多級(jí)放大電路與差分放大電路

多級(jí)放大電路與差分放大電路第一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2.阻容耦合放大電路第一級(jí)第二級(jí)負(fù)載信號(hào)源兩級(jí)之間通過(guò)耦合電容

C2與下級(jí)輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2第二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日3.變壓器耦合放大電路兩級(jí)之間通過(guò)耦合變壓器

T

與下級(jí)輸入電阻連接第三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日直接耦合：將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端?？捎脕?lái)放大緩慢變化的信號(hào)或直流量變化的信號(hào)。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE24.直接耦合放大電路第四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日直接耦合存在的三個(gè)問(wèn)題：(1)前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響第五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日(2)靜態(tài)零輸出問(wèn)題

第六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日(3)零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移：指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無(wú)規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。第七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日零點(diǎn)漂移的危害：直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒(méi)有效信號(hào)電壓，無(wú)法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。一般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(lái)。第八頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日由于不采用電容，直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。通頻帶f|Au

|0.707|Auo|OfH|Auo|幅頻特性抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問(wèn)題。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。第九頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩管靜態(tài)工作點(diǎn)相同1差分放大電路的工作原理6.6

差分放大電路第十頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1)零點(diǎn)漂移的抑制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)稱差分放大電路對(duì)兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日溫度↑RE的作用第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2)信號(hào)輸入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(méi)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)需要抑制第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2)信號(hào)輸入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)第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日(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+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號(hào)差模信號(hào)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。這種輸入常作為比較放大來(lái)應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見的。第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2差分放大電路的輸入輸出方式雙輸出端，雙輸入端，四種輸入輸出方式反相輸入同相輸入第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日(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(shuō)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第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日

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。第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日6.7

互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路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。例如使揚(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，要求提高效率。第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管的工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期都導(dǎo)通,靜態(tài)IC較大，波形好,管耗大效率低。乙類工作狀態(tài)晶體管只在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)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)晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期，靜態(tài)IC0，一般功放常采用。第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日2

互補(bǔ)對(duì)稱放大電路互補(bǔ)對(duì)稱電路是集成功率放大電路輸出級(jí)的基本形式。當(dāng)它通過(guò)容量較大的電容與負(fù)載耦合時(shí)，由于省去了變壓器而被稱為無(wú)輸出變壓器(OutputTransformerless)電路，簡(jiǎn)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(wú)輸出電容(OutputCapacitorless)電路，簡(jiǎn)稱OCL電路。

OTL電路采用單電源供電，OCL電路采用雙電源供電。(一)乙類互補(bǔ)對(duì)稱放大電路第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日1.

OTL電路(1)

特點(diǎn)T1、T2的特性一致；一個(gè)NPN型、一個(gè)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++-+-第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日RLuiT1T2Auo+-+-(3)動(dòng)態(tài)時(shí)設(shè)輸入端在UCC/2直流基礎(chǔ)上加入正弦信號(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)半周第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日

(4)交越失真當(dāng)輸入信號(hào)ui為正弦波時(shí)，輸出信號(hào)在過(guò)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)通不好。交越失真采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點(diǎn)稍高于截止點(diǎn)，即工作于甲乙類狀態(tài)?？朔辉绞д娴拇胧﹗itOuotO第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日兩個(gè)晶體管T1(NPN型)和T2(PNP型)的特性基本相同。靜態(tài)時(shí),調(diào)節(jié)R3,使A點(diǎn)的電位為；輸出電容CL上的電壓也等于；

R1和D1、D2上的壓降使兩管獲得合適的偏壓，工作在甲乙類狀態(tài)。OTL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路OtuiOtuoiC2iC1R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+uo++CL+(二)甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱放大電路第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日

2.無(wú)輸出電容(OCL)的互補(bǔ)對(duì)稱放大電路

OCL電路需用正負(fù)兩路電源。其工作原理與OTL電路基本相同。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uoUCC+OCL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路第二十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，2022年，8月28日在輸出功率較大時(shí)常采用復(fù)合管復(fù)合管的構(gòu)成ic1=

1

ib1,ic2=2ib2

=2(1+1)ib1,ic

=ic1+ic2

=[1+2(1+1)]ib1

12ib1方式1ib2=ie1=(1+1)ib