天津工业大学模拟电子技术.pptx

本章重点和考点：本章重点和考点：1、掌握多级放大电路的耦合方式、掌握多级放大电路的耦合方式2 2、掌握直接耦合放大电路中差分放大电路的组态、掌握直接耦合放大电路中差分放大电路的组态及动态参数的计算及动态参数的计算3 3、了解多级放大电路中的互补输出级、了解多级放大电路中的互补输出级 本章教学时数：本章教学时数：4学时学时3.1多级放大电路的耦合方式当单级放大电路不能满足多方面的性能要当单级放大电路不能满足多方面的性能要求（如求（如Au104、Ri=2M、Ro=100）时，应）时，应考虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时考虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如何首先应考虑如何“连接连接”几个单级放大电路，几个单级放大电路，耦合方式即连接方式。耦合方式即连接方式。常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合等。变压器耦合、光电耦合等。3.1.1 直接耦合直接耦合第二级第二级第一级第一级特点：特点：(1)可以放大交流和缓慢可以放大交流和缓慢变化及直流信号；变化及直流信号；(2)便于集成化。便于集成化。(3)各级静态工作点互相影响；各级静态工作点互相影响；(4)零点漂移（如何克服）。零点漂移（如何克服）。Re3.1.2 3.1.2 阻容耦合阻容耦合特点：特点：静态工作点相互独立，在分立元件电路中广泛使用。静态工作点相互独立，在分立元件电路中广泛使用。不能放大直流或缓慢变化的信号不能放大直流或缓慢变化的信号在集成电路中无法制造大容量电容，不便于集成化，尽量不用。在集成电路中无法制造大容量电容，不便于集成化，尽量不用。3.1.3 3.1.3 变压器耦合变压器耦合特点特点可以连接阻值较小的负载可以连接阻值较小的负载只能放大交流信号只能放大交流信号,不易于集成不易于集成以光信号为媒介实现电信号的耦合和传递。以光信号为媒介实现电信号的耦合和传递。特点特点有电气隔离作用，电路具有很强的抗干扰能有电气隔离作用，电路具有很强的抗干扰能力，适用于信号隔离和远距离传输。力，适用于信号隔离和远距离传输。3.1.3 3.1.3 光电耦合光电耦合3.2 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析 对电压放大电路的要求：对电压放大电路的要求：Ri大，大，Ro小，小，Au的数值的数值大，最大不失真输出电压大。大，最大不失真输出电压大。(1)前一级的输出电压是后一级的输入电压。前一级的输出电压是后一级的输入电压。(2)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(3)总电压放大倍数总电压放大倍数=各级放大倍数的各级放大倍数的乘积乘积。(4)总输入电阻总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻即为第一级的输入电阻ri1。(5)总输出电阻即为最后一级的输出电阻。总输出电阻即为最后一级的输出电阻。分析举例分析举例3.3 直接耦合放大电路3.3.1零点漂移现象及其产生的原因3.3.2差分放大电路3.3.3直接耦合互补输出级3.3.1 零点漂移现象及其产生的原因零点漂移现象及其产生的原因什么是零点漂移现象：什么是零点漂移现象：uI0，uO0且缓慢变化且缓慢变化的的现象现象。产生原因产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。克服温漂的方法克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。：引入直流负反馈，温度补偿。典型电路典型电路：差分放大电路：差分放大电路3.3.2差分放大电路差分放大电路一、长尾式差分放大电路的组成一、长尾式差分放大电路的组成 由于由于Re接负电源接负电源-VEE，拖一个尾巴，故称为，拖一个尾巴，故称为长长尾式电路尾式电路。特点：特点：结构对称。结构对称。双电源供电双电源供电双电源的作用：双电源的作用：（1）使信号变化幅度加大。）使信号变化幅度加大。（2）IB1、IB2由负电源由负电源-VEE提供。提供。TIC1IC2UO=UC1-UC2=0CQ1VCC-ICQ1RC CQ2VCC-ICQ2RC 左右完全对称，每管左右完全对称，每管有零漂差不漂，实际有零漂差不漂，实际情况，电路不完全对情况，电路不完全对称，零漂还有，但很称，零漂还有，但很小。小。二二.抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理Re的共模负反馈作用：的共模负反馈作用：如如 T()iC1iC2 uE iB1 iB2 iC1 iC2 1.静态分析静态分析：令：令uI1=uI2=0三三.静态分析静态分析晶体管输入回路方程：晶体管输入回路方程：通常，通常，Rb较小，且较小，且IBQ很小，故很小，故四四 动态分析动态分析共模信号：共模信号：数值相等、极性相同的数值相等、极性相同的输入信号，即输入信号，即iE1=iE2，Re中电流不变，即中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。对差模信号无反馈作用。差模信号：差模信号：数值相等，极性相反的数值相等，极性相反的输入信号，即输入信号，即RL中点是中点是交流地交流地差模信号作用时的动态分析差模信号作用时的动态分析(Ad、Ri、Ro、Ac、KCMR)差模放大倍数差模放大倍数两个虚地点：两个虚地点：1.RL中点中点2.E点点共模抑制比共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信号综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。的能力和抑制共模信号的能力。根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。入双端输出、单端输入单端输出。长尾式差分放大电路为双端输入双端输出。长尾式差分放大电路为双端输入双端输出。五五、差分放大电路的四种接法、差分放大电路的四种接法 1.双端输入单端输出：双端输入单端输出：Q点分析点分析 由于输入回路没有变由于输入回路没有变化，所以化，所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一样。但与双端输出时一样。但输出回路不对称，即输出回路不对称，即 UCEQ1 UCEQ2。1.双端输入单端输出：差模信号作用下的分析双端输入单端输出：差模信号作用下的分析1.双端输入单端输出：共模信号作用下的分析双端输入单端输出：共模信号作用下的分析2.单端输入双端输出单端输入双端输出共模输入电压共模输入电压差模输入电压差模输入电压 输入差模信号的同时伴随着共模信号输入，即输入差模信号的同时伴随着共模信号输入，即单入双出与双入双出电路区别：单入双出与双入双出电路区别：3.单端输入单端输出单端输入单端输出与双入单出的一样与双入单出的一样六六、具有恒流源的差分放大电路、具有恒流源的差分放大电路 为什么要采用电流源？为什么要采用电流源？Re愈大，愈大，Auc愈小，愈小，KCMR越大，越大，放大器抑制温漂放大器抑制温漂的能力愈强，放的能力愈强，放大器愈好。大器愈好。六六、具有恒流源的差分放大电路、具有恒流源的差分放大电路 为什么要采用电流源？为什么要采用电流源？静态工作点静态工作点太低，引起截太低，引起截至失真至失真大电阻不易大电阻不易集成集成问题：问题：六六、具有恒流源的差分放大电路、具有恒流源的差分放大电路 为什么要采用电流源？为什么要采用电流源？让让R Re e大，又要大，又要I IB B不变小，用恒流不变小，用恒流源代替源代替R Re e。解决办法：解决办法：电路组成电路组成静态工作点静态工作点I2IB3,I1I2，简化画法及电路调零措施简化画法及电路调零措施3.动态性能动态性能由由于于恒恒流流三三极极管管相相当当于于一一个个阻阻值值很很大大的的长长尾尾电电阻阻，它它的的作作用用也是引入一个共模负反馈，对差模电压放大倍数没有影响。也是引入一个共模负反馈，对差模电压放大倍数没有影响。具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路3.3.3直接耦合互补输出级直接耦合互补输出级一、基本电路一、基本电路在在输输入入信信号号的的正正半半周周，T1导导通通；负负半半周周，T2导通导通 在在信信号号的的整整个个周周期期都都有有电电流流流流过过负负载载，负负载载上上 iL 和和 uO 基基本本上是正弦波。上是正弦波。存在的问题：存在的问题：交越失真交越失真基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。静态时，输入输静态时，输入输出电压均为零。出电压均为零。二、消除交越失真的互补输出级二、消除交越失真的互补输出级RLT1T2+VCC+uo VCCui交越失真的互补输出级交越失真的互补输出级RLRD1D2T1T2+VCC+ui+uo VCCV5R R2 2R R1 1ui消除交越失真的互补输出级消除交越失真的互补输出级 掌握双端输入差动放大电路静态工作点和放大倍数的掌握双端输入差动放大电路静态工作点和放大倍数的计算方法，理解单端输入放大电路静态工作点和放大倍数的计算方法，理解单端输入放大电路静态工作点和放大倍数的计算方法，计算方法，3.4 3.4 本章小结本章小结学完本章后希望能够达到以下要求：学完本章后希望能够达到以下要求：掌握以下概念及定义：零点漂移与温度漂移，共模信掌握以下概念及定义：零点漂移与温度漂移，共模信号与共模放大倍数，差模信号与差模放大倍数，共模抑制比。号与共模放大倍数，差模信号与差模放大倍数，共模抑制比。掌握多极放大电路的耦合方式和它们的优缺点掌握多极放大电路的耦合方式和它们的优缺点1 1差分放大电路是为了差分放大电路是为了 而设置的（而设置的（A A提高提高放大倍数，放大倍数，B B提高输入电阻，提高输入电阻，C C抑制温漂），它主要抑制温漂），它主要通过通过 来实现。（来实现。（D D增加一级放大电路，增加一级放大电路，E E采采用两个输入端，用两个输入端，F F利用参数对称的对管）。利用参数对称的对管）。在长尾式的差分放大电路中，在长尾式的差分放大电路中，R Re e的主要作是的主要作是 。（。（A A提高差模电压放大倍数，提高差模电压放大倍数，B B抑制零漂，抑制零漂，C C增大差模输入电阻）增大差模输入电阻）在长尾式的差分放大电路中，在长尾式的差分放大电路中，R Re e对对 有负有负反馈作用。（反馈作用。（A A差模信号，差模信号，B B共模信号，共模信号，C C任任意信号）意信号）差分放大电路利用恒流源代替差分放大电路利用恒流源代替R Re e是为了是为了 .（A A提高差模电压放大倍数，提高差模电压放大倍数，B B提高共模电压放大倍提高共模电压放大倍数，数，C C提高共模抑制比）提高共模抑制比）2 2在两边完全对称的差分放大电路中，若两输入端电在两边完全对称的差分放大电路中，若两输入端电压压u uI1I1u uI2I2，则双端输出电压，则双端输出电压u uO O V V；若；若u uI1I11.5mV1.5mV，u uI2I20.5mV0.5mV，则差分放大电路的差模输入电，则差分放大电路的差模输入电压压u uIdId mVmV，其分配在两边的一对差模输入信，其分配在两边的一对差模输入信号为号为u uId1Id1 mVmV，u uId2Id2 mVmV，共模输入信号，共模输入信号u uIcIc 。具有理想电流源的差分放大电路，采用不同的连接方具有理想电流源的差分放大电路，采用不同的连接方式，其共模抑制比式，其共模抑制比 。（A均为无穷大，均为无穷大，B均为无穷小均为无穷小，C不相同）不相同）