措施带调节电位器带调节电位器RW的恒流源电路的简化画法的恒流源电路的简化画法调节电位器调节电位器RW的滑动端位置可使电路在的滑动端位置可使电路

43、在uI1=uI2=0时，时，uO=0。第56页，共68页，编辑于2022年，星期二 FET差分式放大电路差分式放大电路电路图电路图（单入单出）（单入单出）分析方法相同分析方法相同但输入电阻很大，但输入电阻很大，JEFT 1012欧姆欧姆MOSFET 1015欧姆欧姆FET差分式放大电路差分式放大电路FET差分式放大电路常用于集成电路的输入级差分式放大电路常用于集成电路的输入级T2Rg1vidT1RdRdVDD-VEERg2Vo2iD2iD2I0第57页，共68页，编辑于2022年，星期二三、直接耦合互补输出级三、直接耦合互补输出级(放到功放中讲述放到功放中讲述)1.基本电路基本电路在在输输入入

44、信信号号的的正正半半周周，T1 导导通通，iC1 流流过过负负载载；负负半周，半周，T2导通，导通，iC2流过负载。流过负载。在在信信号号的的整整个个周周期期都都有有电电流流流流过过负负载载，负负载载上上 iL 和和 uO 基基本上是正弦波。本上是正弦波。存在的问题：存在的问题：交越失真交越失真交越失交越失真真基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。VCC静态时，输入输出电压静态时，输入输出电压均为零。均为零。第58页，共68页，编辑于2022年，星期二2.消除交越失真的互补输出级消除交越失真的互补输出级给给 T1、T2 提提供静态电

45、压供静态电压 tiC0 ICQ1ICQ2消除交越失真思路：消除交越失真思路：电路：电路：RLRD1D2T1T2+VCC+ui+uo VCCV5R R2 2R R1 1ui消除交越失真的互补输出级消除交越失真的互补输出级第59页，共68页，编辑于2022年，星期二消除交越失真的其它电路消除交越失真的其它电路T1T2T3T4T1T2RtB1B2T1T2T3R4R3消除交越失真的互补输出级消除交越失真的互补输出级第60页，共68页，编辑于2022年，星期二消除交越失真的消除交越失真的实际电路实际电路为了增大为了增大T1和和T2的电流放大倍数，以减小前级驱动电流，常的电流放大倍数，以减小前级驱动电流，

46、常采用复合管结构。采用复合管结构。书书P1703.3.18为采用复合管的准互补输出级，为采用复合管的准互补输出级，OCL电路。电路。RL+VCC+uo T1T2T3T4V5 VCCRRuiT4RL+VCC+uo T1T2T3 VEER*1R2R3R4ui第61页，共68页，编辑于2022年，星期二四、直接耦合多级放大电路四、直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路的构成：直接耦合多级放大电路的构成：输入级输入级：差分放大电路或：差分放大电路或FET差分放大电路，从而差分放大电路，从而减小温漂，增大共模抑制比。减小温漂，增大共模抑制比。中间级中间级：共射放大电路，从而获得高电压放大倍数。：共射放

47、大电路，从而获得高电压放大倍数。输出级输出级：采用复合管的准互补输出级电路，从而使：采用复合管的准互补输出级电路，从而使输出电阻小，带负载能力增强，而且最大不失真输出电输出电阻小，带负载能力增强，而且最大不失真输出电压幅值接近电源电压。压幅值接近电源电压。第62页，共68页，编辑于2022年，星期二直接耦合多级放大电路举例直接耦合多级放大电路举例三级放大电路三级放大电路第一级第一级是以是以T1和和T2 为放大管，双端输入，单端输出的差分放大为放大管，双端输入，单端输出的差分放大电路。电路。第二级第二级是以是以T3和和T4 管组成的复合管为放大管的共射放大电路。管组成的复合管为放大管的共射放大电

48、路。第三级第三级是准互补电路，是准互补电路，R2、R3、和和T5为组成为组成UBE倍增电路以倍增电路以消除交越失真。消除交越失真。第63页，共68页，编辑于2022年，星期二例题例题1：第四版：第四版P182 3.6解：解：双入双出差分放大电路双入双出差分放大电路例题分析例题分析第64页，共68页，编辑于2022年，星期二例题例题2：第四版：第四版P182 3.7解：解：双入单出差分放大电路双入单出差分放大电路第65页，共68页，编辑于2022年，星期二例题例题3：第三版：第三版P169 3.12解：解：带恒流源的带恒流源的双入单出双入单出差分差分放大电路放大电路交流等效电路交流等效电路UiUorbe3RdUgsgmUgsRdrbe2gmUgsUgs第66页，共68页，编辑于2022年，星期二例题例题4：第三版：第三版P169 3.13解：解：三级放大电路三级放大电路UiIirbe1rbe2R2rbe4R5R6rbe5U0R7带恒流源的双入单出差分放大电路带恒流源的双入单出差分放大电路共射放大电路共射放大电路(PNP管管）共集放大电路（共集放大电路（射集跟随器射集跟随器）交流等效电路交流等效电路Ri3Ri1Ri2第67页，共68页，编辑于2022年，星期二UiIirbe1rbe2R2rbe4R5R6rbe5U0R7Ri3Ri1Ri2第68页，共68页，编辑于2022年，星期二