【精品课件教案ppt】 第三章 几种常用的放大电路

第三章 几种常用的放大电路 3.1 3.1 多级放大电路多级放大电路 第二级第二级 推动级推动级 输入级 输入级 输出级输出级 输入输入输出输出 3.1.1 3.1.1 耦合方式耦合方式 常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器 耦合。耦合。 3.1.2 3.1.2 RCRC阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路 第一级第一级第二级第二级负载负载信号源信号源 两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接 RB1RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + + + + + RS + RC2 C3 CE2 RE2 RL + + +UCC + T1T2 1 1、 静态分析静态分析 由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流 通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不每级的静态工作点互相独立，互不 影响，可以各级单独计算影响，可以各级单独计算。 两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。 RB1RC1 C1 C2 RB2 CE1 RE1 + + + + + RS + RC2 C3 CE2 RE2 RL + + +UCC + T1T2 2 2、 动态分析动态分析 微变等效电路微变等效电路 第一级第二级 rbe RB2 RC1 E B C + - + - + - RS rbe RC2 RL E B C + - RB1 例例1:1: 如图所示的两级电压放大电路， 已知1= 2 =50, T1和T2均为3DG8D。 (1) (1) 计算前、后级放大电路的静态值计算前、后级放大电路的静态值( (U UBE BE=0.6V); =0.6V); (2) (2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻；求放大电路的输入电阻和输出电阻； (3)(3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。 RB1 C1 C2 RE1 + + RC2 C3 CE + + +24V + T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 解: (1) 两级放大电路的静态值可分别计算。 第一级是射极输出器第一级是射极输出器: : RB1 C1 C2 RE1 + + RC2 C3 CE + + +24V + T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路解: RB1 C1 C2 RE1 + + RC2 C3 CE + + +24V + T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路解: RB1 C1 C2 RE1 + + RC2 C3 CE + + +24V + T1 T2 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ + _ + _ (2)(2) 计算计算 r r i i 和和 r r 0 0 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等 于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它 的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即 是第二级输入电阻 ri2。 微变等效电路微变等效电路 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ + _ + _ (2) 计算 r i和 r 0 (2)(2) 计算计算 r r i i 和和 r r 0 0 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ + _ + _ (3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ + _ + _ (3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 rbe2 RC2 rbe1 RB1 RE1 + _ + _ + _ 第二级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路 总电压放大倍数 直接耦合：直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。 可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。 3.2 3.2 差分放大电路差分放大电路 +UCC uo RC2 T2 ui RC1 R1 T1 R2 + + RE2 (2) (2) 零点漂移零点漂移 零点漂移：零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。 uo t O 产生的原因：产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。 直接耦合存在的两个问题：直接耦合存在的两个问题： (1) 前后级静态工作点相互影响 3.2.1 3.2.1 差放放大电路的基本形式差放放大电路的基本形式 1 1、零点漂移的抑制、零点漂移的抑制 uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + + T2 2 2、信号输入方式、信号输入方式 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出 电压为零，即电压为零，即对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力。 (1) (1) 共模信号共模信号 u ui1 i1 = = u ui2 i2 大小相等、极性相同 大小相等、极性相同 + + + + + + +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + + T2 两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化， (2)(2) 差模信号差模信号 u ui1 i1 = = u ui2 i2 大小相等、极性相反 大小相等、极性相反 u uo o = (= (V VC1 C1 V VC1 C1 ) )( (V VC2 C2 + + V VC C ) = ) =2 2 V VC1 C1 即即对差模信号有放大能力对差模信号有放大能力。 + + + + + + +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + + T2 (3) (3) 比较输入比较输入 u u i1 i1 、 、u ui2 i2 大小和极性是任意的。 大小和极性是任意的。 例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV 共模信号共模信号差模信号差模信号 放大器只放大器只 放大两个放大两个 输入信号输入信号 的差值信的差值信 号号差动差动 放大电路。放大电路。 3 3、存在问题：、存在问题：不全对称、单输出时无法抑制零漂不全对称、单输出时无法抑制零漂 3.2.2 3.2.2 典型差分放大电路（长尾）典型差分放大电路（长尾） +UCC CC uo ui1 RC RP T1 RB RC ui2 RE RB + + T 2 2 EE + R RE E 的作用：的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。 EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。 电位器 RP : 起调零作用。 静态分析 发射极电位 VE 0 每管的基极电流 每管的集 射极电压 RC +UCC RB1 T1 RE -EE IB 2IE IC IE +UCE + UBE + 单管直流通路 动态分析 单管差模信号通路 同理可得 T1 RC ibic + uo1 RB + ui1 单管差模电压放大倍数 双端输入双端输出差分电路的差模电压放大倍数为 当在两管的集电极之间接入负载电阻时 式中 两输入端之间的差模输入电阻为 两集电极之间的差模输出电阻为 即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出 差分电路的一半。 共模抑制比共模抑制比 KCMR越大，说明差放分辨 差模信号的能力越强，而抑制 共模信号的能力越强。 3.3 3.3 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路 3.3.13.3.1对功率放大电路的基本要求对功率放大电路的基本要求 功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：是放大电路的是放大电路的输出级输出级，去推，去推 动负载工作。动负载工作。 (1) (1) 输出的功率输出的功率尽可能大尽可能大。 (2)(2)效率效率要高。要高。 (3)(3)非线性失真要小。非线性失真要小。 IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O 晶体管的工作状态晶体管的工作状态 甲类工作状态甲类工作状态 乙类工作状态乙类工作状态 甲乙类工作状态甲乙类工作状态 3.3.2 3.3.2 OTLOTL电路电路 1 1、静态时、静态时( (ui= 0) ) , IC1 0， IC2 0 OTL原理电路 电容两端的电压电容两端的电压 RL ui T1 T2 +UCC C A uO + + - + - c RL ui T1 T2 A uo +- + - 2 2、动态时、动态时 ic1 ic2 交流通路 uo 3、交越失真 当输入信号ui为正弦波时， 输出信号在过零前后出现的 失真称为交越失真。 交越失真产生的原因 由于晶体管特性存在非线性， ui 死区电压晶体管导通不好。 交越失真 工作于甲乙类状态。 *克服交越失真的措施 ui t O O uo t O O 4、 克服交越失真的OTL互补对称放大电路 OTL互补对称放大电路 Ot ui O t uo iC2 iC1 RL R R D1 D2 T1 T2 +UCC A C + uo + + CL + B 5、输出最大不失真功率 ： 3.3.3 无输出电容(OCL)的互补对称放大电路 OCL电路需用正负 两路电源。其工作原理 与OTL电路基本相同。 R1 RL R3 R2 D1 D2 T1 T2 +UCC A C + Ui + uo UCC + 输出最大不失真功率： 3.3.4 复合管 复合管的构成 方式 1 C C B B E E T1 NPN T2 NPN ib ic ie B E C ib ic ie NPN 复合管的电流放大系数 1 2 复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同 方式方式2 2 E B C T T1 1 PNPPNP T2 NPN ib ic ie B C E ib ic ie PNP 3.4 3.4 集成运算放大器集成运算放大器 1. 1. 集成电路集成电路特点特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠 性高、价格低。 集成电路：集成电路：是把整个电路的各个元件以及相互之间的 联接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不 可分的整体。 3.4.1 集成运放特点、组成、符号 输出端 2.2.组成组成 偏置 电路 输入级中间级输出级输入端 3. 3.运算放大器运算放大器的符号的符号 反相 输入端 uo + + u u + 同相 输入端 信号传 输方向 输出端 + + Auo 理想运放开环 电压放大倍数 实际运放开环 电压放大倍数 3.4.23.4.2主要参数主要参数 P P5555 1. 最大输出电压UOPP 2. 开环电压放大倍数Auo 3. 输入失调电压UIO 4. 输入失调电流IIO 5. 输入偏置电流IIB 6. 共模输入电压范围UICM 理想的运算放大器。 1、理想化的主要条件： 1.开环电压放大倍数 2.差模输入电阻 3.开环输出电阻 4.共模抑制比 3.4.3 3.4.3 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据 在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是 2 2、分析依据、分析依据 表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的 曲线称为传输特性。 uo o U U O(satO(sat) ) U U O(satO(sat) ) U U imim U U imim 线性区 正饱和区 负饱和区 运放要工作在线性 区必须有负反馈。 uo u+ + + u Auo 理想运放电压传输特性理想运放电压传输特性 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据 uo o U U O(satO(sat) ) U U O(satO(sat) ) 正饱和区 负饱和区 因为理想运放 开环电压放大倍数 所以，当时， uo发生跃变 uo u+ + + u 运放器工作在线性区的分析依据 相当于两输入端