电工学15章基本放大电路5(精美带批注)

1、一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因1. 1. 什么是零点漂移现象什么是零点漂移现象：uI0，uO0的现象。的现象。克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。直流电源波动；直流电源波动；温度变化，温度变化， 使得三极管性能产生变化；使得三极管性能产生变化；元器件老化。元器件老化。主要原因，也称为温漂主要原因，也称为温漂分压偏置放大电路分压偏置放大电路零点漂移零点漂移零输入零输入零输出零输出理想对称理想对称二、电路的组成二、电路的组成信号特点？信号特点？能否放大？能否放大？共模信号：大小相等，极性相同。共模信号：大小相等，极性相同

2、。差模信号：大小相等，极性相反差模信号：大小相等，极性相反.信号特点？能否放大？信号特点？能否放大？二、长尾式差分放大电路的组成二、长尾式差分放大电路的组成共模信号：大小相等，极性相同。共模信号：大小相等，极性相同。差模信号：大小相等，极性相反差模信号：大小相等，极性相反.典型电路典型电路在理想对称的情况下：在理想对称的情况下：1. 克服零点漂移；克服零点漂移；2. 零输入零输出；零输入零输出；3. 抑制共模信号；抑制共模信号；4. 放大差模信号。放大差模信号。长尾式差分放大电路长尾式差分放大电路典型电路典型电路02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQ

3、UUuUUUIIIIIIIII在理想对称的情况下：在理想对称的情况下：1. 克服零点漂移；克服零点漂移；2. 零输入零输出；零输入零输出；3. 抑制共模信号；抑制共模信号；4. 放大差模信号。放大差模信号。eBEQEEEQ2RUVI 1EQBQIIeEQBEQBQEE2RIURIVb 通常，通常，Rb较小，且较小，且IBQ很小，很小，故故BEQcCQCCCEQURIVU CCb21b1bBQVRRRU eBEQBQEQ RUUI 通常通常I2 IBQ，即，即I1 I2，则：，则： 若使若使UBQ UBEQ，则，则IEQ几乎几乎不受温度影响。不受温度影响。T()ICUE UBE（UB基本不变）基

4、本不变） IB IC 一、一、 共模输入共模输入 0 )()(C2CQ2C1CQ1C2C1Ouuuuuuu0 cIcOccAuuA，参数理想对称时，参数理想对称时共模放大倍数共模放大倍数C21CC21CB21BuuiiiiIcI2I1uuuRe的共模负反馈作用的共模负反馈作用Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号如如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiii 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

5、。2/IdI2I1uuu2Idu2Idu二、二、 差模输入差模输入 bebLcd)2( rRRRA 2 )(2cobebiRRrRR， )(2bebBIdrRiubebLcd)2( rRRRA差模放大倍数差模放大倍数IdOdduuA)2(2LcCOdRRiu 2 )(2cobebiRRrRR，bebLcd)2( rRRRA bebcd rRRA 共模抑制比共模抑制比KCMRR：综合考察差分放大电路放大差模信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。号的能力和抑制共模信号的能力。下，下，在参数理想对称的情况在参数理想对称的情况 CMRRcdCMRRKAAK 动态参数动态参数：A

6、d、Ri、 Ro、 Ac、KCMRR双端输入双端输出双端输入双端输出双端输入单端输出双端输入单端输出单端输入双端输出单端输入双端输出单端输入单端输出单端输入单端输出cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1 )(RIVURRIVRRRU 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。但是是UCEQ1 UCEQ2。2.2.双端输入单端输出：双端输入单端输出：Q点分析点分析2.2.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bebLcd)( 21rRRRAcobebi)(2RRrRR，2.2.双端输入单

7、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bebLcd)( 21rRRRAcobebi)(2RRrRR，2.2.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ebebLcc)1 (2)( RrRRRA2. 2. 双端输入单端输出双端输入单端输出：问题讨论：问题讨论bebLcd)( 21rRRRA（1）T2的的Rc可以短路吗？可以短路吗？（2）什么情况下）什么情况下Ad为为“”？（3）双端输出时的）双端输出时的Ad是单端输出时的是单端输出时的2倍吗？倍吗？bebebebCMR)1 (2rRRrRKcobebi)(2RRrRR，3.3.单端输入

8、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总是伴随着共模信号输入：输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入： 在输入信号作用下发射极在输入信号作用下发射极的电位变化吗？说明什么？的电位变化吗？说明什么？2/IIcIIduuuu，问题讨论：问题讨论：（1）UOQ产生的原因？产生的原因？（2）如何减小共模输出）如何减小共模输出电压？电压？OQIcIdO2UuAuAu测试测试:差模输出差模输出共模输出共模输出静态时的值静态时的值3.3.单端输入双端输出单端输入双端输出4. 4. 四种接法的比较四种接法的比较：电路：电路参数参数理想对称条件下理想对称条

9、件下输入方式：输入方式： Ri均为均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。单端输入时有共模信号输入。输出方式：输出方式：Q点、点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。均与之有关。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA双端输出：cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1 (2 )1 (2)( )(2)(RRrRRrRKRrRRRArRRRA单端输出：ui1= uic + uid ui2= uic - uid ui2 = 8 mV 2 mV ui1 = 8 mV + 2 mV比较放大器比较放

10、大器三、三、 比较输入比较输入 差模输出差模输出共模输出共模输出例例1:1: 1. 1.输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最即在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大。大不失真输出电压最大。2. 效率尽可能高: 即电路损耗的直流功率尽可能小，静即电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为态时功放管的集电极电流近似为0。晶体管的工作方式1. 甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态2. 乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态3. 甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导

11、通状态：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态增大增大Po，降低管耗降低管耗PT OiCuCEOiCuCEOiCuCE甲类甲类乙类乙类甲乙类甲乙类晶体管的工作方式PE全耗在管子上全耗在管子上无管耗无管耗, ,电源不供电电源不供电PO PE PT最高最高50%最高最高78.5%78.5% 介于介于50%-78.5%50%-78.5%无信号时无信号时有信号时有信号时OiCuCEOiCuCEOiCuCEIC 0IC大大IC小小甲类甲类乙类乙类甲乙类甲乙类 对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻上无直流功耗；负载电阻上无直流功耗；最大不失真输出电压最

12、大。最大不失真输出电压最大。一、对输出级的要求一、对输出级的要求射极输出形式射极输出形式静态工作电流小静态工作电流小输入为零时输出为零输入为零时输出为零 双电源供电时双电源供电时Uom的峰的峰值接近电源电压。值接近电源电压。 单电源供电单电源供电Uom的峰值的峰值接近二分之一电源电压。接近二分之一电源电压。开启开启电压电压二、基本电路二、基本电路1. 1.静态分析静态分析2. 2.动态分析动态分析 3.3.交越失真交越失真消除失真的方法：消除失真的方法：设置合适的静态工作点。设置合适的静态工作点。4. 4.消除交越失真的消除交越失真的 互补输出级互补输出级ib2b1D2D1B1B2uuuUUU

13、动态：静态：1. 1. 变压器耦合功率放大电路变压器耦合功率放大电路三、功率放大电路的种类三、功率放大电路的种类2. OTL电路电路Output TransformerLess 正半周：正半周：VCCT1CRL地地 C 充电。充电。负半周：负半周：C 的的 “”T2地地RL C “ ” C 放电。放电。复合管复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。 不同类型的管子复合后，不同类型的管子复合后，其类型决定于其类型决定于T1管。管。目的：增大目的：增大，减小前级驱动电流，改变管子的类型。，减小前级驱动电流，改变管子的类型。1b211b21211b

14、121b12b21b1c2c1c)()1(iiiiiiiii 讨论：判断下列各图是否能组成复合管判断下列各图是否能组成复合管 在合适的外加电压下，每只管子的电流都有在合适的外加电压下，每只管子的电流都有合适的通路，才能组成复合管。合适的通路，才能组成复合管。3. OCL电路电路Output CapacitorLess输入电压的正半周：输入电压的正半周： VCCT1RL地地输入电压的负半周：输入电压的负半周： 地地RL T2 VCC静态时，静态时，UEQ UBQ0。几种电路的比较： 单电源供电，单电源供电，笨重，效率笨重，效率低，低频特性差。低，低频特性差。单电源供电，单电源供电，低频特性差。低

15、频特性差。双电源供电，双电源供电，效率高，低频特性好。效率高，低频特性好。单电源供电，单电源供电，低频特性好；双端输入低频特性好；双端输入双端输出。双端输出。四、集成功率放大电路四、集成功率放大电路LM386音频集成功放，广泛用于录音机和收音机。音频集成功放，广泛用于录音机和收音机。 场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。单极型管噪声小、抗辐射能力强、低电压工作 uGS增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当增大，反型层（导电沟道）将变厚变长。当反型层将两个反型层将两个N区

16、相接时，形成导电沟道。区相接时，形成导电沟道。SiO2绝缘层衬底耗尽层空穴高掺杂反型层大到一定值才开启一、增强型绝缘栅场效晶体管一、增强型绝缘栅场效晶体管增强型MOS管uDS对iD的影响 用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。用场效应管组成放大电路时应使之工作在恒流区。 iD随随uDS的增的增大而增大，可大而增大，可变电阻区变电阻区 uGDUGS（th）,预夹断预夹断 iD几乎仅仅几乎仅仅受控于受控于uGS，恒，恒流区流区刚出现夹断uDS的增大几乎全部用的增大几乎全部用来克服夹断区的电阻来克服夹断区的电阻转移特性曲线转移特性曲线MOS管的特性开启开启电压电压DSGSDmUuig 输出特性曲线输出特性曲线耗尽型耗尽型MOS管在管在 uGS0、 uGS 0、 uGS 0时均可导通。时均可导通。加正离子加正离子小到一定值小到一定值才夹断才夹断uGS=0时就存在时就存在导电沟道导电沟道二、耗尽型绝缘栅场效晶体管（二、耗尽型绝缘栅场效晶体管