第3章-多级放大电路(3)..ppt

模拟电子技术基础 河北科技大学信息学院基础电子教研室 第十四次课 多级放大电路的动态分析 内容回顾 1 计算放大倍数 是把后一级输入电阻作为前一级负载 2 当共集放大电路作为输入级 即第一级 时 它的输入电阻与其负载 即第二级的输入电阻 有关 而当共集放大电路作为输出级 即最后一级 时 它的输出电阻与其信号源内阻 即倒数第二级的输出电阻 有关 注意 内容回顾 例题 电路如图所示 计算电路的静态工作点 画出交流等效电路 并写出Au Ri和Ro的表达式 解 1 计算电路的Q 第一级为射级输出器 第二级为共射放大电路 2 画出交流等效电路 并写出Au Ri和Ro的表达式 小结 基本要求 了解四种耦合方式的特点 掌握阻容耦合多级电路的静态工作点分析 掌握阻容多级电路的动态分析方法 作业 P179习题3 2 a b 题图在P181 3 3 1直接耦合放大电路的零点漂移现象 一 零点漂移现象及其产生的原因 3 3直接耦合放大电路 1 零点漂移现象 在放大电路中 如果uI 0而 uO 0的现象称为零点漂移现象 2 原因 在放大电路中电源电压的波动 元件的老化 半导体元件参数受温度的影响等均可能引起电路输出电压的漂移 Q的偏移 由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因 因而也称零点漂移为温度漂移 简称温漂 温漂是直接耦合放大电路的特有现象 1 在电路中引入直流负反馈 用Re 稳定Q 静态工作点稳定电路 2 利用热敏元件的温度补偿来抵消放大管的变化 3 利用差分放大电路实现温度补偿 采用特性相同的管子 参数对称的电路 使它们的温漂相互抵消 二 抑制温度漂移的方法 3 3 2差分放大电路 一 电路的组成 由两个完全对称的放大电路构成 1 T1 T2的特性完全相同 2 电路对应的元件 参数 完全相同 3 uo在两管的C1 C2之间 1 当输入信号ui1 ui2大小相等 极性相同时 输入信号称为共模信号 温漂 各种干扰信号均可视为共模信号 当电路有共模信号输入时 T1的uc1 T2的uc2具有相同的变化量和变化趋势 则有 uo uc1 uc2 UCQ1 uc1 UCQ2 uc2 0 由此可见 电路对共模信号具有很强的抑制作用 当电路有差模信号输入时 T1 T2的基极电流 集电极电流 集电极电位变化量大小相等 相位相反 则有 2 当输入信号ui1 ui2大小相等 极性相反时 输入信号称为差模信号 这样得到了uo 实现了电压放大作用 电路对差模信号具有放大作用 电路的改进 1 Re1 Re2合二为一 如果将e1 e2连在一起Re1 Re2合为一个Re 则Re上流经的差模信号变化量为零 即Re对差模信号不起作用 相当于短路 提高了差模信号的Au 如图当电路输入差模信号时 IE1 IE2大小相等 方向相反 2 为了便于调节Q 也为了使电源与信号源共地 电路改进如图所示的典型差分放大电路 即长尾式差分放大电路 差分放大电路也称差动放大电路 意为ui1 ui2有差别时才有uo 二 长尾式差分放大电路 电路参数理想对称 Rb1 Rb2 Rb Rc1 Rc2 Rc Re为公共发射极电阻 T1与T2的特性相同 1 2 rbe1 rbe2 rbe 1 静态分析 当ui1 ui2 0时 通常Rb很小IBQ也很小 可以忽略IBQRb 则有UE UBE 如果Q合适 T及电路参数对称 则有UcQ1 UcQ2 Uo Uc1 Uc2 0 且电路接入负载后 不影响电路的Q 2 对共模信号的抑制作用 1 由于电路参数完全对称 当ui1 ui2为共模信号时 T各极电流 电位的变化量及变化趋势相同大小相等uo 0 即对干扰信号或无用信号的抑制作用 2 Re上的电流变化量为2 iE 发射极极电位变化量为2 iERe 对于每个T放大电路 发射极等效电阻为2Re 负反馈作用增强 能够更好地抑制共模信号 所以差分电路对共模信号有很强的抑制作用 为了描述差分电路对共模信号的抑制作用 引入参数共模放大倍数Ac 在电路参数理想对称的情况下 Ac 0 3 对差模信号的放大作用 当给电路输入差模信号uid时由于电路参数的对称性 uid经分压以后 则有uid 2分别加在T1 T2的输入端但两个晶体管的输入信号相位相反 大小相等 极性相反的输入信号称为差模信号 1 等效电路 而uc1 uc2大小相等相位相反 uod uc1 uc2 有电压放大作用 输入差模信号时 ui1 ui2 uid 2 当ib1增加时 ib2减小 而iRe 0 Re对差模信号不起作用 在两个输入端加差模信号 即ui1 ui2 这时一管的射极电流增大 另一管的射极电流减小 且增大量和减小量时时相等 因此流过RE的信号电流始终为零 E点电位将保持不变 因此在等效电路中Re相当于对地交流短路 在两个输入端加差模信号 即ui1 ui2 这时一管的集电极电压增大 另一管的集电极电压减小 且增大量和减小量时时相等 因此RL的中点电位将保持不变 因此在等效电路中对地交流短路 2 动态参数 Ad Ri Ro 由以上分析可知 Ad相当于单管放大电路的Au 即差分电路以牺牲一个管子的放大倍数为代价来换取抑制零漂的效果 为了更加明确表示电路对差模信号的放大作用 对共模信号的抑制作用 引入参数共模抑制比KCMR KCMR越大越好 越大对共模信号的抑制作用越强 理想时 KCMR为无穷大 通常情况 uo uod uoc uidAd uicAc Ac Ad KCMR 三 差分电路的四种接法 双端输入双端输出电路 双端输入单端输出电路 单端输入双端输出电路 单端输入单端输出电路 1 双端输入单端输出电路 输出回路已不对称 影响电路的静态工作点和动态参数 1 静态分析 计算Q 2 动态分析 微变等效电路 输入差模信号电路动态参数 输入共模信号动态参数 2 计算Au Ri和Ro 例1电路如图所示已知Rb 1k Rc 10k RL 5 1k VCC 12V VEE 6V 晶体管的 100 rbe 2k 1 为使T1管和T2管的发射极静态电流为0 5mA Re的取值应为多少 T1管和T2管的管压降UCEQ为多少 3 若将电路改为单端输出 用直流表测得输出电压uo 3V 试问输入电压uI约为多少 设使IEQ 0 5mA 且共模输出电压可忽略不计 解 1 计算Re UCEQ 2 计算动态参数 3 电路单端输出时 直流表测得输出电压uo 3V输入电压uI为多少 设使IEQ 0 5mA 总结 基本要求 了解直接耦合放大电路存在的问题 掌握差分放大电路的静态工作点分析 掌握差分放大电路动态分析方法 1 静态分析 三 差分电路的四种接法 1 双端输入双端输出电路 3 3直接耦合放大电路 2 对共模信号的抑制作用 差分电路对共模信号有很强的抑制作用 在电路参数理想对称的情况下 Ac 0 3 对差模信号的放大作用 1 等效电路 2 动态参数Ad Ri Ro 由以上分析可知 Ad相当于单管放大电路的Au 即差分电路以牺牲一个管子的放大倍数为代价来换取抑制零漂的效果 2双端输入单端输出电路 1 电路的静态分析 即计算Q T2的Q不变 2 电路的动态分析 画出微变等效电路 计算动态参数 3 输入共模信号的共模放大倍数Ac及共模抑制比KCMR 1 静态分析与双入双出电路的情况一样 3 单端输入双端输出电路 将输入信号分解 可以看成在差模信号输入的同时 伴随着共模信号输入 且 uId uIuIc uI 2 2 单端输入双端输出电路动态分析 若电路参数理想对称 Ac 0 4 单端输入单端输出电路 静态分析 动态分析 四种接法的动态参数特点归纳如下 输入电阻均为2 Rb rbe Ad Ac RO与输出方式有关 双端输出时 单端输出时 四种接法的动态参数特点归纳如下表 双端输入时 如果任意输入信号为uI1 uI2 则有 差模输入信号uId uI1 uI2 为两输入信号之差 共模输入信号uIc uI1 uI2 2为两输入信号的平均值 单端输入时 若输入信号为uI 则有 差模输入信号uId uI为输入信号 共模输入信号uIc uI 2为输入信号的二分之一 四 改进型差分放大电路 为了使差分放大电路的性能更好 对共模信号的抑制能力更强 对差模信号的放大能力更大 1 加调 0 电位器或双端输出均可实现ui 0时uo 0 1 Rw加在发射极e时 通过调节Rw实现ui 0时uo 0的要求 如果电位器触头在Rw中点 计算Q 计算电路的动态参数 Au Ri Ro 2 Rw加在集电极c时 通过调节Rw实现ui 0时uo 0的要求 如果电位器触头在Rw中点 计算Q 计算电路的动态参数 Au Ri Ro 2 增大Re实现抑制零漂 Re为无穷大时 Ac为0 KCMR为无穷大 Re为无穷大时 Ac为0 KCMR为无穷大 但是 在同样的静态工作电流下 增大Re势必是要求更高的VEE 另外Re大 不易集成 所以我们希望在e的元件具有对直流电阻较小 对交流电阻很大的特点