電工電子技術(shù)南航

基本放大電路的組成及工作原理靜態(tài)分析放大電路分析動(dòng)態(tài)分析靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定射極輸出器場(chǎng)效應(yīng)管多級(jí)放大電路負(fù)反饋差動(dòng)放大電路功放電路2-9差動(dòng)放大電路一、 直接耦合放大電路特點(diǎn)：適合放大變化緩慢的信號(hào)，易于集成，低頻特性好但級(jí)間Q點(diǎn)相互影響，存在零點(diǎn)漂移

UCCRBRC1RC2RB1T12Tuiou

UCCRBRC1RC2RB1T12Tuiou——當(dāng)ui

=0時(shí)，輸出無(wú)規(guī)則變化的信號(hào)（也稱靜態(tài)漂移）引起零點(diǎn)漂移的原因很多，最主要的是溫度的變化T

IC

uo

IB

RC

IC

RC

UCC零點(diǎn)漂移（零漂）

uo

UCC對(duì)阻容耦合電路，電容隔直使各級(jí)的漂移電壓僅限于本級(jí)但在直接耦合電路中，每一級(jí)的漂移電壓均向后級(jí)傳遞，并逐級(jí)放大，使末端輸出電壓發(fā)生較大的漂移。因此第一級(jí)的零點(diǎn)漂移影響最大，必須加以抑制

UCCRBRC1RC2RB1T12TuiouuIdAu

uOduId

——輸入端等效漂移電壓

UCCRBRC1RC2RB1T12Tuiou為衡量放大電路零點(diǎn)漂移的嚴(yán)重程度，把輸出的漂移電壓折算到輸入端，相當(dāng)于在輸入端有輸入電壓溫漂：溫度每變化1°C在輸出端引起的漂移電壓折算到輸入端溫度是導(dǎo)致零點(diǎn)漂移的最主要的原因溫漂值為微伏級(jí)每攝氏度比較理想克服零點(diǎn)漂移最有效的辦法是采用差動(dòng)放大電路uyAT

uOd2.9.2基本差動(dòng)電路電路由兩個(gè)完全相同的共發(fā)射極單管放大電路組成T1、T2

特性完全相同，電路兩側(cè)參數(shù)對(duì)稱

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_T

IC

1、IC

2

VC

1、VC

2

(

VC

1

VC

2

)uo

(VC

1

VC1

)

(VC

2

VC

2

)

0uo

VC

1

VC

2

01、零漂的抑制當(dāng)ui1

ui

2

0

時(shí)，

VC

1

VC

2

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_①共模輸入（

ui1

=ui2uo2

Au2

ui

2uo1

Au1

ui12、信號(hào)輸入CC

URB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_大小相等、極性相同）

Au1

Au2

uo1

uo2uo

uo1

uo2

0差放電路對(duì)共模信號(hào)無(wú)放大能力當(dāng)溫度變化時(shí)，產(chǎn)生相同的ΔVC1和ΔVC2，等效于在輸入端加上了一對(duì)共模信號(hào)——溫漂的抑制

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_②差模輸入 （ui1

=－ui2

大小相等、極性相反）uo2

Au2

ui

2uo1

Au1

ui1

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_uo

uo1

uo

2

2uo1

Au

(ui1

ui

2

)

Au1

Au2

uo2

uo1令A(yù)u1

Au2

Au可放大差模信號(hào)

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_③比較輸入（ui1

、ui2的大小和極性是任意的）兩種處理方法：I、兩級(jí)電路獨(dú)立，直接求解uo

Au1ui1

Au2

ui

2

Au

(ui1

ui

2

)

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_II

運(yùn)用疊加原理ui1

、ui2可以分解為差模分量和共模分量i1

ic1

id

1ui

2

uic

2

uid

2u

u

u共模信號(hào)2

ui1

ui

2uic1

uic

2差模信號(hào)2id

2id1

ui1

ui

2u

u

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_例如假設(shè)ui1=10mV，ui2

=4mV，則可以這樣分解：ui

2

7

3ui1

7

32ic

2ic1u

u

ui1

ui

2

7mV2

3mVid

2id1

ui1

ui

2u

u

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_'''id

2u id

1ooou

A

(u

uu

u

ui1

uic1

uid

1ui

2

uic

2

uid

2''id

2u id

1ou

A

(u

u

)'

0ou)

Au

(ui1

ui

2

)

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_結(jié)論：a、對(duì)稱的差動(dòng)電路可抑制零漂b、差動(dòng)電路輸出抑制共模輸入，對(duì)共模信號(hào)無(wú)放大能力c、對(duì)差模輸入有放大能力

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_d、單端輸出時(shí)相當(dāng)于普通的共射極放大電路，其輸出uo1

、uo2

對(duì)零漂無(wú)抑制作用即當(dāng)溫度變化時(shí)，uo1、uo2也會(huì)隨之變化單管的漂移仍然存在為克服這一缺陷，常采用一種典型的差動(dòng)放大電路2.9.3

典型差動(dòng)放大電路1.

RE的作用ER

UCCRBR1TRCT2RB+C++uo_ui1_ui2_+_EERP抑制每個(gè)單管放大電路的輸出電壓漂移，穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。+uo2+uo1RE

UCCRBRT1RC2TRB+C++uo_ui1_ui2_+_EEPR當(dāng)溫度變化時(shí)：溫度↑C2I

↑EI

↑URE

↑UBE1

↓UBE2

↓IB1

↓B2I

↓IC1

↓IC1

↑IC2

↓EE

IB

RB

UBE

UREER

UCCRBRT1RC2TRB+C++uo_ui1_ui2_+_EEPRRE

是一個(gè)反饋電阻，反饋類型為電流串聯(lián)負(fù)反饋RE越大，反饋效果越好，抑制單管的漂移作用就越強(qiáng)

U

CCRBRCT1RC2TRB+++uo_ui1_ui2__

REEE+PR差模信號(hào)使兩個(gè)三極管的集電極電流產(chǎn)生異向的變化（一增一減如Δ

iC和-Δ

iC

），因此流過(guò)RE上的電流維持靜態(tài)值2IE不變。iC

2

IC

2

ic

2iE

iE

1

iE

2

(

IE

1

ie1

)

(

IE

2

ie

2

)

2IEuo1

uo

2iC

1

IC

1

ic1'Luo

ic

R

U

CCRBRCT1RC2TRB+++uo_ui1_ui2__

REEE+PR如果忽略RP（阻值很?。┥系膲航?，則可認(rèn)為兩個(gè)三極管的發(fā)射極電位保持不變iE

2IE因此RE對(duì)差模信號(hào)不起負(fù)反饋?zhàn)饔肊R

UCCRBRT1RC2TRB+C++uo_ui1_ui2_+_EEPR而如果兩管的集電極電流或集電極電位發(fā)生同向的變化時(shí)，RE對(duì)它們均有電流負(fù)反饋?zhàn)饔肦E只對(duì)共模信號(hào)有負(fù)反饋?zhàn)饔?，?duì)差模信號(hào)則沒(méi)有，能區(qū)別對(duì)待這兩類信號(hào)。RE也稱共模反饋電阻RE越大，反饋效果越好，抑制單管的漂移作用就越強(qiáng)RE不能太大，否則IC會(huì)過(guò)小，從而影響Q及電壓放大倍數(shù)為降低三極管發(fā)射極的電位，獲得合適的Q，引入負(fù)電源EE

U

CCRBRCT1RC2TRB+++uo_ui1_ui2__

REEE+PRER

UCCRBRT1RC2TRB+C++uo_ui1_ui2_+_EEPR同時(shí)基極電流可由EE提供，因此可去掉基極偏置電阻RB2RP是調(diào)零電位器。當(dāng)輸入電壓為零時(shí)，如果輸出電壓不為零，則可通過(guò)調(diào)節(jié)RP

來(lái)使輸出電壓為零RP對(duì)差模信號(hào)有負(fù)反饋?zhàn)饔?，阻值很小，?jì)算時(shí)將其忽略ER

UCCRBRT1RC2TRB+C++uo_ui1_ui2_+_EEPR2.

電路分析（1）靜態(tài)分析電路結(jié)構(gòu)左右完全對(duì)稱，因此只需分析一邊E

UCCRBRCT1RC2TRB+++uoui2_ui1___

REE+PRCC

URBRCT1REICIBIE2IEEE+_+UBE_

UCCRBRCT1EEREICIBIE2IE+_+UBE_EE

IB

RB

UBE

2IE

RE

IB

RB

UBE

2(1

)IB

REE

BERB

2(1

)RE

E

U

IB

IC

IBUCEVE

0

IB

RB

UBE

UCC

IC

RC

2IE

RE

EEE

UCCRBRCT1RC2TRB++uoui2_+ui1___

REE+PR（2）動(dòng)態(tài)分析RBRCT1+uo1_+ui1_ibicRE可視為短路,可得單管差模交流通路差模輸入時(shí)：ui1

ui2ui

ui1

ui2

2ui1

2ui2RBRCT1+uo1_+ui1_ibicB

beRCuR

ri1A

uo1

d1d1i2d2uB

beRC

AR

r

uo2

同理：Auo

uo1

uo2

Ad

1ui1

Ad

2ui

2

Ad

1

(ui1

ui

2

)

Ad

1uiB

beuu

RCR

rd1io

A

d因此：A

E

UCCRBRCT1RC2TRB++uoui2_+ui1___

REE+PRB

beRCuuR

r

A

d1iod因此：A

差動(dòng)放大電路對(duì)差模信號(hào)的放大倍數(shù)與單管放大電路相等差放電路以兩倍數(shù)量的元件來(lái)?yè)Q取對(duì)零漂的抑制能力如果在輸出端接負(fù)載電阻RL，由于兩管集電極的交流電位一正一負(fù)，且絕對(duì)值相等ER

UCCRBRC1TRCT2RB+++oui2u

_ui1__+_EERPLR因此RL中點(diǎn)的交流電位為零RBRCT1+uo1_+ui1_ibic2RLER

UCCRBRC1TRCT2RB+++oui2u

_ui1__+_EERPLRRBRCT1+uo1_+ui1_ibic2RLB

beLCRR

r)2R

//(d因此：A

3.

輸入輸出方式（1）雙端輸入—雙端輸出EBRRC1TRCT2BR++

uoui2

+_ui1

__+_EERP+_uiuu++_o1RRER

_o2

UCCRBRCT1RC2TRB

UCC++uo+ui1ui2___+

R_EERP

UCCRBRC1TRCT2RB++

uoui2

+_ui1

__+_

REEERP+_ui++u_o2u_o1RR+ui2

+ui1

__+_uiRRi2R

2i1u

iR

ui

R

1

uui

ui1

ui2i2i2u

iR

1

uui

ui1

ui2

2ui1

2ui2+ui2

+ui1

__+_uiRRiRE

UCCRBRC1TRCT2RB++

uoui2

+_ui1

__+_EERP+_ui++u_o2u_o1RRi1o1i1o2o1iod2u2uuuu

u

2u因此：A

d1B

beRC

AR

r

雙端輸入-單端輸出

UCCRBRC1TRCT2RB++

uoui2

+_ui1

__+_

REEERP+_ui++u_o2u_o1RRi1iu

2uuo1

uo12d1RC2(

RB

rbe

)

1

A

（2）單端輸入-單端輸出E

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_

REERP+ui_++u_o2u_o1通過(guò)RE

的耦合作用，兩個(gè)三極管同時(shí)取得信號(hào)例如：ui

↑C2i

↓EiRE

↑

v

↑BE2u

↓uBE2

↓的下降表明T2取得了一個(gè)極性與T1輸入信號(hào)相反的信號(hào)。這也可以從兩管的集電極電流看出iC1

↑E

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_

REERP+ui_++u_o2u_o1當(dāng)RE

足夠大時(shí)，將其視為開(kāi)路

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+ui_uo1++u_o2

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+ui_uo1++u_o2由于電路對(duì)稱ui

ui1

ui

2ui1

ui

2BRT1T2RB++ui1ui2__+ui_ib

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+ui_uo1++u_o2BRT1T2RB++ui1ui2__+ui_ibBRRB++ui1ui2+ui_ibrberbe

ui1

ib

RB

ib

rbeui

2

ib

RB

ib

rbe

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+ui_uo1++u_o2i

2i1iu

u

uui1

ui

2i2i1u

1

ui2i2u

1

uE

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_

REERP+ui_++u_o2u_o1只要RE足夠大，兩管取得的信號(hào)就可以認(rèn)為是一對(duì)差模信號(hào)1ui1

2

ui2i2

iu

1

u因此單端輸入和雙端輸入的效果是一樣的E

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_

REERP+ui_++u_o2u_o1i1io1

o12uuu

udA

2

(RB

rbe

)

1RC若輸出信號(hào)從T1的集電極輸出E

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_

REERP+ui_++u_o2u_o1i2io2uuduo2

2uA

2

(RB

rbe

)

1

RC若輸出信號(hào)從T2的集電極輸出單端輸出的電壓放大倍數(shù)是雙端輸出的一半單端輸入-雙端輸出ERCC

URBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_EERP+ui_++u_o2u_o1_+

uo1uo

uo1

uo2

Ad

1ui1

Ad

2ui

2

Ad

1

(ui1

ui

2

)

Ad

1uiiod

1duuA

A

RCRB

rbe4.共模抑制比——

KCMRR要求差放電路對(duì)差模信號(hào)的放大倍數(shù)越大越好，而對(duì)共模信號(hào)的放大倍數(shù)越小越好。cCMRRAK

AdAKcCMRR

20

lg

Ad

(dB)或采用對(duì)數(shù)KCMRR

越大越好對(duì)于雙端輸出差動(dòng)放大電路，如電路完全對(duì)稱

Ac

0

KCMRR

實(shí)際上，電路不可能完全對(duì)稱，KCMRR

一般為

103

~

105使電路參數(shù)盡量對(duì)稱提高KCMRR

的方法盡可能增大RE（提高抑制共模能力）解：首先求靜態(tài)參數(shù)例：輸入信號(hào)為ui1

16mV

,

ui

2

10mV計(jì)算uo1、uo2、uoER

UCCRBRC1TRCT2RB+ui1+ui2+

uo

___+_EERP++u_o2u_o1

UCCRBRCT1EEREICIBIE2IE+_+UBE_EE

IB

RB

UBE

2IE

RE

IB

RB

UBE

2(1

)IB

REE

BERB

2(1

)RE

E

U

IB

IC

IBUCEVE

0

IB

RB

UBE

UCC

IC

RC

2IE

RE

EE2d

1

d

2u

u

ui1

ui

2

3mV差模信號(hào):

ud

ud

1

ud

2

6mV其次進(jìn)行信號(hào)分解：2

ui1

ui

2

13mVuc1

uc

2共模信號(hào):uc

13mV例：輸入信號(hào)為ui1

16mV

,

ui

2

10mV計(jì)算uo1、uo2、uoE

UCCRBRC1TRCT2RB+ui1+ui2+

uo

___+_

REERP++u_o2u_o1運(yùn)用疊加原理差模信號(hào)ud

6mV共模信號(hào)uc

13mVui1

13

3

mVui

2

13

3

mVE

UCCRBRC1TRCT2RB++

uoui1+ui2___+_

REERP++u_o2u_o11、共模信號(hào)uc

=13mV作用單端輸出R