电工课堂随笔.ppt

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1、直接耦合：直接耦合：直接耦合：直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。15.7 差分放大电路差分放大电路+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2(2)(2)零点漂移零点漂移零点漂移零点漂移零点漂移：零点漂移：零点漂移：零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。缓慢地、无规则地变化的现象。产生的原因：产生的原因：产生的原因：产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压晶体管参数随温度变化、电源电压

2、 波动、电路元件参数的变化。波动、电路元件参数的变化。直接耦合存在的两个问题：直接耦合存在的两个问题：直接耦合存在的两个问题：直接耦合存在的两个问题：(1)前后级静态工作点相互影响前后级静态工作点相互影响零点漂移的危害：零点漂移的危害：零点漂移的危害：零点漂移的危害：直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。严重时，可能淹没有效信号电压，严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效无法分辨是有效信号电压还是漂移电压信号电压还是漂移电压。电路电路结构对称结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的应电阻元件的参

3、数值都相等参数值都相等。差分放大电路是差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构抑制零点漂移最有效的电路结构。差分放大原理电路差分放大原理电路+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两个输入、两个输入、两个输出两个输出两管两管静态工静态工作点相同作点相同15.7.1 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理1.1.结构结构结构结构2.2.零点漂移的抑制零点漂移的抑制零点漂移的抑制零点漂移的抑制uo=VC1 VC2 =0uo=(VC1+VC1 )(VC2+VC2)=0静态时，静态时，ui1=ui2 =0当温度升高时当温度升高时 ,两管变化量相等两管变化量相等 对称差

4、分放大电路对两管所产生的对称差分放大电路对两管所产生的对称差分放大电路对两管所产生的对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有同向漂移都有同向漂移都有同向漂移都有抑制作用抑制作用抑制作用抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T23.3.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)

5、(1)共模信号共模信号共模信号共模信号 u ui1 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 差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差分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，两管集电极电位一减一增，

6、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(3)(3)比较输入比较输入比较输入比较输入 u ui1 i1、u ui2 i

7、2 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 的差值信的差值信的差值信的差值信 号号号号差分差分差分差分 放大电路。放大电路。放大电路。放大电路。

8、比较输入信号是常用的输入信号。比较输入信号是常用的输入信号。-可分解可分解可分解可分解成共模信号和差模信号成共模信号和差模信号成共模信号和差模信号成共模信号和差模信号。1）、上述差分放大电路是因为）、上述差分放大电路是因为电路的对称性才能电路的对称性才能抑制零点漂移。抑制零点漂移。而实际上，完全的对称是不存在的。而实际上，完全的对称是不存在的。2）、上述差分放大电路的每个管子的）、上述差分放大电路的每个管子的集电极电位集电极电位漂移不能够抑制。漂移不能够抑制。3）、）、不能采用单端输入。不能采用单端输入。4.4.缺点：缺点：缺点：缺点：15.7.2 典型差分放大电路典型差分放大电路+UCCCC

9、uoui1RCRPT1RBRCui2RERB+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:起调零作用。起调零作用。稍后解释稍后解释1.静静态分析态分析 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 上上式中前两项较式中前两项较第三项小得多略去，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

10、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15.7.3 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+单管单管直流通路直流通路 电路对称，计算单管电路对称，计算单管TUBE1IB1IC1IC2OIB/AUBE/VRE的抑漂作用：的抑漂作用：IC2IEUBE2OIB/AUBE/VIB2IC1ICEE的作用：的作用：REQQiC/mAuCE/VOQEE若：若：ICQ2.动动态分析态分析单管单管差模信号通路差模信号通路 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

11、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 rbeRBRCEBC+-+-单管单管差模信号通路差模信号通路T1RCibic+uo1RB+ui1 rbeRBRCEBC+-+-双端双端输入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的差模电压放大倍数为:当在当在两管的两管的集电极之间接入集电极之间接入负载电阻时负载电阻时:

12、式中式中1/2RL两两输入端之间的差模输入电阻为：输入端之间的差模输入电阻为：两两集电极之间的差模输出电阻为：集电极之间的差模输出电阻为：双管差模信号通路双管差模信号通路rbeRBRCEBC+-+-CrbeRBRCEB+-+-+-+-双端输入分双端输出和单端输出两种。双端输入分双端输出和单端输出两种。此外，此外，还有单端输入的还有单端输入的,即将即将T1输入端或输入端或T2输入端接输入端接“地地”,而另一端接输入信号而另一端接输入信号ui。同样同样单端输单端输入也分为双端输出和单端输出两种。入也分为双端输出和单端输出两种。四种差分四种差分放大电路的比较见表放大电路的比较见表15.7.1。补例：

13、补例：P91 15.7.4 说明说明RE越大抑制共模越好。越大抑制共模越好。(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。15.7.4 1

14、5.7.4 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共模抑制比共模抑制比共模抑制比15.8 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路15.8.1 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、

15、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。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

16、态IC较大，较大，波形波形好好,管耗大效率低管耗大效率低。乙类工作状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，波形严重波形严重失真失真,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。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

17、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+-+-RLuiT1T2+UCCCAuO+-+-15.8.2 互补对称放大电路互补对称放大电路RLuiT1T2Auo+-+-(3)(3)动态动态动态动态时时时时 设输入端在设输入端在UCC/2 直流直流基础上加入正弦信号。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；T T2 2导通导通导通导通、T T1 1截止截止截止截止；ic1i

18、c2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交流信号输入交流信号u ui i的的的的负半周负半周负半周负半周(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，

19、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。克服交越失真的措施克服交越失真的措施ui tO Ouo tO O(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 ；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 R1RLR3R2D1D2T1T2+U

20、CCAC+uo+CL+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 不同点不同点: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 复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数 1 1 2 2复合管的复合管的复合管的复合管的类型类型类型类型与复合管中与复合管中与复合管中与复合管中第一只管子第一只管子第一只管子第一只管子的类型的类型的类型的类型相同相同相同相同方式方式方式方式2 2EBCT T1 1PNPPNPT2NPNibicieBCEib bic ciePNP