单片机原理及应用技术

多级放大电路,耦合方式,动态分析,基本差分电路,一 般 概 念,差 动 放 大 电 路,直接耦合,阻容耦合,变压器耦合,光电耦合,直接耦合放大电路,电 路 分 析,差分放大电路的传输特性,FET差分放大电路,电路组成,零点飘移及产生原因,抑制零漂的措施及原理,特 点,动态分析,差模分析,共模分析,静态计算,几种方式的计算指标比较,共模抑制比,输入/出电阻,思考,耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。,多级放大电路的耦合方式,耦合：即信号的传送。,多级放大电路对耦合电路要求：,1. 静态：保证各级Q点设置,2. 动态: 传送信号。,要求：波形不失真，减少压降损失。,Exit,直接耦合,静态工作点的设置,多级放大电路的耦合方式,Exit,两级阻容耦合放大电路,多级放大电路的耦合方式,Exit,变压器耦合共射放大电路,由 P1=P2 则,多级放大电路的耦合方式,Exit,光电耦合器及其传输特性,多级放大电路的耦合方式,Exit,多级放大电路的动态分析,多级放大电路的动态分析,Exit,设: 1=2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k,例1,求: A、Ri 、R0,多级放大电路的动态分析,Exit,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,例1,多级放大电路的动态分析,Exit,考虑级间影响,1,例1,多级放大电路的动态分析,Exit,微变等效电路:,例1,多级放大电路的动态分析,Exit,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,例1,多级放大电路的动态分析,Exit,3.中频电压放大倍数:,其中：,多级放大电路的动态分析,例1,Exit,例1,多级放大电路的动态分析,Exit,多级阻容耦合放大器的特点：,(1) 各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。(2) 前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4) 总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。(5) 总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻ri1 。(6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。,由上述特点可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。,多级放大电路的动态分析,Exit,若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数Au 、Ri和Ro 。,例2,多级放大电路的动态分析,Exit,R0,例2,多级放大电路的动态分析,Exit,讨论：带负载能力,即：当负载电阻由5k变为1k时，放大倍数降低到原来的92.3%,RL=5 k时： Au1=-185，Au2=0.99，ri2=173 k,RL=1 k时： Au1=-174 ，Au2=0.97，ri2=76 k,1.输出接射极输出器时的带负载能力：,例2,多级放大电路的动态分析,Exit,2.输出不接射极输出器时的带负载能力：,RL=5k 时： Au=-93RL=1k 时： Au=-31,放大倍数降低到原来的30%,讨论：带负载能力,例2,多级放大电路的动态分析,Exit,3.若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数Aus 。,Au2=-93 ri2=1.52 k,Au1=0.98 ri=101 k,讨论：带负载能力,例2,多级放大电路的动态分析,Exit,输入不接射极输出器时：,可见，输入接射极输出器可提高整个放大电路的放大倍数Aus。,讨论：带负载能力,例2,多级放大电路的动态分析,动态分析,Exit,1. 直接耦合放大电路,可以放大直流信号,2. 零点漂移,零 漂：,主要原因：,温漂指标：,# 为什么一般的集成运算放大器都要采用直接耦合方式？,温度变化引起，也称温漂。,输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。,温度每升高1C，输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效输入漂移电压值。,电源电压波动也是原因之一,差动放大电路,Exit,例如,若第一级漂了100 uV，,则输出漂移 1 V。,若第二级也漂了100 uV，,则输出漂移 10 mV。,假设,第一级是关键,漂了 100 uV,漂移 10 mV+100 uV,漂移 1 V+ 10 mV,漂移 1 V+ 10 mV,差动放大电路,Exit, 减小零漂的措施,用非线性元件进行温度补偿,调制解调方式。如“斩波稳零放大器”,采用差分式放大电路,差动放大电路, 抑制零点漂移原理,温度变化和电源电压波动，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。 差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用,抑制零漂,Exit,从上图可看出即使电路处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零漂能力。,差动放大电路, 抑制零点漂移原理,抑制零漂,Exit,差分式放大电路输入输出结构示意图,差模信号,共模信号,差模电压增益,共模电压增益,差模信号输出,共模信号输出,差动放大电路,差分式放大电路中的一般概念,Exit,共模抑制比,反映抑制零漂能力的指标,根据vid、 vic两式又有,总输出电压,差动放大电路,差分式放大电路中的一般概念,Exit,基本差分式放大电路,一、带恒流源的差分电路,Exit,（1）2个共射电路,vi1 b；c vo1,（2）直接耦合,二、长尾式差分电路,负电源 VEE,1.电路组成,基本差分式放大电路,Exit,（1）2个共射电路直接耦合,（2）两边对称,vo = vo1 vo2 = Av1vi1 Av2vi2,vo = Avd(vi1 vi2) = Avdvi1 Avdvi2, AV1 = AV2,（3）公共射极电阻Re,放大差模；抑制共模。,射极偏置，稳定Q；,单端输出,2.特点:,二、长尾式差分电路,基本差分式放大电路,Exit,差分放大电路的电路分析,注意：静态时，其输入端为零电位电路对称,由IB的计算式可知，Re对一半差分电路而言，只有2 Re 才能获得相同的电压降。,动画6-1,（vi1 = vi2 = 0）,Je正偏,T放大,Jc反偏,1).双入双出静态分析,一、静态计算,Exit,差分放大电路的电路分析,一、静态计算,1).双入双出静态分析,Exit,2).双入单出的静态分析,差分放大电路的电路分析,一、静态计算,图1,图2,Exit,二、 动态分析,（1）小信号等效电路法,（2）分析思路,根据对称特点，转化为单边电路求解。,（3）运用叠加原理,差分放大电路的电路分析,Exit,（4）四种工作方式,a. 双端输入、双端输出（双-双）b. 双端输入、单端输出（双-单）c. 单端输入、双端输出（单-双）d. 单端输入、单端输出（单-单）,二、 动态分析,差分放大电路的电路分析,Exit,仅输入差模信号,大小相等，相位相反。,大小相等，,信号被放大。,相位相反。,差分放大电路的电路分析,二、 动态分析,Exit,三、差模分析,输入纯差模信号,（1）双入双出：,差分放大电路的电路分析,Exit,Re短路,RL各分一半,三、差模分析,（1）双入双出：,差分放大电路的电路分析,Exit,三、差模分析,（2）双入双出：,（Re短路）,差分放大电路的电路分析,以双倍的元器件换取抑制零漂的能力,Exit,（3）双入单出：,三、差模分析,（Re短路）,差分放大电路的电路分析,Exit,差模电压增益,单端输入,等效于双端输入,指标计算与双端输入相同,差分放大电路的电路分析,三、差模分析,Exit,四、共模分析,1).双入双出：,动画,差分放大电路的电路分析,Exit,对每只管，认为是iE流过阻值为2Re的射极带电阻。,四、共模分析,差分放大电路的电路分析,1).双入双出：,Exit,2).双入单出：,差分放大电路的电路分析,四、共模分析,Exit,双端输出，理想情况:,单端输出：,抑制零漂能力越强,单端输出时的总输出电压：,差分放大电路的电路分析,五、共模抑制比,Exit,六、输入电阻和输出电阻,单端输出时： 双端输出时：,差分放大电路的电路分析,图1,图2,Exit,几种方式的计算指标比较,Exit,几种方式的计算指标比较,Exit,与共源电路相同,1.电路组成,2.差模增益