第15章基本放大电路2011w第4讲

1、1/352/353/354/35两级之间通过耦合电容两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2 由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，。5/35将前级的输出端直接接后级的输入端。将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或变化的直流信号。可用来放大缓慢变化的信号或变化的直流信号。+UCCuORC2T2uIRC1R1T1R2+RE2主要优点：电路简单、良好的低频特

2、性和易集成化。6/35指输入信号电压为零时，输出电压缓指输入信号电压为零时，输出电压缓慢地、无规则地变化的现象。慢地、无规则地变化的现象。晶体管参数随温度变化、电源电压晶体管参数随温度变化、电源电压波动、电路元件参数变化。波动、电路元件参数变化。(1) 前后级静态工作点相互影响；前后级静态工作点相互影响；7/35 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。 严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。效信号电压还是漂移电压。 一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电一般用输出漂移电压

3、折合到输入端的等效漂移电压作为衡量零点漂移的指标。压作为衡量零点漂移的指标。uAuudIdO 只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。放大后的有用信号才能被很好地区分出来。8/35 抑制零点漂移抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。一个重要的问题。 差分放大电路差分放大电路是抑制零点漂移是抑制零点漂移最有效最有效的电路结构。的电路结构。9/35电路由完全相同的两个共射极单管放大电路组成，要求两个晶电路由完全相同的两个共射极单管放大电路组成，要求两个晶体管特性一

4、致，两侧电路参数对称。体管特性一致，两侧电路参数对称。 差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差分放大原理电路差分放大原理电路 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两个输入端两个输入端两个输出端两个输出端两管两管静态工静态工作点相同作点相同15. 7. 1 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理两个晶体管两个晶体管完全对称完全对称 10/35uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 - VC1 ) (VC2 - VC2 ) = 0静态时，静态时，ui1 = ui2 = 0当温度升高时当温度升高时ICVC

5、 （两管变化量相等）（两管变化量相等）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T211/35+共模信号共模信号 需要抑制需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T212/35+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信号差模信号 是有用信号是有用信号13/35例例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成可分解成

6、: : ui1 = 8 mV + 2 mV 这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。系统中是常见的。 14/35稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。UEE：用于补偿用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。上的压降，以获得合适的工作点。电位器电位器 RP : 起调零作用。起调零作用。15/351. .静态分析静态分析 在静态时，设在静态时，设 IB1 = IB2 = IB， IC1= IC2 = IC，忽略，忽略阻值很小的阻值很小的 RP 可列出可列出 EEEEBEBB12UIRUIR 上式中前两项较第

7、三项小得多略去，上式中前两项较第三项小得多略去，则每管的集电极电流则每管的集电极电流EEEEC2RUII发射极电位发射极电位 VE 0每管的基极电流每管的基极电流EEECB2 RUII每管的集每管的集 射极电压射极电压ECEECCCCCCCE2RRUUIRUURC+UCCRB1T1RE -UEEIB2IEICIE+UCE+UBE+单管直流通路单管直流通路16/352. .动态分析动态分析单管差模信号通路单管差模信号通路 由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，其变化量相等，通过其变化量相等，通过 RE 的电流近于不变，的电流近于不变，RE 上没上没有差模

8、信号压降，故有差模信号压降，故 RE 对差模信号不起作用，可得对差模信号不起作用，可得出下图所示的单管差模信号通路。出下图所示的单管差模信号通路。单管差模电压放大倍数单管差模电压放大倍数beBCbeBbCbi1o1d1rRR)rR(iRiuuA 同理可得同理可得d1beBCi2o2d2ArRRuuA T1RCibic+uo1RB+ ui1 17/35双端输入双端输入双端输出差分电路的差模电压放大倍数双端输出差分电路的差模电压放大倍数 beBCd1i2i1odrRRAuuuA 当在两管的集电极之间接入负载电阻时当在两管的集电极之间接入负载电阻时beBLdrRRA 式中式中LCL21/RRR 两输

9、入端之间的差模输入电阻为两输入端之间的差模输入电阻为)( 2beBirRr两集电极之间的差模输出电阻为两集电极之间的差模输出电阻为Co2Rr 18/35 例例3: :在在前图所示的差分放大电路中前图所示的差分放大电路中,已知已知UCC=12V， EE = 12V, = 50, RC = 10 k , RE =10 k , RB = 20 k ， RP =100 , 并在输出端接负载电阻并在输出端接负载电阻RL = 20k , 试求试求电路的静态值和差模电压放大倍数电路的静态值和差模电压放大倍数。解解: :mA0.6A101021223EEC REImA0.012mA500.6CB IIV6V)

10、100.6101012(33CCCCCE IRUU112.4120550beBLd rRRA 式中式中 k521/LCLRRR k 2.41)0.626(20026)1()(200EbeIr 19/35单端输出时差分电路的差模电压放大倍数单端输出时差分电路的差模电压放大倍数 )(beBCi1o1i2i1o1d212反反相相输输出出rRRuuuuuA )(212beBCi2o2i2i1o2d相相输输出出同同rRRuuuuuA 即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出差分电路的一半。差分电路的一半。 双端输入分双端输出和单端输出两种。此外，还双端

11、输入分双端输出和单端输出两种。此外，还有单端输入的有单端输入的, 即将即将T1输入端或输入端或T2输入端接输入端接“地地”, 而而另另一端接输入信号一端接输入信号ui 。同样单端输入也分为双端输出和。同样单端输入也分为双端输出和单端输出两种。四种差分放大电路的比较见表单端输出两种。四种差分放大电路的比较见表15.7.1。20/35(Common Mode Rejection Ratio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分贝AAK KCMR越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。21/35

12、若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac = 0 输出电压输出电压 若电路不完全对称，则若电路不完全对称，则 Ac 0，实际输出电压实际输出电压 即共模信号对输出有影响即共模信号对输出有影响 。22/35电源供给的直流功率电源供给的直流功率率率负载得到的交流信号功负载得到的交流信号功 23/3524/35 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由于形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由于省去了变压器而被称为无输出变压器省去了变压器而被称为无输出变压器()电路，

13、简称电路，简称OTL电路。若互补对称电路直电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容(电路，简称电路，简称OCL电路。电路。 OTL电路采用单电源供电，电路采用单电源供电， OCL电路采用双电电路采用双电源供电。源供电。25/35OTL原理电路原理电路(1) 特点特点T1、T2的特性一致；的特性一致；一个一个NPN型、一个型、一个PNP型型;两管均接成射极输出器；两管均接成射极输出器；输出端有大电容；输出端有大电容；单电源供电。单电源供电。(2) 静态时静态时( (ui= 0) ), IC1 0， IC2 0。调调整整输输

14、入入的的直直流流电电压压使使2CCUV 2 CCAUu 由于由于T1、T2对称，使对称，使2 CCUuC 于于是是电电容容两两端端电电压压OtuiOtuOiC2iC1 RLRRT1T2+UCCAC+uo+ +CL+OtuiOtuiOtuOOtuOiC2iC1 RLRRT1T2+UCCAC+uo+ +CL+B26/35 设输入端在设输入端在UCC/2 直流直流基础上加入正弦信号。基础上加入正弦信号。 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正、负半周对称。载上得到的交流信号正、负半周对称。2CCUV 2CCUV OtuiOtuOi

15、C2iC1 RLRRT1T2+UCCAC+uo+ +CL+OtuiOtuiOtuOOtuOiC2iC1 RLRRT1T2+UCCAC+uo+ +CL+27/35 (4) 交越失真交越失真 当输入信号当输入信号ui为正弦波时，为正弦波时，输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。失真称为交越失真。 交越失真产生的原因交越失真产生的原因: : 由于晶体管特性存在非线性，由于晶体管特性存在非线性， uI 死区电压晶体管导通不好死区电压晶体管导通不好。交越失真交越失真采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于甲乙

16、类状态。点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。克服交越失真的措施克服交越失真的措施:28/35(5) 克服交越失真的克服交越失真的OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 两个晶体管两个晶体管 T1 ( (NPN型型) )和和T2( (PNP型型) )的特性基本相同。的特性基本相同。静态时静态时, 调节调节 R3 ,使使 A 点的电位点的电位为为 。CC21U 输出电容输出电容CL上上的电压也等于的电压也等于 。CC21U R1 和和 D1、D2 上的压降使两管获上的压降使两管获得合适的偏压，工作在甲乙类状态。得合适的偏压，工作在甲乙类状态。OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 29/35当输出

17、功率较大时常采用复合管当输出功率较大时常采用复合管复合管的构成复合管的构成方式方式 1ic1= 1 ib1 ic2= 2 ib2 = 2 (1+ 1 ) ib1ic = ic1+ ic2 = 1+ 2 (1+ 1 ) ib1 1 2 ib1 ib2= ie1=(1+ 1 ) ib1ib= ib130/35 复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数 1 2复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同用复合管组成的互补对称放大电路常称为用复合管组成的互补对称放大电路常称为准互补对准互补对称放大电路。称放大电路。产品手册中常把复合管称为产品手册中常把复合管称为

18、“达林顿达林顿”晶体管。晶体管。31/35OTL准准互补对称放大电路互补对称放大电路 (3) R8 和和R9 的作用的作用? (1) R4、D1、D2的作用？的作用？ (2) T1 和和T3 、T2 和和T4 构成什么工作方式？构成什么工作方式？ (4) R6和和R7 的作用的作用?避免产生交越失真。避免产生交越失真。构成复合管。构成复合管。引入电流负反馈，引入电流负反馈，使电路工作稳定。使电路工作稳定。分流分流T1、T2的的I ICEO，提高温度稳定性。提高温度稳定性。思考思考32/35 2. 无输出电容无输出电容( (OCL) )的互补对称放大电路的互补对称放大电路OCL互补对称放大电路互补对称放大电路 33/35 LM386是一种低电压通用型低频集成功放。该是一种低电压通用型低频集成功放。该电路功耗低、允许的电源电压范围宽、通频带宽、电路功耗低、允许的电源电压范围宽、通频带宽、外接元件少外接元件少, 广泛用于收录机、广泛用于收录机、 对讲机、对讲机、 电视伴音电视伴音等系统中。等系统中。 目前集成功放电路获得了广泛的应用目前集成功放电路获得了广泛的应用, 其内部电其内部电路一般均为路一般均为OTL 或或 OCL电路。集成功率放大电路除电路。集成功率放大电路除了具有分立元件了具有分立元件OTL或或OCL电路的优点外