模拟电子技术基础多级放大电路

课程回顾 一 典型电路 二 典型电路 第3章多级放大电路 3 1多级放大电路的耦合方式 3 2多级放大电路的动态分析 3 3直接耦合放大电路 3 1多级放大电路的耦合方式 3 1 1 直接耦合 3 1 2 阻容耦合 3 1 3 变压器耦合 3 1 1 直接耦合 既是第一级的集电极电阻 又是第二级的基极电阻 Q1合适吗 直接连接 如何设置合适的静态工作点 对哪些动态参数产生影响 Re 必要性 UCEQ1太小 加Re Au2数值 改用D 若要UCEQ1大 则改用DZ 要求 对直流相当于一个电压源 对交流等效于一个小电阻 NPN型管和PNP型管混合使用 UCQ1 UBQ2 UBQ1UCQ2 UCQ1 UCQ1 UBQ2 UBQ1UCQ2 UCQ1 Re 解决 集电极电位逐级升高的问题 直接耦合的优缺点 缺点 静态工作点相互影响 优点 良好的低频性能 适合于集成电路 直接耦合的优缺点 缺点 静态工作点相互影响 优点 良好的低频性能 适合于集成电路 3 1 2 阻容耦合 Q点相互独立 不能放大变化缓慢的信号 低频特性差 不能集成化 利用电容连接信号源与放大电路 放大电路的前后级 放大电路与负载 为阻容耦合 3 1 3 变压器耦合 理想变压器情况下 负载上获得的功率等于原边消耗的功率 从变压器原边看到的等效电阻 电压放大倍数 1 直接耦合 2 阻容耦合 3 变压器耦合 课程回顾 缺点 静态工作点相互影响 优点 良好的低频性能 适合于集成电路 Q点相互独立 不能放大变化缓慢的信号 低频特性差 不能集成化 主要用在高频大功率放大电路中 在这里 集成电路无法满足要求 采用分立元件构成变压器耦合放大电路实现 3 2多级放大电路的动态分析 二 分析举例 一 动态参数分析 一 动态参数分析 1 电压放大倍数 2 输入电阻 3 输出电阻 对电压放大电路的要求 Ri大 Ro小 Au的数值大 最大不失真输出电压大 1 静态分析 二 分析举例 2 动态分析 先画交流通路 3 3直接耦合放大电路 差分放大电路 3 3 1 直接耦合放大电路的零点漂移现象 3 3 2 差分放大电路 3 3 3 直接耦合互补输出级 适用范围 频率过低的信号或集成电路 一 零点漂移现象及其产生的原因 1 什么是零点漂移现象 uI 0 uO 0的现象 产生原因 温度变化 晶体管的特性参数对温度敏感 直流电源波动 元器件老化 其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因 故也称零漂为温漂 克服温漂的方法 引入直流负反馈 温度补偿 热敏元件或差分放大器 典型电路 差分放大电路 3 3 1 直接耦合放大电路的零点漂移现象 3 3 2 差分放大电路 一 电路的组成 演义过程如下 a图 Q点基本稳定 但仔细研究 温度变化时 ICQ会有微小的变化 可以想象 只要采用直接耦合方式 这种变化就会逐级放大 b图 寻找一个受温度控制的直流电源 a 带有Re负反馈电阻 b 带有温控的电压源 零点漂移 零输入零输出 演义过程 C图 寻找管子特性完全相同的相同电路 以集电极电位差作为输出 c 对称电路加共模信号 理想对称 d 加差模信号 共模信号 大小相等 极性相同 差模信号 大小相等 极性相反 d图 1 输出电压uo uC1 uC2 2uC1 2 在差模信号作用下 Re中的电流变化率为零 即提高了对差模信号的放大能力 e图 为了简化电路 便于调解Q点 也为了是直流电源与信号源 共地 d 加差模信号 e 实用差模放大电路 演义过程 信号特点 能否放大 解释 1 差动 是指当两个输入端之间有差别 即变化量 时 输出电压才有变动 变化量 的意思 2 由于Re接负电源 VEE 拖一个尾巴 故称长尾式电路 典型电路 二 长尾式差分放大电路的组成 Rb很小 通常为信号源内阻 电路参数理想对称 Q点 晶体管输入回路方程 通常 Rb较小 且IBQ很小 故 晶体管输入回路方程 晶体管输入回路方程 通常 Rb较小 且IBQ很小 故 晶体管输入回路方程 通常 Rb较小 且IBQ很小 故 晶体管输入回路方程 通常 Rb较小 且IBQ很小 故 晶体管输入回路方程 通常 Rb较小 且IBQ很小 故 晶体管输入回路方程 1 课程回顾 1 零点漂移现象及其产生的原因 适用范围 频率过低的信号或集成电路 零点漂移现象 uI 0 uO 0的现象 产生原因 晶体管的特性对温度敏感 故也称零漂为温漂 2 长尾式差分放大电路的Q点 然后 得出晶体管输入回路方程 通常 Rb较小 且IBQ很小 故 先画直流通路 3 长尾式差分放大电路的动态分析 共模信号 大小相等 极性相同 差模信号 大小相等 极性相反 2 抑制共模信号 共模信号 数值相等 极性相同 分析思路 先画共模时的交流通路 输入信号 在交流通路中 可写为 继续讲课 Re的共模负反馈作用 与第2章静态工作点稳定电路 图2 4 2 的原理一样 Re的共模负反馈作用 温度变化所引起的变化等效为共模信号 如T uIC iB1 iB2 iC1 iC2 uE uBE1 uBE2 iB1 iB2 iC1 iC2 抑制了每只差分管集电极电流 电位的变化 3 差模信号的动态分析 差模信号 数值相等 极性相反的输入信号 即 注 图中的iE1等为瞬时信号 瞬时电路图 1 电路构成 注意讨论的思路 iE1 iE2 Re中差模电流为零 即Re对差模信号无反馈作用 注 差模信号下 E点等效于接 地 同时 负载电阻的中点在差模信号作用下不变 也相当于接 地 差模信号 可看成一种交流信号处理 先画差模交流通路 2 Re对差模信号的作用 3 差模信号作用时的动态分析 差模放大倍数 共模抑制比KCMR 综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力 在实际应用时 信号源需要有 接地 点 以避免干扰 或负载需要有 接地 点 以安全工作 根据信号源和负载的接地情况 差分放大电路有四种接法 双端输入双端输出 双端输入单端输出 单端输入双端输出 单端输入单端输出 四 差分放大电路的四种接法 双端输入单端输出 首先 进行电路的分析 解剖 瞬时电路 瞬时电路 根据戴维南定理 瞬时电路 瞬时电路 1 Q点分析 瞬时电路 直流通路 由于输入回路参数对称 所以IEQ IBQ ICQ与双端输出时一样 但是输出回路不对称 所以UCQ1 UCQ2 从而使UCEQ1 UCEQ2 直流通路 2 差模信号作用下的动态分析 差模信号下的交流通路 瞬时电路 差模交流通路 差模交流通路 差模微变等效电路 课程回顾 双端输入双端输出 课程回顾 差分放大电路的四种接法 2 差模信号作用时 1 共模信号作用时 双端输入单端输出 1 差模信号作用下 2 共模信号作用下的分析 瞬时电路 瞬时电路 注 三极管发射极与电源 VEE之间的电压不变 瞬时电路 共模交流通路 共模信号下 T1管一边的交流通路 共模信号下 T1管一边的微变等效电路 共模信号下 T1管一边的交流通路 3 单端输入双端输出 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入 若输入交流信号为 uI 则 uId uI uIc uI 2 测试 差模输出 共模输出 4 单端输入单端输出 由于单端输入可以等效成双端输入形式 然后在按照双端输入 单端输出情况进行动静态的分析 单端输入 单端输出与双端输入 单端输出的静态工作点 动态参数分析完全相同 5 四种接法的比较 电路参数理想对称条件下 输入方式 Ri均为2 Rb rbe 双端输入时无共模信号输入 单端输入时有共模信号输入 输出方式 Q点 Ad Ac KCMR Ro均与之有关 五 具有恒流源的差分放大电路 Re越大 每一边的漂移越小 共模负反馈越强 单端输出时的Ac越小 KCMR越大 差分放大电路的性能越好 但为使静态电流不变 Re越大 VEE越大 以至于Re太大就不合理了 需在低电源条件下 设置合适的IEQ 并得到得到趋于无穷大的Re 解决方法 采用电流源取代Re 具有恒流源差分放大电路的组成 等效电阻为无穷大 近似为恒流 若UBE的变化可忽略不计 IE3 IC3基本不随温度变化 1 RW取值应大些 还是小些 2 RW对动态参数的影响 3 若RW滑动端在中点 写出Ad Ri的表达式 六 差分放大电路的改进 1 加调零电位器RW 若uI1 10mV uI2 5mV 则uId uIc uId 5mV uIc 7 5mV 讨论一 讨论二 1 uI 10mV 则uId uIc uId 10mV uIc 5mV 例3 3 1 解 1 2 2 分析 用直流电表测得的输出电压既含有直流量又含有变化量 首先计算T1管的直流集电极电位 然后用所测电压计算T1管的差模集电极电位 3 3 3直接耦合互补输出级 二 基本电路 三 消除交越失真的互补输出级 四 准互补输出级 一 对输出级的要求 一是输出电阻低 二是最大不失真输出电压尽可能大 一 对输出级的要求 不符合要求 共射 共基电路不合适 共集电路有点谱 但带上负载后静态工作点会产生变化 且输出不失真电压也将减少 需要改进 二 基本电路 静态时T1 T2均截止 UB UE 0 1 特征 T1 T2特性理想对称 输入电压为零时 输出电压也为零 2 静态分析 T1的输入特性 3 瞬时分析 定性分析时 ui正半周 电流通路为 VCC T1 RL 地 uo ui 两只管子交替工作 两路电源交替供电 双向跟随 ui负半周 电流通路为地 RL T2 VCC uo ui 1 差分放大电路的四种接法总结 输入方式 Ri均为2 Rb rbe 1 Rw 输出方式 Q点 Ad Ac KCMR Ro均与之有关 课程回顾 输入电阻大 输出电阻低 最大不失真输出电压尽可能大 输出电流大 2 直接耦合互补输出级 1 目标要求 2 交越失真 仔细分析时 消除失真的方法 设置合适的静态工作点 信号在零附近两只管子均截止 开启电压 静态时T1 T2处于临界导通状态 有信号时至少有一只导通 偏置电路对动态性能影响要小 3 思路要清晰