第3-章多级放大电路要点.ppt

1、第三章多电平放大电路，主要内容：3.1多电平放大电路的耦合方式3.2差动放大电路3.3互补对称功率放大电路3.4集成运算放大电路3.5放大电路的负反馈，1，确定多电平放大电路的耦合方式；2、掌握差动放大电路的工作原理和输入输出方法；3、掌握互补对称功率放大器电路；4、确定集成运算放大器特性、配置、类型和主要参数；5、掌握综合运放的理想模型；6、深刻理解负面反馈的基本概念、类型和判别方法；7、掌握负反馈对放大器的影响。目的和要求：配置多电平放大器，3.1多电平放大器耦合方法，耦合：放大器和放大器之间的连接方法。耦合方法：电阻耦合、变压器耦合、直接耦合三种。阻塞耦合放大电路、变压器耦合放大电路只能

2、放大交流信号，而直接耦合放大电路可以放大直流信号。多电平放大器对耦合电路的要求：1 .静态：确保所有级别的qpoint设置，2 .动态：传输信号。要求：波形不失真，减少压降损失。每个极通过耦合电容和子输入电阻连接。优点：所有级别的静态工作点互不影响，可以分别调整到适当的位置。没有零点漂移的问题。缺点：无法放大慢速更改信号和DC组件更改的信号；因为需要大容量耦合电容，所以不能在集成电路中使用。1电阻耦合放大电路的特性，3.1.1电阻耦合放大电路，电阻耦合放大电路，2电阻耦合放大电路分析，(1)静态分析：各个级别的单独计算。(2)动态分析，电压比例等于所有级别的电压比例的乘积。注意：在计算前电压放

3、大时，应将后输入电阻视为前负载电阻。负载电阻是计算一次电压放大时的二次输入电阻。输入电阻是第一级输入电阻。输出电阻是最后一级的输出电阻。3电阻耦合放大的频率特性和频率失真，中间带：电压比例几乎是常数。低频段：耦合电容和发射极旁路电容器的容限电阻增加，不被认为是短路，从而降低了电压倍率。大频带：晶体管的连接电容和电路的分布电容器等的电阻降低，不被认为是开路，电压倍率也降低。振幅-频率特性：除了电压比例随频率变化的情况外，低频和高频频带中输入信号的输出信号的相位位移必须随频率变化。因此，在整个频率范围内，电压比例和相位位移成为频率的函数。电压倍率与频率的函数关系。相位频率特性：相位移与频率的函数关

4、系。振幅-频率特性、相位-频率特性统称为频率特性或频率响应。上下频率：放大器电路指示带通特性。在图中，fH和fL是电压比例下降到中间带电压比例的0.707倍时对应的两个频率。通过频带：上下频率的差异。一些概念：频率失真：一般来说，放大电路的输入信号是包含多个不同频率的谐波成分的非正弦信号。放大电路根据不同频率的正弦信号比例，相位位移不同，因此，当输入信号是包含多个谐波分量的非正弦信号时，如果谐波频率超过通过频带，则输出信号uo波形失真。这种失真与放大电路的频率特性有关，因此被称为频率失真。一些概念(续):3.1.2直接耦合放大器，缺点：(1)在所有级别上，静态工作点不是独立的，而是相互作用的。

5、可能会给设计、计算和调试带来不便。(2)介绍了零点漂移问题。零点漂移对直接耦合放大器电路的影响比较严重。优点：(1)电路可以放大变化缓慢的信号和直流信号。由于级别之间的直接结合，电路可以放大缓慢变化的信号和直流信号。(2)轻松集成。电路只有晶体管和电阻，没有电容器和电感，所以集成很容易。1)什么是零点漂移？没有放大电路输入信号，输出电压uo出现缓慢、不规则的波动现象。2)零漂的原因电阻，管参数的变化，电源电压的变化。如果使用高精度电阻，使用老化处理和高稳定性的电源，则晶体管参数随温度变化成为零点漂移的主要原因。3)零点漂移的严重性及其抑制方法零点漂移的大小足以与输出的有用信号相比较时，无法正确

6、区分这两者。因此，为了使放大器电路正常工作，必须有效地抑制零漂移。三种耦合放大电路应用领域：阻塞耦合放大电路：用于交流信号放大。直接耦合放大器电路：通常用于放大直流信号或缓慢变化的信号。变压器耦合放大器电路：用于功率放大和调谐放大。集成电路中的放大电路使用直接耦合方法。为了抑制零漂移，输入电平采用了特殊形式的差分放大器电路。3.2差动放大电路、温度补偿电路、电源、部分电路元件等，有多种抑制零点漂移的方法。最有效、应用最广泛的方法是在输入级别使用差分放大器电路。3.2.1差分放大器工作原理：1，2个完全相同的管；2、2个输入部、2个输出部；3、组件参数对称。静态时：ui20，电源Ucc通过电阻R

7、1和2管发射器提供2管的基本电流。由于电路的对称性，两个管的集电极电流相同，集电极电位也相同。即，IC1=IC2 UC1=UC2输出电压：uuc1 uc2=0，1零点漂移抑制原理，温度变化时：两个管的集电极电流增大，集电极电位减小。因为电路是对称的，所以两个管的变化量是相同的。也就是说，IC1=IC2 UC1=UC2输出电压：uo (UC1 UC1)(UC2 UC2 )=0消除了零点漂移。零漂移抑制原理(续)，UCC，注：差分放大器电路的二分之二电路仍然不能完全对称。也就是说，零漂移不能完全消除，可以抑制得很小。2信号输入分类，(1)差分模式输入：ui1=-ui2=ud，(2)公共模式输入：u

8、i1=ui2=uC，(3)输入比较：任何输入信号ui1，ui2，UCC，理想：ui1=ui2 uC1=uC2 uo=0，共模电压放大：(极小，1)但是两侧不是完全对称的，u60，(1)共模输入，输入信号：ui1=Ui1=-ui2，uc1=-uc2uo=uc1-uc2=uc1-uc2=2u C1，差分模式电压放大：(2)差分模式输入，(3)输入比较，(3)比较输入可以分解为一对共同模式信号和一对差异模式信号，即：样式的UIC是共同模式信号，uid是差异模式信号。对于线性差分放大电路，接合理论1，输出电压的大小可以通过使用仅与输入电压的差异相关的叠加定理来获得输出电压，而不管信号本身的大小。2、差

9、分模式信号是需要对差分模式信号进行更大倍率的有用信号；公共模式信号是干扰信号，因此，公共模式信号的比例越小越好。共模抑制率越大，意味着电路放大差模信号，抑制共模信号的能力越强。一般而言，电路不是绝对对称的，Ac0 .为了综合测量差分放大器电路放大差分模式信号和抑制共模信号的能力，引入了用KCMR表示的共模抑制比。公共模式抑制比：通过补偿Ad到Ac比率的绝对值(即：或代数形式):公共模式抑制比，1，发射极加电阻RE，2，负功率增加UEE: RE中的直流压力降，可以保持几乎零电位。3，恒流源对共模信号的抑制作用比发射极电阻RE强。，共同模式信号抑制改善措施：差分放大器共4个输入输出方式：3.2.2

10、差分放大器，共4个输入输出方式(继续):1，连接方式：输入信号仅添加到放大器的一个输入，另一个输入端接地。单端输入方法说明：2，单端输入属于差分模式输入：由于两个晶体管已有电流的总和是恒定的，因此输入信号改变了一个晶体管已有电流，则另一个晶体管已有电流必须改变到相反方向。两个单管放大电路接收一半输入信号，但极性相反是差分模式信号。1，单端输出差分电路，输出减少了一半，因此差分模式比例也减少了二端输出的一半。2、由于两个单管放大电路的输出漂移不能相互抵消，所以零点漂移略大于两端输出时间。3、恒流源或四极电阻RE对零点漂移有很强的抑制作用，因此零点漂移仍然比单管放大电路小得多。单端输出经常使用差动

11、放大电路，而不是单管放大电路。单端输出方法说明：差分放大器动态参数计算摘要，1，差分模式电压倍率与单端或双端输入无关，仅与输出方法相关。双向输出时：单纵断面输出时：2，公共模式电压比例与单或双纵断面输入无关，仅与输出方式相关。双端输出：单端输出：1功率放大器电路的特性，3.3互补对称功率放大器，3.3.1功率放大器电路的特性和类型，(1)，功率放大器电路的电流，电压要求更大。电路参数不能超过电晶体的限制值： ICM、UCEM和PCM。功率放大器电路的基本要求：(2)，电流，电压信号较大，应注意防止波形失真。(3)，将电力提供的能量转换为最大负荷，以减少晶体管和线路的损耗。必须注意提高回路的效率

12、()。从Pomax :负载获得的交流信号功率。PE:电源提供的直流电源。功率放大器电路的基本要求(续):2功率放大器电路的类型，a类功率放大器电路的静态工作点设置在交流负载线的中点。工作时，晶体管总是处于传导状态。这种电路的功率损失大，效率低，只能达到最高50。b类功率放大器电路的静态工作点设置在交流负载线的截止点，晶体管仅在输入信号的半周期内工作。这种电路的功率损耗降到最低，效率大大提高。a类功率放大器电路的静态工作点在a类和b类之间，晶体管的静态偏置不大。扭曲和效率在a类和b类之间。3.3.2互补对称功率放大电路，如何解决效率低下的问题？如何：降低qpoint。缺点：但是，可能会导致抛光扭

13、曲。互补对称：回路使用NPN，PNP使用两个晶体管。两根管子的特性一致。类型：回路的结构特征：1。NPN类型，PNP类型的晶体管组成两个对称四极对接。2 .双电源。3 .不包含直电容的输入和输出。1OCL功率放大器电路，动态分析：ui 0V，ui 0V，因此不需要间隔电容。静态分析：ui=0V V1，V2均不起作用uo=0V，b类OCL放大的输入输出波形关系：死区电压，交叉失真：输入信号ui在零前后输出信号中发生的失真是交叉失真。在V1，V2发射结上添加适当的正向偏移，以生成V1，V2传导时间为半个周期，即在a和b类状态下工作的小静态偏移。如图所示。图中，二极管D1、D2用于提供偏置电压。静态

14、晶体管V1、V2都默认工作，但对称，基本电压UE仍然为零，并且在负载下不流动电流。减少交叉失真的方法：2欧姆功率放大器，第一，特性，1。单电源；2 .输出中添加了大电容。，2，静态分析，V1，V2性质镜射，3，动态分析，输入基于0.5USC直流的正弦信号。如果输出电容足够大，UC基本上保持交流信号在0.5USC、正负反周期对称的负载下，T1传导，T2截止；两种晶体管都只能在称为b类放大的半周期内工作。3.4集成运算放大器简介，3.4.1集成运算放大器工艺特性，2，电路组件在单个芯片上制作，组件参数偏差方向，温度均匀性，输入级均差放大电路。3，阻力因素由数十到20，000欧洲范围的硅半导体组成，

15、准确度低。高电阻被晶体管活动组件取代或外部连接。1，电感元件制造困难，由PN接头的接合电容组成的数十pF以下的小电容，外部电容。4，二极管通常用作晶体管发射结构。通常由差分放大器电路组成，以减少模拟电路的零漂移并提高输入阻抗。通常由通用发射极放大器电路组成，用于高电压放大。通常由互补对称电路组成，以减少输出电阻并增加电路的皮带负载容量。通常由多种恒流源电路组成，它在上述每个电路级别上提供稳定适当的偏置电流，以确定所有级别的静态工作点。3.4.2集成运算放大器的组成，集成运算放大器有两个输入端。1，标记为“”的输入部称为等相输入端，输入信号从该端输入时，与输入信号相位相同；2，标记为“”的输入部

16、称为逆相输入端，当输入信号从该端输入时，输出信号与输入信号相位相反。集成op放大器的电路符号，1，集成op放大器的主要参数，(1)差分模式开环电压放大倍数Ado:集成op放大器本身(无附加反馈电路)的差分模式电压放大，即。反映集成op放大器的电压放大功能，通常在10107之间。Ado越大，回路越稳定，计算精度越高。(2)共同模式开环电压放大Aco:表示集成op放大器本身的共同模式电压放大，反映集成op放大器温度漂移、共同模式抗干扰能力，优秀的集成op放大器Aco必须接近于0。(3)共模抑制比KCMR:用于综合测量集成运算放大器的放大和温度漂移、共模抗干扰能力，一般应大于80dB。3.4.3表示集成运算放大器的主要参数和类型，(4)差分模式输入电阻rid:差分模式信号下集成运算放大器的输入电阻。(5)输入偏移电压Uio:在输入级别添加的补偿电压值，以使输出电压为零。这反映了差动放大部分参数的不对称，越小越好，一般是毫伏级。(6)偏移电压温度系数UioV:温度变化v中发生的偏移电压变化Uio的大小，直接影响集成op放大器的准确性，通常为几十v。(7)转换速度SR:测量集成运算放大器的高速变