基本放大电路21.ppt

2.6.2 负反馈的分析方法 分析步骤： 3. 是否负反馈？ 4. 是负反馈！那么是何种类型的负反馈？ （判断反馈的组态） 1. 找出反馈网络（电阻）。 2. 是交流反馈还是直流反馈？ 判断负反馈的方法瞬时极性法 假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次 经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输 出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反 馈。反之为正反馈。 如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化 开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变 化开始。 判断时在输入端也要反映出反馈信号与输入信 号的比较关系。 例1：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态 。 uo uf ube uc1 ub2 uc2 ufube=ui-uf uc1 ub2uc2uo + C1 RB1 RC1 RB21 RB22 RC2 RE2 RE1 CE C3 C2 +EC uo ui + T1 T2 Rf 此电路是电压串联负反馈， 对直流不起作用。 分析中用到了三极管的集电极与基极相位相 反这一性质。 4 这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆 。 分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并 且注意符号的使用规则。 如果反馈对交直流均起作用（本题即是），可 以用全量。 瞬时极性法所判断的也是相位的关系。电路中两 个信号的相位不是同相就是反相，因此若两个信 号都上升，它们一定同相；若另一个信号下降而 另一个上升，它们一定反相。 5 例2：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态 。 +UCC RC C2 C1 Rf ui uo i ib if 电压反馈 并联反馈 uoifib=i+if uo 此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。 +UCC RC C2 C1 Rf ui uo i ib if 问题：三极管的静态工作点如何提供？能否在 反馈回路加隔直电容？ 不能！Rf为三极管提供静态电流！ 例3：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态 。 电流反馈 并联反馈 iE2uFiFiB uC1 uB2 uC1uB2 iB2iE2 uo ui i iB iFuF RE2 Rf RE1 RC1RC2 +UCC iE2 例4：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态 。 电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳 定静态工作点。 uo ui i iB iFuF RE2 Rf RE1 RC1RC2 +UCC iE2 uC1 uB2 例5：判断如图电路中RE1、RE2的负反馈作用。 RC RB1 RB2 RE1 RE2 CE C2 C1 +UCC uo ui ube ie 电流串联反馈 RE2对交流反 馈不起作用 1. 对交流信号： ieueube=ui-ue ibie RE1：电流串联负反馈。 2. 对直流信号： RE1、RE2对 直流均起作 用，通过反 馈稳定静态 工作点。 反馈过程： IE RC RB1 RB2 RE1 RE2 CE C2 C1 +UCC uo ui UBE IE UB UE UE=IE(RE1+RE2)UBE=UBUE IBIE 例6：判断如图电路中RE3的负反馈作用。 +UCC T1 T2 T3 RB1 RC1RB2 RC2 RB3 RC3 RE3 uiube1 uf ie3 ie3 ufube1=uiufuc1 uc2 ib3ie3 电流串联负反馈，对直流不起作用。 2.6.3 负反馈对放大电路的影响 基本放大 电路Ao 反馈回电 路F + 反馈电路的 基本方程 一、对放大倍数的影响 Ao 开环放大倍数 Af闭环放大倍数 反馈深度定义： 同相，所以 则有：负反馈使放大倍数下降。 引入负反馈使电路的稳定性提高。 (2 ) 中， (1 ) (3) 若称为深度负反馈，此时 在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈 网络有关。 二、改善波形的失真 Ao ui ud Ao ui uo F uduo 加反馈前 加反馈后 三、对输入、输出电阻的影响 1. 串联反馈使电路的输入电阻增加： 2. 并联反馈使电路的输入电阻减小： 3. 电压反馈使电路的输出电阻减小： 4. 电流反馈使电路的输出电阻增加： 四、对通频带的影响 引入负反馈使电路的通频带宽度增加： f Au Ao 0.7Af 0.7Ao Af fL下限截 止频率 fH上限截 止频率 耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合。 第一级 放大电路 输 入 输 出 第二级 放大电路 第 n 级 放大电路 第 n-1 级 放大电路 耦合：即信号的传送。 功放级 2.7多级阻容耦合放大电路 设: 1=2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k 2.7.1 典型电路 前级后级 +UCC RS 1M (+24V) R1 20k 27k C2 C3 R3 R2 RL RE2 82k 43k 10k 8k 10k C1 RC2 T1 RE1 CE T2 对耦合电 路要求： 静态：保证各级Q点设置 动态: 传送信号 减少压降损失 波形不失真 阻容耦合电路的频率特性： f A 耦合电 容造成 三极管结 电容造成 关键:考虑级间影响。 1. 静态: Q点同单级 2. 动态性能: 方法: ri2 = RL1 ri2 2.7.2 性能分析 +UCC RS 1M (+24V) R1 20k 27k C2 C3 R3 R2 RL RE2 82k 43k 10k 8k 10k C1 RC2 T1 RE1 CE T2 考虑级间影响 2 ri , ro : 概念同单级 1 rirori2 +UCC RS 1M (+24V) R1 20k 27k C2 C3 R3 R2 RL RE2 82k 43k 10k 8k 10k C1 RC2 T1 RE1 CE T2 微变等效电路: ri2 +UCC RS 1M (+24V) R1 20k 27k C2 C3 R3 R2 RL RE2 82k 43k 10k 8k 10k C1 RC2 T1 RE1 CE T2 RE1 R2R3 RC2 RL RS R1 1. ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1 其中: RL1= RE1/ ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe1=RE1/RL1 = RE1/ri2= 27 / 1.7 1.7k ri =1000/(2.9+511.7) 82k 2. ro = RC2= 10k RE1 R2R3 RC2 RL RS R1 3. 中频电压放大倍数: 其中： RE1 R2R3 RC2 RL RS R1 RE1 R2R3 RC2 RL RS R1 2.8.1 直接耦合电路的特殊问题 R2 、RE2 : 用于设置合适的Q点。 问题 1 :前后级Q点相互影响。 2.8 差动放大电路 u i RC1R1 T1 +UCC uo RC2 T2 R2 RE2 问题 2 :零点漂移。 uo t 0 有时会将 信号淹没 当 ui 等于零时， uo不等于零。 1.结构 特点：结构对称。 2.8.2 基本型差动放大器 ui1 ui2 uo +UCC RC R1 T1 RB RC R1 T2 RB 抑制零漂的原理: uo= uC1 - uC2 = 0 uo= (uC1 + uC1 ) - (uC2 + uC2 ) = 0 当 ui1 = ui2 =0 时： 当温度变化时： uo ui 1 +UCC RCR1 T1 RB RC R1 T2 RB ui2 一、结构 为了使左右平衡，可 设置调零电位器: 2.8.3 双电源长尾式差放 uo ui 1 +UCC RC T1 RB RC T2 RB ui2 RE UCC 二、 静态分析 温度T ICIE = 2IC UE UBE IB IC 1. RE的作用： 抑制温度漂移 设ui1 = ui2 = 0 自动稳定 RE 具有强负反馈作用 uo ui 1 +UCC RC T1 RB RC T2 RB ui2 RE UCC uo ui1 +UCC RC T1 RB RC T2 RB ui2 RE UCC 2. Q点的计算 直流通路 IC1= IC2= IC= IB UC1= UC2= UCCICRC UE1= UE2 =IBRBUBE UCE1= UCE2 = UC1UE1 IB IC1IC2 IB IE 三、 动态分析 输入信号分类 (1)差模(differential mode)输 入 ui1 = -ui2= ud (2)共模( common mode) 输入 ui1 = ui2 = uC 共模抑制比（Common - Mode Rejection Ratio)的 定义: KCMRR = KCMRR (dB) =(分贝) 差模电压 放大倍数: 共模电压 放大倍数: (3) 任意输入的信号: ui1 , ui2 注意：ui1 = uC + ud ；ui2 = uC - ud 首先将信号分解： 例: ui1 = 20 mV , ui2 = 10 mV 则：ud = 5mV , uc = 15mV 差模分量: 共模分量: (一) 差模输入 均压器 R R uo ui +UCC RC T1 RB RC T2 RB RE UCC RE 对差模信号作用 ui1 ui2 ib1 , ic1 ib2 , ic2 ic1 = - ic2iRE = ie1+ ie2 = 0 uRE = 0 R R uo ui +UCC RC T1 RB RC T2 RB RE UCC ib2 ib1 ic2ic1 iRE RE对差模信号不起作用 差模信号通路 T1单边微变 等效电路 uod1 RB B1 E C1 RC ib1 ui1 rbe1 ib1 RR uo ui1 RC T1 RB RC T2 RB ib2ib1 ic2ic1 ui2 uod1 uod2 E 1. 放大倍数 单边差模放大倍数: uod1 RB B1 E C1 RC ib1 ui1 rbe1 ib1 若差动电路带负载RL(接在C1与C2之间 ), 对于差动信号而言，RL中点电位为 0, 所以放大倍数： 即:总的差动电压放大倍数为 差模电压放大倍数: ro = 2RC ri ri ro 输入电阻： 输出电阻： 2. 输入输出电阻 RR uo ui1 +UCC RC T1 RB RC T2 RB ib2ib1 ic2ic1 ui2 uod1 uod2 E (二) 共模输入 RE对共模信号起作用，并且iRE=2ie1。 uC ic1 、 ic2 iRE 、 uRE +UCC uoc RC T1 RB RC T2 RB RE UCC uC uoc2 uoc1 ic1 ic2 iRE uRE 共模信号通路: uoc RC T1 RB RC T2 RB 2RE uC1 uoc2 uoc1 ic1 ic2 uC2 2RE T1单边微变等效电路 RC RB 2RE ic1 uc1 uoc1 ib1 ib1 ie1 rbe1 KCMRR AC 0 问题：负载影响共模放大倍数吗？ 不影响！ RR uo ui1 RC T1 RB RC T2 RB ib2ib1 ic2ic1 ui2 E +UCC 2.8.4 恒流源式差放电路 电路结构: IC3 R2 T3 R1 R3 -UEE RR uo ui1 RC T1 RB RC T2 RB ib2ib1 ic2ic1 ui2 E +UCC IC3 R2 T3 R1 R3 -UEE rce3 1M 恒流源 uCE IB3 iC UCE 3 IC3 Q UCE3 T3 :放大区 RR uo ui1 RC T1 RB RC T2 RB ib2ib1 ic2ic1 ui2 E +UCC IC3 R2 T3 R1 R3 -UEE 1. 恒流源相当于阻值很大的电阻。 2. 恒流源不影响差模放大倍数。 3. 恒流源影响共模放大倍数，使共模 放大倍数减小，从而增加共模抑制比 ，理想的恒流源相当于阻值为无穷的 电阻，所以共模抑制比是无穷。 恒流源的作用 2.8.5 差放电路的几种接法 输入端 接法 双端 单端 输出端 接法 双端 单端 差模电压放大倍数： 双端输出：Ad = Ad1 单端输出： ui1 +UCC ui2 uo C1 B1 C2 E B2 RC T1 RB RC T2 RB IC3 -UEE (1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作 在恒流区，场效应管的偏置电路相对 简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。 组成原则： 静态分析： 估算法、图解法。 动态分析： 微变等效电路法。 分析方法： 2.9 场效应管放大电路 2.9.1 场效应管的微变等效电路 G S D 跨导 漏极输出电阻 uGS iD uDS 很大， 可忽略。 场效应管的微变等效电路为： G S D uGS iD uDS S GD ugs gmugs uds S GD rDSugsgmugsuds 2.9.2 静态分析 求：UDS和 ID。 设：UGUGS 则：UGUS 而：IG=0 所以： UDD=20V uo RS ui CS C2 C1 R1 RD RG R2 RL 150k 50k 1M 10k 10k G D S 10k uo UDD=20V RS ui CS