模擬電路獲獎(jiǎng)?wù)n件第五章.ppt

1、第五章 模擬集成單元電路,5.1 半導(dǎo)體集成電路(IC)概述 60年代初期出現(xiàn) 70年代后期VLSI出現(xiàn) 分為數(shù)字IC和模擬IC 如運(yùn)算放大器、電壓比較器 了解集成工藝的特點(diǎn),5.2 恒流源電路,1、基本鏡像恒流源,T0 和 T1 特性完全相同。,2、微電流恒流源 要求提供很小的靜態(tài)電流，又不能用大電阻。,1、要放大緩慢變化的信號(hào) 2、便于集成IC,能不能加隔直電容?,如何辦?,問(wèn)題?,問(wèn)題 :零點(diǎn)漂移。,前一級(jí)的溫漂將作為后一級(jí)的輸入信號(hào)，使得當(dāng) ui 等于零時(shí)， uo不等于零。利用差動(dòng)放大器可解決上述問(wèn)題。,有時(shí)會(huì)將信號(hào)淹沒(méi),5.3 基本CE差動(dòng)放大器,ui1,ui2,抑制零漂的原理,uo

2、= UC1 - UC2 = 0,uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0,當(dāng) ui1 = ui2 =0 時(shí)：,當(dāng)溫度變化時(shí)：,+UCC,ui1,+UCC,RC1,T1,RB1,RC2,T2,RB2,ui2,RE,UEE,uo,ud,ud,uc,uc,（1）電路結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱(chēng)，零漂抑制能力強(qiáng) （2）差模小信號(hào)范圍大，Vid28mv （3）雙電源供電，可使靜態(tài)時(shí)，VB，實(shí)現(xiàn)零輸入。從而避免有靜態(tài)電流流過(guò)信號(hào)源。,1、差動(dòng)放大器特點(diǎn)：,差放電路的幾種接法,輸入端接法,雙端輸入（浮地）,單端輸入,輸出端接法,雙端輸出（浮地）,單端輸出,不同的接法，放大性能有所不同,共模信號(hào)

3、：數(shù)值相等，極性相同的輸入信號(hào)。即 vs1= vs2= vic,2、差模信號(hào)與共模信號(hào),差模信號(hào)：數(shù)值相等，極性相反的輸入信號(hào)。即vs1= -vs2,一般定義：對(duì)于任意輸入的信號(hào): vs1 , vs2 ，都可分解成差模分量和共模分量的組合形式。,注意：vs1 =vic + vid /2 ； vs2 =vic - vid /2,例: vs1 = 20 mV , vs2 = 10 mV,則：vid = 10mV , vic = 15mV,差模分量:,共模分量:,vid = vs1 vs2,vic = (vs1 + vs2 ) /2,共模抑制比(CMRR)的定義,例: Ad=-200 Ac=0.1

4、KCMRR=20 lg (-200)/0.1 =66 dB,CMRR Common Mode Rejection Ratio,KCMRR =,KCMRR (dB) =,(分貝),場(chǎng)效應(yīng)管差分放大電路,例1： 擴(kuò)音系統(tǒng),功率放大器的作用： 用作放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。,5.4 功率放大器,例2：溫度控制,R1-R3:標(biāo)準(zhǔn)電阻,Ua : 基準(zhǔn)電壓,Rt :熱敏電阻,A：電壓放大器,Rt,T,UO,室溫T,Ub,UO1,uo,1、功放的特點(diǎn)和指標(biāo),(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(guò)晶體管的極限值: ICM 、BV

5、CEO 、 PCM 。,(2) 晶體管處于大信號(hào)工作狀態(tài)，非線(xiàn)性失真比小信號(hào)放大器嚴(yán)重。其指標(biāo)可用非線(xiàn)性失真系數(shù)D來(lái)衡量。一般采用圖解分析法。,(3) 電源提供的能量應(yīng)盡可能地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，以減少晶體管及線(xiàn)路上的損失。即要注意提高功放的效率（）。,Po: 負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。 PCC ： 電源提供的直流功率。,2、功放的分類(lèi),1、甲類(lèi)功放導(dǎo)通角360度 2、乙類(lèi)功放導(dǎo)通角180度 3、甲乙類(lèi)功放導(dǎo)通角大于180度 4、丙類(lèi)功放導(dǎo)通角小于180度,射極輸出器的輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，但做功放不適合。為什么？解釋如下：,射極輸出器能否做功率放大？,射極輸出器效率的估算：,若忽略晶體管的飽和壓

6、降和截止區(qū)，輸出信號(hào)Vo的峰值最大只能為：,Vo的取值范圍,交、直流負(fù)載線(xiàn),UCEQ = 0.5VCC,為得到較大的輸出信號(hào)，假設(shè)將Q點(diǎn)設(shè)置在負(fù)載線(xiàn)的中部，令信號(hào)波形正負(fù)半周均不失真 。,VCC/RL,1. 直流電源輸出功率,2. 最大負(fù)載功率,3. 最大效率,如何解決效率低的問(wèn)題？,辦法：降低Q點(diǎn)。,既降低Q點(diǎn)又不會(huì)引起截止失真的辦法：采用推挽輸出電路，或稱(chēng)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)射極輸出器。,缺點(diǎn)：但又會(huì)引起截止失真。,OTL: Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)：電路中采用兩支晶體管，NPN、 PNP各一支；兩管特性一致。,類(lèi)型：,

7、互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路,無(wú)輸出電容的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功放電路 （ OCL電路）,一、工作原理（設(shè)vi為正弦波）,電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,vi,-VCC,T1,T2,vo,+VCC,RL,iL,1. 由NPN型、PNP型三極管構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的射極輸出器對(duì)接而成。,2. 雙電源供電。,3. 輸入輸出端不加隔直電容。,動(dòng)態(tài)分析：(忽略導(dǎo)通壓降）,vi 0V,T1截止，T2導(dǎo)通,vi 0V,T1導(dǎo)通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式，稱(chēng)為乙類(lèi)放大。,因此，不需要隔直電容。,靜態(tài)分析：,vi = 0V T1、T2均不工作 vo = 0V,乙類(lèi)放大的輸入輸出波形關(guān)系

8、:,死區(qū)電壓,Vi,Vo,Vo,Vo,t,t,t,t,交越失真：輸入信號(hào) Vi在過(guò)零前后，輸出信號(hào)出現(xiàn)的失真稱(chēng)為交越失真。,(1) 靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零； (2) 每管導(dǎo)通時(shí)間等于半個(gè)周期 ； (3) 存在交越失真。,乙類(lèi)放大的特點(diǎn)：,二、參數(shù)計(jì)算,負(fù)載上得到的最大功率為：,若忽略晶體管的飽和壓降，則 RL 上的電壓和電流的最大幅值分別為：,滿(mǎn)激勵(lì)時(shí)電源提供最大直流平均功率：,流過(guò)每個(gè)電源的電流為半個(gè)正弦波，其平均值為:,則兩個(gè)電源提供的總功率為：,t,ic1,當(dāng)滿(mǎn)激勵(lì)時(shí),效率為：,結(jié)論：OCL電路效率較高； 電流、電壓波形存在失真。,每管最大平均管耗PT1max：,令,得出結(jié)論：,

9、輸出電流振幅為滿(mǎn)激勵(lì)電流振幅的63.7時(shí)， 每管有最大平均管耗,單管最大平均管耗PT1max 與最大輸出功率Pmax的關(guān)系：,結(jié)論：乙類(lèi)功放最大平均管耗 為最大輸出功率的五分之一,三、功率管極限參數(shù)限制,由,得,四、電路的改進(jìn),1. 克服交越失真,交越失真產(chǎn)生的原因： 在于晶體管特性存在非線(xiàn)性，vi vT時(shí)晶體管截止。,甲乙類(lèi)放大的波形關(guān)系：,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。,無(wú)輸出變壓器的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功放電路 （OTL電路）,一、特點(diǎn),1. 單電源供電；,2. 輸出加有大電容。,二、靜態(tài)分析,則 T1、T2 特性對(duì)稱(chēng)，,令：,三、動(dòng)態(tài)分析(忽略導(dǎo)通壓降）,設(shè)輸入端在 0.5VCC 直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。,若輸出電容足夠大， VC基本保持在0.5VCC ，負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱(chēng)，但存在交越失真。,RL,vi,T1,T2,+VCC,C,A,UL,+,-,時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；,時(shí)，,T1截止、 T2導(dǎo)通。,四、