第三章多级放大电路

1、第三章第三章 多级放大电路多级放大电路3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式 3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析 3.3 直接耦合放大电路直接耦合放大电路电子信息工程学院电子信息工程学院3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式1.1.主要内容：主要内容： 保证信号在级与级之间能够顺利地传输；保证信号在级与级之间能够顺利地传输； 耦合后，多级放大电路的性能必须满足实际的要求。耦合后，多级放大电路的性能必须满足实际的要求。 为了满耦合后，各级电路仍具有合适的静态工作点为了满耦合后，各级电路仍具有合适的静态工作点 第一级第一级放大电路放大电路输输 入入 输

2、输 出出第二级第二级放大电路放大电路第第 n 级级放大电路放大电路 2.2.耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。3.3.多级放大电路对耦合电路要求：多级放大电路对耦合电路要求：（1）它的加入应尽量不影响前、后级间的静态工作点；）它的加入应尽量不影响前、后级间的静态工作点；（2）把前一级的信号尽可能多地传到后一级；）把前一级的信号尽可能多地传到后一级；（3）失真小。）失真小。 电子信息工程学院电子信息工程学院一、直接耦合一、直接耦合：放大电路前级的输出端直：放大电路前级的输出端直接连接到后一级的输入端。接连接到后一级的输入端。3

3、.1 3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式前后级前后级Q Q点相互影响点相互影响设两个管子的特性参数相设两个管子的特性参数相同，同，则则Ub1=Ub2=0.7v Uc1=Uc2=VCC-IcRc=Vcc-RcIb=Vcc-Rc(Vcc-Ub)/Rb=6.3vuiRC13kRb1300kT1=50+VCC=12vuoRC13kRb1300kT2=501、 直接耦合后，由于直接耦合后，由于Ub2不会有很大的增加，迫使不会有很大的增加，迫使T1处于接处于接近饱和的状态。近饱和的状态。2、 直接耦合后，直接耦合后，Rc1作为作为T2的偏流电阻，且由于的偏流电阻，且由于Rc1Rb2使使I

4、B2大大增加，使大大增加，使T2处于深度饱和状态。处于深度饱和状态。电子信息工程学院电子信息工程学院前后级前后级Q Q点相互影响点相互影响直接耦合放大器的特点直接耦合放大器的特点uiRC13kRb1300kT1=50+VCC=12vuoRC13kRb1300kT2=503、怎样解决直流电位、怎样解决直流电位相互牵制的问题？相互牵制的问题？（1）利用）利用Re2提高提高T2的的Ue，使，使T1，T2退出退出饱和状态。饱和状态。 Re2优点：元件少，结构简单优点：元件少，结构简单缺点：缺点：由于由于Re的作用使放大倍数降低。的作用使放大倍数降低。因为因为UcUb，当级数增多时，这一方面要求电源提供

5、更高当级数增多时，这一方面要求电源提供更高的电压，另一方面输出端可能偏离所要求的直流电位。的电压，另一方面输出端可能偏离所要求的直流电位。在接入信号源或负载时，由于信号源或负载电阻的分流作用在接入信号源或负载时，由于信号源或负载电阻的分流作用也会影响放大电路的直流电位。也会影响放大电路的直流电位。 Re2的阻值应由的阻值应由T1的的Uc1和和T2的的Ie2来决定，来决定，即即Re2=（Uc1-Ube2）/Ie2电子信息工程学院电子信息工程学院特点：静态工作点相互影响，零点漂移，低频特性好。特点：静态工作点相互影响，零点漂移，低频特性好。适用场合：多用于直流信号的放大和集成电路中。适用场合：多用

6、于直流信号的放大和集成电路中。电子信息工程学院电子信息工程学院 零点漂移问题零点漂移问题 人们在实验中发现，在直接耦人们在实验中发现，在直接耦合放大电路中，若将输入端短路，合放大电路中，若将输入端短路，用灵敏的直流表测量输出端，有一用灵敏的直流表测量输出端，有一个相当可观的、随时间缓慢变化的个相当可观的、随时间缓慢变化的不规则信号输出，不规则信号输出， 即输出电压在静即输出电压在静态值上下随机偏离，态值上下随机偏离， 如图所示。这如图所示。这种种输入电压为零，输出电压不为零输入电压为零，输出电压不为零且缓慢变化的现象称为零点漂移，且缓慢变化的现象称为零点漂移，简称零漂。简称零漂。uotO为了克

7、服零点漂移现象，为了克服零点漂移现象，后面介绍差分电路后面介绍差分电路产生零漂的原因产生零漂的原因（1 1） 温度的变化温度的变化最主要。最主要。（2 2） 电流电压的波动。电流电压的波动。（3 3） 电路元件参数的变化。电路元件参数的变化。减少零漂的措施减少零漂的措施（1 1） 选用高质量的硅管，并用温选用高质量的硅管，并用温度补偿电路。度补偿电路。（2 2） 采用调制的方式。采用调制的方式。（3 3） 采用差分放大电路。采用差分放大电路。电子信息工程学院电子信息工程学院 二、阻容耦合：二、阻容耦合：放大电路的前级输出端通过电阻和电放大电路的前级输出端通过电阻和电容接到后级输入端。容接到后级

8、输入端。特点：各级静态工作点相互独立，只要耦合电容足够大，信号可以顺特点：各级静态工作点相互独立，只要耦合电容足够大，信号可以顺利通过；低频特性差，不能放大缓慢变化的信号，不适用于线性集成。利通过；低频特性差，不能放大缓慢变化的信号，不适用于线性集成。3.1 3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式电子信息工程学院电子信息工程学院 三、变压器耦合三、变压器耦合：放大电路前级的输出端通过：放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上。变压器接到后级的输入端或负载电阻上。特点：静态工作点相互独立，低频特性差，不能放大缓慢特点：静态工作点相互独立，低频特性差，不能放大缓慢变

9、化的信号，且笨重，不能集成化。变化的信号，且笨重，不能集成化。3.1 3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式优点：它可以在传送信号的同时实现阻抗的变换，优点：它可以在传送信号的同时实现阻抗的变换，以获得较大的输出功率。另一方面，各级直流通以获得较大的输出功率。另一方面，各级直流通道相互隔离。道相互隔离。用途：多用于功放、中频调谐放大器以及多级放大器的输出级。用途：多用于功放、中频调谐放大器以及多级放大器的输出级。 L2L21L212LRnR)NN(R)II(R电子信息工程学院电子信息工程学院四、光电耦合：电光电四、光电耦合：电光电3.1 3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路

10、的耦合方式光电耦合器光电耦合器光电耦合放大电路光电耦合放大电路电子信息工程学院电子信息工程学院C1V1Rb1Rc1Rb2V2Rc2C3RL UCCuoC2ui第一级第二级Rb12C1Rb11uiRe1Tr1Rb22CbRe2V1V2RLuo UCCTr2Ce2Rb21第一级第二级3.1 3.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式电子信息工程学院电子信息工程学院3.2 多级放大电路的多级放大电路的动态分析动态分析多级放大电路电压放大倍数等于组成它的各级放大多级放大电路电压放大倍数等于组成它的各级放大电路电压放大倍数之积；输入电阻是第一级的输入电路电压放大倍数之积；输入电阻是第一级的输入

11、电阻；输出电阻等于最后一级的输出电阻。电阻；输出电阻等于最后一级的输出电阻。unuuinoioiouAAAUUUUUUA212211Ri=Ri1Ro=Ron电子信息工程学院电子信息工程学院典型电路典型电路 前级前级后级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU3.2 3.2 多级放大电路的多级放大电路的动态分析动态分析电子信息工程学院电子信息工程学院+UCCRSR1C2C3R3R2RLRE2C1RC2T1RE1CET2SUoUiUUoRi1Ro1UoRi2Ro2前级的输出是后一级的输入，前级的输

12、出电阻是后一级的信号前级的输出是后一级的输入，前级的输出电阻是后一级的信号源内阻。后一级放大器的输入电阻是前级放大器的交流负载。源内阻。后一级放大器的输入电阻是前级放大器的交流负载。3.2 3.2 多级放大电路的多级放大电路的动态分析动态分析电子信息工程学院电子信息工程学院一、一、 电压放大倍数电压放大倍数01111LuibeURAUr 02222LuibeURAUr 2u1u2i2o1 i1o1 i2oiouAAUUUUUUUUAUSRsRi1USRo1Ri2USRs2Ri1Uo1=Ui2UiUo每一级的电压放大倍数：每一级的电压放大倍数：同理，若为同理，若为n级放大器，则有级放大器，则有两

13、级放大器总的电压放大倍数：两级放大器总的电压放大倍数：un2u1uinon2i2o1 i1o1 ioniouAAAUUUUUUUUUUA3.2 3.2 多级放大电路的多级放大电路的动态分析动态分析注意：注意：（1）Aun并非是各级断开后的电压放大倍数，而是并非是各级断开后的电压放大倍数，而是考虑了前后级间的影响后的放大倍数。考虑了前后级间的影响后的放大倍数。电子信息工程学院电子信息工程学院USRsRi1USRo1Ri2USRs2Ri1Uo1=Ui2UiUo 二、二、 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻多级放大器的输入电阻，就是输入级的输入电阻。而输出级多级放大器的输入电阻，就是输入级的输入电

14、阻。而输出级的输出电阻就是整个放大器的输出电阻。的输出电阻就是整个放大器的输出电阻。在选择输入、输出级的电路形式时主要从对输入、输出电阻在选择输入、输出级的电路形式时主要从对输入、输出电阻的要求来考虑，而放大倍数则由中间各级来提供。的要求来考虑，而放大倍数则由中间各级来提供。 3.2 3.2 多级放大电路的多级放大电路的动态分析动态分析电子信息工程学院电子信息工程学院设设: 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k 典型电路典型电路 usioAR求：、R前级前级后级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10

15、kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU3.2 3.2 多级放大电路的多级放大电路的动态分析动态分析电子信息工程学院电子信息工程学院关键关键: :考虑级间影响。考虑级间影响。1. 静态静态: Q点同单级。点同单级。2. 动态性能动态性能:方法方法:Ri2 = RL1Ri221ioUU+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU典型电路典型电路 3.2 3.2 多级放大电路的多级放大电路的动态分析动态分析电子信息工程学院电子信息工程学院考虑级间影响考虑级间影响2Ri , Ro : 概念同单

16、级概念同单级1RiRo2112uussoiosousAAUUUUUUARi2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU典型电路典型电路 3.2 3.2 多级放大电路的多级放大电路的动态分析动态分析电子信息工程学院电子信息工程学院微变等效电路微变等效电路: :Ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iURE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2b

17、iOUiR2iRoR典型电路典型电路 3.2 3.2 多级放大电路的多级放大电路的动态分析动态分析电子信息工程学院电子信息工程学院1. Ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1其中其中: : 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 典型电路典型电路 3.2 3.2 多级放大电路的多级放大电路的动态分析动态分析RE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUiR2iRoR

18、电子信息工程学院电子信息工程学院电压放大倍数电压放大倍数:其中：其中： 11iusuisRAARR968. 07 . 1519 . 27 . 151) 1() 1(111111LbeLuRrRA1111820.9680.7788220iusuiSRAARRRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUiR2iRoR电子信息工程学院电子信息工程学院147711010502222.)/(rRAbeLu4114778014721.AAAuusus典型电路典型电路 RE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUiR2iRoR电

19、子信息工程学院电子信息工程学院 例例1：放大电路由下面两个放大电路组成。已知放大电路由下面两个放大电路组成。已知VCC=15V ，R1=100k ， R2=33k ，RE1=2.5k ，RC=5k ， 1=60； RB=570k ，RE2=5.6k ， 2 =100，RS=20k ，RL=5k +VCCR1RCC11C12R2CERE1uiRiuoT1放大电路一放大电路一RB+VCCC21C22RE2uiuoT2放大电路二放大电路二电子信息工程学院电子信息工程学院1. 求直接采用放大电路一的放大倍数求直接采用放大电路一的放大倍数Au和和Aus。2. 若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出

20、，求放若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数大倍数Au、Ri和和Ro 。3. 若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数放大倍数Au和和Aus 。+VCCR1RCC11C12R2CERE1uiRiuoT1RB+VCCC21C22RE2uiuoT2电子信息工程学院电子信息工程学院Ri = R1/ R2/ rbe =1.52 k (1) 由于由于RS大，而大，而Ri小，致使放大倍数降低；小，致使放大倍数降低；(2) 放大倍数与负载的大小有关。例：放大倍数与负载的大小有关。例： RL=5k 时时, Au= - 93；

21、RL=1k 时时, Au= - 31 。1.52931.52206.6iusuiSRAARR 1. 求直接采用放大电路一的放大倍求直接采用放大电路一的放大倍数数Au和和Aus。+VCCR1RCC1C2R2CERERLuiuousRSRiT19311beLur RA电子信息工程学院电子信息工程学院 2. 若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输若信号经放大电路一放大后，再经射极输出器输出，求放大倍数出，求放大倍数Au 、Ri和和Ro 。 usRSRB+VCC22RE2uoT2RLR1RCC11R2CERE1uiRiT1rbe2=2.36 k rbe1=1.62 k ro1=RC=5 k 122

22、22/ (1)173kLiBbeERRRrR电子信息工程学院电子信息工程学院221/112.36570/55.6/731 100beBSbeBooEErRRrRRRRR1856211735601111./r RAbeLu990112222. R)(r R)(ALbeLAAAuuu1121/1.52kiibeRRRRr2.7.3 典型电路典型电路 电子信息工程学院电子信息工程学院讨论：讨论：带负载能力。带负载能力。2. 输出不接射极输出器时的带负载能力：输出不接射极输出器时的带负载能力：RL=5k 时：时： Au=-93RL=1k 时：时： Au=-31即：当负载电阻由

23、即：当负载电阻由5k 变为变为1k 时，放大倍数降低到原来的时，放大倍数降低到原来的92.3%放大倍数降低到原来的放大倍数降低到原来的30%RL=5 k 时：时： Au1=-185，Au2=0.99，Ri2=173 k Au= Au1 Au2 =-183RL=1 k 时：时： Au1=-174 ，Au2=0.97，Ri2=76 k Au= Au1 Au2 =-1691. 输出接射极输出器时的带负载能力：输出接射极输出器时的带负载能力：电子信息工程学院电子信息工程学院 3. 若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输若信号经射极输出器后，再经放大后放大电路一输出，求放大倍数出，求放大倍数Aus

24、 。Au2=-93 Ri2=1.52 k Au1=0.98 Ri=101 k +ECR1RCC12R2CERE1Ri2uoT1uiRBC21RE2T2usRS电子信息工程学院电子信息工程学院1210193 0.9876101 20iusuuiSRAAARR1.52936.61.5220iusuiSRAARR 输入不接射极输出器时：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。电子信息工程学院电子信息工程学院例题：例题：设设 gm=3mA/V， =50，rbe = 1.7k前级前级:场效应管场效应管共源极放大器共

25、源极放大器后级后级:晶体管晶体管共射极放大器共射极放大器求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。求：总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。+UCCRS3M(+24V)R120k10kC2C3R4R3RLRE282k43k10k8k10kC1RCT1RE1CE2T2CE1RD10kR21MSUiUoU电子信息工程学院电子信息工程学院（1）估算各级静态工作点）估算各级静态工作点: （略）（略）（2）动态分析）动态分析: 微变等效电路微变等效电路iR2iRoR首先计算第二级的输入电阻：首先计算第二级的输入电阻： Ri2= R3/ R4/ rbe=82/43/1.7=1.7 k R3R4RCRLRSR2

26、R1RDrbegsUdIsUoUcIbIgdsiU电子信息工程学院电子信息工程学院第二步：计算各级电压放大倍数第二步：计算各级电压放大倍数112(/)3(10/1.7)4.4umLmDiAg RgRR 147711010502.)/(rR/Rr RAbeLCbeLuR3R4RCRLRSR2R1RDrbegsUdIsUoUcIbIgdsiU电子信息工程学院电子信息工程学院第三步：计算输入电阻、输出电阻第三步：计算输入电阻、输出电阻Ri=R1/R2=3/1=0.75M Ro=RC=10k R3R4RCRLRSR2R1RDrbegsUdIsUoUcIbIgdsiU电子信息工程学院电子信息工程学院第四

27、步：计算总电压放大倍数第四步：计算总电压放大倍数Au=Au1Au2 =(-4.4) (-147) =64775064763020750iusuSiRAARRR3R4RCRLRSR2R1RDrbegsUdIsUoUcIbIgdsiU3.3直接耦合放大电路直接耦合放大电路3.3.13.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象3.3.23.3.2差分放大电路差分放大电路3.3.33.3.3直接耦合互补输出级直接耦合互补输出级3.3.43.3.4直接耦合多级放大直接耦合多级放大电子信息工程学院电子信息工程学院3.3.13.3.1直接耦合放大电路的直接耦合放大电路的零点漂移现象

28、零点漂移现象 当把一只电压表当把一只电压表(用直流毫伏档用直流毫伏档)接到一个输入为零的直流接到一个输入为零的直流放大器的输出端时，由于输入为零，从理论上讲，输出端电表放大器的输出端时，由于输入为零，从理论上讲，输出端电表的指针应该一直停留在零点。但是实际上，它却离开零点，出的指针应该一直停留在零点。但是实际上，它却离开零点，出现忽大忽小，忽快忽慢的不规则摆动，如图所示。现忽大忽小，忽快忽慢的不规则摆动，如图所示。 这种现象这种现象称为称为零点漂移零点漂移，简称，简称零漂零漂。1. 零点漂移零点漂移电子信息工程学院电子信息工程学院 引起零漂的外界因素，引起零漂的外界因素， 主要有以下主要有以下

29、 3 种：种：实践证明，温度变化是产生零点漂移的主要因素，实践证明，温度变化是产生零点漂移的主要因素， 也是最难克服的因素。也是最难克服的因素。本章将着重讨论温漂。此外，如果放大器的级数越多，本章将着重讨论温漂。此外，如果放大器的级数越多， 放大倍数越大，放大倍数越大， 则零点漂移的现象就越严重。则零点漂移的现象就越严重。 对于一个多级放大器，第一级产生的零点漂移经后级放大后，影响尤对于一个多级放大器，第一级产生的零点漂移经后级放大后，影响尤为严重。为严重。由此可见，一个高质量的直流放大器应该具有高的电压增益和小由此可见，一个高质量的直流放大器应该具有高的电压增益和小的零点漂移。的零点漂移。

30、(2) (2) 温度漂移：温度漂移：这主要是由于晶体管的参数随着环境温度的变化而变化这主要是由于晶体管的参数随着环境温度的变化而变化所造成的零漂。所造成的零漂。(3) (3) 电源电压变化引起的漂移：电源电压变化引起的漂移：这种漂移可认为是当电源电压变化时，这种漂移可认为是当电源电压变化时，电路的直流电平配置受到某种破坏而导致输出零点的变动。电路的直流电平配置受到某种破坏而导致输出零点的变动。(1)(1) 时间漂移：时间漂移： 这是由于晶体管和其他元器件参数本身的老化而引起这是由于晶体管和其他元器件参数本身的老化而引起的一种零点漂移。的一种零点漂移。 它与电路的设计无关。它与电路的设计无关。

31、在实际工作中，应尽量选在实际工作中，应尽量选用质量稳定的器件，此外还可以对其进行用质量稳定的器件，此外还可以对其进行2424小时甚至更长时间的加电、小时甚至更长时间的加电、加温老化。加温老化。电子信息工程学院电子信息工程学院2. 抑制稳度漂移的方法抑制稳度漂移的方法 (1)采用特殊形式的负反馈电路，使其对零点漂移信号采用特殊形式的负反馈电路，使其对零点漂移信号具有很强的负反馈，而对于直流信号则不呈现负反馈。这样具有很强的负反馈，而对于直流信号则不呈现负反馈。这样就较好地解决了抑制零点漂移和高的电压增益之间的矛盾。就较好地解决了抑制零点漂移和高的电压增益之间的矛盾。 (2)采用调制型直流放大器。

32、将直流信号进行调制，变采用调制型直流放大器。将直流信号进行调制，变成交流信号，然后用交流放大器成交流信号，然后用交流放大器(不存在零漂不存在零漂)放大，而后进放大，而后进行解调，将交流信号还原为直流信号，即可得到放大了的直行解调，将交流信号还原为直流信号，即可得到放大了的直流信号。流信号。 (3)采用特殊的电路形式采用特殊的电路形式(如对称如对称)使漂移电压互相抵消。使漂移电压互相抵消。 构成构成“差分放大电路差分放大电路”电子信息工程学院电子信息工程学院3.3.2差分放大电路一、电路组成一、电路组成 电子信息工程学院电子信息工程学院一、电路组成一、电路组成 电路对称：电路对称： Rb1 Rb

33、2Rc1 Rc2T1，T2参数相同参数相同 1、 共模信号与差模信号共模信号与差模信号差模差模(differential mode)信号：信号：ud 两信号的大小相等，极性相同，即两信号的大小相等，极性相同，即uI1 uI2共模共模( common mode)信号：信号：uc 两信号的大小相等，极性相反，即两信号的大小相等，极性相反，即uI1 - uI2电子信息工程学院电子信息工程学院1、 共模信号与差模信号共模信号与差模信号（1）当输入共模信号时，）当输入共模信号时，uo1uo2ui1=ui2 = uo1=uo2又又UC1=UC2，uo0在电路完全对称的情况在电路完全对称的情况下，下，对共模

34、信号有很强对共模信号有很强的抑制作用。的抑制作用。（2）当输入差模信号时，）当输入差模信号时，ui1= -ui2 = uo1= -uo2 又又UC1=UC2，所以：，所以： uo2uo1对差模信号可以实现放大。对差模信号可以实现放大。电子信息工程学院电子信息工程学院2、 RE的作用的作用 设设ui1 = ui2 = 0抑制温度漂移，稳定静态工作点。抑制温度漂移，稳定静态工作点。温度温度TICIE = 2ICUEUBEIBIC自动稳定自动稳定RE 具有强负反馈作用具有强负反馈作用 ui1 ui2ib1 , ic1ib2 , ic2ic1 = - ic2iRE = ie1+ ie2 = 0uRE

35、= 0RE对差模信号对差模信号不起不起作用作用电子信息工程学院电子信息工程学院二、二、 长尾式差分电路长尾式差分电路特点：特点：结构对称。结构对称。3.3.2差分放大电路ui2ui1uo1uo2uoT1T2RC1Rb1RC2Rb2+VCC-VEERb1 Rb2RbRc1 Rc2 RcT1，T2参数相同参数相同 1=2=,rbe1=rbe2=rbe ,RE为发射极电阻为发射极电阻1.静态分析静态分析在理想对称条件下，在理想对称条件下，IBQ1=IBQ2=IBQ，ICQ1=ICQ2=ICQ，IEQ1=IEQ2=IEQ，UBEQ1=UBEQ2=UBEQ，基极回路电压方程：基极回路电压方程：UEE=I

36、BQRb+UBEQ+2IEQRe 通常情况下，通常情况下，R Rb b阻值很小（很多情况下阻值很小（很多情况下R Rb b为信号源内阻），为信号源内阻），I IBQBQ也很小，故也很小，故R Rb b上的压降可忽略不计，发射极电位上的压降可忽略不计，发射极电位U UEQEQ-U UBEQBEQ， 则则 eBEQEEEQRUUI2电子信息工程学院电子信息工程学院BEQcCQCCEQCQCEQEQCQEQBQURIUUUUIIII1由由IEQ可求得可求得IBQ、ICQ和和UCEQ,即即 2.对共模信号的抑制对共模信号的抑制在共模信号作用下，在共模信号作用下，iE1=iE2，流过射极耦合电阻，流过射

37、极耦合电阻Re的电的电流总量流总量iRe=iE1+iE2=2iE1，Re上的共模信号电压为上的共模信号电压为uRe=2iE1Re， 即即对共模信号而言，每管发射极等效接入一对共模信号而言，每管发射极等效接入一个个2Re的电阻的电阻。uoT1T2RC1Rb1RC2Rb2+VCC-VEEui2ui1 UCCRbui2V1V2 UEEui1RbuocRcRcReiC1iC2iE1iE2RbV1V2uicRbuodRcRcuoc1uoc2(a)(b)2ReiE1iE22Re电子信息工程学院电子信息工程学院 在共模信号作用下，共模输出电压的变化量在共模信号作用下，共模输出电压的变化量uoc与输与输入电压

38、的变化量入电压的变化量uic之比定义为之比定义为共模电压放大倍数共模电压放大倍数Auc，icocucuuA只要电路对称，双端输出时的只要电路对称，双端输出时的共模电压放大倍数为共模电压放大倍数为 021icococicocucuuuuuAuoT1T2RC1Rb1RC2Rb2+VCC-VEEui2ui1电子信息工程学院电子信息工程学院3.对差模信号的放大作用对差模信号的放大作用2,2,2121idiidiiiiduuuuuuu等效电路：等效电路： 在差模输入信号作用下，差模输出电压在差模输入信号作用下，差模输出电压的变化量的变化量uod与输入电压的变化量与输入电压的变化量uid之比定义为之比定义

39、为差模电压放大倍数差模电压放大倍数Aud，即，即 idoduduuA电子信息工程学院电子信息工程学院112/22()/2LCcodudidBbbeLcbbeRiRuAuiRrRRRr 差分放大电路虽然采用了两只三极管，但是差模电压放大倍差分放大电路虽然采用了两只三极管，但是差模电压放大倍数与单管共射放大电路相同，也就是说它是以牺牲一只管子数与单管共射放大电路相同，也就是说它是以牺牲一只管子的电压放大倍数为代价来换取抑制温漂的。的电压放大倍数为代价来换取抑制温漂的。Rid=2(Rb+rbe) Rod=2Rc电子信息工程学院电子信息工程学院 为了衡量差分放大电路放大差模信号、抑制共模信号的能为了衡

40、量差分放大电路放大差模信号、抑制共模信号的能力，引入了一个指标参数力，引入了一个指标参数共模抑制比共模抑制比（Common-Mode Rejection Ratio），用），用KCMR表表示。示。 ucudCMRAAK共模抑制比共模抑制比 共模抑制比越大，表明差分放大电路对共模信号的抑制能共模抑制比越大，表明差分放大电路对共模信号的抑制能力越强。力越强。因为温度、因为温度、 电源电压等所引起的零漂，以及外界干扰电源电压等所引起的零漂，以及外界干扰信号等对两管的影响是相同的，所以可等效地看成是作用在差信号等对两管的影响是相同的，所以可等效地看成是作用在差放输入端上的共模信号，从而在输出端被抑制放

41、输入端上的共模信号，从而在输出端被抑制掉，使差模输入掉，使差模输入的有用信号得到放大。的有用信号得到放大。 电子信息工程学院电子信息工程学院4.电压传输特性电压传输特性 差分放大电路具有放大差模差分放大电路具有放大差模信号、抑制共模信号的特性。信号、抑制共模信号的特性。当信号幅值较大时，差当信号幅值较大时，差分放大电路的放大作用分放大电路的放大作用会出现什么变化呢？会出现什么变化呢？描述差分放大电路输出差模信号随输入差模信号变化的规律，描述差分放大电路输出差模信号随输入差模信号变化的规律， 称为差模传输特性（称为差模传输特性（Difference Transfer Characteristic

42、），），即即 uod=f (uid)电子信息工程学院电子信息工程学院三、三、 差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法3.3.23.3.2差分放大电路差分放大电路双端输入、双端输出双端输入、双端输出双端输入、单端输出双端输入、单端输出单端输入、双端输出单端输入、双端输出单端输入、单端输出单端输入、单端输出1.双端输入、单端输出电路双端输入、单端输出电路静态分析：静态分析： /LCCCCCCLCLRVVRRRRR电子信息工程学院电子信息工程学院静态分析：静态分析： 输入回路对称，输出回路不对称输入回路对称，输出回路不对称 IBQ1=IBQ2=IBQ，ICQ1=ICQ2=ICQ，UBEQ1=U

43、BEQ2=UBEQ，1212CQCCCQCCQCCCQCCQCQUVIRUVIRUU计算计算I IEQEQ、 I IBQBQ、U UCEQ1CEQ1、U UCEQ2CEQ2电子信息工程学院电子信息工程学院动态分析：输入差模信号时动态分析：输入差模信号时 11/2()/12 ()CcLodudidBbbecLbbeiRRuAuiRrRRRr 画出等效电路画出等效电路 Rid=2(Rb+rbe) Rod=Rc11/2()/12()CcLodudidBbbecLbbeiRRuAuiRrRRRr当从当从T2管管子的子的C输输出时：出时： 电子信息工程学院电子信息工程学院动态分析：输入共模信号时动态分析

44、：输入共模信号时 11ee/(2(1)R )/2(1)RCcLocucicBbbecLbbeiRRuAuiRrRRRre2(1)R2()udbbeCMRucbbeARrKARr共模抑制比：共模抑制比：Re越大，越大，Ac越小，越小，KCMR越大，电路性能越好。越大，电路性能越好。电子信息工程学院电子信息工程学院三、三、 差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法3.3.23.3.2差分放大电路差分放大电路2.2.单端输入、双端输出电路单端输入、双端输出电路静态分析与双入双出相同静态分析与双入双出相同BEQcCQCCEQCQCEQEQCQEQBQURIUUUUIIII1I IEQEQ？电子信息

45、工程学院电子信息工程学院eeeeei(1) R R / / R1RR 11R2ibbebbebbebbebbeRRrRrRrRrRr当，（）动动态态分分析：析：分别求出差模信号作用下的差模输出电压和共模信号作用下的共模输出电压，分别求出差模信号作用下的差模输出电压和共模信号作用下的共模输出电压，然后利用叠加定理，然后利用叠加定理，可看作双入双出电路，可看作双入双出电路，AC0，Ad-(Rc/0.5RL)/(Rb+rbe)画出（画出（a）微变等效电路）微变等效电路uiuoRCRCRLRerbeRbrbeRb2IodIcuuAuA共模输入电压共模输入电压差模输入电压差模输入电压电子信息工程学院电子

46、信息工程学院三、三、 差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法3.3.23.3.2差分放大电路差分放大电路3.3.单端输入、单端输入、单单端输出电路端输出电路静态分析静态分析动态分析动态分析iocCLdR2RR(R / /R )1A2bbebbeRrRr （）电子信息工程学院电子信息工程学院差分电路小结差分电路小结LCdR(R / /)2AbbeRr CLd(R / /R )1A2bbeRr cA01. Ri=2(Rb+rbe)2. Ad、Ac、Ro与输出方式相关与输出方式相关AdAcRo双端输出方式双端输出方式单端输出方式单端输出方式CLce(R /R )A2(1)RbbeRrocR2R

47、ocRR3. 单端输入时：单端输入时：uIduI，uIc+uI/2电子信息工程学院电子信息工程学院 输入任意信号输入任意信号 在实际应用中，加到差分放大电路输入端的电压信号往往在实际应用中，加到差分放大电路输入端的电压信号往往是任意的电压信号，它们既不是差模信号，也不是共模信号，是任意的电压信号，它们既不是差模信号，也不是共模信号， 在这种情况下，可将在这种情况下，可将ui1和和ui2变换为下列形式变换为下列形式 2222222121221211idiciiiiiidiciiiiiuuuuuuuuuuuuuu其中 21212iiidiiicuuuuuu电子信息工程学院电子信息工程学院 当差分放

48、大电路两端加任意信号时，可以把它们用差模当差分放大电路两端加任意信号时，可以把它们用差模信号和共模信号来表示，分别求出差模信号作用下的差模输出信号和共模信号来表示，分别求出差模信号作用下的差模输出电压和共模信号作用下的共模输出电压，然后利用叠加定理，电压和共模信号作用下的共模输出电压，然后利用叠加定理，将差模输出电压和共模输出电压相叠加，即得到任意信号作用将差模输出电压和共模输出电压相叠加，即得到任意信号作用下的输出电下的输出电压。压。 单端输入的差分放大电路可以看成是任意信号输入的一个单端输入的差分放大电路可以看成是任意信号输入的一个特例，即特例，即ui1=ui，ui2=0，按照任意信号分解

49、方法，按照任意信号分解方法， 将其用一对差将其用一对差模信号和一对共模信号表示模信号和一对共模信号表示如下：如下： 122222iiiiiiuuuuuu即 2,2211iididiidiiuuuuuuu电子信息工程学院电子信息工程学院 差分放大电路的输出电压是由差模输入电压和共模输入电差分放大电路的输出电压是由差模输入电压和共模输入电压共同作用的结果。压共同作用的结果。当取双端输出时，由于共模输出电压为零，当取双端输出时，由于共模输出电压为零，因此输出电压仅含差模输出电压，因此输出电压仅含差模输出电压，这时的单入这时的单入-双出电压放大倍双出电压放大倍数等于双端输入数等于双端输入-双端输出时的

50、电压放大倍数，此时输出电压为双端输出时的电压放大倍数，此时输出电压为 uod=Auduid=Audui 当采用单端输出时，输出电压为差模输出电压与共模输出当采用单端输出时，输出电压为差模输出电压与共模输出电压之和。若从电压之和。若从V1管集电管集电极与地之间输出，则输出电压极与地之间输出，则输出电压uo1为为 11122oudiuciuAuAu 电子信息工程学院电子信息工程学院四、四、 差动放大器的改进差动放大器的改进 3.3差动放大器差动放大器uoui1+UCCRCT1RsRCT2Rsui2REUEE1、采用恒流源的差动放大器、采用恒流源的差动放大器 已知已知Re对共模信号有反馈，对共模信号

51、有反馈，对差模信号无反馈，故对差模信号无反馈，故Re越大越好，但越大越好，但Re太大，必太大，必须电源电压很高。须电源电压很高。 例如：设例如：设IRe=1mA，当，当Re=10k时，时，VEE=10.7V； 当当Re=100k时，时，VEE=100.7V。对晶体管的对晶体管的e极和极和c极之间，极之间，具有极高的具有极高的等效阻抗而等效阻抗而压降不大。压降不大。 IC(mA)UCE(v)QIC UCE )10(IUr6CCECE左右很大)10(IUR2CQCEQCE左右很小电子信息工程学院电子信息工程学院uoui1+UCCRCT1RsRCT2Rsui2REUEE2B312IIIIT3为恒流，

52、内阻无穷大，对为恒流，内阻无穷大，对共模信号的负反馈作用无穷共模信号的负反馈作用无穷大，大，Ac0，KCMRR3是负反馈电阻，提高了恒是负反馈电阻，提高了恒流源流源IC3的稳定性和进一步提的稳定性和进一步提高恒流源的交流输出电阻。高恒流源的交流输出电阻。四、四、 差动放大器的改进差动放大器的改进 3.3差动放大器差动放大器1、采用恒流源的差动放大器、采用恒流源的差动放大器 R2BE3C3E33UURII2R2EE12RUVR +RC 3EQ 1EQ 22III电路结构电路结构电子信息工程学院电子信息工程学院改进型差分电路等效电阻等效电阻为无穷大为无穷大电子信息工程学院电子信息工程学院1) RW

53、取值应大些？还是小取值应大些？还是小些？些？2) RW对动态参数的影响？对动态参数的影响？3) 若若RW滑动端在中点，写滑动端在中点，写出出Ad、Ri的表达式。的表达式。2)1 (WbebcdRrRRAWbebi)1 ()(2RrRR加调零电位器加调零电位器RW电子信息工程学院电子信息工程学院讨论题目讨论题目1、uI=10mV，则，则uId=? uIc=? 2、若、若Ad=102、KCMR103用直流表测用直流表测uO ，uO=?uId=5mV ，uIc=7.5mVuO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1=?=?=?电子信息工程学院电子信息工程学院3.3.3互补输出级二、基本电路三、消除交越失真的互补输出级四、准互补输出级五、直接耦合多级放大电路一、对输出级的要求电子信息工程学院电子信息工程学院一、对输出级的要求一、对输出级的要求 互补输出级是直接耦合的功率放大电路。互补输出级是直接耦合的功率放大电路。 对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻上无直流功耗；负载电阻上无直流功耗；最大不失真输出电压最大。最大不失真输出电压最大。射极输出形式射极输出形式静态工作电流小静态工作电流小输入为零时输出为零输入为零时输出为零 双电源供电时双电源供电时Uom的峰的峰值接