电工电子技术南航

基本放大电路的组成及工作原理静态分析放大电路分析动态分析静态工作点的稳定射极输出器场效应管多级放大电路负反馈差动放大电路功放电路2-9差动放大电路一、 直接耦合放大电路特点：适合放大变化缓慢的信号，易于集成，低频特性好但级间Q点相互影响，存在零点漂移

UCCRBRC1RC2RB1T12Tuiou

UCCRBRC1RC2RB1T12Tuiou——当ui

=0时，输出无规则变化的信号（也称静态漂移）引起零点漂移的原因很多，最主要的是温度的变化T

IC

uo

IB

RC

IC

RC

UCC零点漂移（零漂）

uo

UCC对阻容耦合电路，电容隔直使各级的漂移电压仅限于本级但在直接耦合电路中，每一级的漂移电压均向后级传递，并逐级放大，使末端输出电压发生较大的漂移。因此第一级的零点漂移影响最大，必须加以抑制

UCCRBRC1RC2RB1T12TuiouuIdAu

uOduId

——输入端等效漂移电压

UCCRBRC1RC2RB1T12Tuiou为衡量放大电路零点漂移的严重程度，把输出的漂移电压折算到输入端，相当于在输入端有输入电压温漂：温度每变化1°C在输出端引起的漂移电压折算到输入端温度是导致零点漂移的最主要的原因温漂值为微伏级每摄氏度比较理想克服零点漂移最有效的办法是采用差动放大电路uyAT

uOd2.9.2基本差动电路电路由两个完全相同的共发射极单管放大电路组成T1、T2

特性完全相同，电路两侧参数对称

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_T

IC

1、IC

2

VC

1、VC

2

(

VC

1

VC

2

)uo

(VC

1

VC1

)

(VC

2

VC

2

)

0uo

VC

1

VC

2

01、零漂的抑制当ui1

ui

2

0

时，

VC

1

VC

2

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_①共模输入（

ui1

=ui2uo2

Au2

ui

2uo1

Au1

ui12、信号输入CC

URB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_大小相等、极性相同）

Au1

Au2

uo1

uo2uo

uo1

uo2

0差放电路对共模信号无放大能力当温度变化时，产生相同的ΔVC1和ΔVC2，等效于在输入端加上了一对共模信号——温漂的抑制

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_②差模输入 （ui1

=－ui2

大小相等、极性相反）uo2

Au2

ui

2uo1

Au1

ui1

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_uo

uo1

uo

2

2uo1

Au

(ui1

ui

2

)

Au1

Au2

uo2

uo1令Au1

Au2

Au可放大差模信号

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_③比较输入（ui1

、ui2的大小和极性是任意的）两种处理方法：I、两级电路独立，直接求解uo

Au1ui1

Au2

ui

2

Au

(ui1

ui

2

)

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_II

运用叠加原理ui1

、ui2可以分解为差模分量和共模分量i1

ic1

id

1ui

2

uic

2

uid

2u

u

u共模信号2

ui1

ui

2uic1

uic

2差模信号2id

2id1

ui1

ui

2u

u

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_例如假设ui1=10mV，ui2

=4mV，则可以这样分解：ui

2

7

3ui1

7

32ic

2ic1u

u

ui1

ui

2

7mV2

3mVid

2id1

ui1

ui

2u

u

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_'''id

2u id

1ooou

A

(u

uu

u

ui1

uic1

uid

1ui

2

uic

2

uid

2''id

2u id

1ou

A

(u

u

)'

0ou)

Au

(ui1

ui

2

)

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_结论：a、对称的差动电路可抑制零漂b、差动电路输出抑制共模输入，对共模信号无放大能力c、对差模输入有放大能力

UCCRB1RCB2R1TRCT2B

2RRB1+_+uo1uo2+

uo__+ui1_+ui2_d、单端输出时相当于普通的共射极放大电路，其输出uo1

、uo2

对零漂无抑制作用即当温度变化时，uo1、uo2也会随之变化单管的漂移仍然存在为克服这一缺陷，常采用一种典型的差动放大电路2.9.3

典型差动放大电路1.

RE的作用ER

UCCRBR1TRCT2RB+C++uo_ui1_ui2_+_EERP抑制每个单管放大电路的输出电压漂移，稳定电路的静态工作点。+uo2+uo1RE

UCCRBRT1RC2TRB+C++uo_ui1_ui2_+_EEPR当温度变化时：温度↑C2I

↑EI

↑URE

↑UBE1

↓UBE2

↓IB1

↓B2I

↓IC1

↓IC1

↑IC2

↓EE

IB

RB

UBE

UREER

UCCRBRT1RC2TRB+C++uo_ui1_ui2_+_EEPRRE

是一个反馈电阻，反馈类型为电流串联负反馈RE越大，反馈效果越好，抑制单管的漂移作用就越强

U

CCRBRCT1RC2TRB+++uo_ui1_ui2__

REEE+PR差模信号使两个三极管的集电极电流产生异向的变化（一增一减如Δ

iC和-Δ

iC

），因此流过RE上的电流维持静态值2IE不变。iC

2

IC

2

ic

2iE

iE

1

iE

2

(

IE

1

ie1

)

(

IE

2

ie

2

)

2IEuo1

uo

2iC

1

IC

1

ic1'Luo

ic

R

U

CCRBRCT1RC2TRB+++uo_ui1_ui2__

REEE+PR如果忽略RP（阻值很小）上的压降，则可认为两个三极管的发射极电位保持不变iE

2IE因此RE对差模信号不起负反馈作用ER

UCCRBRT1RC2TRB+C++uo_ui1_ui2_+_EEPR而如果两管的集电极电流或集电极电位发生同向的变化时，RE对它们均有电流负反馈作用RE只对共模信号有负反馈作用，对差模信号则没有，能区别对待这两类信号。RE也称共模反馈电阻RE越大，反馈效果越好，抑制单管的漂移作用就越强RE不能太大，否则IC会过小，从而影响Q及电压放大倍数为降低三极管发射极的电位，获得合适的Q，引入负电源EE

U

CCRBRCT1RC2TRB+++uo_ui1_ui2__

REEE+PRER

UCCRBRT1RC2TRB+C++uo_ui1_ui2_+_EEPR同时基极电流可由EE提供，因此可去掉基极偏置电阻RB2RP是调零电位器。当输入电压为零时，如果输出电压不为零，则可通过调节RP

来使输出电压为零RP对差模信号有负反馈作用，阻值很小，计算时将其忽略ER

UCCRBRT1RC2TRB+C++uo_ui1_ui2_+_EEPR2.

电路分析（1）静态分析电路结构左右完全对称，因此只需分析一边E

UCCRBRCT1RC2TRB+++uoui2_ui1___

REE+PRCC

URBRCT1REICIBIE2IEEE+_+UBE_

UCCRBRCT1EEREICIBIE2IE+_+UBE_EE

IB

RB

UBE

2IE

RE

IB

RB

UBE

2(1

)IB

REE

BERB

2(1

)RE

E

U

IB

IC

IBUCEVE

0

IB

RB

UBE

UCC

IC

RC

2IE

RE

EEE

UCCRBRCT1RC2TRB++uoui2_+ui1___

REE+PR（2）动态分析RBRCT1+uo1_+ui1_ibicRE可视为短路,可得单管差模交流通路差模输入时：ui1

ui2ui

ui1

ui2

2ui1

2ui2RBRCT1+uo1_+ui1_ibicB

beRCuR

ri1A

uo1

d1d1i2d2uB

beRC

AR

r

uo2

同理：Auo

uo1

uo2

Ad

1ui1

Ad

2ui

2

Ad

1

(ui1

ui

2

)

Ad

1uiB

beuu

RCR

rd1io

A

d因此：A

E

UCCRBRCT1RC2TRB++uoui2_+ui1___

REE+PRB

beRCuuR

r

A

d1iod因此：A

差动放大电路对差模信号的放大倍数与单管放大电路相等差放电路以两倍数量的元件来换取对零漂的抑制能力如果在输出端接负载电阻RL，由于两管集电极的交流电位一正一负，且绝对值相等ER

UCCRBRC1TRCT2RB+++oui2u

_ui1__+_EERPLR因此RL中点的交流电位为零RBRCT1+uo1_+ui1_ibic2RLER

UCCRBRC1TRCT2RB+++oui2u

_ui1__+_EERPLRRBRCT1+uo1_+ui1_ibic2RLB

beLCRR

r)2R

//(d因此：A

3.

输入输出方式（1）双端输入—双端输出EBRRC1TRCT2BR++

uoui2

+_ui1

__+_EERP+_uiuu++_o1RRER

_o2

UCCRBRCT1RC2TRB

UCC++uo+ui1ui2___+

R_EERP

UCCRBRC1TRCT2RB++

uoui2

+_ui1

__+_

REEERP+_ui++u_o2u_o1RR+ui2

+ui1

__+_uiRRi2R

2i1u

iR

ui

R

1

uui

ui1

ui2i2i2u

iR

1

uui

ui1

ui2

2ui1

2ui2+ui2

+ui1

__+_uiRRiRE

UCCRBRC1TRCT2RB++

uoui2

+_ui1

__+_EERP+_ui++u_o2u_o1RRi1o1i1o2o1iod2u2uuuu

u

2u因此：A

d1B

beRC

AR

r

双端输入-单端输出

UCCRBRC1TRCT2RB++

uoui2

+_ui1

__+_

REEERP+_ui++u_o2u_o1RRi1iu

2uuo1

uo12d1RC2(

RB

rbe

)

1

A

（2）单端输入-单端输出E

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_

REERP+ui_++u_o2u_o1通过RE

的耦合作用，两个三极管同时取得信号例如：ui

↑C2i

↓EiRE

↑

v

↑BE2u

↓uBE2

↓的下降表明T2取得了一个极性与T1输入信号相反的信号。这也可以从两管的集电极电流看出iC1

↑E

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_

REERP+ui_++u_o2u_o1当RE

足够大时，将其视为开路

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+ui_uo1++u_o2

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+ui_uo1++u_o2由于电路对称ui

ui1

ui

2ui1

ui

2BRT1T2RB++ui1ui2__+ui_ib

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+ui_uo1++u_o2BRT1T2RB++ui1ui2__+ui_ibBRRB++ui1ui2+ui_ibrberbe

ui1

ib

RB

ib

rbeui

2

ib

RB

ib

rbe

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+ui_uo1++u_o2i

2i1iu

u

uui1

ui

2i2i1u

1

ui2i2u

1

uE

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_

REERP+ui_++u_o2u_o1只要RE足够大，两管取得的信号就可以认为是一对差模信号1ui1

2

ui2i2

iu

1

u因此单端输入和双端输入的效果是一样的E

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_

REERP+ui_++u_o2u_o1i1io1

o12uuu

udA

2

(RB

rbe

)

1RC若输出信号从T1的集电极输出E

UCCRBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_

REERP+ui_++u_o2u_o1i2io2uuduo2

2uA

2

(RB

rbe

)

1

RC若输出信号从T2的集电极输出单端输出的电压放大倍数是双端输出的一半单端输入-双端输出ERCC

URBRCT1RCT2RB++ui1ui2__+_EERP+ui_++u_o2u_o1_+

uo1uo

uo1

uo2

Ad

1ui1

Ad

2ui

2

Ad

1

(ui1

ui

2

)

Ad

1uiiod

1duuA

A

RCRB

rbe4.共模抑制比——

KCMRR要求差放电路对差模信号的放大倍数越大越好，而对共模信号的放大倍数越小越好。cCMRRAK

AdAKcCMRR

20

lg

Ad

(dB)或采用对数KCMRR

越大越好对于双端输出差动放大电路，如电路完全对称

Ac

0

KCMRR

实际上，电路不可能完全对称，KCMRR

一般为

103

~

105使电路参数尽量对称提高KCMRR

的方法尽可能增大RE（提高抑制共模能力）解：首先求静态参数例：输入信号为ui1

16mV

,

ui

2

10mV计算uo1、uo2、uoER

UCCRBRC1TRCT2RB+ui1+ui2+

uo

___+_EERP++u_o2u_o1

UCCRBRCT1EEREICIBIE2IE+_+UBE_EE

IB

RB

UBE

2IE

RE

IB

RB

UBE

2(1

)IB

REE

BERB

2(1

)RE

E

U

IB

IC

IBUCEVE

0

IB

RB

UBE

UCC

IC

RC

2IE

RE

EE2d

1

d

2u

u

ui1

ui

2

3mV差模信号:

ud

ud

1

ud

2

6mV其次进行信号分解：2

ui1

ui

2

13mVuc1

uc

2共模信号:uc

13mV例：输入信号为ui1

16mV

,

ui

2

10mV计算uo1、uo2、uoE

UCCRBRC1TRCT2RB+ui1+ui2+

uo

___+_

REERP++u_o2u_o1运用叠加原理差模信号ud

6mV共模信号uc

13mVui1

13

3

mVui

2

13

3

mVE

UCCRBRC1TRCT2RB++

uoui1+ui2___+_

REERP++u_o2u_o11、共模信号uc

=13mV作用单端输出R