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rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加外加例例例例6 6：求求求求r ro o的步骤：的步骤：的步骤：的步骤：1)断开负载断开负载RL3)外加电压外加电压4)求求2)令令 或或1.静态分析静态分析 在在静静态态时时，设设 IB1=IB2=IB，IC1=IC2=IC，忽忽略略阻值很小的阻值很小的 RP 可列出可列出 上式中前两项较第三项小得多略去，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每管的集每管的集 射极电压射极电压15.7.3 差分放大电路对差模信号的放大差分放大电路对差模信号的放大RC+UCCRB1T1RE-EEIB2IEICIE+UCE+UBE+单管直流通路单管直流通路2.动态分析动态分析单管差模信号通路单管差模信号通路 由由于于差差模模信信号号使使两两管管的的集集电电极极电电流流一一增增一一减减，其其变变化化量量相相等等，通通过过 RE 的的电电流流近近于于不不变变，RE 上上没没有有差差模模信信号号压压降降，故故 RE 对对差差模模信信号号不不起起作作用用，可可得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同理可得同理可得T1RCibic+uo1RB+ui1 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为双端输出差分电路的差模电压放大倍数为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式中式中两输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 例例1:在在前前图图所所示示的的差差分分放放大大电电路路中中,已已知知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:式中式中单端输出时差分电路的差模电压放大倍数为单端输出时差分电路的差模电压放大倍数为即：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。由于信号的频率较低，耦合电容和发射极旁路由于信号的频率较低，耦合电容和发射极旁路由于信号的频率较低，耦合电容和发射极旁路由于信号的频率较低，耦合电容和发射极旁路电容的容抗较大，其分压作用不能忽略。以至实电容的容抗较大，其分压作用不能忽略。以至实电容的容抗较大，其分压作用不能忽略。以至实电容的容抗较大，其分压作用不能忽略。以至实际送到三极管输入端的电压际送到三极管输入端的电压际送到三极管输入端的电压际送到三极管输入端的电压 比输入信号比输入信号比输入信号比输入信号 要要要要小，故放大倍数降低，并使小，故放大倍数降低，并使小，故放大倍数降低，并使小，故放大倍数降低，并使 产生超前的相位移产生超前的相位移产生超前的相位移产生超前的相位移（相对于中频段）。（相对于中频段）。（相对于中频段）。（相对于中频段）。在低频段：在低频段：在低频段：在低频段：所以，在低频段放大倍数降低和相位移超前的所以，在低频段放大倍数降低和相位移超前的所以，在低频段放大倍数降低和相位移超前的所以，在低频段放大倍数降低和相位移超前的主要原因是耦合电容和发射极旁路电容的影响。主要原因是耦合电容和发射极旁路电容的影响。主要原因是耦合电容和发射极旁路电容的影响。主要原因是耦合电容和发射极旁路电容的影响。C COO的容抗比中频段还大，仍可视作开路。的容抗比中频段还大，仍可视作开路。的容抗比中频段还大，仍可视作开路。的容抗比中频段还大，仍可视作开路。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS+-C1C2 由于信号的频率较高，耦合电容和发射极旁路由于信号的频率较高，耦合电容和发射极旁路由于信号的频率较高，耦合电容和发射极旁路由于信号的频率较高，耦合电容和发射极旁路电容的容抗比中频段还小，仍可视作短路。电容的容抗比中频段还小，仍可视作短路。电容的容抗比中频段还小，仍可视作短路。电容的容抗比中频段还小，仍可视作短路。在高频段：在高频段：在高频段：在高频段：所以，在高频段放大倍数降低和相位移滞后的所以，在高频段放大倍数降低和相位移滞后的所以，在高频段放大倍数降低和相位移滞后的所以，在高频段放大倍数降低和相位移滞后的主要原因是三极管电流放大系数主要原因是三极管电流放大系数主要原因是三极管电流放大系数主要原因是三极管电流放大系数 、极间电容和导线极间电容和导线极间电容和导线极间电容和导线的分布电容的影响。的分布电容的影响。的分布电容的影响。的分布电容的影响。C COO的容抗将减小，它与负载并联，使总负载阻抗的容抗将减小，它与负载并联，使总负载阻抗的容抗将减小，它与负载并联，使总负载阻抗的容抗将减小，它与负载并联，使总负载阻抗减小，在高频时三极管的电流放大系数减小，在高频时三极管的电流放大系数减小，在高频时三极管的电流放大系数减小，在高频时三极管的电流放大系数 也也也也下降，下降，下降，下降，因而使输出电压减小，电压放大倍数降低，并使因而使输出电压减小，电压放大倍数降低，并使因而使输出电压减小，电压放大倍数降低，并使因而使输出电压减小，电压放大倍数降低，并使 产生滞后的相位移（相对于中频段）。产生滞后的相位移（相对于中频段）。产生滞后的相位移（相对于中频段）。产生滞后的相位移（相对于中频段）。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCoICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管的工作状态晶体管的工作状态甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态晶体管在输入信号晶体管在输入信号的整个周期都导通的整个周期都导通,静态静态IC较大，波形较大，波形好好,管耗大效率低。管耗大效率低。乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号的半个周期内导通，的半个周期内导通，静态静态IC=0，波形严重，波形严重失真失真,管耗小效率高。管耗小效率高。甲乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于晶体管导通的时间大于半个周期，静态半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。一般功放常采用。15.8.2 互补对称放大电路互补对称放大电路 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基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，本形式。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由于省去了变压器而被称为无输出变压器(Output Output TransformerlessTransformerless)电路，简称电路，简称OTL电路。若互补对称电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容输出电容(Output CapacitorlessOutput Capacitorless)电路，简称电路，简称OCL电电路。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。1、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 ；输出电容输出电容CL上上的电压也等于的电压也等于 ；R1 和和 D1、D2 上上的的压压降降使使两两管管获获得得合合适适的的偏偏压压，工工作在甲乙类状态。作在甲乙类状态。OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 OtuiOtuoiC2iC1 R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+uo+CL+在输出功率较大时常采用复合管在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ic1=1 ib1 ,ic2=2 ib2=2(1+1)ib1,ic=ic1+ic2 =1+2(1+1)ib1 1 2 ib1 方式方式 1ib2=ie1=(1+1)ib1,ib=ib1,C CB BE ET1NPNT2NPNibicieBECib bic cieNPN 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方式方式方式方式2 2EBCT T1 1PNPPNPT2NPNibicieBCEib bic ciePNP 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电路需用正负电路需用正负两路电源。其工作原理两路电源。其工作原理与与OTL电路基本相同。电路基本相同。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uo UCC+OCL互补对称放大电路互补对称放大电路 15.8.315.8.3 集成功率放大器集成功率放大器集成功率放大器集成功率放大器 相位补偿相位补偿,消除消除自激振荡自激振荡,改善改善高频负载特性。高频负载特性。去耦，滤掉去耦，滤掉高频交流高频交流消振，防止消振，防止高频自激高频自激集成功放集成功放LM386接线图接线图特点特点:工作可靠、工作可靠、使用方便。使用方便。只需在器件只需在器件外部适当连外部适当连线，即可向线，即可向负载提供一负载提供一定的功率。定的功率。+.3 32 2ui。+_+4 47 75 58 8+UCCLM386+uo+_R R1 1R R2 2C C4 4R R3 3C C3 3C C2 2C C1 1C C5 515.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。频频频频率率率率特特特特性性性性幅频特性：幅频特性：幅频特性：幅频特性：电压放大倍数的模电压放大倍数的模电压放大倍数的模电压放大倍数的模|A Au u|与频率与频率与频率与频率 f f 的关系。的关系。的关系。的关系。相频特性：相频特性：相频特性：相频特性：输出电压相对于输入电压的相位移输出电压相对于输入电压的相位移输出电压相对于输入电压的相位移输出电压相对于输入电压的相位移 与频率与频率与频率与频率 f f 的关系。的关系。的关系。的关系。通频带通频带通频带通频带f|Au|0.707|Auo|fLfH|Auo|幅频特性幅频特性下限截下限截下限截下限截止频率止频率止频率止频率上限截上限截上限截上限截止频率止频率止频率止频率耦合、旁路耦合、旁路耦合、旁路耦合、旁路电容造成。电容造成。电容造成。电容造成。三极管结电三极管结电三极管结电三极管结电容、容、容、容、造成造成造成造成f 270 180 90相频特性相频特性 O O 所以所以所以所以，在中频段可认为电容不影响交流信号的在中频段可认为电容不影响交流信号的在中频段可认为电容不影响交流信号的在中频段可认为电容不影响交流信号的传送，放大电路的放大倍数与信号频率无关。传送，放大电路的放大倍数与信号频率无关。传送，放大电路的放大倍数与信号频率无关。传送，放大电路的放大倍数与信号频率无关。(前面所讨论的放前面所讨论的放前面所讨论的放前面所讨论的放大倍数及输出电压大倍数及输出电压大倍数及输出电压大倍数及输出电压相对于输入电压的相对于输入电压的相对于输入电压的相对于输入电压的相位移均是指中频相位移均是指中频相位移均是指中频相位移均是指中频段的段的段的段的)下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录直接耦合：直接耦合：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直流量变化的信号。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。15.7 差分放大电路差分放大电路+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(2)零点漂移零点漂移零点漂移：零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。缓慢地、无规则地变化的现象。uotO产生的原因：产生的原因：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、电路元件参数的变化。波动、电路元件参数的变化。直接耦合存在的两个问题：直接耦合存在的两个问题：(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下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录零点漂移的危害：零点漂移的危害：（1）直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨力。）直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨力。（2）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。输入端等效输入端等效漂移电压漂移电压输出端输出端漂移电压漂移电压电压电压放大倍数放大倍数 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。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。对应电阻元件的参数值都相等。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、两个输入、两个输出两个输出 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下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1.零点漂移的抑制零点漂移的抑制uo=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 （两管变化量相等）（两管变化量相等）对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2.信号输入信号输入 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即压为零，即对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力。(1)共模信号共模信号:ui1=ui2大小相等、极性相同大小相等、极性相同 差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。对零点漂移的抑制水平。+共模信号共模信号 需要抑制需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，(2)差模信号差模信号 ui1=ui2大小相等、极性相反大小相等、极性相反uo=(VC1 VC1 )(VC2+VC)=2 VC1 即即对差模信号有放大能力对差模信号有放大能力。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信号差模信号 是有用信号是有用信号下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(3)比较输入比较输入 ui1、ui2 大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。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:ui1=8 mV +2 mV共模信号共模信号差模信号差模信号 放大器只放大器只 放大两个放大两个 输入信号输入信号 的差值信的差值信 号号差动差动 放大电路。放大电路。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。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录15.7.2 典型差分放大电路典型差分放大电路+UCCCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2 2EE+RE的作用：的作用：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。EE：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。15.7.3 15.7.3 差分放大电路对差模信号的放大（略）差分放大电路对差模信号的放大（略）差分放大电路对差模信号的放大（略）差分放大电路对差模信号的放大（略）下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(Common Mode Rejection Ratio)全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。模信号的能力。差模放大倍数差模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数 KCMR越大，说明差分放大电越大，说明差分放大电路分辨差模信号的能力越强，路分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。而抑制共模信号的能力越强。15.7.4 共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录15.8 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路15.8.1 对功率放大电路的基本要求对功率放大电路的基本要求 功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：是放大电路的是放大电路的是放大电路的是放大电路的输出级输出级输出级输出级，去，去，去，去推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转、电动机旋转等。表指针偏转、电动机旋转等。表指针偏转、电动机旋转等。表指针偏转、电动机旋转等。(1)(1)在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。(2)(2)由于功率较大，要求提高效率。由于功率较大，要求提高效率。由于功率较大，要求提高效率。由于功率较大，要求提高效率。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录射极输出器的应用射极输出器的应用主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。1.因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担减轻信号源负担。2.因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力提高带负载能力。3.利用利用 ri 大、大、ro小以及小以及 Au 1 1 的特点，也可将的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，匹配作用，这一级射极输出器称为缓冲级或中间这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级隔离级。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录