多級(jí)放大電路

（3）靜態(tài)分析兩級(jí)放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2（4）動(dòng)態(tài)分析微變等效電路第一級(jí)第二級(jí)rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1212ioi1oiouuuAAUUUUUUA===&&&&&&電壓放大倍數(shù)例2:圖所示的兩級(jí)放大電路，已知β1=β2=50。試求：

(1)計(jì)算前、后級(jí)放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);(2)求放大電路的輸入電阻和輸出電阻；

(3)求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:

（1）兩級(jí)放大電路的靜態(tài)值第一級(jí)是射極輸出器:RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第二級(jí)是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第二級(jí)是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010krbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_（2）計(jì)算

r

i和r

0

由微變等效電路知，ri=ri1,

第一級(jí)是射極輸出器，rio=ri2。微變等效電路rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_（2）計(jì)算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_（2）計(jì)算

r

i和r

0（3）電壓的放大倍數(shù)第一級(jí)放大電路為射極輸出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二級(jí)放大電路為共發(fā)射極放大電路總電壓放大倍數(shù)rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_（3）電壓的放大倍數(shù)直接耦合：+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE22.8差動(dòng)放大電路2.零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移：指ui=0時(shí)，uo發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象uotO產(chǎn)生的原因：T參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)和電路元件參數(shù)的變化。直接耦合存在的兩個(gè)問題：1.前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響

若由于溫度的升高IC1增加1%，試計(jì)算輸出電壓Uo變化了多少？已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500，1=2=50溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75VIC1=2.31.01mA=2.323mAUC1=UZ+UBE2=4+0.6V=4.6V例1：uZ–++UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZIC2=2?

IC2=500.147mA=7.35mAUo=8.325－7.75V=0.575V

提高了7.42%

可見，輸入信號(hào)為零時(shí)，由于溫度的變化，輸出電壓發(fā)生了變化即有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象uZ–++UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZ例1：

影響對(duì)輸入信號(hào)測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力，嚴(yán)重時(shí)：

可能淹沒有效信號(hào)電壓；無法分辨是有效信號(hào)電壓，還是漂移電壓

用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓電壓放大倍數(shù)

只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號(hào)小許多時(shí)，放大后的有用信號(hào)才能被很好地區(qū)分出來。零點(diǎn)漂移的危害：

抑制零點(diǎn)漂移采用直接耦合放大電路，由電路沒有電容，所以具有良好的低頻特性通頻帶f|Au

|0.707|Auo|OfH|Auo|幅頻特性

適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級(jí)間都是直接耦合

電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，理想情況下，兩管的特性與對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等差動(dòng)放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)差動(dòng)放大原理電路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩管靜態(tài)工作點(diǎn)相同2.8差動(dòng)放大電路2.8.1差動(dòng)放大電路的工作情況uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態(tài)時(shí)，ui1

=

ui2

=0當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC（兩管變化量相等）

對(duì)稱差動(dòng)放大電路對(duì)兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用1.零點(diǎn)漂移的抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2

兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對(duì)共模信號(hào)沒有放大能力（1）共模信號(hào)

ui1=ui2

大小相等、極性相同

差動(dòng)電路抑制共模信號(hào)能力的大小，反映了它對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制水平共模信號(hào)需要抑制2.有信號(hào)輸入時(shí)的工作情況兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化（2）差模信號(hào)

ui1=–ui2

大小相等、極性相反uo=（VC1－VC1））－（VC2+

VC１）=－2VC1即對(duì)差模信號(hào)有放大能力+–+–+–+–+–+–差模信號(hào)是有用信號(hào)2.有信號(hào)輸入時(shí)的工作情況+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2

ui1、ui2大小和極性是任意的

一對(duì)比較信號(hào)ui1、ui2可以看成是一對(duì)共模信號(hào)和一對(duì)差模信號(hào)的疊加

式中

放大器只放大兩個(gè)輸入信號(hào)的差值信號(hào)—差動(dòng)放大電路（3）比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mV

ui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號(hào)差模信號(hào)

該輸入常作為比較放大應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中常見（3）比較輸入

放大器只放大兩個(gè)輸入信號(hào)的差值信號(hào)—差動(dòng)放大電路（CommonModeRejectionRatio)

全面衡量差動(dòng)放大電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力差模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)

KCMR越大，說明差放分辨差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)3.共模抑制比共模抑制比

若電路完全對(duì)稱，理想情況下共模放大倍數(shù)

Ac=0

輸出電壓

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若電路不完全對(duì)稱，則

Ac0，實(shí)際輸出電壓

uo

=Acuic+

Ad

uid即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響

2.8.2典型差分放大電路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+++–––T2EE+–RE的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制每個(gè)管子的漂移EE：用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)動(dòng)態(tài)分析+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+++–––T2UEE+–對(duì)于差模信號(hào)ui1=-ui2發(fā)射極RE上的電流不隨信號(hào)變化在發(fā)射極長尾電阻上沒有信號(hào)電流RE對(duì)差模信號(hào)不起反饋?zhàn)饔?.8.3恒流源差動(dòng)放大電路

長尾電路中，發(fā)射極電阻RE對(duì)共模抑制起重要作用，它對(duì)共模信號(hào)構(gòu)成電流串聯(lián)負(fù)反饋，因此，為了提高共模抑制比，電阻值應(yīng)取得越大越好，但對(duì)較大阻值的RE，要求很高的發(fā)射極電源（UEE），給電路構(gòu)造帶來困難

希望找到一個(gè)靜態(tài)電阻不是很高，但動(dòng)態(tài)電阻很高的器件，晶體管的放大區(qū)正好符合這一條件UCE3IC3Q

rce3

1MT3:放大區(qū)恒流源IB3Uce3uCEiC+UCC-EERCRCRRRET1T2uoui1ui2RPRB1RB2RE3T3+UCC-UEE（1）實(shí)際恒流源一般采用晶體管構(gòu)成（2）恒流源差動(dòng)放大電路+UCCuouiRCT1RRCR++––T2-UEE（2）差分放大電路的輸入、輸出接法1）差分輸入、雙端輸出+UCCuouiRCT1RRCR++––T2-UEE+UCCuouiRCT1RRCR++––T2-UEE2）差分輸入、單端輸出（2）差分放大電路的輸入、輸出接法3）單端輸入、雙端輸出+UCCuouiRCT1RRCR++––T2-UEE此時(shí)輸入可當(dāng)作一對(duì)比較信號(hào)處理（2）差分放大電路的輸入、輸出接法2.9互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路2.9.1對(duì)功率放大電路的基本要求

功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級(jí)去推動(dòng)負(fù)載工作。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)等（1）在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率（2）由于功率較大，就要求提高效率ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管的工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)T在信號(hào)整個(gè)周期導(dǎo)通，靜態(tài)IC大，波形好,管耗大效率低乙類工作狀態(tài)T只在信號(hào)半個(gè)周期導(dǎo)通，靜態(tài)IC=0，波形嚴(yán)重失真，管耗小效率高甲乙類工作狀態(tài)T導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，靜態(tài)IC0，一般功放常采用

互補(bǔ)對(duì)稱電路是集成功率放大電路輸出級(jí)的基本形式，其當(dāng)它通過容量較大電容與負(fù)載耦合，由省去變壓器，而被稱為無輸出變壓器（OutputTransformerLess）電路，簡稱OTL電路。若互補(bǔ)對(duì)稱電路直接與負(fù)載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容（OutputCapacitorLess）電路，簡稱OCL電路

OTL電路采用單電源供電，OCL電路采用雙電源供電2.9.2互補(bǔ)對(duì)稱放大電路1.OTL電路（1）特點(diǎn)T1、T2的特性一致；用NPN型和PNP型兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；單電源供電（2）靜態(tài)時(shí)（ui=0）,IC10，IC20OTL原理電路電容兩端的電壓RLuIT1T2+UCCCAuo++-+-（3）動(dòng)態(tài)時(shí)

設(shè)輸入端在UCC/2直流基礎(chǔ)上加正弦信號(hào)T1導(dǎo)通、T2截止；同時(shí)給電容充電T2導(dǎo)通、T1截止；電容放電，相當(dāng)于電源

若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱ic1ic2交流通路uo輸入交流信號(hào)ui的正半周輸入交流信號(hào)ui的負(fù)半周RLuIT1T2+UCCCAuo++-+-（4）交越失真

當(dāng)ui為正弦波時(shí)，輸出信號(hào)在過零前后出現(xiàn)的失真稱為交越失真

交越失真產(chǎn)生的原因由于晶體管特性存在非線性，

ui

<死區(qū)電壓晶體管導(dǎo)