《直接耦合放大电路》PPT课件.ppt

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1、一、零点漂移现象及其产生的原因,直接耦合时，输入电压为零，但输出电压离开零点，并缓慢地发生不规则变化的现象。,原因：放大器件的参数受温度影响而使 Q 点不稳定。也称温度漂移。简称温漂。,图 3.3.1 零点漂移现象,放大电路级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。,3.3 直接耦合放大电路,3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象,二、抑制温度漂移的方法,(1)引入直流负反馈以稳定 Q 点；,(2)利用热敏元件抵消放大管的变化；,(3)采用差分放大电路。,3.3.2 差分放大电路,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。,一、电路的组成,利用射极电阻Re稳定Q点，但仍存在零

2、点漂移问题。,T的UCQ变化时，直流电源V始终与之保持一致。,采用与图(a)所示电路参数完全相同，管子特性也相同的电路。,电路以两只管子集电极电位差为输出，可克服温度漂移。,共模信号:输入信号uI1和uI2大小相等，极性相同。,差模信号:输入信号uI1和uI2大小相等，极性相反。,差分放大电路也称为差动放大电路。,将发射极电阻合二为一、对差模信号，Re相当于短路。,典型差分放大电路,长尾式差分放大电路,便于调节静态工作点，电源和信号源能共地。,二、长尾式差分放大电路,1.静态分析,IE1=IE2=(VEEUBE)2Re,UCE1=UCE2VCC+VEE(Rc+2Re)IE1,uO=UCQ1UC

3、Q2=0,IB1=IB2=IE1/(1+),由于Rb较小，其上的电压降可忽略不计。,IE1=IE2=IRe2,2.对共模信号的抑制作用,共模信号的输入使两管集电极电位有相同的变化。,所以,共模放大倍数,电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全相同，故可以将温度漂移等效成共模信号，差分放大电路对共模信号有很强的抑制作用。,射极电阻Re对共模信号的负反馈作用，抑制了每只晶体管集电极电流的变化，从而抑制集电极电位的变化。,3.对差模信号的放大作用,分析时注意二个“虚地”,E点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地”。,负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地”。,图3.3.5

4、差分放大电路加差模信号(a),差模信号作用下的等效电路,动态参数,Rid=2(Rb+rbe),Rod=2Rc,共模抑制比,双端输出，理想情况,图3.3.5 差分放大电路加差模信号(b),差模放大倍数Ad,4.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。,uO f(uI),如改变uI的极性，可得另一条图中虚线所示的曲线，它与实线完全对称。,三、差分放大电路的四种接法,双端输入、双端输出,双端输入、单端输出,单端输入、双端输出,单端输入、单端输出,基于不同的应用场合，有双、单端输入和双、单端输出的情况。,所谓“单端”指一端接地。,“单端”的情况，还具有共模抑制能力吗？,静态工作点,1

5、.双端输入、单端输出电路,图3.3.7 双端输入单端输出差分放大电路,图3.3.8 图3.3.7所示电路的直流通路,注意：由于输出回路的不对称性，UCEQ1UCEQ2。,1.双端输入、单端输出电路,动态分析,Rid=2(Rb+rbe),Rod=Rc,问题：如输出信号取自T2管的集电极，动态分析结果如何？,图3.3.9图3.3.7所示电路对差模信号的等效电路,如输入差模信号：,问题：如输出信号取自T2管的集电极，动态分析结果如何？,共模电压放大倍数,如输入共模信号：,uOc=iB(Rc/RL),uIc=iBRb+rbe+(1+)2Re,增大Re是改善共模抑制比的基本措施。,图3.3.10 共模信

6、号作用下的双端输入单端输出电路,静态分析,与双端输入、双端输出电路的一样。,IE1=IE2=(VEEVBE)2Re,VCE1=VCE2VCC+VEE(Rc+2Re)IE,uO=0,IB1=IB2=IE1/(1+),图3.3.11 单端输入、双端输出电路a,2.单端输入、双端输出电路,动态分析,运用叠加定理：,图3.3.11 单端输入、双端输出等效电路(b),与双端输入、双端输出电路的一样。,静态分析,与双端输入、单端输出电路的一样。,IEQ=(VEEVBEQ)2Re,UCEQ1=UCQ1+VEEReIE,UCQ1=VCCRL(Rc+RL)IC(Rc/RL),3.单端输入、单端输出电路,动态分析

7、：与双端输入、单端输出电路的一样。（略）,IBQ1=IBQ2=IEQ1/(1+),图3.3.12 单端输入单端输出电路,双端输出时：,单端输出时：,(2)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：,双端输出时：,单端输出时：,4.差动放大器动态参数计算总结,(1)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：,(3)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。,(4)输出电阻,单端输出时：,双端输出时：,(5)共模抑制比,共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。,或,双端输出时KCMR可认为等于无穷大。单端输出

8、时共模抑制比：,四、改进型差分放大电路,用三极管代替“长尾式”电路的长尾电阻，即构成恒流源式差分放大电路。,1.电路组成,T3：恒流管,作用：,能使 iC1、iC2基本上不随温度的变化而变化，从而抑制共模信号的变化。,2.静态分析,当忽略 T3 的基极电流时，Rb1 上的电压为,于是得到,3.动态分析,由于恒流三极管相当于一个阻值很大的长尾电阻，它的作用也是引入一个共模负反馈，对差模电压放大倍数没有影响，所以与长尾式交流通路相同。,差模电压放大倍数为,差模输入电阻为,差模输出电阻为,具有恒流源的差分放大电路,带调节电位器RW的恒流源电路的简化画法,调节电位器RW的滑动端位置可使电路在uI1=u

9、I2=0时，uO=0。,FET差分放大电路,分析方法相同但输入电阻很大，JFET 1012欧姆MOSFET 1015欧姆,FET差分式放大电路常用于集成电路的输入级。,图3.3.15FET差分式放大电路,3.3.3 直接耦合互补输出级,一、基本电路,在输入信号的正半周，VT1 导通，iC1 流过负载；,负半周，VT2导通，iC2 流过负载。,在信号的整个周期都有电流流过负载，负载上iL 和uO基本上是正弦波。,存在的问题：交越失真,交越失真,基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。,静态时，输入、输出电压均为零。,二、消除交越失真的互补输出级,消除交越失真思路：,电路：,消除交越失真

10、的其它电路,图 消除交越失真的互补输出级(b)UBE倍增电路,消除交越失真的实际电路,为了增大T1和T2的电流放大系数，以减小前级驱动电流，常采用复合管结构。,直接耦合多级放大电路,直接耦合多级放大电路的构成：,输入级：差分放大电路或FET差分放大电路，从而减小温漂，增大共模抑制比。,中间级：共射放大电路，从而获得高电压放大倍数。,输出级：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压幅值接近电源电压。,直接耦合多级放大电路分析,三级放大电路,第一级是以T1和T2 为放大管，双端输入，单端输出的差分放大电路。,第二级是以T3和T4 管组成的复合管为放大管的共射放大电路。,第三级是准互补电路，R2、R3和T5为组成UBE倍增电路以消除交越失真。,