差分和功率放大电路ppt课件

1、+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2uotO(1) 前后级静态任务点相互影响前后级静态任务点相互影响 普通用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电普通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目的。压作为衡量零点漂移的目的。uAuuodid 只需输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放只需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干被很好地域分出来。大后的有用信号才干被很好地域分出来。 由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有良好的低频特性。良好的低频特性。f|Au |0.707| Auo |OfH| Au

2、o | 抑制零点漂移是制造高质量直接耦合放大电路抑制零点漂移是制造高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。的一个重要的问题。 适宜于集成化的要求，在集成运放的内部，级间适宜于集成化的要求，在集成运放的内部，级间都是直接耦合。都是直接耦合。 电路构造对称，在理想的情况下，两管的特性及对电路构造对称，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。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构造。差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路构造。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

3、输出两管静态任两管静态任务点一样务点一样15. 8. 1 差分放大电路的任务原理差分放大电路的任务原理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+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+共模信号共模信号 需求抑制需求抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信号差模信号 是有用信号是有用信号例例1: ui1 = 10

4、 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 : ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV: ui1 = 8 mV + 2 mV 这种输入常作为比较放大来运用，在自动控制这种输入常作为比较放大来运用，在自动控制系统中是常见的。系统中是常见的。 +UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2EE+EE：用于补偿：用于补偿RE上的压降，以获得适宜的任务点。上的压降，以获

5、得适宜的任务点。电位器电位器 RP : 起调零作用。起调零作用。1.静态分析静态分析 在静态时，设在静态时，设 IB1 = IB2 = IB， IC1= IC2 = IC，忽略阻值很小的忽略阻值很小的 RP 可列出可列出 EEEBEBB12EIRUIR 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，那么每管的集电极电流那么每管的集电极电流EEEC2REII 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EECB2 REII 每管的集每管的集 射极电压射极电压ECECCCCCCCE2RREUIRUU RC+UCCRB1T1RE -EEIB2IEICIE+UCE+UB

6、E+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 由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，其变化量相等，经过其变化量相等，经过 RE 的电流近于不变，的电流近于不变，RE 上上没有差模信号压降，故没有差模信号压降，故 RE 对差模信号不起作用，对差模信号不起作用，可得出以下图所示的单管差模信号通路。可得出以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beBCbeBbCbi1o1d1rRR)rR(iRiuuA 同理可得同理可得d1beBCi2o2d2ArRRuuA T1RCibic+uo1RB+ ui

7、1 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beBCd1i2i1odrRRAuuuA 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beBLdrRRA 式中式中LCL21/RRR 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)( 2beBirRr 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Co2Rr 例例1:在前图所示的差分放大电路中在前图所示的差分放大电路中,知知UCC=12V， EE = 12V, = 50, RC = 10 k , RE =10 k , RB = 20 k ， RP =100

8、, 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: :mA0.6A101021223EEC REImA0.012mA500.6CB IIV6V)100.6101012(33CCCCCE IRUU112.4120550beBLd rRRA 式中式中 k521/LCLRRR k 2.41)0.626(20026)1()(200EbeIr 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)(beBCi1o1i2i1o1d212反反相相输输出出rRRuuuuuA )(212beBC

9、i2o2i2i1o2d相相输输出出同同rRRuuuuuA 即：单端输出差分电路的电压放大倍数只需双端输出即：单端输出差分电路的电压放大倍数只需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。(Common Mode Rejection Ra

10、tio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分贝AAK KCMR越大，阐明差放分辨越大，阐明差放分辨差模信号的才干越强，而抑制差模信号的才干越强，而抑制共模信号的才干越强。共模信号的才干越强。 假设电路完全对称，理想情况下共模放大倍数假设电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac = 0 输出电压输出电压 uo = Ad ui1 ui2 = Ad uid 假设电路不完全对称，那么假设电路不完全对称，那么 Ac 0，实践输出电压实践输出电压 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信号对输出有影响即共模信号对输出有影响 。电电源源供供给给的的直直流流功功率率率率负负载载得得

11、到到的的交交流流信信号号功功 ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO 互补对称电路是集胜利率放大电路输出级的根本互补对称电路是集胜利率放大电路输出级的根本方式。当它经过容量较大的电容与负载耦合时，由方式。当它经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于省去了变压器而被称为无输出变压器(Output Transformerless)电路，简称电路，简称OTL电路。假设互补对电路。假设互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容无输出电容(Output Capacitorless)电路

12、，简称电路，简称OCL电路。电路。 OTL电路采用单电源供电，电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源电路采用双电源供电。供电。T1、T2的特性一致；的特性一致；一个一个NPN型、一个型、一个PNP型型两管均接成射极输出器；两管均接成射极输出器；输出端有大电容；输出端有大电容；单电源供电。单电源供电。2 CCCUu 2CCAUV , IC1 0， IC2 0OTL原理电路原理电路RLuiT1T2+UCCCAuO+ +- -+ +- -RLuiT1T2Auo+ +- -+ +- - 设输入端在设输入端在UCC/2 UCC/2 直流根底上参与正弦信号。直流根底上参与正弦信号。 假设输出电容足够大

13、，其上电压根本坚持不假设输出电容足够大，其上电压根本坚持不变，那么负载上得到的交流信号正负半周对称。变，那么负载上得到的交流信号正负半周对称。ic1ic2交流通路交流通路uo (4) 交越失真交越失真 当输入信号当输入信号uiui为正弦波时，为正弦波时，输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。失真称为交越失真。 交越失真产生的缘由交越失真产生的缘由 由于晶体管特性存在非线性，由于晶体管特性存在非线性， ui ui 死区电压晶体管导通不好。死区电压晶体管导通不好。交越失真交越失真采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态任务采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态任务点稍高于

14、截止点，即任务于甲乙类形状。点稍高于截止点，即任务于甲乙类形状。抑制交越失真的措施抑制交越失真的措施ui tuo t(5) 抑制交越失真的抑制交越失真的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)的特性根本一样。的特性根本一样。静态时静态时, 调理调理 R3 ,使使 A 点的电位点的电位为为 ；CC21U 输出电容输出电容CL上上的电压也等于的电压也等于 ；CC21U R1 和和 D1、D2 上的压降使两上的压降使两管获得适宜的偏压，管获得适宜的偏压，任务在甲乙类形状。任务在甲乙类形状。OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 OtuiO

15、tuoiC2iC1 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 ,T1NPNT2NPNibicieBECibicieNPN 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虽然子的类型一样复合管的类型与复合管中第一虽然子的类型一样EBCT2NPNibici

16、eBCEibiciePNPOTL互补对称放大电路互补对称放大电路 3. R8和和R9 的作用的作用? 1. R4、D1、D2的作用？的作用？ 2. T1 和和T3 、T2 和和T4 构成什么任务方式？构成什么任务方式？思索思索 4. R6和和R7 的作用的作用?ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL+_R2R5R7R9R8T5uo+_+OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 (3) R8 和和R9 的作用的作用? (1) R4、D1、D2的作用？的作用？ (2) T1 (2) T1 和和T3 T3 、T2 T2 和和T4T4 构成什么任务方式？构成什么任务方式？ (4)

17、R6和和R7 的作用的作用?防止产生交越失真防止产生交越失真构成复合管构成复合管引入电流负反响，引入电流负反响，使电路任务稳定。使电路任务稳定。分流分流T1T1、T2T2的的ICEOICEO，提高温度稳定性。提高温度稳定性。ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL+_R2R5R7R9R8T5uo+_+ 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。其任务原理两路电源。其任务原理与与OTL电路根本一样。电路根本一样。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uo UCC +OCL互补对称放大电路互补对称放大电路 相位补偿相位补偿,