第15章：基本放大电路(二)_图文

1、第15章:基本放大电路(二15.6 射极输出器15.7 差动放大电路15.8 互补对称功率放大电路15.6 射极输出器射极输出器其接法为共集电极电路,如图:射极输出器直流通路如图:BEC R B1e s R SC 1C 2R LuiuOTU CCR Ei Bi EBEC R B1T U CCR EI BI CI E射极输出器静态分析根据射极输出器的直流通路有:BB BC B E I I I I I I 1(+=+=+=EB BECC B R R U U I 1(+-=EE CC CE I R U U -=CCE E BE B B U I R U I R =+射极输出器动态分析射极输出器的微变等

2、效电路如图:Er beBCe s R SR B R LR Eb I cI iI iU oU bI eI射极输出器动态分析(一电压放大倍数eL b be i I R I r U '+=eL o I R U '=be I I 1(+=L E LR R R /='i L be LoU R r R U '+'+=1(1(Lbe Lu R r R A '+'+=1(1(通常r be <<(1+RL ,A u 1,但I e =(1+I b ,射极输出器动态分析(二输入电阻eL b be i I R I r U '+=be I I

3、1(+=L E LR R R /='bL be i I R r U 1('+=1(/Lbe B i R r R r '+=计算时信号源略去,而负载电阻需计入。射极输出器动态分析(三输出电阻be I I 1(+=B S SR R R /='eS be o I R r U +'+=1+'+=1/Sbe E o R r R r 计算时负载电阻略去,而信号源内阻需计入。bS be o I R r U ('+=射极输出器应用特点:放大倍数近似为1,输入阻抗大,输出阻抗小;用作多级放大电路的输入级;用作多级放大电路的输出级;用作多级放大电路的缓冲级(

4、中间隔离级;思考:有如此应用能否使多级放大电路均采用射极输出器作为每一级放大电路?例题(八在前图的射极输出器中,U CC = 12V ,=60,R B =200K ,R E =2K ,R L =2K ,信号源内阻R S =100;求静态值与A u 、r i 、r omAI I B E 14.21(=+=+K I r E1(200mAR R U U I EB BECC B 035.01(=+-=VI R U U E E CC CE 72.7=-=98.01(1(='+'+=Lbe Lu R r R A ='+=K R r R r Lbe B i 1.471(/=+BS b

5、e o R R r r15.7 差分放大电路直接耦合:把前级的输出直接接到后级的输入端形成的耦合方式。B EC R B11R C1T1U CCB EC R C2T2R E2uiR B21直接耦合的特点前后级之间直流工作状态相互影响,静态工作点必须统一考虑;可以放大直流信号或低频率信号;不仅在分立元件电路中有应用,在集成电路中更得到广泛应用;容易出现零点漂移(无输入时有不规则的缓慢变化的电压输出问题,频率特性:|A u|/|A u0|1f零点漂移零点漂移:输入端短接,即无输入时,有不规则的缓慢变化的电压输出;影响:由于后级的放大作用,零点漂移将与工作信号纠缠在一起,造成输出信号失真;原因:温度变

6、化(主要原因、电源电压波动、参数变化;主要考虑位置:第一级;评价:温度每变化一度折合到输入端的漂移电压。uOD ID A u u15.7.1 差分放大电路的原理放大差动信号的电路:具有抑制零点漂移的作用。R B2R C1R B1 u i1u OT1U CCR B2R C1R B1T2u i2差分放大电路的工作情况差分放大电路由二个对称的放大电路组成,其结构、参数均相同,静态工作点也相同;零点漂移抑制原理如下:21C C I I =021=-=C C o V V u 21C C I I =21C C V V =21C C V V =0(2211=+-+=C C C C o V V V V u差分

7、放大电路的信号输入(一共模信号输入:将差分放大电路的二个输入端短接作为放大电路的信号输入端,其输出信号大小反映了差分放大电路抑制零点漂移的能力;共模输入方式通常用于性能测试与分析评价而不用在工作电路中;差模信号输入:二个输入电压大小相等、极性相反,其输出电压是两个放大电路各自输出电压的二倍。差分放大电路的信号输入(二比较信号输入:差分放大电路的二个输入端分别输入不同的电压信号,其输出为:idic i u u u -=2(212121i i u i u i u o o o u u A u A u A u u u -=-=-=221i i ic u u u +=idic i u u u +=122

8、1i i id u u u -=二个输入信号可以理解为差分放大电路的一个共模输入信号与一个差模输入信号之和:15.7.2 典型差分放大电路实际情况晶体管参数不可能完全相同,前述电路也不能输入负电压信号,为此差动放大电路常采用如下电路形式:R CR Bu i1u OT1U CCR CR BT2u i2R ER P典型差动放大电路的特点共模反馈电阻R E:具有电流负反馈的作用,起到稳定工作点的作用,同时能削弱信号漂移,过程如下:调零电位器R P:当输入为零时,由于电路的非完全对称性存在输出电压,通过调节R P使输出电压为零;对于差模信号发射极电流一增一减相互抵消,流过R E的电流近似不变,因此R

9、E 对差模信号放大基本没有影响。温度I C1I C2I EU EU BE1U BE2I B1I B2I C1I C2差动放大电路的放大倍数共模放大倍数:差模输入电压为零时,输出电压相对于共模输入电压的放大倍数icoc u u A 2=差模放大倍数:共模输入电压为零时,输出电压相对于差模输入电压的放大倍数(共模不为零时因较小也可忽略ico c u u A 11=ico c u u A -=22cc c A A A =21idod u u A 2=ido d u u A 11=ido d u u A -=22dd d A A A =21双端输入双端输出差动放大电路输入:u i1、u i2 (-u

10、i1、u i输出:u o1、u o2 (-u o1、u o R CR B u i1u O1T1U CCR CR BT2u i2 -U EER ER Pu O2双端输入双端输出电路静态分析单路直流通路图:CB E I I I +=R CT1U CCR CT2-U EER ER BR B2I EI CI CI BI BBC I I =EE BE B B EE I R U I R U 2+=E EEE B BE EE B R U R R U U I 21(2+-=EEEC R U I 2EE C CCE E C C EE CC CE R U R U I R I R U U U 22-+=双端输入双端

11、输出电路动态分析单路交流通路图,差模放大倍数:2111(d beB Cb be B b C i o d A r R R i r R i R u u A =+-=+-=beB Cd i i i d i d i i o o i o d r R R A u u u A u A u u u u u u A +-T1R Bi ci bui1uo1beB L d r R R A +'-=2/LC LR R R ='(21be B i r R r +=Co R r 2考虑带负载RL总的输入、输出电阻例题(四前述双输入双输出差模放大电路,U CC=12V,U EE=12V,=50,R C=10

12、K,R E=10K,R B=20K,R P=100, R L=20K,求静态值和差模放大倍数。提示:R P较小,忽略;先求I C(I E,以此估算r be;再求A u单端输入单端输出差动放大电路输入:u i1输出:u o1或u o2R CR B u i1u O1T1U CCR CR BT2-U EER ER Pu O2单端输入单端输出电路的放大倍数反相放大倍数、同相放大倍数:beB Li o i o d r R R u u u u A +'=-=2/2112beB Li o i o d r R R u u u u A +'-=2/2111共模抑制比:差模信号放大倍数与共模信号放

13、大倍数之比,A d 要大A c 要小,共模抑制能力越强,通过结构与参数尽可能对称以及增大共模反馈电阻R E 的值来提高K CMRR 。cd CMRRA A K =(lg 20dB A A K cdCMR=15.8 互补对称功率放大电路功率放大电路:低频、高电压、大电流;多级放大电路的末级,功率放大级,用于驱动扬声器发音、电动机旋转、继电器动作等;功率放大电路需输出尽可能大的信号与功率,同时还需考虑效率问题。静态直流:定量分析;动态交流:定性分析。15.8.1 对功率放大电路的基本要求在不失真情况下能输出尽可能大的功率,但要考虑晶体管极限参数P CM、I CM、U(BRCEO;大功率输出,需要考

14、虑提高效率;效率、失真、输出功率三者之间相互有影响。放大电路的工作状态分析三种工作状态:甲类、甲乙类、乙类;甲类:静态工作点处于交流负载线的中点,最高效率50%;甲乙类:静态工作点沿交流负载线下移,静态I C减小,有失真;乙类:静态工作点沿交流负载线下移至I C0处,只有半波放大。i Cu CEQu CEi CQ0u Ci CQ15.8.2 互补对称放大电路甲乙类与乙类放大电路效率较甲类放大电路有所提高,但却产生了较大的失真,特别是乙类放大电路仅能放大半个波形的信号;采用处于甲乙类或乙类工作状态的互补对称放大电路,既能提高效率又能减小信号波形失真。无输出变压器(OTL的互补对称放大电路由互补的

15、NPN与PNP两个晶体管组成;静态时U A=U CC/2,两晶体管处于乙类状态;Ui正半周时T1导通T2截止,Ui负半周时T2导通T1截止,两管子交替导通;电路实际上由两个射极输出器组成,具有输入电阻高,输出电阻低的特性;但当输入电压小于死区电压时电路基本无输出,导致输出信号产生交越失真。u i1u OT1U CCC LR E1T2R LR E2AC具有推动级的互补对称放大电路由于射极输出的功率放大电路电压放大倍数近似为1,另外大功率(大电流输出时晶体管的输入电流也较大,因此通常需要在前面加一级推动级;R1、R2 、D1 、D2用于给T1、T2提供偏置电流,同时还使放大电路处于甲乙类工作状态,

16、避免产生交越失真;通常:D1 、D2的压降与U BE相同。u i u OT1+U CCC LR E1T2R LR E2R1C1C2R2R0D1D2A放大电路分析为调节与计算方便,通常选取:U D=U BE。电路静态工作点:R0的电压与R E1和R E2两端的电压相等,即:电流与电阻呈反比关系,选取合适的阻值使T1、T2处于甲乙类状态,避免交越失真;电容C1与C2可以使T1、T2得到相同交流信号驱动,避免信号正负波形的不对称现象;通常R1与R2阻值相同、R E1与R E2阻值相同,整个电路的结构上下对称,A点的电位处于U CC/2,以使放大电路有尽可能大的不失真输出功率。功率放大电路常采用的复合

17、管具有相同特性的大功率PNP 与NPN 管配对比较困难,通常采用复合管的形式作为末级功放管;复合结构如图:211/=b c i i T1T2BECT1T2BECNPNPNP1采用复合管的功率放大电路(新版无采用复合管的放大电路如图:R6、R7用于减小T1、T2穿透电流(I CEO的影响,提高温度稳定性;D1、D2用于抵消复合管的U BE ,再加上R4的作用使复合管处于甲乙类状态,避免产生交越失真。u iu OT1+U CCC LR8T2R LR6AT5R2R3R4R1C EC1D1D2T3T4R5R7R9功率放大电路最大输出功率与效率最大输出功率P oM 、最大不失真效率:2CC ceMoM U U U =LCC L oM L o oMR U R U R U P 82/222=%=E oM P P L CC L oM oMR U R U I 2=LCCL CC AV C R U t td R U I 2(sin 2210(=LCCAV C CC E R UI U P 22(=无输出电容（OCL）的互补对称放大电路 当大功率时OTL电路需要 很大容