集成電路基礎(chǔ)

第三章集成電路基礎(chǔ)集成電路及其分類1、小規(guī)模集成電路（0~100個(gè)元件）中規(guī)模集成電路（100~1000個(gè)元件）大規(guī)模集成電路（1000個(gè)元件以上）超大規(guī)模集成電路（十萬個(gè)元件以上）

集成運(yùn)算放大器2、模擬集成電路數(shù)字集成電路3、集成運(yùn)算放大器集成功放集成高頻放大器集成中頻放大器集成比較器集成電路:

將整個(gè)電路的各個(gè)元件做在同一個(gè)半導(dǎo)體基片上。集成電路的優(yōu)點(diǎn)：工作穩(wěn)定、使用方便、體積小、重量輕、功耗小。集成電路的分類：

集成運(yùn)算放大器(簡稱集成運(yùn)放)是實(shí)現(xiàn)高增益放大功能的、應(yīng)用最普遍的一種集成器件。早期主要用來實(shí)現(xiàn)對模擬量進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的功能，目前，隨著器件性能的改進(jìn)，它已成為通用的增益器件，如同三極管一樣，廣泛用于電子線路的各個(gè)領(lǐng)域3.1.2集成運(yùn)算放大器的組成、框圖以及符號

集成電路運(yùn)算放大器是一種高電壓增益、高輸入阻抗、低輸出阻抗的多級直接耦合的放大電路，它的類型很多、電路也不一樣，但是其結(jié)構(gòu)具有共同的之處。

集成運(yùn)放的內(nèi)部電路包括四個(gè)基本的環(huán)節(jié)組成環(huán)節(jié)：輸入級、中間放大（兼電平移動）級、輸出級和各級的偏置電路。3.1.2集成運(yùn)算放大器的組成、框圖以及符號2、集成運(yùn)放的引出腳及表示符號

集成運(yùn)放的封裝形式主要有三類：金屬圓帽封裝、雙列直插封裝和貼片SOP封裝

集成運(yùn)算放大器的輸入級一般由差分放大器組成。差分放大器就其功能來說，是對差模輸入信號輸入具有放大作用，而對共模輸入信號不具有放大作用的放大器，由于其電路的優(yōu)越性能，它是集成電路運(yùn)算放大器的主要組成單元。3.2集成運(yùn)算放大器的輸入級1、差分放大器的基本信號

差模輸入信號就是指差分放大器兩個(gè)輸入端的輸入信號分別作用于一對大小相等，極性相反的輸入信號電壓，即

共模輸入信號是指差分放大器的兩輸入端分別輸入一個(gè)大小相等，極性相同的信號，即稱它們?yōu)橐粚膊钅］斎胄盘?，并表示為?/p>

實(shí)際加到差分放大器兩輸入端一對的信號電壓可分解為一對大小相等、極性相同的共模信號和一對數(shù)值相等、極性相反的差模信號之和

在差分放大器的兩個(gè)輸出端，輸出一對大小相等，極性相反的輸出信號，叫做差模輸出信號，即可以表示為：

輸出端輸出一對大小相等，極性相同的輸出信號叫做共模輸出信號，即可以表示為：

基本電路（雙入雙出）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)對稱。差動放大器ui21、性能特點(diǎn)2、

工作原理當(dāng)υi=0時(shí)，υi1=υi2=0，一方面υ

o1=υ

o2=0，另一方面VC1=VC2，可見，在電路完全對稱的情況下，輸入信號為零時(shí)，輸出信號也為零。當(dāng)υ

id≠0時(shí)，υ

i1=-υ

i2，則υ

o1=-υ

o2，同時(shí)VC1=VC2，則輸出信號υ

o=υ

o1-υ

o2=2υ

o1，即輸入信號不為零時(shí)，輸出信號也不為零。uiuo2

υi2υi1υoRCRsRCRsVCCυiυo1υo2－VEE差動放大器性能分析3、差模輸入電阻：

差模輸入電阻是從差分對放大器兩端看進(jìn)去的電阻，它是兩個(gè)發(fā)射極電路看進(jìn)去的電阻之和。4、差模輸出電阻單端輸出時(shí)的差模輸出電阻為共發(fā)射極的輸出電阻。雙端輸出時(shí)的差模輸出電阻為兩個(gè)共發(fā)射極的輸出電阻之和性能分析5、

差模放大倍數(shù)：差動放大器即這種電路的電壓放大倍數(shù)與單管放大器的電壓放大倍數(shù)相同?？偟牟钅ｋ妷悍糯蟊稊?shù)：共模等效電路ui2VCCυi1υoRCRCRsυo1υo2－VEEREE兩邊加相同的電壓時(shí)，集電極電路同時(shí)增大，同時(shí)減小，流過REE的交流電流是單管的兩倍，相當(dāng)于發(fā)射極接有2REE。差動放大器性能分析6、共模輸入電阻：7、共模輸出電阻8、共模放大倍數(shù)差分放大器的任一端看進(jìn)去的共模輸入電阻差分放大器的任一端的共模輸出電阻為單端輸出時(shí)雙端輸出時(shí)性能分析9、

共模抑制比（Common-ModeRejectionRatio)

差動放大器υi2υi1υoRCR1RsRCR1RsVCCυiυo1υo2

對理想的差動放大器：KCMR=∞

一般的差動放大器：KCMR=60dB（左右）差分放大電路能有效地放大差模信號，而對共模信號有很強(qiáng)的抑制能力。這是它的主要優(yōu)點(diǎn)。差模放大倍數(shù)越大，共模放大倍數(shù)越小，即對共模信號的抑制能力越強(qiáng)，說明放大器的性能越好。-VEE10、

對零點(diǎn)漂移的抑制

由于電路完全對稱，當(dāng)溫度變化時(shí)，兩管的零漂總是一樣的，這相當(dāng)于在兩管的輸入端加了一個(gè)共模信號，υ

ic1=υ

ic2，則υ

oc=Avυ

ic=Av(υ

ic1-υ

ic2)=0——差分放大器可以完全抑制共模信號。υi2υi1υoRCR1RsRCR1RsVCCυiυo1υo2差動放大器性能分析后面討論差動放大器11、合成信號的輸出在任意信號的作用下：差分放大器的輸出可見，共模抑制比越大，差分放大器的任意一輸出端的電壓也就越反映兩個(gè)輸入電壓的差值?？梢钥闯墒禽斎氩钅ｋ妷旱恼`差電壓。共模抑制比越大，差分輸出端的任意一電壓就越正確的反映兩輸入電壓的差值。差動放大器電路不對稱的影響2、雙端輸出時(shí)的共模抑制比

理想對稱時(shí)，輸入差模信號只有差模信號輸出，輸入共模信號只有共模信號輸出。

實(shí)際輸入時(shí)，無論輸入差模還是共模信號，都出現(xiàn)差模信號和共模信號輸出。電路不對稱的影響3、失調(diào)與溫漂（1）、輸入失調(diào)電壓

電路在兩邊不對稱的條件下，零輸入時(shí)，雙端輸出不為零的現(xiàn)象，叫做差分放大器的失調(diào)，輸入失調(diào)電壓定義為：輸出電壓除以差模放大倍數(shù)。實(shí)際的電路中的輸入失調(diào)電壓產(chǎn)生的原因是集電極的電阻不相等和兩管的發(fā)射結(jié)的面積不相等，導(dǎo)致兩管的恒流的分配不等。差動放大器（3）、失調(diào)模型與調(diào)零電路（2）、輸入失調(diào)電流：

差分放大器的輸入端一般都接有信號源內(nèi)阻，由于兩管的電流放大倍數(shù)不同，造出集電極電流不等，為了使集電極的電流相等，在輸入端引入的電流不等，在信號源電阻上產(chǎn)生電壓，其差值是作用在兩個(gè)輸入端的輸入失調(diào)電壓。通常在輸入端引入的兩個(gè)電流的差值稱為輸入失調(diào)電流（4）、失調(diào)電壓與失調(diào)電流的溫度漂移ui2ui1RCRsRCRs+VCC-VEEui1RCRsRCRs+VCC-VEEui2發(fā)射極調(diào)零電路集電極調(diào)零電路必須注意：調(diào)零電路不可能更隨溫度得變化而變化，故調(diào)零電路可以克服失調(diào)，但是不能消除溫漂。當(dāng)環(huán)境的溫度變化時(shí)，失調(diào)電壓與失調(diào)電流隨著溫度的變化而變化，且與失調(diào)電壓與失調(diào)電流成正比，要減小溫度的漂移，就要減小失調(diào)電壓與失調(diào)電流。差動放大器差模傳輸特性υi2υi1υoRCRsRCRs+VCCυiuo1uo1-VEE差動放大器差模傳輸特性1、υid=0時(shí)2、當(dāng)υid很小時(shí)3、當(dāng)υ

id很大時(shí)4、當(dāng)υ

id在26毫伏到104毫伏之間時(shí)利用其非線性可以實(shí)現(xiàn)非線性運(yùn)算功能1、結(jié)構(gòu)為了使左右平衡，可設(shè)置調(diào)零電位器:υ

ovi1+VCCRCT1RsRCT2Rsvi2RE–VEE典型電路分析——長尾電路差動放大器2、RE的作用

設(shè)υ

i1

=υ

i2

=0——抑制溫度漂移，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。溫度TICIE

=2ICVEVBEIBIC自動穩(wěn)定RE具有強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔?、結(jié)構(gòu)為了使左右平衡，可設(shè)置調(diào)零電位器:υovi1+VCCRCT1RsRCT2Rsvi2RE–VEE典型電路分析——長尾電路差動放大器2、RE的作用

兩管的集電極電壓的變化，也是大小相等，方向相反，當(dāng)負(fù)載接在兩管的集電極之間時(shí)，負(fù)載兩端的輸出電壓是兩管集電極的電位差，而不是相互抵消。

——RE對差模信號沒有反饋?zhàn)饔谩?/p>

vi1vi2ib1

,ic1ib2

,ic2ic1

=-ic2iRE

=ie1+

ie2

=0vRE

=0RE對差模信號不起作用3、Q點(diǎn)的計(jì)算IBIC1IC2IBIE典型電路分析差動放大器υoυi1+VCCRCT1RsRCT2Rsυi2RE–VEEυoWP/2+VCCRCRsRCRs2RE–VEE2REWP/2Q點(diǎn)：

IC1≈IE1IB1=IC1/β1VCE1=VCC-[IC1(RC1+2RE)-VEE]VEE-VBE1=IE1(WP/2+2RE)+IB1Rs

=IE1(WP/2+2RE)+得：(1)差模輸入均壓器RRυovi+UCCRCT1RsRCT2RsRE–UCC4、放大倍數(shù)的計(jì)算

典型電路分析差動放大器RL/2WP/2RCRs(1)差模輸入RRυoυi+VCCRCT1RsRCT2RsRE–VEE4、放大倍數(shù)的計(jì)算

典型電路分析差動放大器在雙端輸出時(shí)：在單端輸出時(shí)：(1)差模輸入RRυoυi+VCCRCT1RsRCT2RsRE–VEE4、放大倍數(shù)的計(jì)算

典型電路分析差動放大器說明：①差分電路的差模電壓放大倍數(shù)與對應(yīng)的單管放大器相等。②選擇較大的負(fù)載電阻和β較高的管子，可以獲得較大的放大倍數(shù)。③WP對差模信號有負(fù)反饋?zhàn)饔?，故不能太大。④單端輸出的Avd是雙端輸出的Avd的一半。(2)共模輸入4、放大倍數(shù)的計(jì)算

典型電路分析差動放大器υoυi1+VCCRCT1RsRCT2Rsυi2RE-VEERW/22RERC2Rs說明：①Avc在單端輸出的情況下與對應(yīng)的單管放大器相等，但很小。②在雙端輸出時(shí)，由于電路的對稱性，使Avc=0。③因?yàn)榱闫盘柧褪枪材Ｐ盘?，故電路對零漂有抑制作用。在單端輸出時(shí)：(1)差模輸入RRυoυi+VCCRCT1RsRCT2RsRE-VEE5、輸入電阻和輸出電阻典型電路分析差動放大器RL/2WP/2RCRs兩輸入端之間的電阻

(2)共模輸入典型電路分析差動放大器υoυi1+VCCRCT1RsRCT2Rsυi2RE–VEERW/22RERC2Rs5、輸入電阻和輸出電阻每個(gè)輸入端對地的電阻典型電路分析差動放大器υovi1+VCCRCT1RsRCT2Rsvi2RE-VEE6、四種接法（1）雙端輸入，雙端輸出；（2）雙端輸入，單端輸出；（3）單端輸入，雙端輸出；雖是單端輸入，但由于Re的負(fù)反饋?zhàn)饔茫鋵?shí)際效果等效于雙端輸入。（4）單端輸入，單端輸出；差動放大器的改進(jìn)差動放大器υoυi1+VCCRCT1RsRCT2Rsυi2RE-VEE1、采用恒流源的差動放大器已知Re對共模信號有反饋，對差模信號無反饋，故Re越大越好，但Re太大，必須電源電壓很高。例如：設(shè)IRe=1mA，當(dāng)Re=10kΩ時(shí)，Ve=10.7V；當(dāng)Re=100kΩ時(shí)，Ve=100.7V。對晶體管的e極和c極之間，具有極高的等效阻抗而壓降不大。IC(mA)VCE(v)Q△IC

△VCE

差動放大器的改進(jìn)差動放大器υovi1+VCCRCT1RsRCT2Rsvi2RE–VEE1、采用恒流源的差動放大器電路結(jié)構(gòu):+VCC

R1T3υiR2-VEET2R3T1RCWPRCRsRs由于T3的恒流作用，當(dāng)為共模信號時(shí)，T1、T2的e極電位，將隨輸入信號變化而變化，但兩管的電流IC1、IC2卻幾乎不變，故VC1、VC2幾乎不變。R3是負(fù)反饋電阻，提高了恒流源IC3的穩(wěn)定性和進(jìn)一步提高恒流源的交流輸出電阻。差動放大器的改進(jìn)差動放大器2、采用共模負(fù)反饋的差動放大器電路結(jié)構(gòu):+VCC

R1T3υiR2-VEET2R3T1RCWPRCRsRsVA+VCC

R1T3υiR2-VEET2R3T1RCWPRCRsRsT↑→IC1↑IC2↑→VA↓→VB↓→IE3↓→IC3↓IC2↓IC1↓IRIo=IC2VCCT2T1R2IBIB2IB11、鏡像恒流源電路IR——基準(zhǔn)電流I0——提供給其他放大級的偏置電流T1、T2具有良好的對稱性。

電流源與應(yīng)用1、鏡像恒流源電路T3IC3IRIo=IC2VCCT2T1R2IBIB2IB1∵VBE1=VBE2∴IC2=IC1=IR－2IB=IR－2IC1/β則I0=IC2=當(dāng)β>>1時(shí)I0≈IR=特點(diǎn)：①IR選定后，I0隨之確定——鏡像恒流源；②I0受電源VCC變化的影響較大；③要得到較小的電流，就需要較大的電阻R，故此電路適用于工作電流I0較大的場合（毫安級）；電流源與應(yīng)用鏡像電流源IRIo=IC2VCCT2T1R2IBIB2IB1可見，在計(jì)及VA后進(jìn)一步降低了鏡像電流的精度。在電流放大倍數(shù)不大時(shí)，電流源的精度不高，同時(shí)發(fā)射結(jié)的電壓的熱穩(wěn)定性也影響了其精度。提高電流源精度的措施IRIo=IC2VCCT2T1RIE3IB2IB1T3

在實(shí)際的電路中，為了防止在T3管的工作電流過小，使電流放大倍數(shù)降低，在T1、T2的基極加一個(gè)電阻使IE3適當(dāng)?shù)脑龃蟆?、比例電流源電路T2T3IREFIo=IC2VCCR2IBIB2IB1IE1IE2R1R2由得由圖知：VBE1+IE1R1=VBE2+IE2R2

則：IE2R2=IE1R1+VBE1－VBE2即若兩管的β足夠大，可認(rèn)為：I0≈IE2，IE1≈IC1=IREF－IB1－IB2≈IREF如果可忽略電流源與應(yīng)用3、微電流源電路T2T3IREFIo=IC2VCCR2IBIB2IB1IERe由得由圖：VBE1=VBE2+IERe

則：IERe=VBE1－VBE2∵IS1≈IS2，IE1≈IC1≈IR，IE2≈IC2≈I0得（當(dāng)IR、Re確定時(shí)，可求出I0）上式為超越方程，可用圖解法或累式法求解。電流源與應(yīng)用改進(jìn)型電流源一、級聯(lián)型電流源IC2T2T1IB2IB1IRIo=IC4VCCT4T3RIB4IB3

可見、外電路上無論加多少電壓，級聯(lián)得電路總是保持T1、T2上得的vCE相接近，這樣減小了由于寬度調(diào)制效應(yīng)引入的誤差，而且使輸出電流處決于T2的集電極電流，提高了電流源的精度。反饋型電流源IC2IoT2T1IB2IB1IRVCCT3T4RIB4IB3IC2IoT2T1IB2IB1IRVCCT3RT3管強(qiáng)制T1管的vCE接近T2管的vCE

、有效地減小基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)引入地誤差。進(jìn)一步地引入T4、強(qiáng)制T1管和T2管的vCE近似相等。有源負(fù)載差分放大器+VCCVEEiR電路中差分對的電流源既由有源負(fù)載設(shè)定，又由恒流源設(shè)定，要實(shí)現(xiàn)兩種設(shè)定嚴(yán)格一致非常的困難一般采用（2）圖輸入差模電壓的作用下：輸入共模電壓的作用下：+VCCVEET4T3T2T1有源負(fù)載差分放大器交流等效電路的分析T3T1T2T4+VCCVEET4T3T2T1集成運(yùn)算放大器的中間級單元電路中間級主要功能：提供足夠大的電壓增益；有較高的輸入電阻；能夠提高較大的輸出電流；將輸入級的雙端輸出變?yōu)閱味溯敵?；?shí)現(xiàn)電位移動。（1）有源負(fù)載共射放大電路集成運(yùn)算放大器用有源元件代替放大器中的RC，可使放大倍數(shù)大大提高，而不需增加電源電壓。但應(yīng)盡可能地提高晶體管的輸出電阻和下一級的輸入電阻。有源負(fù)載放大器允許電源電壓變動的范圍較寬。uiuoRCVCC電阻負(fù)載IB2υoT1T2VCCυi有源負(fù)載集成運(yùn)算放大器的基本單元電路2、中間級（2）雙端變單端電路集成運(yùn)算放大器T1、T2組成差動電路，T3、T4為T1、T2的有源負(fù)載，當(dāng)差模信號輸入時(shí)iC1↑（△iC1），iC2↑（-△iC2），而iC1=iC3，又T3、T4的e結(jié)并聯(lián)，所以：iC4=iC3=iC1，因而輸出電流增量△i0=iC4-iC2=iC1-iC2=2△iC1這就把差模電壓引起的T1，T2兩管集電極電流的增量全部輸出給負(fù)載，并實(shí)現(xiàn)了雙端變單端。u0I0uiT4T3T2T1VCCIC4IC2IC3IC1i0VEE集成運(yùn)算放大器的基本單元電路2、中間級（3）電平移動電路集成運(yùn)算放大器因?yàn)楹懔髟吹慕涣麟娮韬艽髍>>R，直流電阻較小，故：υ2≈υ1，V2=V1－I0R+－V2=V1－I0RV1I0υ1υ2=υ1R集成運(yùn)算放大器的基本單元電路2、中間級（3）電平移動電路集成運(yùn)算放大器PNP管與NPN管搭配的移動電路

T2T1RC2RC1υ0υi-VEEVCCRe2Re1T1：NPN管作放大用。T2：橫向PNP管既有一定放大又作電平移動。對T1：VC>VB，對T2：VC<VB只要選得合適，可將T2的VC降到合適。優(yōu)點(diǎn)：在移動電平的同時(shí)，兼有放大作用。缺點(diǎn)：橫向PNP管截止頻率低，使通頻帶變窄。輸出極電路功率放大器概述要求：實(shí)質(zhì)：分類：分析方法：注意問題：集成運(yùn)算放大器例：擴(kuò)音系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1、功率放大器的作用：

用作放大電路的輸出級，以驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。概述功率放大電壓放大信號提取

功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。因此，要求同時(shí)輸出較大的電壓和電流。管子工作在接近極限狀態(tài)。特點(diǎn)與要求2、分析功放電路應(yīng)注意的問題(1)功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM

、UCEM

、

PCM

。ICMPCMUCEMIcuce概述(2)電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。(3)電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（

）。Pomax

:負(fù)載上得到的交流信號功率。PE：電源提供的直流功率。特點(diǎn)與要求

提高效率

減小失真

管子的保護(hù)4.

提高效率的途徑

降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)電流。#

功率放大電路與前面介紹的電壓放大電路有本質(zhì)上的區(qū)別嗎？3、要解決的問題概述特點(diǎn)與要求1.按工作點(diǎn)位置分乙類：導(dǎo)通角等于180°甲類：一個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通甲乙類：導(dǎo)通角大于180°丙類：導(dǎo)通角小于180°概述分類2.按耦合方式分阻容耦合（OTL）變壓器耦合直接耦合概述分類分析的問題最大輸出功率Pom，效率η以及對功放管的要求。(1)、單管甲類功率放大器電路形式Rb1ReRb2RLVCCCeB變壓器的作用

起“隔直通交，阻抗變換”的作用。采用B的優(yōu)點(diǎn)：提高了電源電壓的利用率，使輸出動態(tài)范圍變大。B的初級繞組等效電路R'L=n2RLiLU1II1單管甲類功率放大器電路分析1、直流負(fù)載線與靜態(tài)工作點(diǎn)VCE=VCC－IERe≈VCC－ICReRe用于穩(wěn)定Q點(diǎn)，通常很小，故VCE≈VCCRb1ReRb2RLVCCCeB這樣就可以決定靜態(tài)工作點(diǎn)iCυCE實(shí)際QVCE≈VCCVCC單管甲類功率放大器電路分析2、交流負(fù)載線Rb1ReRb2RLVCCCeBυ

ot由υ

ce的波形可見，T的υ

CE在某些時(shí)候大于電源電壓VCC，這是因?yàn)樽儔浩鞯某跫壚@組中感應(yīng)電動勢的正半周與直流電源的極性一致的緣故。iCVCEQVCE≈VCCVCCυ

oibioti

oVCE（sat）單管甲類功率放大器電路分析Rb1ReRb2RLVCCCeBVCE≈VCCVCCυ

otiotiCVCEQ3、最佳交流負(fù)載線當(dāng)負(fù)載RL給定后通過調(diào)整Q點(diǎn)和變壓器的n，便得到一個(gè)最佳交流負(fù)載線，即輸出電壓和電流的幅度均為可能的最大值2VCC2ICQ2ICQ接近于ICM2VCC接近于VCEM

單管甲類功率放大器電路分析Rb1RrRb2RL+ECCeB4、輸出功率和效率在忽略飽和壓降和穿透電流的情況下

POM=VceIc=直流電源供給的功率：ICQiot無信號有信號PE=VCCICQ即不論是否有信號，電源供給的功率總是VCCICQ則實(shí)際效率約為25%~30%單管甲類功率放大器電路分析Rb1ReRb2RLVCCCeB5、集電極的耗散功率

PC=PE－PO在PE不變時(shí)：PO↑→PC↓當(dāng)P0=0時(shí)，即無信號輸入時(shí)，PC=PE這時(shí)集電極的耗散功率為最大：PC=PE=2PO

功放電路提高效率與減小失真的矛盾辦法：降低Q點(diǎn)但又會引起截止失真既降低Q點(diǎn)又不會引起截止失真的辦法：采用推挽輸出電路，或互補(bǔ)對稱射極輸出器若能控制ICQ隨輸入信號變化而變化，則可解決效率問題。單管甲類功率放大器例：對單管甲類功率放大器，電容認(rèn)為短路，N1∶N2=1000∶160，且為理想變壓器，求：（1）負(fù)載上所得到的最大不失真功率POM；（2）電路的效率η（3）T的極限參數(shù)：PCM、VCEO、ICMR1RrR2RLVCCCeB5.1k2k51Ω8Ω6v解：（1）電路靜態(tài)時(shí)，如果忽略T的基極電流，則VE=VB－VBE=1.69－0.7=0.99vICQ=VE/Re=0.99/0.051=19.4mAVCEQ=VCC－VE=6－0.99=5V單管甲類功率放大器R1RrR2RLVCCCeB5.1k2k51Ω8Ω6v動態(tài)時(shí)：

R'L=n2RL=(1000/160)2×8=0.3125k∴α=－tg－1(1/R'L)≈72o由此算出交流負(fù)載線與橫軸的交點(diǎn)為：

5+ICQ/tg72o=11.3V

與縱軸的交點(diǎn)為：

11.3×tg72o=34.8mAIC(mA)34.819.4Q72oVCE(v)5v11.3v該電路輸出電流的不失真幅度：Icm=34.8－19.4=15.4mA該電路輸出電壓的不失真幅度：VCEm=5V最大不失真輸出功率：POML=VcemIcm=×5×15.4=38.5(mw)3.2單管甲類功率放大器R1ReR2RLVCCCeB5.1k2k51Ω8Ω6v（2）電路的效率：（3）極限參數(shù)：PCM≥2POM=2×38.5=77mwVCEO≥2Vcem=2×5=10VIcm≥2ICM=2×15.4=30.8mA集成運(yùn)算放大器的輸出級電路輸出級:要求有較大的額定輸出電壓和電流；較低的輸出電阻；有過載保護(hù)。（2）電阻負(fù)載跟隨電路集成運(yùn)算放大器合理選擇Re、VCC、VEE使得靜態(tài)時(shí)υ

0=0這種電路的缺點(diǎn)是正、負(fù)向跟蹤能力不一樣正向輸出時(shí)，T導(dǎo)通，最大輸出電壓為：VCC－VCES負(fù)向輸出時(shí)，T截止，電流經(jīng)RL、Re流向VEE，最大輸出電壓T負(fù)向正向ui-VEEVCCRLRe由于一般選用VCC=VEE，故正、負(fù)半周不對稱。

ic1ic2

靜態(tài)時(shí)：υ

i=0V

T1、T2均不工作

υ

o=0V動態(tài)時(shí)：υ

i

0VT1截止，T2導(dǎo)通υ

i>0VT1導(dǎo)通，T2截止iL=ic1

;υ

i-VSCT1T2υ

o+VSCRLiLiL=ic2注意：T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式。a.工作原理（設(shè)υ

i為正弦波）（3）互補(bǔ)對稱的輸出級------互補(bǔ)對稱功率放大電路υ

i-VSCT1T2υ

o+VSCRLiLυ

iυ

oυ

oυ

o′交越失真死區(qū)電壓b.輸入輸出波形圖互補(bǔ)對稱功率放大電路υ

i-VSCT1T2υ

o+VSCRLiL(1)靜態(tài)電流

ICQ、IBQ等于零；(2)每管導(dǎo)通時(shí)間于半個(gè)周期；(3)存在交越失真。互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）c。特點(diǎn)：假設(shè)υ

i為正弦波且幅度足夠大，T1、T2導(dǎo)通時(shí)均能飽和，此時(shí)輸出達(dá)到最大值。VLmax負(fù)載上得到的最大功率為：iL-UCCRLυ

iT1T2υ

L+UCC若忽略晶體管的飽和壓降，則負(fù)載（RL)上的電壓和電流分別為：互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）d.分析計(jì)算

電源提供的直流平均功率計(jì)算：

每個(gè)電源中的電流為半個(gè)正弦波，其平均值為:兩個(gè)電源提供的總功率為：VCC1=VCC2=VCC

tic1互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）d.分析計(jì)算

效率為：互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）e.存在的問題iL-VCCRLυ

iT1T2υ

L+VCC1、阻抗不匹配例如：RL=8Ω，PL=50w時(shí) 負(fù)載兩端電壓的有效值為幅值υ

Lm=UL=28.3V此時(shí)，電源電壓必須大于28.3V，功放管耐壓要求大于57V。2、要求兩種不同類型的功放管（NPN和PNP）且要求特性比較對稱。3、需要兩個(gè)電源供電?；パa(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）f.電路的改進(jìn)1、用一個(gè)電源供電的電路iL-VCCRLυ

iT1T2υ

L+VCCVCC/2RLT1T2+VCCCAυ

L+-VCυ

i特點(diǎn)單電源供電；輸出加有大電容。動態(tài)分析若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號正負(fù)半周對稱，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（VC相當(dāng)于電源）時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；時(shí)，T1截止、T2導(dǎo)通?；パa(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）f.電路的改進(jìn)1、用一個(gè)電源供電的電路VCC/2RLT1T2+VCCCAυ

L+-VCυ

iD1D2υi+VCCRLT1T2T3CRARe1Re2實(shí)用OTL互補(bǔ)輸出功放電路調(diào)節(jié)R,使靜態(tài)VC3=0.5VCCD1

、D2使b1和b2之間的電位差等于2個(gè)二極管正向壓降，克服交越失真Re1

、Re2：電阻值1~2

，射極負(fù)反饋電阻，也起限流保護(hù)作用b1b2互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）f.電路的改進(jìn)1、用一個(gè)電源供電的電路（1）克服交越失真的措施：R1D1D2R2

靜態(tài)時(shí):

T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航担率箖晒芫幱谖⑷鯇?dǎo)通狀態(tài)；動態(tài)時(shí)：設(shè)ui加入正弦信號。正半周T2截止，T1基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周T1截止，T2

基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。+VCC-VCCυ

Lυ

iiLRLT1T2電路中增加R1、D1、D2、R2支路互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）f.電路的改進(jìn)2、改善低頻特性的電路（OCL）υ

B1tVTtiBIBQ（2）波形關(guān)系：ICQiCυ

BEiBib特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流ICQ、IBQ。每管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，基本不失真。iCQυ

ceVCC/REVCCIBQ互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）f.電路的改進(jìn)2、改善低頻特性的電路（OCL）為更換好地和T1、T2兩發(fā)射結(jié)電位配合，克服交越失真電路中的D1、D2兩二極管可以用VBE電壓倍增電路替代。（3）VBE電壓倍增電路B1B2+-BER1R2VIBI

合理選擇R1、R2大小，B1、B2間便可得到VBE任意倍數(shù)的電壓。

圖中B1、B2分別接T1、T2的基極。假設(shè)I>>IB，則互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）f.電路的改進(jìn)2、改善低頻特性的電路（OCL）3.電路中增加復(fù)合管（1）優(yōu)點(diǎn)①可獲得更大的輸出功率；②可提高放大倍數(shù)β=β1β2，降低驅(qū)動電流；③可以使兩管比較對稱；（2）結(jié)構(gòu)互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）f.電路的改進(jìn)cbeT1T2ibic復(fù)合NPN型ie1ic2ie2ib2ieic1ib1becibicie3.電路中增加復(fù)合管晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定?；パa(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）f.電路的改進(jìn)（2）結(jié)構(gòu)3.電路中增加復(fù)合管互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）f.電路的改進(jìn)（3）復(fù)合管的電流放大系數(shù)β iC=iC1+iC2=β1ib1+β2ib2=β1ib1+β2ie1=β1ib1+β2(1+β1)ib1=(β1+β2+β1β2)ib1≈β1β2ib1=βib∴β=iC/ib=β1β2（4）缺點(diǎn)及解決辦法 缺點(diǎn)：復(fù)合管的穿透電流增大ICEO=ICEO2+β2ICEO1

解決辦法：ICEO1經(jīng)R分流一部分，r為負(fù)反饋電阻，提高工作的穩(wěn)定性RrcbeT1T2ibicie1ic2ie2ib2ieic1ib1改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路：

T1：電壓推動級

T1、R1、R2：

UBE倍增電路

T3、T4、T5、T6：復(fù)合管構(gòu)成的輸出級準(zhǔn)互補(bǔ)

輸出級中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對稱。+VCC-VCCR1R2RLυ

iT1T2T3T4T5T63.電路中增加復(fù)合管互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）f.電路的改進(jìn)+24Vυ

iRLT7T8RC8-24VR2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差動放大級反饋級偏置電路共射放大級UBE倍增電路恒流源負(fù)載準(zhǔn)互補(bǔ)功放級保險(xiǎn)管負(fù)載實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路集成功率放大器g.集成功率放大器特點(diǎn)：工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線，即可向負(fù)載提供一定的功率。集成功放LM384：生產(chǎn)廠家：美國半導(dǎo)體器件公司電路形式：OTL輸出功率：8

負(fù)載上可得到5W功率電源電壓：最大為28V14

--

電源端（Vcc）3、4、5、7--

接地端（GND）10、11、12--

接地端（GND）2、6--

輸入端（一般2腳接地）

8--

輸出端（經(jīng)500

電容接負(fù)載）)12345678910111213141--

接旁路電容（4.7

）9、13--

空腳（NC）集成功放LM384外部電路典型接法：500

-+0.1

2.781462147Vccui8

調(diào)節(jié)音量電源濾波電容外接旁路電容低通濾波,去除高頻噪聲輸入信號輸出耦合大電容g.集成功率放大器集成運(yùn)算放大器的基本單元電路4、偏置電路作用：向各級放大器提高合適的偏置電流，決定各級的Q點(diǎn)。要求：工作電流為微安級，而且要比較穩(wěn)定。為此，要求用不太大的電阻來實(shí)現(xiàn)小電流的電路。集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器的基本單元電路5、實(shí)際電路分析——F007集成運(yùn)算放大器⑦T1uiR11ku0－15v+15vT2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T12T13T14T17T