模拟电路获奖课件第五章.ppt

1、第五章 模拟集成单元电路,5.1 半导体集成电路(IC)概述 60年代初期出现 70年代后期VLSI出现 分为数字IC和模拟IC 如运算放大器、电压比较器 了解集成工艺的特点,5.2 恒流源电路,1、基本镜像恒流源,T0 和 T1 特性完全相同。,2、微电流恒流源 要求提供很小的静态电流，又不能用大电阻。,1、要放大缓慢变化的信号 2、便于集成IC,能不能加隔直电容?,如何办?,问题?,问题 :零点漂移。,前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得当 ui 等于零时， uo不等于零。利用差动放大器可解决上述问题。,有时会将信号淹没,5.3 基本CE差动放大器,ui1,ui2,抑制零漂的原理,uo

2、= UC1 - UC2 = 0,uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0,当 ui1 = ui2 =0 时：,当温度变化时：,+UCC,ui1,+UCC,RC1,T1,RB1,RC2,T2,RB2,ui2,RE,UEE,uo,ud,ud,uc,uc,（1）电路结构完全对称，零漂抑制能力强 （2）差模小信号范围大，Vid28mv （3）双电源供电，可使静态时，VB，实现零输入。从而避免有静态电流流过信号源。,1、差动放大器特点：,差放电路的几种接法,输入端接法,双端输入（浮地）,单端输入,输出端接法,双端输出（浮地）,单端输出,不同的接法，放大性能有所不同,共模信号

3、：数值相等，极性相同的输入信号。即 vs1= vs2= vic,2、差模信号与共模信号,差模信号：数值相等，极性相反的输入信号。即vs1= -vs2,一般定义：对于任意输入的信号: vs1 , vs2 ，都可分解成差模分量和共模分量的组合形式。,注意：vs1 =vic + vid /2 ； vs2 =vic - vid /2,例: vs1 = 20 mV , vs2 = 10 mV,则：vid = 10mV , vic = 15mV,差模分量:,共模分量:,vid = vs1 vs2,vic = (vs1 + vs2 ) /2,共模抑制比(CMRR)的定义,例: Ad=-200 Ac=0.1

4、KCMRR=20 lg (-200)/0.1 =66 dB,CMRR Common Mode Rejection Ratio,KCMRR =,KCMRR (dB) =,(分贝),场效应管差分放大电路,例1： 扩音系统,功率放大器的作用： 用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。,5.4 功率放大器,例2：温度控制,R1-R3:标准电阻,Ua : 基准电压,Rt :热敏电阻,A：电压放大器,Rt,T,UO,室温T,Ub,UO1,uo,1、功放的特点和指标,(1) 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值: ICM 、BV

5、CEO 、 PCM 。,(2) 晶体管处于大信号工作状态，非线性失真比小信号放大器严重。其指标可用非线性失真系数D来衡量。一般采用图解分析法。,(3) 电源提供的能量应尽可能地转换给负载，以减少晶体管及线路上的损失。即要注意提高功放的效率（）。,Po: 负载上得到的交流信号功率。 PCC ： 电源提供的直流功率。,2、功放的分类,1、甲类功放导通角360度 2、乙类功放导通角180度 3、甲乙类功放导通角大于180度 4、丙类功放导通角小于180度,射极输出器的输出电阻低，带负载能力强，但做功放不适合。为什么？解释如下：,射极输出器能否做功率放大？,射极输出器效率的估算：,若忽略晶体管的饱和压

6、降和截止区，输出信号Vo的峰值最大只能为：,Vo的取值范围,交、直流负载线,UCEQ = 0.5VCC,为得到较大的输出信号，假设将Q点设置在负载线的中部，令信号波形正负半周均不失真 。,VCC/RL,1. 直流电源输出功率,2. 最大负载功率,3. 最大效率,如何解决效率低的问题？,办法：降低Q点。,既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用推挽输出电路，或称互补对称射极输出器。,缺点：但又会引起截止失真。,OTL: Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、 PNP各一支；两管特性一致。,类型：,

7、互补对称功率放大电路,无输出电容的互补对称功放电路 （ OCL电路）,一、工作原理（设vi为正弦波）,电路的结构特点：,vi,-VCC,T1,T2,vo,+VCC,RL,iL,1. 由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。,2. 双电源供电。,3. 输入输出端不加隔直电容。,动态分析：(忽略导通压降）,vi 0V,T1截止，T2导通,vi 0V,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。,因此，不需要隔直电容。,静态分析：,vi = 0V T1、T2均不工作 vo = 0V,乙类放大的输入输出波形关系

8、:,死区电压,Vi,Vo,Vo,Vo,t,t,t,t,交越失真：输入信号 Vi在过零前后，输出信号出现的失真称为交越失真。,(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零； (2) 每管导通时间等于半个周期 ； (3) 存在交越失真。,乙类放大的特点：,二、参数计算,负载上得到的最大功率为：,若忽略晶体管的饱和压降，则 RL 上的电压和电流的最大幅值分别为：,满激励时电源提供最大直流平均功率：,流过每个电源的电流为半个正弦波，其平均值为:,则两个电源提供的总功率为：,t,ic1,当满激励时,效率为：,结论：OCL电路效率较高； 电流、电压波形存在失真。,每管最大平均管耗PT1max：,令,得出结论：,

9、输出电流振幅为满激励电流振幅的63.7时， 每管有最大平均管耗,单管最大平均管耗PT1max 与最大输出功率Pmax的关系：,结论：乙类功放最大平均管耗 为最大输出功率的五分之一,三、功率管极限参数限制,由,得,四、电路的改进,1. 克服交越失真,交越失真产生的原因： 在于晶体管特性存在非线性，vi vT时晶体管截止。,甲乙类放大的波形关系：,特点：存在较小的静态电流 ICQ 、IBQ 。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。,无输出变压器的互补对称功放电路 （OTL电路）,一、特点,1. 单电源供电；,2. 输出加有大电容。,二、静态分析,则 T1、T2 特性对称，,令：,三、动态分析(忽略导通压降）,设输入端在 0.5VCC 直流电平基础上加入正弦信号。,若输出电容足够大， VC基本保持在0.5VCC ，负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。,RL,vi,T1,T2,+VCC,C,A,UL,+,-,时，T1导通、T2截止；,时，,T1截止、 T2导通。,四、