最新差分和功率放大电路PPT课件.ppt

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1、差分和功率放大电路差分和功率放大电路下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录第第15章章 基本放大电路基本放大电路15.115.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成15.215.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路的静态分析15.415.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定静态工作点的稳定静态工作点的稳定15.615.6 射极输出器射极输出器射极输出器射极输出器15.915.9 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路15.1015.10 场效应管及其放大电

2、路场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路15.315.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析放大电路的动态分析放大电路的动态分析15.515.5 放大电路中的频率特性放大电路中的频率特性放大电路中的频率特性放大电路中的频率特性15.815.8 差动放大电路差动放大电路差动放大电路差动放大电路15.7 15.7 多级放大电路及其级间耦合方式多级放大电路及其级间耦合方式多级放大电路及其级间耦合方式多级放大电路及其级间耦合方式下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章

3、目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.2.信号输入信号输入信号输入信号输入 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即电压为零，即电压为零，即电压为零，即对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力。(1)(1)共模信号共模信号共模信号共模信号 u ui1

4、 i1=u ui2i2大小相等、极性相同大小相等、极性相同大小相等、极性相同大小相等、极性相同 差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。对零点漂移的抑制水平。对零点漂移的抑制水平。对零点漂移的抑制水平。+共模信号共模信号 需要抑制需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.2.信号输入信号输入信号输入信号输入两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增

5、，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，(2)(2)差模信号差模信号差模信号差模信号 u ui1 i1=u ui2i2大小相等、极性相反大小相等、极性相反大小相等、极性相反大小相等、极性相反u uo o=(=(V VC1C1 V VC1C1 )(V VC2 C2+V VC C )=)=2 2 V VC1 C1 即即即即对差模信号有放大能力对差模信号有放大能力对差模信号有放大能力对差模信号有放大能力。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信号差模信号 是有用信号是有用信号下一页下一页返回返回上一页上一页退出

6、退出章目录章目录(3)(3)比较输入比较输入比较输入比较输入 u ui1 i1、u ui2 i2 大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。例例1:ui1=10 mV,ui2=6 mV ui2=8 mV 2 mV 例例2:ui1=20 mV,ui2=16 mV 可分解成可分解成:ui1=18 mV +2 mV ui2=18 mV 2 mV 可分解成可分解成:ui1=8 mV +2 mV共模信号共模信号共模信号共模信号差模信号差模信号差模信号差模信号 放大器只放大器只放大器只放大器只 放大两个放大两个放大两个放大两个 输入信号输入信号输入信号输入信号 的差值

7、信的差值信的差值信的差值信 号号号号差动差动差动差动 放大电路。放大电路。放大电路。放大电路。这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。系统中是常见的。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录15.8.2 典型差分放大电路典型差分放大电路+UCCCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2 2EE+R RE E的作用：的作用：的作用：的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。EE：用于补偿用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。上的压降，以获得合适的工作点。电位器电位器 RP:起

8、调零作用。起调零作用。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.静态分析静态分析 在在静静态态时时，设设 IB1=IB2=IB，IC1=IC2=IC，忽忽略略阻值很小的阻值很小的 RP 可列出可列出 上式中前两项较第三项小得多略去，上式中前两项较第三项小得多略去，则每管的集电极电流则每管的集电极电流发射极电位发射极电位 VE 0每管的基极电流每管的基极电流每管的集每管的集 射极电压射极电压15.8.3 差分放大电路对差模信号的放大差分放大电路对差模信号的放大RC+UCCRB1T1RE-EEIB2IEICIE+UCE+UBE+单管直流通路单管直流通路下一页下一页返回返回上一页上一页

9、退出退出章目录章目录2.动态分析动态分析单管差模信号通路单管差模信号通路 由由于于差差模模信信号号使使两两管管的的集集电电极极电电流流一一增增一一减减，其其变变化化量量相相等等，通通过过 RE 的的电电流流近近于于不不变变，RE 上上没没有有差差模模信信号号压压降降，故故 RE 对对差差模模信信号号不不起起作作用用，可可得得出下图所示的单管差模信号通路。出下图所示的单管差模信号通路。单管差模电压放大倍数单管差模电压放大倍数同理可得同理可得T1RCibic+uo1RB+ui1 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录双端输入双端输入双端输出差分电路的差模电压放大倍数为双端输出差分电路

10、的差模电压放大倍数为当在两管的集电极之间接入负载电阻时当在两管的集电极之间接入负载电阻时式中式中两输入端之间的差模输入电阻为两输入端之间的差模输入电阻为两集电极之间的差模输出电阻为两集电极之间的差模输出电阻为下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 例例1:在在前前图图所所示示的的差差分分放放大大电电路路中中,已已知知UCC=12V，EE=12V,=50,RC=10 k,RE=10 k,RB=20 k，RP=100 ,并在输出端接负载电阻并在输出端接负载电阻RL=20k,试求试求电路的静态值和差模电压放大倍数电路的静态值和差模电压放大倍数。解解:式中式中下一页下一页返回返回上一页上

11、一页退出退出章目录章目录单端输出时差分电路的差模电压放大倍数为单端输出时差分电路的差模电压放大倍数为即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出差分电路的一半。差分电路的一半。双端输入分双端输出和单端输出两种。此外，还双端输入分双端输出和单端输出两种。此外，还有单端输入的有单端输入的,即将即将T1输入端或输入端或T2输入端接输入端接“地地”,而另而另一端接输入信号一端接输入信号ui。同样单端输入也分为双端输出和。同样单端输入也分为双端输出和单端输出两种。四种差分放大电路的比较见表单端输出两种。四种差分放大电路的比较见表15.7.1。下一页下一页返

12、回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(Common Mode Rejection Ratio)全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。信号的能力。信号的能力。信号的能力。差模放大倍数差模放大倍数差模放大倍数差模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数 KCMR越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。15.8.4 15.8.4 共模抑制比共模抑制比共模抑

13、制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac=0 输出电压输出电压 u uo o =A Ad d （u ui1 i1 u ui2 i2）=A Ad d u uidid 若电路不完全对称，则若电路不完全对称，则 Ac 0，实际输出电压实际输出电压 u uo o =A Ac c u uic ic+A Ad d u uid id 即共模信号对输出有影响即共模信号对输出有影响。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录15.9 互补对称功率放大电路

14、互补对称功率放大电路15.9.1 对功率放大电路的基本要求对功率放大电路的基本要求 功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：是放大电路的是放大电路的是放大电路的是放大电路的输出级输出级输出级输出级，去推，去推，去推，去推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转、电动机旋转等。指针偏转、电动机旋转等。指针偏转、电动机旋转等。指针偏转、电动机旋转等。(1)(1)在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的

15、情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。(2)(2)由于功率较大，要求提高效率。由于功率较大，要求提高效率。由于功率较大，要求提高效率。由于功率较大，要求提高效率。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管的工作状态晶体管的工作状态晶体管的工作状态晶体管的工作状态甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态晶体管在输入信号晶体管在输入信号的整个周期都导通的整个周期都导通,静态静态IC较大，波形好较大，波形好,管耗大效率低。管耗大效率低。乙类工作状

16、态乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号的半个周期内导通，的半个周期内导通，静态静态IC=0，波形严重失，波形严重失真真,管耗小效率高。管耗小效率高。甲乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于晶体管导通的时间大于半个周期，静态半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。一般功放常采用。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录15.9.2 互补对称放大电路互补对称放大电路 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由形式。当它通过容量较大

17、的电容与负载耦合时，由于省去了变压器而被称为无输出变压器于省去了变压器而被称为无输出变压器(Output Output TransformerlessTransformerless)电路，简称电路，简称OTL电路。若互补对称电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容输出电容(Output CapacitorlessOutput Capacitorless)电路，简称电路，简称OCL电电路。路。OTL电路采用单电源供电，电路采用单电源供电，OCL电路采用双电源电路采用双电源供电。供电。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章

18、目录章目录1.1.OTLOTL电路电路电路电路(1)(1)特点特点特点特点T1、T2的特性一致；的特性一致；一个一个NPN型、一个型、一个PNP型型两管均接成射极输出器；两管均接成射极输出器；输出端有大电容；输出端有大电容；单电源供电。单电源供电。(2)(2)静态时静态时静态时静态时(ui=0),IC1 0，IC2 0OTL原理电路原理电路电容两端的电压电容两端的电压电容两端的电压电容两端的电压RLuiT1T2+UCCCAuO+-+-下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录RLuiT1T2Auo+-+-(3)(3)动态时动态时动态时动态时 设输入端在设输入端在UCC/2 直流基础上

19、加入正弦信号。直流基础上加入正弦信号。T T1 1导通导通导通导通、T T2 2截止截止截止截止；同时给电容充电同时给电容充电同时给电容充电同时给电容充电T T2 2导通导通导通导通、T T1 1截止截止截止截止；电容放电，相当于电源电容放电，相当于电源电容放电，相当于电源电容放电，相当于电源 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。则负载上得到的交流信号正负半周对称。ic1ic2交流通路交流通路uo输入交流信号输入交流信号输入交流信号输入交流信号u ui i的正半周的正半周的正半周的正半周输入交流信号输入交流信号输入

20、交流信号输入交流信号u ui i的负半周的负半周的负半周的负半周下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(4)交越失真交越失真 当输入信号当输入信号ui为正弦波时，为正弦波时，输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。失真称为交越失真。交越失真产生的原因交越失真产生的原因 由于晶体管特性存在非线性，由于晶体管特性存在非线性，ui 死区电压晶体管导通不好。死区电压晶体管导通不好。交越失真交越失真采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。克服交越失真

21、的措施克服交越失真的措施ui tO Ouo tO O下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(5)克服交越失真的克服交越失真的OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 两个晶体管两个晶体管T1(NPN型型)和和T2(PNP型型)的特性基本相同。的特性基本相同。静态时静态时,调节调节 R3,使使 A 点的电位点的电位为为 ；输出电容输出电容CL上上的电压也等于的电压也等于 ；R1 和和 D1、D2 上上的的压压降降使使两两管管获获得得合合适适的的偏偏压压，工工作在甲乙类状态。作在甲乙类状态。OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 OtuiOtuoiC2iC1 R1RLR3R2D1D2T

22、1T2+UCCAC+uo+CL+下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录在输出功率较大时常采用复合管在输出功率较大时常采用复合管复合管的构成复合管的构成ic1=1 ib1 ,ic2=2 ib2=2(1+1)ib1,ic=ic1+ic2 =1+2(1+1)ib1 1 2 ib1 方式方式 1ib2=ie1=(1+1)ib1,ib=ib1,C CB BE ET1NPNT2NPNibicieBECib bic cieNPN下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数 1 2复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同复合管的类型与复合管中第

23、一只管子的类型相同方式方式方式方式2 2EBCT T1 1PNPPNPT2NPNibicieBCEib bic ciePNP下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 3.R8和和R9 的作用的作用?1.R4、D1、D2的作用的作用？2.T1 和和T3、T2 和和T4 构成什么工作方式构成什么工作方式？思考思考 4.R6和和R7 的作用的作用?ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL+_R2R5R7R9R8T5uo+_+下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录OTL互补对称放大电路互补对称放大电路(3)R8 和和R

24、9 的作用的作用?(1)R4、D1、D2的作用的作用？(2)T1 和和T3、T2 和和T4 构成什么工作方式？构成什么工作方式？(4)R6和和R7 的作用的作用?避免产生交越失真避免产生交越失真构成复合管构成复合管引入电流负反馈，引入电流负反馈，使电路工作稳定。使电路工作稳定。分流分流T1、T2的的I ICEO，提高温度稳定性。提高温度稳定性。ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL+_R2R5R7R9R8T5uo+_+下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 2.无输出电容无输出电容(OCL)的互补对称放大电路的互补对称放大电路 OCL电路需用正负电路需用正负

25、两路电源。其工作原理两路电源。其工作原理与与OTL电路基本相同。电路基本相同。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uo UCC+OCL互补对称放大电路互补对称放大电路 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录15.9.315.9.3 集成功率放大器集成功率放大器集成功率放大器集成功率放大器 相位补偿相位补偿,消除消除自激振荡自激振荡,改善改善高频负载特性。高频负载特性。去耦，滤掉去耦，滤掉高频交流高频交流消振，防止消振，防止高频自激高频自激集成功放集成功放LM386接线图接线图特点特点:工作可靠、工作可靠、使用方便。使用方便。只需在器件只需在器件外部适当连外部适当连

26、线，即可向线，即可向负载提供一负载提供一定的功率。定的功率。+.3 32 2ui。+_+4 47 75 58 8+UCCLM386+uo+_R R1 1R R2 2C C4 4R R3 3C C3 3C C2 2C C1 1C C5 5下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻：当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻：当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻：当场效应管工作在可变电阻区时，漏源电阻：场效应管可看作由栅源电场效应管可看作由栅源电场效应管可看作由栅源电场效应管可看作由栅源电压控制的可变电阻。压控制的可变电阻。压控制的可变电阻。压控制的可变电阻。U DS1V1.5VUGS=0.5V0ID/mA16 2012481216482V2.5V|U UGSGS|愈大，愈大，愈大，愈大，R RDSDS愈大。愈大。愈大。愈大。N N沟道结型场效沟道结型场效沟道结型场效沟道结型场效应管的转移特性应管的转移特性应管的转移特性应管的转移特性