單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)

1、多級放大電路耦合方式耦合方式動態(tài)分析動態(tài)分析根本差分電路根本差分電路一一 般般 概概 念念差差 動動 放放 大大 電電 路路直接耦合直接耦合阻容耦合阻容耦合變壓器耦合變壓器耦合光電耦合光電耦合直接耦合放大電路直接耦合放大電路電電 路路 分分 析析差分放大電路的傳輸特性差分放大電路的傳輸特性FETFET差分放大電路差分放大電路電路組成電路組成零點飄移及產(chǎn)生原因零點飄移及產(chǎn)生原因抑制零漂的措施及原理抑制零漂的措施及原理特特 點點動態(tài)分析動態(tài)分析差模分析差模分析共模分析共模分析靜態(tài)計算靜態(tài)計算幾種方幾種方式的計式的計算指標(biāo)算指標(biāo)比較比較共模抑制比共模抑制比輸入輸入/ /出電阻出電阻思思考考耦合方式：

2、耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合；光電耦合。多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式耦合：耦合：即信號的傳送。即信號的傳送。多級放大電路對耦合電路要求：1. 靜態(tài)：保證各級靜態(tài)：保證各級Q點設(shè)置點設(shè)置2. 動態(tài)動態(tài): 傳送信號。傳送信號。第一級第一級放大電路放大電路輸輸 入入 輸輸 出出第二級第二級放大電路放大電路第第 n 級級放大電路放大電路 第第 n-1 級級放大電路放大電路功放級功放級要求：要求：波形不波形不失真，減少壓失真，減少壓降損失。降損失。 直接耦合直接耦合靜態(tài)工作點的設(shè)置靜態(tài)工作點的設(shè)置多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦

3、合方式兩級阻容耦合放大電路兩級阻容耦合放大電路多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式變壓器耦合共射放大電路變壓器耦合共射放大電路LLRIIR212LLRIRI2221由由 P1=P2 那么那么LLRNNR221beLurRA多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式光電耦合器及其傳輸特性光電耦合器及其傳輸特性CEUBCiiCTRDICECufi)(多級放大電路的耦合方式多級放大電路的耦合方式多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析unuuiniiuiniiAAAUUUUUUAUUUUU.21020201302201則若njujuAA1即001niiRRRR多級放大電路的動態(tài)分析多級

4、放大電路的動態(tài)分析設(shè)設(shè): 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k 例例1前級前級后級后級+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU求求: A、Ri 、R0多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析關(guān)鍵關(guān)鍵: :考慮級間影響?？紤]級間影響。1.1.靜態(tài)靜態(tài): :Q點同單級。點同單級。2. 2. 動態(tài)性能動態(tài)性能: :方法:Ri2 = RL1Ri221ioUU+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1

5、RE1CET2SUoUiU1oU2iU例例1多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析考慮級間影響考慮級間影響2R Ri i ，R Ro o : : 概念同單級概念同單級1RiRo2112uussoiosousAAUUUUUUARi2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU例例1多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析微變等效電路微變等效電路: :RE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2irorRiRi2R0例例1多級放大電路的動

6、態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析RE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2irorRiRi2R01. Ri = R1 / rbe1 + +1)RL1其中其中: : RL1 = RE1/ Ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe1=RE1/RL1 = RE1/Ri2= 27 / 1.7 1.7k Ri =1000/(2.9+511.7) 82k 2. Ro = RC2= 10k 例例1多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析3.3.中頻電壓放大倍數(shù)中頻電壓放大倍數(shù): :其中：其中： 11usiiusARrrA968. 07 . 1519 .

7、 27 . 151) 1() 1(111111LbeLuRrRA77809680208282111.RrrASiiusRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2irorRiRi2R0多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析例例1147711010502222.)/(rRAbeLu4114778014721.AAAuususRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2irorRiRi2R0例例1多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析多級阻容耦合放大器的特點：(1) 各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨

8、立，分別估算。各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨立，分別估算。(2) 前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(3) 后一級的輸入電阻是前一級的交流負(fù)載電阻。后一級的輸入電阻是前一級的交流負(fù)載電阻。(4) 總電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)的乘積。各級放大倍數(shù)的乘積。(5) 總輸入電阻總輸入電阻 ri 即為第一級的輸入電阻即為第一級的輸入電阻ri1 。(6) 總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻?？傒敵鲭娮杓礊樽詈笠患壍妮敵鲭娮?。由上述特點可知，射極輸出器接在多級放大電由上述特點可知，射極輸出器接在多級放大電路的首級可提高輸入電阻；接在末級可減小輸出路的首級可提高

9、輸入電阻；接在末級可減小輸出電阻；接在中間級可起匹配作用，從而改善放大電阻；接在中間級可起匹配作用，從而改善放大電路的性能。電路的性能。多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析 假設(shè)信號經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極假設(shè)信號經(jīng)放大電路一放大后，再經(jīng)射極輸出器輸出，求放大倍數(shù)輸出器輸出，求放大倍數(shù)Au 、Ri和和Ro 。 usRSRB+ECC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiRiT1rbe2=2.36 k rbe1=1.62 k ro1=RC=5 k k173122221EbeBiL R)(r/RrR例例2多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析185621173560

10、1111./r RAbeLu990112222. R)(r R)(ALbeLAAAuuu731001557036265111/./.r/Rr/RR/Rr/RroBbeESBbeEoR0k5211211.r/R/RrrbeiiRiRi1例例2多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析討論：帶負(fù)載能力 即：當(dāng)負(fù)載電阻由即：當(dāng)負(fù)載電阻由5k 變?yōu)樽優(yōu)?k 時，放大倍時，放大倍數(shù)降低到原來的數(shù)降低到原來的92.3%RL=5 k 時：時： Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173 k Au= Au1 Au2 =-183RL=1 k 時：時： Au1=-174 ，Au

11、2=0.97，ri2=76 k Au= Au1 Au2 =-1691.1.輸出接射極輸出器時的帶負(fù)載能力：輸出接射極輸出器時的帶負(fù)載能力：例例2多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析2.2.輸出不接射極輸出器時的帶負(fù)載能力：輸出不接射極輸出器時的帶負(fù)載能力：RL=5k 時：時： Au=-93RL=1k 時：時： Au=-31放大倍數(shù)降低到原來的放大倍數(shù)降低到原來的30%討論：帶負(fù)載能力例例2多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析 3. 3.假設(shè)信號經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大后放大假設(shè)信號經(jīng)射極輸出器后，再經(jīng)放大后放大電路一輸出，求放大倍數(shù)電路一輸出，求放大倍數(shù)Aus Aus 。Au2

12、=-93 ri2=1.52 k Au1=0.98 ri=101 k +ECR1RCC12R2CERE1RiuoT1uiRBC21RE2T2usRS討論：帶負(fù)載能力例例2多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析輸入不接射極輸出器時：輸入不接射極輸出器時： 可見，輸入接射極輸出器可提高整個放大電可見，輸入接射極輸出器可提高整個放大電路的放大倍數(shù)路的放大倍數(shù)Aus。6 . 62052. 152. 193siiuusRRRAA762010110198. 03 . 921siiuuusRRRAAA討論：帶負(fù)載能力例例2多級放大電路的動態(tài)分析多級放大電路的動態(tài)分析1. 直接耦合放大電路直接耦合放大電路

13、可以放大直流信號可以放大直流信號 2. 零點漂移零點漂移零零 漂：漂：主要原因：主要原因：溫漂指標(biāo)：溫漂指標(biāo)：# # 為什么一般的集成運為什么一般的集成運算放大器都要采用直接算放大器都要采用直接耦合方式？耦合方式？溫度變化引起，也稱溫度變化引起，也稱溫漂溫漂。輸入短路時，輸出仍有輸入短路時，輸出仍有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。緩慢變化的電壓產(chǎn)生。溫度每升高溫度每升高1C，輸出漂移電壓按電壓增益折，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。電源電壓波電源電壓波動也是原因動也是原因之一之一差動放大電路差動放大電路例如 100,=V1A假設(shè)第一級漂了假設(shè)第一級漂

14、了100 uV，那么輸出漂移那么輸出漂移 1 V。假設(shè)第二級也漂了假設(shè)第二級也漂了100 uV，那么輸出漂移那么輸出漂移 10 mV。假設(shè)假設(shè)F 第一級是關(guān)鍵第一級是關(guān)鍵。 1= 100,=V3V2AA漂了漂了 100 uV漂移漂移 10 mV+100 uV漂移漂移 1 V+ 10 mV漂移漂移 1 V+ 10 mV差動放大電路差動放大電路 減小零漂的措施減小零漂的措施F 用非線性元件進(jìn)行溫度補(bǔ)償用非線性元件進(jìn)行溫度補(bǔ)償F 調(diào)制解調(diào)方式。如調(diào)制解調(diào)方式。如“斬波穩(wěn)零放大器斬波穩(wěn)零放大器F 采用差分式放大電路采用差分式放大電路差動放大電路差動放大電路 抑制零點漂移原理抑制零點漂移原理 溫度變化和

15、電源電壓波溫度變化和電源電壓波動，其效果相當(dāng)于在兩個動，其效果相當(dāng)于在兩個輸入端參加了共模信號。輸入端參加了共模信號。 差分式放大電路對共模差分式放大電路對共模信號有很強(qiáng)抑制作用信號有很強(qiáng)抑制作用 溫溫度度 iC1 iE1 vE （vB1、vB2不不變變） vBE1和和 vBE2 iB1和和 iB1 iC2 iE2 iC1 iC2 從上圖可看出即使電路處從上圖可看出即使電路處于于單端輸出單端輸出方式時，仍有較方式時，仍有較強(qiáng)的抑制零漂能力。強(qiáng)的抑制零漂能力。 差動放大電路差動放大電路 抑制零點漂移原理抑制零點漂移原理差分式放大電路輸入輸出結(jié)構(gòu)示意圖差分式放大電路輸入輸出結(jié)構(gòu)示意圖+-vi1+-

16、vi2+-vo1差放差放vo2+-+-vid+-voi2i1id=vvv 差模信號差模信號)(21=i2i1icvvv 共模信號共模信號idoVD=vvA 差模電壓增益差模電壓增益icoVC=vvA 共模電壓增益共模電壓增益差模信號輸出差模信號輸出共模信號輸出共模信號輸出差動放大電路差動放大電路差分式放大電路中的一般概念差分式放大電路中的一般概念共模抑制比共模抑制比反映抑制零漂能力的指標(biāo)反映抑制零漂能力的指標(biāo)根據(jù)根據(jù)vid、 vic兩式又有兩式又有2=idici1vvv 總輸出電壓總輸出電壓icVCidVDooo=vAvAvvv 差模等效輸入方式差模等效輸入方式差放差放+-vid差放差放+-v

17、id(a)(b)2=idici2vvv 共模等效輸入方式共模等效輸入方式差放差放+-vicVCVDCMR=AAK差動放大電路差動放大電路差分式放大電路中的一般概念差分式放大電路中的一般概念根本差分式放大電路根本差分式放大電路T1+6Vvs1RC120k+vs2T2RC220kRs50T3T4IREFR2480R32.4kRs 50R12.4k+vo RP2006V一、帶恒流源的差分電路一、帶恒流源的差分電路 T1 + RL +VCC vo1 vi1 Rc Rc vo2 + vi2 Rb Rb VEE I T2 Re 1 12 2個共射電路個共射電路vi1 b；c vo12 2直接耦合直接耦合

18、+ vi Rb1 b c Rc VCC + vo RL Re Cb1 + 二、長尾式差分電路二、長尾式差分電路負(fù)電源負(fù)電源 VEE 1.電路組成根本差分式放大電路根本差分式放大電路12個共射電路直接耦合個共射電路直接耦合2兩邊對稱兩邊對稱vo = vo1 vo2 = Av1vi1 Av2vi2vo = Avd(vi1 vi2) = Avdvi1 Avdvi2 AV1 = AV2 3公共射極電阻公共射極電阻Re放大差模；抑制共模。放大差模；抑制共模。射極偏置，穩(wěn)定射極偏置，穩(wěn)定Q； T1 + RL +VCC vo1 vi1 Rc Rc vo2 + vi2 Rb Rb VEE I T2 Re 單端

19、輸出單端輸出2.特點:二、長尾式差分電路二、長尾式差分電路根本差分式放大電路根本差分式放大電路BEEBECCEEEeCEcCCCCBC+=2=VVVVVVVRIVRIVVII ebBEEEB2)1 (=RRVVI 差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析注意：注意：靜態(tài)時，其輸入端為零電位電路對稱靜態(tài)時，其輸入端為零電位電路對稱 由由IB的計算式可知，的計算式可知，Re對一半差分電路而對一半差分電路而言，只有言，只有2 Re 才能獲得相同的電壓降。才能獲得相同的電壓降。動畫6-1 T1 + RL +VCC vo1 vi1 Rc Rc vo2 + vi2 Rb Rb VEE I T2 Re

20、vi1 = vi2 = 0Je正偏正偏T放大放大Jc反偏反偏1).1).雙入雙出靜態(tài)分析雙入雙出靜態(tài)分析一、靜態(tài)計算一、靜態(tài)計算0CC2C121=IIII CE2CE1=VV CCV)7 . 0(CCCC RIV CCRIEVIIICB2B1 差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析一、靜態(tài)計算一、靜態(tài)計算1).1).雙入雙出靜態(tài)分析雙入雙出靜態(tài)分析2).2).雙入單出的靜態(tài)分析雙入單出的靜態(tài)分析 T1 + RL +VCC vo1 vi1 Rc Rc vo2 + vi2 Rb Rb VEE I T2 Re vo LCCCCLCLCCRRRVRRRV/212121 CQCQCQCQBQBQU

21、UIIII輸輸出出回回路路不不對對稱稱輸輸入入回回路路參參數(shù)數(shù)對對稱稱與前面相同與前面相同、和和、2121CEQCEQBQEQcCQCCCQcCQCCCQUUIIRIVURIVU差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析一、靜態(tài)計算一、靜態(tài)計算圖1圖2二、二、 動態(tài)分析動態(tài)分析1 1小信號等效電路法小信號等效電路法2 2分析思路分析思路 根據(jù)根據(jù)對稱對稱特點，轉(zhuǎn)化為特點，轉(zhuǎn)化為單邊單邊電路電路求解。求解。 T1 + RL vo1 vi1 Rc Rc vo2 + vi2 Rb Rb I T2 Re 2=idici1vvv 2=idici2vvv 3 3運用疊加原理運用疊加原理2=idi1vv

22、2=idi2vv ici1= vvici2= vv差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析4 4四種工作方式四種工作方式a. 雙端輸入、雙端輸出雙端輸入、雙端輸出雙雙-雙雙b. 雙端輸入、單端輸出雙端輸入、單端輸出雙雙-單單c. 單端輸入、雙端輸出單端輸入、雙端輸出單單-雙雙d. 單端輸入、單端輸出單端輸入、單端輸出單單-單單二、二、 動態(tài)分析動態(tài)分析差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析 T1 + RL vo1 vi1 Rc Rc vo2 + vi2 Rb Rb I T2 Re 僅輸入差模信號僅輸入差模信號 i2i1vv和和大小相等，相位相反。大小相等，相位相反。 c2c1vv和和

23、大小相等，大小相等， 0c2c1o vvv信號被放大。信號被放大。相位相反。相位相反。差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析二、二、 動態(tài)分析動態(tài)分析三、差模分析三、差模分析 T1 + RL vo1 vi1 Rc Rc vo2 + vi2 Rb Rb I T2 Re 輸入純差模信號輸入純差模信號2=idi1vv 2=idi2vv Vi1 Rb Ib1 rbe Vo + Rc Ib1 RL Ic1 + Re rbe Ib2 Ic2 Vi2 + Rb Ib2 Rc Vid + Vo1 Vo2 IRe 1雙入雙出：雙入雙出： Vi1 Rb Ib1 rbe Vo + Rc Ib1 RL/2 Ic

24、1 + Re rbe Ib2 Ic2 Vi2 + Rb Ib2 Rc Vid + Vo1 Vo2 IRe VRe=0 RL/2 差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析ebbbebbebebbiRIIrRIRIrRIV)(1 ()( )(211Re112121 bbiiIIVV而而電電路路對對稱稱 21ooVV Re短路短路RL各分一半各分一半三、差模分析三、差模分析1雙入雙出：雙入雙出：差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析 T1 + RL vo1 vi1 Rc Rc vo2 + vi2 Rb Rb I T2 Re 三、差模分析三、差模分析T1+RL+VCCvo1vi1RcRcvo

25、2+vi2RbRbVEEIT2Re2雙入雙出：雙入雙出：V1i1o1i2i1o2o1idoVD22=AvvvvvvvvA beLcVD)21/(=rRRRAb RL各分一半各分一半Re短路短路差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析以雙倍的元器件換以雙倍的元器件換取抑制零漂的能力取抑制零漂的能力3雙入單出：雙入單出： T1 + RL +VCC vo1 vi1 Rc Rc vo2 + vi2 Rb Rb VEE I T2 Re vo V1i1o1i2i1o1idoVD1212=AvvvvvvvA beLcVD1)/(21=rRRRAb beLcVD2)/(21=rRRRAb + +反相端反相

26、端RL由由T1單獨負(fù)擔(dān)單獨負(fù)擔(dān)三、差模分析三、差模分析Re短路短路差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析差模電壓增益單端輸入單端輸入eorr 等效于雙端輸入等效于雙端輸入 指標(biāo)計算與雙指標(biāo)計算與雙端輸入相同端輸入相同差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析三、差模分析三、差模分析四、共模分析四、共模分析 Vic Rb Ib1 rbe Vo + Rc Ib1 RL Ic1 + rbe Ib2 Ic2 Rb Ib2 Rc Vo1 Vo2 2Re 2 Re 1).1).雙入雙出：雙入雙出：ici1= vvici2= vv2121 oobbVVII而電路對稱而電路對稱T1+RL+VCCvo1

27、vi1RcRcvo2+vi2RbRbVEEIT2Re動畫差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析 對每只管，認(rèn)為是對每只管，認(rèn)為是iE流流過阻值為過阻值為2R2Re e的射極帶電阻。的射極帶電阻。0=ico2o1icoVC vvvvvAebbebbebebbiRIrRIRIrRIV2)1 ()( )(11Re11eEEEeRiuiR22即上電流變化量為四、共模分析四、共模分析差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析 Vic Rb Ib1 rbe Vo + Rc Ib1 RL Ic1 + rbe Ib2 Ic2 Rb Ib2 Rc Vo1 Vo2 2Re 2 Re 1).1).雙入雙出：雙入雙出：2).2).雙入單出：雙入單出： T1 + RL +VCC vo1 vi1 Rc Rc vo2 + vi2 Rb Rb VEE I T2 Re vo V1i1o1icoVC1=AvvvvA eebRRRRrRRRA2/ 2)1 ()/(=LcbeLcVC1 eR VC1A差分放大電路的電路分析差分放大電路的電路分析四、共模分析四、共模分析VCVDCMRAAK dB lg20VCVDCMRAAK 雙端輸出，理想情況雙端輸出，理想情況: : CMRK 單端輸出：單端輸出： CMRKVC1VD1AAbeorr 越大， CMRK抑制零漂能力越強(qiáng)抑制零漂能力越