3.3直接耦合放大电路.ppt
3.3直接耦合放大电路,一、直接耦合放大电路的零点漂移现象,输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象。（主要由温度变化引起，又称为温度漂移。）,2、产生零点漂移的原因,1、什么是零点漂移？（温度漂移）,直接耦合放大电路,（1）引入直流负反馈（Re）；（2）温度补偿（p105 图2.4.5 利用二极管进行温度补偿电路）；（3）采用差分放大电路（差动放大电路）。,3、克服零点漂移的方法,二、差分放大电路,1、电路的组成,T1和T2两个晶体管的参数完全一样，则管子集电极静态电位在温度变化时也时时相等，电路以两个管子集电极电位差作为输出，可克服温度漂移。,抑制温度漂移的原理：,（1）引入直流负反馈（Re）（由于发射极电阻降低电压放大倍数，故将Re1和Re2合并）；,（2）采用对称电路：,共模信号,差模信号,差模信号作用下Re中电流变化为零，Re对差模信号无负反馈作用，对差模信号相当于短路。,2、长尾式差分放大电路,（1）电路,（3）共模放大倍数（描述抑制温度漂移的能力）,（2）静态分析,由于电路参数完全对称，温度变化时管子的电流变化完全相同，温度漂移可等效成共模信号。,(Rb一般很小,可忽略。),（4）对差模信号的放大作用,（5）共模抑制比,（考察对差模的放大能力和对共模抑制的能力）,如将前面电路里的uI的极性反接，传输特性就是同向传输特性。Uom的大小与使用的电源电压有关。,（6）电压传输特性（输入输出特性）,3、差分电路的四种接法,（1）双端输入双端输出,应用举例：,R1、R2、R3、R4组成电桥，思考：什么时候电压表读数为零？,（2）双端输入单端输出,静态分析,静态电流IBQ1=IBQ2，ICQ1=ICQ2,a、输入差模信号,（思考：什么时候输入与输出同相？）,动态分析,b、输入共模信号,输入共模信号时，Re电阻上的电流变化iRE=2 iE，发射级电位的变化ue=2 iE Re，所以对每一个晶体管来说，可认为iE流过阻值为2Re的射级电阻。,Re越大，KCMR越大。,（3）单端输入、双端输出,在差模信号输入时，如果电路参数不对称，则共模放大倍数Ac不为零，输出端不仅有差模输出电压，而且还有共模输出电压。,如果电路参数理想对称，则Ac=0，KCMR为无穷大。,单端输入、双端输出电路与双端输入、双端输出电路的区别：单端输入、双端输出电路在差模信号输入的同时，伴随着共模信号输入。,单端输入、双端输出电路与双端输入、双端输出电路的静态工作点和动态参数的分析完全相同。,（4）单端输入、单端输出,（分析与双端输入、单端输出相同）,四种接法的动态参数归纳：,输入电阻,双端输出,单端输出,单端输入，若输入信号为uI，则,（5）任意输入情况下的合成输出信号,4、具有恒流源的长尾式差分放大电路,Re越大，KCMR越大，抑制温漂的作用越强，但为了保持原来的静态工作点，电源电压就要增加，且集成电路中，制作大电阻也不容易，故靠增大Re的阻值来提高KCMR是不现实的。用晶体管电路来代替Re：,所以虚线中的电路可以保证在不增加电源电压的情况下，保证原来的静态工作点，同时增加KCMR。,若忽略UBE3的影响，则IC3基本上是恒定电流。,5、零点可调的差分放大电路,调零：输入端短路，输出也为零，但T1和T2无法作到绝对对称，所以在前面电路中加一小电阻的电位器在两个管子的发射极之间。,6、由场效应管组成的差分放大电路,场效应管组成的差分放大电路可以获得较大的输入电阻，也有四种接法，分析方法与晶体管组成的差分放大电路相同。,例题1：,已知Rb=1K，Rc=10 K，RL=5.1 K，VCC=12V，VEE=6V，晶体管的=100，rbe=2K。（1）为使T1管和T2管的发射极静态电流均为0.5mA，Re的取值应为多少？T1管和T2管的管压降等于多少？,uE,（3）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uI约为多少？设IEQ=0.5mA，且共模输出电压忽略不计。,（2）计算Au、Ri和Ro的数值；,（3）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uI约为多少？设IEQ=0.5mA，且共模输出电压忽略不计。,例题2:,电路如图P3.8所示，T1管和T2管的均为40，rbe均为3k。试问：若输入直流信号uI1=20mv，uI2=10mv，则电路的共模输入电压uIC=？差模输入电压uId=？输出动态电压uO=?,解：电路的共模输入电压uIC为：,由于电路的共模放大倍数为零，故uO仅由差模输入电压和差模放大倍数决定。,差模放大倍数Ad为:,差模输入电压uId为：,动态电压uo分别为:,例题3:,（1）静态时T1管和T2管的发射极电流。（2）若静态时uO0，则应如何调节Rc2的值才能使uO 0V？若静态uO 0V，则Rc2？电压放大倍数为多少？,电路如图所示，所有晶体管均为硅管，均为60，rbb=100，静态时UBEQ0.7V。试求：,解：（1）T3管的集电极电流,（2）若静态时uO0，则应减小 Rc2。,静态时T1管和T2管的发射极电流IE1IE20.15mA,当uI0时uO0，T4管的集电极电流IC4VEE/Rc40.6mA。Rc2的电流及其阻值分别为：,电压放大倍数求解过程如下：,三、直接耦合互补输出级（OCL）,电压放大电路的输出级基本要求:（1）输出电阻低；（2）最大不失真输出电压尽可能大。,电路为共集放大电路，输出电阻小，但此电路静态时，输出电压不为零，且带上负载后工作点会改变。,1、基本电路,静态时，输出电压为零，且带上负载静态工作点不变，但此电路的输出不对称，当ui0,最大输出幅度为（VCC-UCES），当ui 0时，最大输出幅度为,此电路为互补输出电路，T1管为NPN管，T2管为PNP管，但参数相同，特性对称。静态时，输入电压为零，输出电压也为零。,T2管导通，T1管截止，uo=ui。,由于晶体管发射结导通有死区电压，所以输出电压在输入电压过零点的时候会出现交越失真。,T1管导通，T2管截止，uo=ui；,ui0时，,ui 0时，,交越失真,2、消除交越失真的互补输出级,加入静态偏置，即在ui=0时，T1和T2都处于临界导通状态。二极管动态电阻很小，可认为 T1和T2的基极动态电位近似相等，且均为ui。在输入信号作用下，能保证至少有一个管子导通，实现双向跟随。,集成电路中，一般采用倍增电路。,合理选择R3和R4的参数，可以得到UBE任意倍数的直流电压。,3、准互补输出电路,要寻找特性完全对称的NPN型和PNP型管比较困难，所以采用复合管，从输出端看T2和T4均采用同种类型的管子，比较容易作到特性相同，且复合管增大了电流放大系数。,四、直接耦合多级放大电路,直接耦合多级放大电路常用差分电路做为输入级，这样可以减小电路的温漂，增大共模抑制比，输出级一般多采用OCL电路，这样可以输出电阻小，带负载能力强，而且最大不失真电压幅值可接近电源电压。,例题：,（1）说明电路是几级放大电路，各级分别是哪几种基本放大电路；输出电压uo与uI1、uI2的 极性关系。（2）设晶体管T1T9的电流放大倍数为19，试求出Au、Ri、Ro的表达式。,（1）说明电路是几级放大电路，各级分别是哪几种基本放大电路；输出电压uo与uI1、uI2的 极性关系。,解：电路是一个三级放大电路。第一级是双端输入单端输出的差分放大电路（T1、T2）；,第三级是准互补电路（R2、R3、T5构成倍增电路）。,+,+,+,-,-,第二级是共射放大电路（T3和T4 构成复合管）；,uI1与uo同相，uI2与uo反向,（2）设晶体管T1T9的电流放大倍数为19，试求出Au、Ri、Ro的表达式。,
