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第3章多级放大电路3.1多级放大电路的耦合方式3.2多级放大电路的动态分析3.3直接耦合放大电路第3章多级放大电路3.1多级放大电路的耦合方式13.1多级放大电路的耦合方式耦合方式: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。常用耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。动态:传送信号静态:保证各级有合适的Q点对耦合电路的要求第二级
推动级
输入级输出级输入输出3.1多级放大电路的耦合方式耦合方式:信号源与放大电路23.1.1阻容耦合RB+VCCC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。
优点:各级的静态工作点彼此独立;3.1.1阻容耦合RB+VCCC4RE2uoT3RLR1R3阻容耦合电路的频率特性:fA耦合电容造成三极管结电容造成缺点:不能传送缓慢变化信号和直流信号。用于:分立元件电路。要求:耦合电容容量较大。阻容耦合电路的频率特性:fA耦合电容造成三极管结电容造成缺点43.1.2变压器耦合级与级之间通过变压器连接。①各级的工作点彼此独立②具有阻抗变换作用①不能传送缓慢变化信号和直流信号。②不能集成。优点:缺点:3.1.2变压器耦合级与级之间通过变压器连接。①各级的工作5(变阻抗)变压器原、副边阻抗关系从原边等效:结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以变比的平方。
(变阻抗)变压器原、副边阻抗关系从原边等效:结论:变压器原6
光电三极管符号发光二极管前级放大电路后级放大电路光电耦合器件光电三极管3.1.3光电耦合以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递,其抗干扰能力强。特点:①光耦合,电隔离性能好;②可传送直流信号;③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中光电三极管符号发光前级后级光电耦合器7两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。----采用特性相同的管子,使温漂相互抵消温度的影响相当于给差分放大电路加入了共模信号,所以差分放大电路能够抑制温漂。1直接耦合放大电路的零点漂移问题两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。2多级放大电路的动态分析KCMR=20lg(-200)/0.问题2:零点漂移。常用耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。①光耦合,电隔离性能好;2多级放大电路的动态分析2多级放大电路的动态分析温度变化导致零点漂移的主要原因----温漂阻容耦合电路的频率特性:常用耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;加大Re,可以提高共模抑制比。(1)双端输入、双端输出②恒流源______差模放大倍数。②恒流源______差模放大倍数。前级的输出端和后级的输入端直接连接3.1.4直接耦合①低频特性好优点②便于集成各级Q点相互影响缺点两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。前级的输出83.2多级放大电路的动态分析考虑级间影响方法:
3.2多级放大电路的动态分析考虑级间影响方法:93.2多级放大电路的动态分析第一级第二级负载信号源RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2CERE1T1uiC1usRSC2+-+-+-3.2多级放大电路的动态分析第一级第二级负载信号源RB+V10③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中(2)双端输入、单端输出①恒流源相当于阻值很大的电阻。----分别估算缺点:不能传送缓慢变化信号和直流信号。优点:各级的静态工作点彼此独立;问题2:零点漂移。②恒流源______差模放大倍数。用非线性元件进行温度补偿耦合方式: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。结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以变比的平方。uo=(uC1-uC1)-(uC2+uC2)例:ui1=10mV,ui2=6mV静态时,ui1=ui2=01多级放大电路的耦合方式1、静态分析阻容耦合:各级放大电路的静态工作点相互独立----分别估算RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2CERE1T1uiC1usRSC2+-+-+-③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中1、静态分析阻容耦11RB+VCCRE2T2R1RCR2RE1T1+VCC1、静态分析IBQ1ICQ1+-UCEQ1IBQ2ICQ2+-UCEQ2阻容耦合:各级放大电路的静态工作点相互独立----分别估算RB+VCCRE2T2R1RCR2RE1T1+VCC1、静态122、动态分析RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2CERE1T1uiC1usRSC2+-+-+-根据多级放大电路的特点,考虑级间影响。
2、动态分析RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2C132、动态分析R2RCRSR1+-+-+-RE2RBRL+-12、动态分析R2RCRSR1+-+-+-RE2RBRL+-114R2RCRSR1+-+-+-RE2RBRL+-2、动态分析1R2RCRSR1+-+-+-RE2RBRL+-2、动态分析115两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。阻容耦合:各级放大电路的静态工作点相互独立设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;差分放大电路的四种接法阻容耦合电路的频率特性:Ri=1000//(2.2多级放大电路的动态分析注意放大倍数的正负号:与单端输入还是双端输入无关,只与输出方式有关:rce31M——抑制温度漂移,稳定静态工作点。(2)双端输入、单端输出静态时,ui1=ui2=0即:ui1=ui2阻容耦合电路的频率特性:放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。第3章多级放大电路即:ui1=ui22、动态分析2③R2RCRSR1+-+-+-RE2RBRL+-两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。2、动态分16③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中NPN型和PNP型混合使用:用于设置合适的Q点。例:Ad=-200阻容耦合电路的频率特性:1多级放大电路的耦合方式Ac=0.增加RE2:用于设置合适的Q点。(1)双端输入、双端输出Ri=1000//(2.加大Re,可以提高共模抑制比。问题2:零点漂移。结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以变比的平方。静态时,ui1=ui2=0共模抑制比(KCMR)Ri=1000//(2.为此可用恒流源T3来代替Re。用非线性元件进行温度补偿静态:保证各级有合适的Q点设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2练习:多级放大电路动态分析NEXT③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中+VCCRS1M(17+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR1微变等效电路:+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R218(1)Ri
=其中:RL1=Ri2=R2//R3
//
rbe2
rbe2=1.7kRi
=1000//(2.9+51×1.7)82k(2)Ro
=Ro2=RC2=10kRE1R2R3RC2RLRSR1(1)Ri=其中:RL1=Ri2=R219(3)电压放大倍数:RE1R2R3RC2RLRSR1(3)电压放大倍数:RE1R2R3RC2RLRSR120增加RE2
:用于设置合适的Q点。问题1:前后级Q点相互影响。+VCCuoRC2T2R2uiRC1R1T1RE23.3直接耦合放大电路3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移问题增加RE2:用于设置合适的Q点。问题1:前后级Q点相21NPN型和PNP型混合使用
:用于设置合适的Q点。问题1:前后级Q点相互影响。uiRC1R1T1+VCCuoRC2T2R2RE23.3直接耦合放大电路3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移问题NPN型和PNP型混合使用:用于设置合适的Q点。问题122问题2:零点漂移。当
ui等于零时,uo不等于零。uot0有时会将信号淹没+VCCuoRC2T2R2uiRC1R1T1RE2问题2:零点漂移。当ui等于零时,uo不等于零。u23(1)产生零漂的原因
放大电路的Q点不稳定
前一级的漂移作为后一级的输入信号被逐级放大。温度变化导致零点漂移的主要原因----温漂(2)减小零漂的措施用非线性元件进行温度补偿差分式放大电路分压偏置电路,引入直流负反馈稳定Q点----采用特性相同的管子,使温漂相互抵消(1)产生零漂的原因放大电路的Q点不稳定前一级的24①各级的工作点彼此独立即:ui1=ui2问题2:零点漂移。ic1=-ic2TICQUCQ2多级放大电路的动态分析与单端输入还是双端输入无关,只与输出方式有关:NPN型和PNP型混合使用:用于设置合适的Q点。静态时,ui1=ui2=0静态:保证各级有合适的Q点两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。差分放大电路抑制共模信号,反映了抑制零点漂移的能力。2多级放大电路的动态分析注意放大倍数的正负号:问题1:前后级Q点相互影响。要求:耦合电容容量较大。1多级放大电路的耦合方式1多级放大电路的耦合方式阻容耦合电路的频率特性:阻容耦合电路的频率特性:3.3.2差分放大电路1=2
UBE1=UBE2rbe1=rbe2Rc1=Rc2Rb1=Rb2两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。1、对称电路:双电源的作用:①使信号变化幅度加大。②
IB1、IB2由负电源–VEE提供。--长尾式差分放大电路++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+VCC=VEE①各级的工作点彼此独立3.3.2差分放大电路1=2两25++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+2.工作原理(1)输入共模信号差分放大电路抑制共模信号,反映了抑制零点漂移的能力。uC1=uC2uo=0即:ui1=ui2大小相等、极性相同(很小,<1)=uic=uoc++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui226++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+2.工作原理(2)输入差模信号uC1=-uC2即:ui1=–ui2大小相等、极性相反uo=(uC1-uC1
)-(uC2+
uC2)=-2uC1即差分放大电路放大差模信号。(很大,>1)uid=ui1–ui2=uod++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2272.工作原理(3)任意输入
ui1、ui2大小和极性任意。例:
ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV-2mV可分解成:
ui1=8mV+2mV共模信号差模信号放大电路只放大两输入信号的差模信号—差分放大电路。2.工作原理(3)任意输入ui1、ui2大小和极28++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+uO=(UCQ1+UCQ1
)-(UCQ2+UCQ2)=0静态时,ui1
=
ui2
=0T
ICQUCQuO=UCQ1-UCQ2
=0UCQ1=UCQ2(4)差分放大电路对温漂的抑制作用温度的影响相当于给差分放大电路加入了共模信号,所以差分放大电路能够抑制温漂。
①利用电路的对称性++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui229++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+对IE1来说,等效2Re温度TICIRe
=2ICUEUBEIBICui1
=ui2
=0Q点稳定RE具有强负反馈作用——抑制温度漂移,稳定静态工作点。②RE的作用(4)差分放大电路对温漂的抑制作用UE++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui230共模抑制比(KCMR)例:
Ad=-200
Ac=0.1KCMR=20lg(-200)/0.1=66dBCMRR—CommonModeRejectionRatioKCMR=KCMR
(dB)=(分贝)
共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。共模抑制比(KCMR)例:Ad=-200CMR313.差分放大电路的四种接法输入端接法双端单端输出端接法双端单端++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+-o1uo2u+-+3.差分放大电路的四种接法输入端双端单端输出端双端单端++-32(1)双端输入、双端输出①静态分析++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+IBIReIBICIC直流通路RL(1)双端输入、双端输出①静态分析++--+-CCVEEV-33++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+RL②动态分析a.差模输入+-+-输入差模信号时,两集电极电位一个升高(UCQ2增加),一个下降(UCQ1减小),就象跷跷板一样。RL的中点相当于交流地,对T1、T2各取
-+i2u+-++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui234两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。1多级放大电路的耦合方式用非线性元件进行温度补偿③恒流源使共模放大倍数______(增大,减小),从而______(增大,减小)共模抑制比,理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻,其共模抑制比是______。②IB1、IB2由负电源–VEE提供。Ri=1000//(2.温度的影响相当于给差分放大电路加入了共模信号,所以差分放大电路能够抑制温漂。③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中变压器原、副边阻抗关系(4)差分放大电路对温漂的抑制作用UB3UE3IE3IC31直接耦合放大电路的零点漂移问题2多级放大电路的动态分析ui2=8mV-2mV静态:保证各级有合适的Q点缺点:不能传送缓慢变化信号和直流信号。(3)单端输入双端输出uO=UCQ1-UCQ2=0--长尾式差分放大电路②恒流源______差模放大倍数。阻容耦合电路的频率特性:+-++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+RL-+i2u+-+-Re对差模信号作用ui1ui2ib1
,ic1ib2
,ic2ic1
=-ic2iRE
=ie1+
ie2
=0uRE
=0RE对差模信号不起作用ib2ib1ic2ic1iRE②动态分析a.差模输入ib1=-ib2两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。+-++-35微变等效电路odu-+b-+uod2uod2+-idui2uRbRrbeRc2RLrbeRc2RLb1i+-+-+-b2ib1ibb2ibi1u差模电压放大倍数微变等效电路odu-+b-+uod2uod2+-idui2u36-+iRoRoduuod2uod2+--+idui2uRbRbrbeRc2RLrbeRc2RLbi+-+-+-bibibibbibi1u差模输入电阻:差模输出电阻:微变等效电路-+iRoRoduuod2uod2+--+idui2uRbR37++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+RLb.共模输入+-②动态分析输入共模信号时,两集电极电位(uc1和uc2)同时以相同幅度、相同方向变化1C2Cc1u-+ocui2ui1u0o=uc2uKCMR=∞
++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui238(2)双端输入、单端输出差模输入等效电路①静态分析(略)②动态分析若从T2集电极输出则为正。(2)双端输入、单端输出差模输入等效电路①静态分析(略)②39
双端输出对共模信号有较强的抑制能力,而单端输出对共模信号抑制能力较弱。可增大Re。共模输入等效电路双端输出对共模信号有较强的抑制能力,而单端输出对共模信号40(3)单端输入双端输出同双端输入、双端输出(3)单端输入双端输出同双端输入、双端输出41(4)单端输入单端输出计算同双入单出:
注意放大倍数的正负号:设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;从T2集电极输出为正。(4)单端输入单端输出计算同双入单出:注意放大倍数的正负号42变压器原、副边阻抗关系当ui等于零时,uo不等于零。要求:耦合电容容量较大。①光耦合,电隔离性能好;TICQUCQ①使信号变化幅度加大。问题1:前后级Q点相互影响。设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;----分别估算②恒流源______差模放大倍数。uC1=-uC2①各级的工作点彼此独立(3)单端输入双端输出即:ui1=ui2问题1:前后级Q点相互影响。1直接耦合放大电路的零点漂移问题结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以变比的平方。KCMR=20lg(-200)/0.例:Ad=-200要求:耦合电容容量较大。(1)双端输入、双端输出静态:保证各级有合适的Q点(4)差分放大电路对温漂的抑制作用共模抑制比(KCMR)可分解成:ui1=8mV+2mV可分解成:ui1=8mV+2mVRi=1000//(2.当ui等于零时,uo不等于零。阻容耦合:各级放大电路的静态工作点相互独立Ac=0.1直接耦合放大电路的零点漂移问题1多级放大电路的耦合方式变压器原、副边阻抗关系(4)单端输入单端输出②IB1、IB2由负电源–VEE提供。uo=(uC1-uC1)-(uC2+uC2)当ui等于零时,uo不等于零。(1)双端输入、双端输出ui1=ui2=0差分放大电路动态参数计算总结与单端输入还是双端输入无关,只与输出方式有关:双出:单出:与单端输入还是双端输入无关,只与输出方式有关:双出:单出:共模电压放大倍数差模电压放大倍数变压器原、副边阻抗关系要求:耦合电容容量较大。差分放大电路动43与电路连接方式无关。双出:差模输入电阻输出电阻共模抑制比
双出:单出:单出:KCMR=∞与电路连接方式无关。双出:差模输入电阻输出电阻共模抑制44即:ui1=ui22多级放大电路的动态分析其中:RL1=Ri2=R2//R3//rbe2rbe2=1.两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。输入共模信号时,两集电极电位(uc1和uc2)同时以相同幅度、相同方向变化TICQUCQ(1)双端输入、双端输出(2)双端输入、单端输出①各级的工作点彼此独立uO=UCQ1-UCQ2=0放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。(2)具有恒流源的差分放大电路2多级放大电路的动态分析当ui等于零时,uo不等于零。差分放大电路抑制共模信号,反映了抑制零点漂移的能力。静态时,ui1=ui2=02多级放大电路的动态分析结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以变比的平方。阻容耦合:各级放大电路的静态工作点相互独立例:ui1=10mV,ui2=6mV4.改进型差分放大电路为了使左右平衡,可设置调零电位器。(1)加入调零电位器uoui1+VCCRCT1RBRCT2RBui2RE–VEE即:ui1=ui24.改进型差分放大电路为了使左右平衡45(2)具有恒流源的差分放大电路RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+VCC电路结构IC3R2T3R1R3-VEE加大Re,可以提高共模抑制比。为此可用恒流源T3来代替Re。(2)具有恒流源的差分放大电路RRuoui1RCT1RBRC46
rce3
1M恒流源T3:放大区uCEIB3iCUCE3IC3QUCE3静态分析:主要分析T3管。UB3UE3IE3IC3RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+VCCIC3R2T3R1R3-VEEI2IE3IB3rce31M恒流源T3:放大区uCEIB3i47①恒流源相当于阻值很大的电阻。②恒流源______差模放大倍数。(影响,不影响)③恒流源使共模放大倍数______(增大,减小),从而______(增大,减小)共模抑制比,理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻,其共模抑制比是______。恒流源的作用不影响减小增大无穷①恒流源相当于阻值很大的电阻。②恒流源______差模48用非线性元件进行温度补偿要求:耦合电容容量较大。TICQUCQ2多级放大电路的动态分析uC1=-uC2输入差模信号时,两集电极电位一个升高(UCQ2增加),一个下降(UCQ1减小),就象跷跷板一样。静态:保证各级有合适的Q点例:ui1=10mV,ui2=6mV③恒流源使共模放大倍数______(增大,减小),从而______(增大,减小)共模抑制比,理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻,其共模抑制比是______。问题2:零点漂移。温度变化导致零点漂移的主要原因----温漂Ri=1000//(2.rce31M(4)差分放大电路对温漂的抑制作用可分解成:ui1=8mV+2mV加大Re,可以提高共模抑制比。②IB1、IB2由负电源–VEE提供。①各级的工作点彼此独立差分放大电路的四种接法----采用特性相同的管子,使温漂相互抵消放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。第3章多级放大电路Ac=0.静态时,ui1=ui2=0----分别估算变压器原、副边阻抗关系(1)双端输入、双端输出设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;----分别估算(4)单端输入单端输出2多级放大电路的动态分析静态:保证各级有合适的Q点1直接耦合放大电路的零点漂移问题其中:RL1=Ri2=R2//R3//rbe2rbe2=1.CMRR—CommonModeRejectionRatio问题2:零点漂移。温度变化导致零点漂移的主要原因----温漂变压器原、副边阻抗关系(4)差分放大电路对温漂的抑制作用变压器原、副边阻抗关系(3)场效应管差分放大电路用非线性元件进行温度补偿第3章多级放大电路(3)场效应管49第3章多级放大电路3.1多级放大电路的耦合方式3.2多级放大电路的动态分析3.3直接耦合放大电路第3章多级放大电路3.1多级放大电路的耦合方式503.1多级放大电路的耦合方式耦合方式: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。常用耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。动态:传送信号静态:保证各级有合适的Q点对耦合电路的要求第二级
推动级
输入级输出级输入输出3.1多级放大电路的耦合方式耦合方式:信号源与放大电路513.1.1阻容耦合RB+VCCC4RE2uoT3RLR1RCC2R2CERE1T2uiRBC1RE2T1usRSC3放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。
优点:各级的静态工作点彼此独立;3.1.1阻容耦合RB+VCCC4RE2uoT3RLR1R52阻容耦合电路的频率特性:fA耦合电容造成三极管结电容造成缺点:不能传送缓慢变化信号和直流信号。用于:分立元件电路。要求:耦合电容容量较大。阻容耦合电路的频率特性:fA耦合电容造成三极管结电容造成缺点533.1.2变压器耦合级与级之间通过变压器连接。①各级的工作点彼此独立②具有阻抗变换作用①不能传送缓慢变化信号和直流信号。②不能集成。优点:缺点:3.1.2变压器耦合级与级之间通过变压器连接。①各级的工作54(变阻抗)变压器原、副边阻抗关系从原边等效:结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以变比的平方。
(变阻抗)变压器原、副边阻抗关系从原边等效:结论:变压器原55
光电三极管符号发光二极管前级放大电路后级放大电路光电耦合器件光电三极管3.1.3光电耦合以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递,其抗干扰能力强。特点:①光耦合,电隔离性能好;②可传送直流信号;③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中光电三极管符号发光前级后级光电耦合器56两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。----采用特性相同的管子,使温漂相互抵消温度的影响相当于给差分放大电路加入了共模信号,所以差分放大电路能够抑制温漂。1直接耦合放大电路的零点漂移问题两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。2多级放大电路的动态分析KCMR=20lg(-200)/0.问题2:零点漂移。常用耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。①光耦合,电隔离性能好;2多级放大电路的动态分析2多级放大电路的动态分析温度变化导致零点漂移的主要原因----温漂阻容耦合电路的频率特性:常用耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合。设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;加大Re,可以提高共模抑制比。(1)双端输入、双端输出②恒流源______差模放大倍数。②恒流源______差模放大倍数。前级的输出端和后级的输入端直接连接3.1.4直接耦合①低频特性好优点②便于集成各级Q点相互影响缺点两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。前级的输出573.2多级放大电路的动态分析考虑级间影响方法:
3.2多级放大电路的动态分析考虑级间影响方法:583.2多级放大电路的动态分析第一级第二级负载信号源RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2CERE1T1uiC1usRSC2+-+-+-3.2多级放大电路的动态分析第一级第二级负载信号源RB+V59③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中(2)双端输入、单端输出①恒流源相当于阻值很大的电阻。----分别估算缺点:不能传送缓慢变化信号和直流信号。优点:各级的静态工作点彼此独立;问题2:零点漂移。②恒流源______差模放大倍数。用非线性元件进行温度补偿耦合方式: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。结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以变比的平方。uo=(uC1-uC1)-(uC2+uC2)例:ui1=10mV,ui2=6mV静态时,ui1=ui2=01多级放大电路的耦合方式1、静态分析阻容耦合:各级放大电路的静态工作点相互独立----分别估算RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2CERE1T1uiC1usRSC2+-+-+-③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中1、静态分析阻容耦60RB+VCCRE2T2R1RCR2RE1T1+VCC1、静态分析IBQ1ICQ1+-UCEQ1IBQ2ICQ2+-UCEQ2阻容耦合:各级放大电路的静态工作点相互独立----分别估算RB+VCCRE2T2R1RCR2RE1T1+VCC1、静态612、动态分析RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2CERE1T1uiC1usRSC2+-+-+-根据多级放大电路的特点,考虑级间影响。
2、动态分析RB+VCCC3RE2uoT2RLR1RCR2C622、动态分析R2RCRSR1+-+-+-RE2RBRL+-12、动态分析R2RCRSR1+-+-+-RE2RBRL+-163R2RCRSR1+-+-+-RE2RBRL+-2、动态分析1R2RCRSR1+-+-+-RE2RBRL+-2、动态分析164两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。阻容耦合:各级放大电路的静态工作点相互独立设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;差分放大电路的四种接法阻容耦合电路的频率特性:Ri=1000//(2.2多级放大电路的动态分析注意放大倍数的正负号:与单端输入还是双端输入无关,只与输出方式有关:rce31M——抑制温度漂移,稳定静态工作点。(2)双端输入、单端输出静态时,ui1=ui2=0即:ui1=ui2阻容耦合电路的频率特性:放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。第3章多级放大电路即:ui1=ui22、动态分析2③R2RCRSR1+-+-+-RE2RBRL+-两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。2、动态分65③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中NPN型和PNP型混合使用:用于设置合适的Q点。例:Ad=-200阻容耦合电路的频率特性:1多级放大电路的耦合方式Ac=0.增加RE2:用于设置合适的Q点。(1)双端输入、双端输出Ri=1000//(2.加大Re,可以提高共模抑制比。问题2:零点漂移。结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以变比的平方。静态时,ui1=ui2=0共模抑制比(KCMR)Ri=1000//(2.为此可用恒流源T3来代替Re。用非线性元件进行温度补偿静态:保证各级有合适的Q点设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2练习:多级放大电路动态分析NEXT③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中+VCCRS1M(66+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR1微变等效电路:+VCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R267(1)Ri
=其中:RL1=Ri2=R2//R3
//
rbe2
rbe2=1.7kRi
=1000//(2.9+51×1.7)82k(2)Ro
=Ro2=RC2=10kRE1R2R3RC2RLRSR1(1)Ri=其中:RL1=Ri2=R268(3)电压放大倍数:RE1R2R3RC2RLRSR1(3)电压放大倍数:RE1R2R3RC2RLRSR169增加RE2
:用于设置合适的Q点。问题1:前后级Q点相互影响。+VCCuoRC2T2R2uiRC1R1T1RE23.3直接耦合放大电路3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移问题增加RE2:用于设置合适的Q点。问题1:前后级Q点相70NPN型和PNP型混合使用
:用于设置合适的Q点。问题1:前后级Q点相互影响。uiRC1R1T1+VCCuoRC2T2R2RE23.3直接耦合放大电路3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移问题NPN型和PNP型混合使用:用于设置合适的Q点。问题171问题2:零点漂移。当
ui等于零时,uo不等于零。uot0有时会将信号淹没+VCCuoRC2T2R2uiRC1R1T1RE2问题2:零点漂移。当ui等于零时,uo不等于零。u72(1)产生零漂的原因
放大电路的Q点不稳定
前一级的漂移作为后一级的输入信号被逐级放大。温度变化导致零点漂移的主要原因----温漂(2)减小零漂的措施用非线性元件进行温度补偿差分式放大电路分压偏置电路,引入直流负反馈稳定Q点----采用特性相同的管子,使温漂相互抵消(1)产生零漂的原因放大电路的Q点不稳定前一级的73①各级的工作点彼此独立即:ui1=ui2问题2:零点漂移。ic1=-ic2TICQUCQ2多级放大电路的动态分析与单端输入还是双端输入无关,只与输出方式有关:NPN型和PNP型混合使用:用于设置合适的Q点。静态时,ui1=ui2=0静态:保证各级有合适的Q点两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。差分放大电路抑制共模信号,反映了抑制零点漂移的能力。2多级放大电路的动态分析注意放大倍数的正负号:问题1:前后级Q点相互影响。要求:耦合电容容量较大。1多级放大电路的耦合方式1多级放大电路的耦合方式阻容耦合电路的频率特性:阻容耦合电路的频率特性:3.3.2差分放大电路1=2
UBE1=UBE2rbe1=rbe2Rc1=Rc2Rb1=Rb2两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。1、对称电路:双电源的作用:①使信号变化幅度加大。②
IB1、IB2由负电源–VEE提供。--长尾式差分放大电路++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+VCC=VEE①各级的工作点彼此独立3.3.2差分放大电路1=2两74++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+2.工作原理(1)输入共模信号差分放大电路抑制共模信号,反映了抑制零点漂移的能力。uC1=uC2uo=0即:ui1=ui2大小相等、极性相同(很小,<1)=uic=uoc++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui275++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+2.工作原理(2)输入差模信号uC1=-uC2即:ui1=–ui2大小相等、极性相反uo=(uC1-uC1
)-(uC2+
uC2)=-2uC1即差分放大电路放大差模信号。(很大,>1)uid=ui1–ui2=uod++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2762.工作原理(3)任意输入
ui1、ui2大小和极性任意。例:
ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV-2mV可分解成:
ui1=8mV+2mV共模信号差模信号放大电路只放大两输入信号的差模信号—差分放大电路。2.工作原理(3)任意输入ui1、ui2大小和极77++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+uO=(UCQ1+UCQ1
)-(UCQ2+UCQ2)=0静态时,ui1
=
ui2
=0T
ICQUCQuO=UCQ1-UCQ2
=0UCQ1=UCQ2(4)差分放大电路对温漂的抑制作用温度的影响相当于给差分放大电路加入了共模信号,所以差分放大电路能够抑制温漂。
①利用电路的对称性++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui278++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+对IE1来说,等效2Re温度TICIRe
=2ICUEUBEIBICui1
=ui2
=0Q点稳定RE具有强负反馈作用——抑制温度漂移,稳定静态工作点。②RE的作用(4)差分放大电路对温漂的抑制作用UE++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui279共模抑制比(KCMR)例:
Ad=-200
Ac=0.1KCMR=20lg(-200)/0.1=66dBCMRR—CommonModeRejectionRatioKCMR=KCMR
(dB)=(分贝)
共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。共模抑制比(KCMR)例:Ad=-200CMR803.差分放大电路的四种接法输入端接法双端单端输出端接法双端单端++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+-o1uo2u+-+3.差分放大电路的四种接法输入端双端单端输出端双端单端++-81(1)双端输入、双端输出①静态分析++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+IBIReIBICIC直流通路RL(1)双端输入、双端输出①静态分析++--+-CCVEEV-82++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+RL②动态分析a.差模输入+-+-输入差模信号时,两集电极电位一个升高(UCQ2增加),一个下降(UCQ1减小),就象跷跷板一样。RL的中点相当于交流地,对T1、T2各取
-+i2u+-++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui283两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。1多级放大电路的耦合方式用非线性元件进行温度补偿③恒流源使共模放大倍数______(增大,减小),从而______(增大,减小)共模抑制比,理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻,其共模抑制比是______。②IB1、IB2由负电源–VEE提供。Ri=1000//(2.温度的影响相当于给差分放大电路加入了共模信号,所以差分放大电路能够抑制温漂。③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中变压器原、副边阻抗关系(4)差分放大电路对温漂的抑制作用UB3UE3IE3IC31直接耦合放大电路的零点漂移问题2多级放大电路的动态分析ui2=8mV-2mV静态:保证各级有合适的Q点缺点:不能传送缓慢变化信号和直流信号。(3)单端输入双端输出uO=UCQ1-UCQ2=0--长尾式差分放大电路②恒流源______差模放大倍数。阻容耦合电路的频率特性:+-++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+RL-+i2u+-+-Re对差模信号作用ui1ui2ib1
,ic1ib2
,ic2ic1
=-ic2iRE
=ie1+
ie2
=0uRE
=0RE对差模信号不起作用ib2ib1ic2ic1iRE②动态分析a.差模输入ib1=-ib2两个三极管T1、T2的特性一致,电路参数对应相等。+-++-84微变等效电路odu-+b-+uod2uod2+-idui2uRbRrbeRc2RLrbeRc2RLb1i+-+-+-b2ib1ibb2ibi1u差模电压放大倍数微变等效电路odu-+b-+uod2uod2+-idui2u85-+iRoRoduuod2uod2+--+idui2uRbRbrbeRc2RLrbeRc2RLbi+-+-+-bibibibbibi1u差模输入电阻:差模输出电阻:微变等效电路-+iRoRoduuod2uod2+--+idui2uRbR86++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui2uoub1Rb2R+RLb.共模输入+-②动态分析输入共模信号时,两集电极电位(uc1和uc2)同时以相同幅度、相同方向变化1C2Cc1u-+ocui2ui1u0o=uc2uKCMR=∞
++--+-CCVEEV-c2Rc1R1T2TeRi1ui287(2)双端输入、单端输出差模输入等效电路①静态分析(略)②动态分析若从T2集电极输出则为正。(2)双端输入、单端输出差模输入等效电路①静态分析(略)②88
双端输出对共模信号有较强的抑制能力,而单端输出对共模信号抑制能力较弱。可增大Re。共模输入等效电路双端输出对共模信号有较强的抑制能力,而单端输出对共模信号89(3)单端输入双端输出同双端输入、双端输出(3)单端输入双端输出同双端输入、双端输出90(4)单端输入单端输出计算同双入单出:
注意放大倍数的正负号:设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;从T2集电极输出为正。(4)单端输入单端输出计算同双入单出:注意放大倍数的正负号91变压器原、副边阻抗关系当ui等于零时,uo不等于零。要求:耦合电容容量较大。①光耦合,电隔离性能好;TICQUCQ①使信号变化幅度加大。问题1:前后级Q点相互影响。设从T1基极输入,如果从T1集电极输出,为负;----分别估算②恒流源______差模放大倍数。uC1=-uC2①各级的工作点彼此独立(3)单端输入双端输出即:ui1=ui2问题1:前后级Q点相互影响。1直接耦合放大电路的零点漂移问题结论:变压器原边的等效负载,为副边所带负载乘以变比的平方。KCMR=20lg(-200)/0.例:Ad=-200要求:耦合电容容量较大。(1)双端输入、双端输出静态:保证各级有合适的Q点(4)差分放大电路对温漂的抑制作用共模抑制比(KCMR)可分解成:ui1=8mV+2mV可分解成:ui1=8mV+2mVRi=1000//(2.当ui等于零时,uo不等于零。阻容耦合:各级放大电
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