模電華成英多級(jí)放大電路PPT課件

1、3.1 3.1 多級(jí)放大電路的耦合方式多級(jí)放大電路的耦合方式一、直接耦合一、直接耦合二、阻容耦合二、阻容耦合三、變壓器耦合三、變壓器耦合第1頁(yè)/共49頁(yè)一、直接耦合一、直接耦合既是第一級(jí)的集電極電阻，又是第二級(jí)的基極電阻 能夠放大變化緩慢的信號(hào)，便于集成化， Q點(diǎn)相互影響，存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。 當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，前級(jí)由溫度變化所引起的電流、電位的變化會(huì)逐級(jí)放大。第二級(jí)第一級(jí)Q1合適嗎？直接連接輸入為零，輸出產(chǎn)生變化的現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移求解Q點(diǎn)時(shí)應(yīng)按各回路列多元一次方程，然后解方程組。第2頁(yè)/共49頁(yè)如何設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)？如何設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)？對(duì)哪些動(dòng)態(tài)參數(shù)產(chǎn)生影響？ 用什么元件取代Re既可

2、設(shè)置合適的Q點(diǎn)，又可使第二級(jí)放大倍數(shù)不至于下降太多？若要UCEQ5V，則應(yīng)怎么辦？用多個(gè)二極管嗎？二極管導(dǎo)通電壓UD？動(dòng)態(tài)電阻rd特點(diǎn)？Re必要性？穩(wěn)壓管伏安特性 UCEQ1太小加Re（Au2數(shù)值）改用D若要UCEQ1大，則改用DZ。第3頁(yè)/共49頁(yè)NPN型管和型管和PNP型管混合使用型管混合使用 在用NPN型管組成N級(jí)共射放大電路，由于UCQi UBQi，所以 UCQi UCQ(i-1）（i=1N），以致于后級(jí)集電極電位接近電源電壓，Q點(diǎn)不合適。UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1UCQ2 UCQ1 UCQ1 （ UBQ2 ） UBQ1UCQ2 UCQ1 第4頁(yè)/共49頁(yè)二、阻容耦合二、阻容

3、耦合 Q點(diǎn)相互獨(dú)立。不能放大變化緩慢的信號(hào)，低頻特性差，不能集成化。共射電路共集電路有零點(diǎn)漂移嗎？ 利用電容連接信號(hào)源與放大電路、放大電路的前后級(jí)、放大電路與負(fù)載，為阻容耦合。第5頁(yè)/共49頁(yè) 可能是實(shí)際的負(fù)載，也可能是下級(jí)放大電路三、變壓器耦合三、變壓器耦合L2L2c21RIRIPPl， 理想變壓器情況下，負(fù)載上獲得的功率等于原邊消耗的功率。，實(shí)現(xiàn)了阻抗變換。L221L2c2L)(RNNRIIRl從變壓器原邊看到的等效電阻第6頁(yè)/共49頁(yè)討論：兩級(jí)直接耦合放大電路討論：兩級(jí)直接耦合放大電路選擇合適參數(shù)使電路正常工作電位高低關(guān)系第7頁(yè)/共49頁(yè) 從Multisim “Multisim “參數(shù)掃

4、描” 結(jié)果分析兩級(jí)放大電路Q Q點(diǎn)的相互影響。 R1R1取何值時(shí)T2T2工作在飽和區(qū)？uC1uC2T2工作在放大區(qū) 第8頁(yè)/共49頁(yè)3.2 3.2 多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析二、分析舉例二、分析舉例一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析第9頁(yè)/共49頁(yè)一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析一、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析1. 1.電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) njujnuAUUUUUUUUA1ioi2o2io1io2. 2. 輸入電阻輸入電阻i1iRR 3. 3. 輸出電阻輸出電阻nRRoo 對(duì)電壓放大電路的要求：Ri大， Ro小，Au的數(shù)值大，最大不失真輸出電壓大。第10頁(yè)/共49頁(yè))(1 (L622be5i2RRrRR

5、21L62be2L6221bei231)( ) 1 ()( ) 1 ()( uuuuuAAARRrRRArRRAbe121irRRR1be2536orRRRR二、分析舉例二、分析舉例第11頁(yè)/共49頁(yè)討論討論一一 失真分析：由NPN型管組成的兩級(jí)共射放大電路共射放大電路共射放大電路iuou飽和失真？截止失真？ 首先確定在哪一級(jí)出現(xiàn)了失真，再判斷是什么失真。 比較Uom1和Uim2，則可判斷在輸入信號(hào)逐漸增大時(shí)哪一級(jí)首先出現(xiàn)失真。 在前級(jí)均未出現(xiàn)失真的情況下，多級(jí)放大電路的最大不失真電壓等于輸出級(jí)的最大不失真電壓。第12頁(yè)/共49頁(yè)討論二：放大電路的選用討論二：放大電路的選用1. 按下列要求組成

6、兩級(jí)放大電路： Ri12k，Au 的數(shù)值3000； Ri 10M，Au的數(shù)值300； Ri100200k，Au的數(shù)值150； Ri 10M ，Au的數(shù)值10，Ro100。共射、共射；共源、共射；共集、共射；共源、共集。2. 若測(cè)得三個(gè)單管放大電路的輸入電阻、輸出電阻和空載電壓放大倍數(shù)，則如何求解它們連接后的三級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)？注意級(jí)聯(lián)時(shí)兩級(jí)的相互影響！第13頁(yè)/共49頁(yè)3.3 3.3 差分放大電路差分放大電路一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因二、長(zhǎng)尾式差分放大電路的組成二、長(zhǎng)尾式差分放大電路的組成三、長(zhǎng)尾式差分放大電路的分析三、長(zhǎng)尾式差分放大電路的分析四、差分

7、放大電路的四種接法四、差分放大電路的四種接法五、具有恒流源的差分放大電路五、具有恒流源的差分放大電路六、差分放大電路的改進(jìn)六、差分放大電路的改進(jìn)第14頁(yè)/共49頁(yè)一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因1. 1. 什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：uI0，uO0的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動(dòng)，元器件老化。其中晶體管的特性對(duì)溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂?？朔仄姆椒ǎ阂胫绷髫?fù)反饋，溫度補(bǔ)償。 典型電路：差分放大電路第15頁(yè)/共49頁(yè)零點(diǎn)漂移零輸入零輸出理想對(duì)稱二、長(zhǎng)尾式差分放大電路的組二、長(zhǎng)尾式差分放大電路的組成成信號(hào)特點(diǎn)？能否放大？共模信號(hào)：大小相

8、等，極性相同。差模信號(hào)：大小相等，極性相反.信號(hào)特點(diǎn)？能否放大？第16頁(yè)/共49頁(yè)典型電路典型電路02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIII在理想對(duì)稱的情況下：1. 克服零點(diǎn)漂移；2. 零輸入零輸出；3. 抑制共模信號(hào)；4. 放大差模信號(hào)。RRRRt+VCCuI第17頁(yè)/共49頁(yè)三、長(zhǎng)尾式差分放大電路的分析三、長(zhǎng)尾式差分放大電路的分析 eBEQEEEQ2RUVI1EQBQII02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIIIRb是必要的嗎？1. Q點(diǎn)：eEQBEQBQ

9、EE2RIURIVb晶體管輸入回路方程：通常，Rb較小，且IBQ很小，故BEQcCQCCCEQURIVU選合適的VEE和Re就可得合適的Q第18頁(yè)/共49頁(yè)2. 2. 抑制共模信號(hào)抑制共模信號(hào) 0 )()(C2CQ2C1CQ1C2C1Ouuuuuuu0 cIcOccAuuA，參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)，參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)共模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)C21CC21CB21Buuiiii共模信號(hào)：數(shù)值相等、極性相同的輸入信號(hào)，即IcI2I1uuu第19頁(yè)/共49頁(yè)2. 2. 抑制共模信號(hào)抑制共模信號(hào) ：Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔? cIcOccAuuA參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)共模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔?/p>

10、：溫度變化所引起的變化等效為共模信號(hào)對(duì)于每一邊電路，Re=?如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。第20頁(yè)/共49頁(yè)3. 3. 放大差模信號(hào)放大差模信號(hào)C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiiiiE1= iE2，Re中電流不變，即Re 對(duì)差模信號(hào)無(wú)反饋?zhàn)饔谩?/IdI2I1uuu差模信號(hào)：數(shù)值相等，極性相反的輸入信號(hào)，即2Idu2Idu第21頁(yè)/共49頁(yè) )(2bebBIdrRiu為什么？差模信號(hào)作用時(shí)的動(dòng)態(tài)分析差模信號(hào)作用時(shí)的動(dòng)態(tài)分析bebLcd)2( rRRRA差模放大倍數(shù)IdOdduuA)2(2LcCOdRRiu

11、2 )(2cobebiRRrRR，第22頁(yè)/共49頁(yè)4. 4. 動(dòng)態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR 共模抑制比KCMR：綜合考察差分放大電路放大差模信號(hào)的能力和抑制共模信號(hào)的能力。下，下，在參數(shù)理想對(duì)稱的情況在參數(shù)理想對(duì)稱的情況CMRcdCMRKAAK 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號(hào)源需要有“ 接地”點(diǎn)，以避免干擾；或負(fù)載需要有“ 接地”點(diǎn)，以安全工作。 根據(jù)信號(hào)源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有四種接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。第23頁(yè)/共49頁(yè)四、差分放大電路的四種接法四、差分放大電路的四種接法cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1

12、 )(RIVURRIVRRRU 由于輸入回路沒(méi)有變化，所以IEQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時(shí)一樣。但是UCEQ1 UCEQ2。1. 1. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出：Q點(diǎn)分析第24頁(yè)/共49頁(yè)1. 1. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出：差模信號(hào)作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAcobebi)(2RRrRR，第25頁(yè)/共49頁(yè)1. 1. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出：共模信號(hào)作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAebebLcc)1 (2)( RrRRRAbebebebCMR)1 (2rRRrRK第26頁(yè)/共49頁(yè)1. 1. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出：?jiǎn)栴}討論b

13、ebLcd)( 21rRRRA（1）T2的Rc可以短路嗎？（2）什么情況下Ad為“”？（3）雙端輸出時(shí)的Ad是單端輸出時(shí)的2倍嗎？bebebebCMR)1 (2rRRrRKcobebi)(2RRrRR，第27頁(yè)/共49頁(yè)2. 2. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出共模輸入電壓差模輸入電壓 輸入差模信號(hào)的同時(shí)總是伴隨著共模信號(hào)輸入： 在輸入信號(hào)作用下發(fā)射極的電位變化嗎？說(shuō)明什么？2/IIcIIduuuu，第28頁(yè)/共49頁(yè)2. 2. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出問(wèn)題討論：（1）UOQ產(chǎn)生的原因？（2）如何減小共模輸出電壓？OQIcIdO2UuAuAu測(cè)試:差模輸出共模輸出靜態(tài)時(shí)的值第29頁(yè)/

14、共49頁(yè)3. 3. 四種接法的比較四種接法的比較：電路參數(shù)理想對(duì)稱條件下輸入方式： Ri均為2(Rb+rbe)；雙端輸入時(shí)無(wú)共模信號(hào)輸入，單端輸入時(shí)有共模信號(hào)輸入。輸出方式：Q點(diǎn)、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均與之有關(guān)。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA雙端輸出：cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1 (2 )1 (2)( )(2)(RRrRRrRKRrRRRArRRRA單端輸出：第30頁(yè)/共49頁(yè)五五、具有恒流源的差分放大電路、具有恒流源的差分放大電路 Re 越大，每一邊的漂移越小，共模負(fù)反饋越強(qiáng)，單端輸出時(shí)的Ac越小，KCMR越大，差分放大電

15、路的性能越好。 但為使靜態(tài)電流不變，Re 越大，VEE越大，以至于Re太大就不合理了。 需在低電源條件下，設(shè)置合適的IEQ，并得到得到趨于無(wú)窮大的Re。解決方法：采用電流源取代Re！第31頁(yè)/共49頁(yè)具有恒流源差分放大電路的組成具有恒流源差分放大電路的組成3BEQEE2123EB32RUVRRRIII，等效電阻為無(wú)窮大近似為恒流第32頁(yè)/共49頁(yè)1) RW取值應(yīng)大些？還是小些？2) RW對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響？3) 若RW滑動(dòng)端在中點(diǎn)，寫(xiě)出Ad、Ri的表達(dá)式。2)1 (WbebcdRrRRAWbebi)1 ()(2RrRR六、差分放大電路的改進(jìn)六、差分放大電路的改進(jìn)1. 1. 加調(diào)零電位器加調(diào)零電位

16、器 RW第33頁(yè)/共49頁(yè)doidmd2 RRRRgA，2. 2. 場(chǎng)效應(yīng)管差分放大電路場(chǎng)效應(yīng)管差分放大電路第34頁(yè)/共49頁(yè)若uI1=10mV，uI2=5mV，則uId=？ uIc=？uId=5mV ，uIc=7.5mV討論一討論一RRRRt+VCCuI 若將電橋的輸出作為差放的輸入，則其共模信號(hào)約為多少？如何設(shè)置Q點(diǎn)時(shí)如何考慮？第35頁(yè)/共49頁(yè)1、uI=10mV，則uId=? uIc=? 2、若Ad=102、KCMR103用直流表測(cè)uO ，uO=?uId=10mV ，uIc=5mVuO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1=?=?=?討論二討論二第36頁(yè)/共49頁(yè)3.4 3.4 互補(bǔ)

17、輸出級(jí)互補(bǔ)輸出級(jí)二、基本電路二、基本電路三、消除交越失真的互補(bǔ)輸出級(jí)三、消除交越失真的互補(bǔ)輸出級(jí)四、準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)四、準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)一、對(duì)輸出級(jí)的要求一、對(duì)輸出級(jí)的要求第37頁(yè)/共49頁(yè) 互補(bǔ)輸出級(jí)是直接耦合的功率放大電路。 對(duì)輸出級(jí)的要求：帶負(fù)載能力強(qiáng)；直流功耗小；負(fù)載電阻上無(wú)直流功耗；最大不失真輸出電壓最大。一、對(duì)輸出級(jí)的要求一、對(duì)輸出級(jí)的要求射極輸出形式靜態(tài)工作電流小輸入為零時(shí)輸出為零 雙電源供電時(shí)Uom的峰值接近電源電壓。 單電源供電Uom的峰值接近二分之一電源電壓。不符合要求！第38頁(yè)/共49頁(yè)二、基本電路二、基本電路靜態(tài)時(shí)T1、T2均截止，UB= UE=01. 1. 特征特征：T1、T

18、2特性理想對(duì)稱。2. 2. 靜態(tài)分析靜態(tài)分析T1的輸入特性理想化特性第39頁(yè)/共49頁(yè)3. 3. 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析ui正半周，電流通路為 +VCCT1RL地， uo = ui 兩只管子交替工作，兩路電源交替供電，雙向跟隨。ui負(fù)半周，電流通路為 地 RL T2 -VCC， uo = ui第40頁(yè)/共49頁(yè)4. 4. 交越失真交越失真消除失真的方法：設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。信號(hào)在零附近兩只管子均截止開(kāi)啟電壓 靜態(tài)時(shí)T1、T2處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)，有信號(hào)時(shí)至少有一只導(dǎo)通； 偏置電路對(duì)動(dòng)態(tài)性能影響要小。第41頁(yè)/共49頁(yè)三、消除交越失真的互補(bǔ)輸出級(jí)三、消除交越失真的互補(bǔ)輸出級(jí)ib2b1D2D1B1B2uuuUUU動(dòng)態(tài)：靜態(tài)：倍增電路故稱之為，則若BEBE443B1B2