模拟电路获奖课件第五章PPT.ppt

第五章模拟集成单元电路 5 1半导体集成电路 IC 概述60年代初期出现70年代后期VLSI出现分为数字IC和模拟IC如运算放大器 电压比较器了解集成工艺的特点 5 2恒流源电路 1 基本镜像恒流源 T0和T1特性完全相同 2 微电流恒流源要求提供很小的静态电流 又不能用大电阻 1 要放大缓慢变化的信号2 便于集成IC 能不能加隔直电容 如何办 问题 问题 零点漂移 前一级的温漂将作为后一级的输入信号 使得当ui等于零时 uo不等于零 利用差动放大器可解决上述问题 有时会将信号淹没 5 3基本CE差动放大器 ui1 ui2 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 UCC ui1 UCC RC1 T1 RB1 RC2 T2 RB2 ui2 RE UEE uo ud ud uc uc 1 电路结构完全对称 零漂抑制能力强 2 差模小信号范围大 Vid 28mv 3 双电源供电 可使静态时 VB 实现零输入 从而避免有静态电流流过信号源 1 差动放大器特点 差放电路的几种接法 输入端接法 双端输入 浮地 单端输入 输出端接法 双端输出 浮地 单端输出 不同的接法 放大性能有所不同 共模信号 数值相等 极性相同的输入信号 即vs1 vs2 vic 2 差模信号与共模信号 差模信号 数值相等 极性相反的输入信号 即vs1 vs2 一般定义 对于任意输入的信号 vs1 vs2 都可分解成差模分量和共模分量的组合形式 注意 vs1 vic vid 2 vs2 vic vid 2 例 vs1 20mV vs2 10mV 则 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 的定义 例 Ad 200Ac 0 1KCMRR 20lg 200 0 1 66dB CMRR CommonModeRejectionRatio KCMRR KCMRR dB 分贝 场效应管差分放大电路 例1 扩音系统 功率放大器的作用 用作放大电路的输出级 以驱动执行机构 如使扬声器发声 继电器动作 仪表指针偏转等 5 4功率放大器 例2 温度控制 R1 R3 标准电阻 Ua 基准电压 Rt 热敏电阻 A 电压放大器 Rt T UO 室温T Ub UO1 uo 1 功放的特点和指标 1 功放电路中电流 电压要求都比较大 必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值 ICM BVCEO PCM 2 晶体管处于大信号工作状态 非线性失真比小信号放大器严重 其指标可用非线性失真系数D来衡量 一般采用图解分析法 3 电源提供的能量应尽可能地转换给负载 以减少晶体管及线路上的损失 即要注意提高功放的效率 Po 负载上得到的交流信号功率 PCC 电源提供的直流功率 2 功放的分类 1 甲类功放导通角360度2 乙类功放导通角180度3 甲乙类功放导通角大于180度4 丙类功放导通角小于180度 射极输出器的输出电阻低 带负载能力强 但做功放不适合 为什么 解释如下 射极输出器能否做功率放大 射极输出器效率的估算 若忽略晶体管的饱和压降和截止区 输出信号Vo的峰值最大只能为 Vo的取值范围 交 直流负载线 UCEQ 0 5VCC 为得到较大的输出信号 假设将Q点设置在负载线的中部 令信号波形正负半周均不失真 VCC RL 1 直流电源输出功率 2 最大负载功率 3 最大效率 如何解决效率低的问题 办法 降低Q点 既降低Q点又不会引起截止失真的办法 采用推挽输出电路 或称互补对称射极输出器 缺点 但又会引起截止失真 OTL OutputTransformerLess OCL OutputCapacitorLess 互补对称 电路中采用两支晶体管 NPN PNP各一支 两管特性一致 类型 互补对称功率放大电路 无输出电容的互补对称功放电路 OCL电路 一 工作原理 设vi为正弦波 电路的结构特点 vi VCC T1 T2 vo VCC RL iL 1 由NPN型 PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成 2 双电源供电 3 输入输出端不加隔直电容 动态分析 忽略导通压降 vi 0V T1截止 T2导通 vi 0V T1导通 T2截止 iL ic1 iL ic2 T1 T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式 称为乙类放大 因此 不需要隔直电容 静态分析 vi 0V T1 T2均不工作 vo 0V 乙类放大的输入输出波形关系 死区电压 Vi Vo V o V o t t t t 交越失真 输入信号Vi在过零前后 输出信号出现的失真称为交越失真 1 静态电流ICQ IBQ等于零 2 每管导通时间等于半个周期 3 存在交越失真 乙类放大的特点 二 参数计算 负载上得到的最大功率为 若忽略晶体管的饱和压降 则RL上的电压和电流的最大幅值分别为 满激励时电源提供最大直流平均功率 流过每个电源的电流为半个正弦波 其平均值为 则两个电源提供的总功率为 t ic1 当满激励时 效率为 结论 OCL电路效率较高 电流 电压波形存在失真 每管最大平均管耗PT1max 令 得出结论 输出电流振幅为满激励电流振幅的63 7 时 每管有最大平均管耗 单管最大平均管耗PT1max与最大输出功率P max的关系 结论 乙类功放最大平均管耗为最大输出功率的五分之一 三 功率管极限参数限制 由 得 四 电路的改进 1 克服交越失真 交越失真产生的原因 在于晶体管特性存在非线性 vi vT时晶体管截止 甲乙类放大的波形关系 特点 存在较小的静态电流ICQ IBQ 每管导通时间大于半个周期 基本不失真 无输出变压器的互补对称功放电路 OTL电路 一 特点 1 单电源供电 2 输出加有大电容 二 静态分析 则T1 T2特性对称 令 三 动态分析 忽略导通压降 设输入端在0 5VCC直流电平基础上加入正弦信号 若输出电容足够大 VC基本保持在0 5VCC 负载上得到的交流信号正负半周对称 但存在交越失真 RL vi T1 T2 VCC C A UL 时 T1导通 T2截止 时 T1截止 T2导通 四 输出功率及效率 若忽略交越失真的影响 且vi幅度足够大 则 vi t t 实用OT