《广电和通信设备调试工技术》课件-22功率放大电路

差分放大电路

功率放大电路3.3差分放大电路3.3.1基本差分放大电路3.3.2具有电流源的差分放大电路3.3.3差分放大电路的单端输入、输出方式3.3.4差分放大电路的差模传输特性及应用3.3.1基本差分放大电路一、电路组成及静态工作点V1VCCV2VEERCRCREui1ui2uo公共发射极电阻，用来抑制零点漂移并决定静态工作电流能有效地克服零点漂移两个输入端，两个输出端；元件参数对称；双电源供电；ui1=ui2

时，uo=0特点V1VCCV2VEERCRCREui1ui2uo直流通路V1+VCCV2VEERCRCREuoVEEICQ1ICQ2IEEIEQ1IEQ2UCQ1UCQ2VEE=UBEQ+IEEREIEE=(VEE

–UBEQ)/RE

VEE/REICQ1=ICQ2IEE/2=VEE/2REUCQ1=VCC–

ICQ1RCUCQ2=VCC–

ICQ2RCuo=UCQ1–

UCQ2=0差模输入ui1=–

ui2差模输入电压uid=ui1

–

ui2=2ui1

=–

ui2差模信号交流通路ic1ic2使得：ic1=–

ic2uo1=–

uo2差模输出电压uod

=uC1

–uC2=uo1–(–

uo2)=

2uo1差模电压放大倍数带RL时RLRid=2rbe差模输入电阻差模输出电阻Ro=2RC大小相同极性相反二、差模输入与差模特性ui1V1V2RCRCuodui2uo1uo2ui1V1+VCCV2VEERCRCREuodui2uC1uC2例3.3.1

已知：

=80，r

bb=200，UBEQ=0.6V，试求：(1)静态工作点；(2)差模电压放大倍数Aud，差模输入电阻Rid，输出电阻Ro。[解](1)

ICQ1=ICQ2

(VEE

–

UBEQ)/2RE=(12–0.6)/2

20=0.285(mA)UCQ1=UCQ2=VCC–ICQ1RC=12–0.285

10=9.15(V)(2)=10//10=5(k)Rid=2rbe=27.59=15.2(k)Ro=2RC=20(k)ui1V1+12VV212VRCRCREuodui210k

10k

20k

20k

三、共模输入与共模抑制比共模输入ui1=ui2共模输出电压uic=ui1=ui2使得：ie1=ie2IEQ1+ie1IEQ2+ie2ue

=2ie1RE2RE2RE共模输入电压uoc=uC1

–uC2=0共模抑制比用对数表示：大小相同极性相同共模信号交流通路ui1V1+VCCV2VEERCRCREuocui2uC1uC2V1V2RCRCuocuicuC1uC2uic1.01V0.99V[解]可将任意输入信号分解为共模信号和差模信号之和ui1=1.01=1.00+0.01(V)ui2=0.99=1.00–0.01(V)电路如图所示。例3.3.2ui1V1+VCCV2VEERCRCREuoui2uC1uC2uid=u

i1

–u

i2uic=(ui1+ui2)/2=1.01–0.99=0.02(V)=1(V)差模信号共模信号（1）求差模输入电压uid

、共模输入电压uic（2）若Aud=–50、Auc=–0.05，求输出电压电压uo，及KCMR[解]uod=Auduid=–50

0.02=–

1(V)uoc=Aucuic=–0.05

1=–0.05(V)uo=Auduid+Aucuic=–1.05(V)=60(dB)3.3.2具有电流源的差分放大电路一、电流源电路减少共模放大倍数的思路：

增大REE用恒流源代替REE特点：直流电阻为有限值动态电阻很大1.三极管电流源简化画法电流源代替差分电路中的REE+VCCRLRERB1RB2ICI0ui1V1+VCCV2RCR1uodui2RC–VEER2R3IC3V3ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEEI02.比例型电流源二极管温度补偿V1+VCCRERB1RB2I0V2比例型电流源V1+VCCR2RR1I0V2IREFUBE1UBE2UBE1

UBE2多路电流源V1+VCCR2RR1I02V2IREFR3I03V3镜像电流源UBE1=

UBE2I0=

IREF微电流源I0R2=

UBE1

–UBE23.镜像和微电流源I0V1RV2IREFV1+VCCR2RI0V2IREFUBE1UBE2V3、V4

构成比例电流源电路二、具有电流源的差分放大电路简化画法能调零的差分电路ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEEI0ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEEI0RPMOS差分电路ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEER2R3IC3V3V4IREFIC4R1例3.3.3

=100(1)求静态工作点；(2)求电路的差模Aud，Rid，Ro。[解](1)

求“Q”ICQ1=ICQ2=0.5I0UCQ1=UCQ2=6–0.427.5=2.85(V)(2)求Aud，Rid，RoRo=2RC=15(k)ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEER2R3IC3V3V4IREF+6V

6V100

100

7.5k

7.5k

6.2k

1、单端输入即ui1=ui,ui2=0有一个输入端接地，为双端输入的特例2.单端输出输出为双端输出的一半KCMR较双端输出小参数计算与双端输入相同同相输出反相输出+VCCuiV1V2RCuoRCVEEI0iC1iC2RLuo与ui反相+VCCuiV1V2RCuoRCVEEI0iC1iC2RLuo与ui同相3.3.3差分放大电路的单端输入、输出方式3.3.4差分放大电路差模传输特性及应用一、差分放大电路的差模传输特性OuiiCiC1iC2I0特点：1.iC1+iC2=I0；当ui=0，iC1=iC2=0.5I0。UT-UT2.当–UT<ui<UT，uiiC1–iC2O–UTUTiC1–

iC2

ui。3.当ui﹥4UT

或ui<–4UT，一只管子截止，I0

几乎全部流入另一只管子，输出电压被限幅。4UT–4UTI0–4UT4UT+VCCui1V1V2RCuoui2RCVEEI0iC1iC2如用作集成运放输入级，可减小温度漂移，提高共模抑制比。如用作三角波变换为正弦波用作多级放大电路的输入级。用于构成自动增益控制电路和模拟相乘器用于构成大信号限幅电路和电流开关电路用于构成波形变换电路1234二、差分放大电路的应用3.4互补对称功率放大电路3.4.1功率放大电路的特点与分类3.4.2乙类双电源互补对称功率放大电路3.4.3甲乙类双电源互补对称功率放大电路3.4.4甲乙类单电源互补对称放大电路3.4.1功率放大电路的特点与分类甲类(

=2

)

tiCO

Icm

2ICQ

tiCO

Icm

2ICQ乙类(

=

)

tiCO

Icm

ICQ2甲乙类(

<

<2

)工作状态分类特点向负载高效率提供大功率的放大电路，输出电压和输出电流都比较大，工作在大信号状态，失真较大。甲类工作状态失真小，静态电流大，管耗大，效率低。乙类工作状态失真大，静态电流为零，管耗小，效率高。甲乙类工作状态失真大，静态电流小，管耗小，效率较高。3.4.2乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL)一、电路组成及工作原理ui>0VT1导通VT2截止iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui<0VT2导通VT1截止iC2io=iE2=iC2,uO=-iC2RLui=0VT1、VT2截止RLVT1VT2+VCC+ui

+uo

VEENPNPNP二、功率和效率1.输出功率最大不失真输出电压、电流幅度：最大输出功率最大输出功率2.电源供给功率PDC=IC1VCC+IC2VEE=2IC1VCC=2VCCUom/

RL最大输出功率时：PDC=2V2CC/

RLPD=2V2CC/

RL3.效率PD=2VCCIcm/

实际约为60%最大输出功率时：令则：时管耗最大，即：每只管子最大管耗为

0.2Pom5.选管原则PCM>0.2PomU(BR)CEO>2VCCICM>VCC/RLRLV1V2+VCC+ui

+uo

VEE4.管耗例3.4.1已知：VCC=VEE=24V，RL=8

，忽略UCE(sat)

求Pom

以及此时的PDC、PC1，并选管。[解]PDC=

2V2CC/

RL=2242//(

8)=45.9(W)=0.5(45.936)=4.9(W)U(BR)CEO>48VICM>24/8=3(A)可选：U(BR)CEO=60

100VICM=5APCM=10

15WRLV1V2+VCC+ui

+uo

VEE3.4.3甲乙类双电源互补对称功率放大电路

tiC0ICQ1ICQ2克服交越失真方法RLRVD1VD2VT1VT2+VCC+ui

+uo

VEEVT3当ui=0时，VT1、VT2

微导通。当ui

<0(

至)，VT1

微导通充分导通

微导通；VT2

微导通截止微导通。当ui

>0(

至)，VT2

微导通充分导通微导通；VT1

微导通截止微导通。

当输入电压小于死区电压时，三极管截止，引起

交越失真。交越失真输入信号幅度越小失真越明显。一、乙类功放的交越失真二、甲乙类互补对称功放电路给VT1、VT2提供静态电压克服交越失真的电路VT1VT2VD1VD2实际电路VT4RL+VCC+uo

VT1VT2VT3

VEER*1R2R3R4VT1VT2VT3R2R1RL+VCC+uo

VT1VT2VD1VD2VT3

VEE+ui

R三、复合管互补对称功率放大电路1.复合管(达林顿管)目的：实现管子参数的配对ib1(1+

1)

ib1(1+

1)(1+

2)ib1=(1+

1+

2+

1

2)ib1

1

2

rbe=rbe1+(1+

1)rbe2

2(1+

1)ib1

1ib1ibicie(

1+

2+

1

2)ib1V1V2V1V2NPN+NPNNPNV1V2PNP+PNPPNPV1V2NPN+PNPNPNV1V2PNP+NPNPNP构成复合管的规则：1)

应保证发射结正偏，集电结反偏；2)

复合管类型与第一只管子相同。V1V2

*接有泄放电阻的复合管：V1V2ICEO1

2ICEO1R泄放电阻减小练习VT1、VT3—NPNVT2、VT4—PNPR3、R5—穿透电流泄放电阻RE1、RE