多级放大电路与差分放大电路.ppt

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6.5多级放大电路及其级间耦合方式信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。动态:传送信号减少压降损失静态：保证各级有合适的Q点波形不失真多级放大电路的框图对耦合电路的要求第二级推动级输入级输出级输入输出1.耦合方式 2.阻容耦合放大电路第一级第二级负载信号源两级之间通过耦合电容C2与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2 3.变压器耦合放大电路两级之间通过耦合变压器T与下级输入电阻连接 直接耦合：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。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE24.直接耦合放大电路 直接耦合存在的三个问题：(1)前后级静态工作点相互影响 (2)静态零输出问题 (3)零点漂移零点漂移：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。uotO产生的原因：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。 零点漂移的危害：直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。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。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。输入端等效漂移电压输出端漂移电压电压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，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。 由于不采用电容，直接耦合放大电路具有良好的低频特性。通频带f|Au|0.707|Auo|OfH|Auo|幅频特性抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间都是直接耦合。 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。差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。两个输入、两个输出两管静态工作点相同1差分放大电路的工作原理6.6差分放大电路 1)零点漂移的抑制uo=VC1－VC2=0uo=(VC1+VC1)－(VC2+VC2)=0静态时，ui1=ui2=0当温度升高时ICVC（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有抑制作用。 温度↑RE的作用 2)信号输入两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。(1)共模信号ui1=ui2大小相等、极性相同差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。共模信号需要抑制 2)信号输入两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，(2)差模信号ui1=–ui2大小相等、极性相反uo=(VC1－VC1)－(VC2+VC１)=－2VC1即对差模信号有放大能力。差模信号是有用信号 (3)比较输入ui1、ui2大小和极性是任意的。例1:ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:ui1=8mV+2mV共模信号差模信号放大器只放大两个输入信号的差值信号—差动放大电路。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。 2差分放大电路的输入输出方式双输出端，双输入端，四种输入输出方式反相输入同相输入 (CommonModeRejectionRatio)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。差模放大倍数共模放大倍数KCMR越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。3共模抑制比共模抑制比 若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数Ac=0输出电压uo=Ad（ui1－ui2）=Aduid若电路不完全对称，则Ac0，实际输出电压uo=Acuic+Aduid即共模信号对输出有影响。 6.7互补对称功率放大电路1对功率放大电路的基本要求功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去推动负载工作。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。(1)在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。(2)由于功率较大，要求提高效率。 ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管的工作状态甲类工作状态晶体管在输入信号的整个周期都导通,静态IC较大，波形好,管耗大效率低。乙类工作状态晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态IC=0，波形严重失真,管耗小效率高。甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC0，一般功放常采用。 2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(OutputTransformerless)电路，简称OTL电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容(OutputCapacitorless)电路，简称OCL电路。OTL电路采用单电源供电，OCL电路采用双电源供电。(一)乙类互补对称放大电路 1.OTL电路(1)特点T1、T2的特性一致；一个NPN型、一个PNP型两管均接成射极输出器；输出端有大电容；单电源供电。(2)静态时(ui=0),IC10，IC20OTL原理电路电容两端的电压RLuiT1T2+UCCCAuO++-+- RLuiT1T2Auo+-+-(3)动态时设输入端在UCC/2直流基础上加入正弦信号。T1导通、T2截止；同时给电容充电T2导通、T1截止；电容放电，相当于电源若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。ic1ic2交流通路uo输入交流信号ui的正半周输入交流信号ui的负半周 (4)交越失真当输入信号ui为正弦波时，输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。交越失真产生的原因由于晶体管特性存在非线性，ui<死区电压晶体管导通不好。交越失真采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。克服交越失真的措施uitOuotO 两个晶体管T1(NPN型)和T2(PNP型)的特性基本相同。静态时,调节R3,使A点的电位为　　；输出电容CL上的电压也等于；R1和D1、D2上的压降使两管获得合适的偏压，工作在甲乙类状态。OTL互补对称放大电路OtuiOtuoiC2iC1R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+uo++CL+(二)甲乙类互补对称放大电路 2.无输出电容(OCL)的互补对称放大电路OCL电路需用正负两路电源。其工作原理与OTL电路基本相同。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uoUCC+OCL互补对称放大电路 在输出功率较大时常采用复合管复合管的构成ic1=1ib1,ic2=2ib2=2(1+1)ib1,ic=ic1+ic2=[1+2(1+1)]ib112ib1方式1ib2=ie1=(1+1)ib1,ib=ib1,CBET1NPNT2NPNibicieBECibicieNPN(三)复合管 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方式2EBCT1PNPT2NPNibicieBCEibiciePNP