【正文】 9。)1( 2E2b e 22C2?????????? －－RrRA??u總電壓放大倍數(shù) 9. 1718)(994. 021 ??????? uuu AAA96 直接耦合： 將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端。 可用來放大緩慢變化的信號(hào)或直流量變化的信號(hào)。 差分放大電路 +UCC uo RC2 T2 ui RC1 R1 T1 R2 – – + + RE2 97 (2) 零點(diǎn)漂移 零點(diǎn)漂移： 指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。 uo t O 產(chǎn)生的原因： 晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。 直接耦合存在的兩個(gè)問題： (1) 前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響 98 零點(diǎn)漂移的危害： 直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。 嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號(hào)電壓，無法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。 一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電 壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。 uAuu odid ?輸入端等效 漂移電壓 輸出端 漂移電壓 電壓 放大倍數(shù) 只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號(hào)小許多時(shí)，放大后的有用信號(hào)才能被很好地區(qū)分出來。 99 由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。 通頻帶 f |Au | | Auo | O fH | Auo | 幅頻特性 抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問題。 適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級(jí)間都是直接耦合。 100 電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。 差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。 差分放大原理電路 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + + – – – T2 兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出 兩管 靜態(tài)工作點(diǎn)相同 15. 8. 1 差分放大電路的工作原理 101 1. 零點(diǎn)漂移的抑制 uo= VC1 － VC2 = 0 uo= (VC1 + ?VC1 ) － (VC2 + ? VC2 ) = 0 靜態(tài)時(shí)， ui1 = ui2 = 0 當(dāng)溫度升高時(shí) ?IC??VC? （兩管變化量相等） 對(duì)稱差分放大電路對(duì)兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + + – – – T2 102 2. 信號(hào)輸入 兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即 對(duì)共模信號(hào)沒有放大能力 。 (1) 共模信號(hào) ui1 = ui2 大小相等、極性相同 差動(dòng)電路抑制共模信號(hào)能力的大小，反映了它對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制水平。 + – + – 共模信號(hào) 需要抑制 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + + – – – T2 103 2. 信號(hào)輸入 兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化， (2) 差模信號(hào) ui1 = – ui2 大小相等、極性相反 uo= (VC1－ ?VC1 )－ (VC2 +? VC１ ) =－ 2 ?VC1 即 對(duì)差模信號(hào)有放大能力 。 + – + – +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + + – – – T2 差模信號(hào) 是有用信號(hào) 104 (3) 比較輸入 ui1 、 ui2 大小和極性是任意的。 例 1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV － 2 mV 例 2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成 : ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV － 2 mV 可分解成 : ui1 = 8 mV + 2 mV 共模信號(hào) 差模信號(hào) 放大器只 放大兩個(gè) 輸入信號(hào) 的差值信 號(hào) —差動(dòng) 放大電路。 這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見的。 105 15. 8. 2 典型差分放大電路 +UCC uo ui1 RC RP T1 RB RC ui2 RE RB + + + – – – T2 EE + – RE的作用： 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制 每個(gè)單管 的漂移。 EE： 用于補(bǔ)償 RE上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。 電位器 RP : 起調(diào)零作用。 106 在靜態(tài)時(shí) ， 設(shè) IB1 = IB2 = IB， IC1= IC2 = IC， 忽略阻值很小的 RP 可列出 EEEBEBB1 2 EIRUIR ??? 上式中前兩項(xiàng)較第三項(xiàng)小得多略去， 則每管的集電極電流 EEEC 2 REII ??發(fā)射極電位 VE ? 0 每管的基極電流 EECB 2 REII?? ??每管的集 — 射極電壓 ECECCCCCCCE 2 RREUIRUU ????15. 差分放大電路對(duì)差模信號(hào)的放大 RC +UCC RB1 T1 RE EE IB 2IE IC IE +UCE + － UBE + － 單管直流通路 107 單管差模信號(hào)通路 由于差模信號(hào)使兩管的集電極電流一增一減 ，其變化量相等 ， 通過 RE 的電流近于不變 ， RE 上沒有差模信號(hào)壓降 ， 故 RE 對(duì)差模信號(hào)不起作用 ， 可得出下圖所示的單管差模信號(hào)通路 。 單管差模電壓放大倍數(shù) beBCbeBbCbi1o1d1 rRβR)rR(iRiβuuA???????同理可得 d1beBCi2o2d2 ArRRuuA ??????T1 RC ib ic + uo1 RB + ? ui1 ? 108 1）雙端輸入 —雙端輸出差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為 beBCd1i2i1o2o1drRRAuuuuA?????? ?當(dāng)在兩管的集電極之間接入負(fù)載電阻時(shí) beBLd rRRA???? ?式中 LCL 21// RRR ??2）兩輸入端之間的差模輸入電阻為 )(2 beBi rRr ??3）兩集電極之間的差模輸出電阻為 Co 2 Rr ?109 例 1:在 前圖所示的差分放大電路中 ,已知 UCC=12V， EE = 12V, ? = 50, RC = 10 k?, RE =10 k?, RB = 20 k?， RP =100 ?, 并在輸出端接負(fù)載電阻 RL = 20k?, 試求 電路的靜態(tài)值和差模電壓放大倍數(shù) 。 解 : mA0 . 6A10102 122 3EEC ????? REImA0 .0 1 2mA500 .6CB ??? ?IIV6V)100 . 6101012( 33CCCCCE ???????? ?IRUU112 . 4 120 550beBLd ??????????rRRA ?式中 ???? k521// LCL RRR???????? k 2 .4 1Ω)0 .626( 2 0 026)1()(200Ebe Ir ?110 單端輸出時(shí)差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為 )(beBCi1o1i2i1o1d 212反相輸出rRβRuuuuuA??????)(212 beBCi2o2i2i1o2d 相輸出同rRβRuuuuuA??????即：?jiǎn)味溯敵霾罘蛛娐返碾妷悍糯蟊稊?shù)只有雙端輸出 差分電路的一半。 雙端輸入分雙端輸出和單端輸出兩種。此外，還 有單端輸入的 , 即將 T1輸入端或 T2輸入端接“地” , 而另 一端接輸入信號(hào) ui 。同樣單端輸入也分為雙端輸出和 單端輸出兩種。四種差分放大電路的比較見表 。 111 (Common Mode Rejection Ratio) CdC M R AAK ? ) (lg20( d B )CdC M R 分 貝AAK ? 全面衡量差動(dòng)放大電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力。 差模放大倍數(shù) 共模放大倍數(shù) KCMR越大，說明差放分辨 差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制 共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。 共模抑制比 共模抑制比 112 若電路完全對(duì)稱，理想情況下共模放大倍數(shù) Ac = 0 輸出電壓 uo = Ad （ ui1 － ui2 ） = Ad uid 若電路不完全對(duì)稱，則 Ac? 0， 實(shí)際輸出電壓 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響 。 113 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 對(duì)功率放大電路的基本要求 功率放大電路的作用： 作為放大電路的 輸出級(jí) ，去推動(dòng)負(fù)載工作。例如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)等。 (1) 在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。 (2) 由于功率較大，要求提高效率。 電源供給的直流功率率負(fù)載得到的交流信號(hào)功?η114 IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O IC UCE O Q iC t O 晶體管的工作狀態(tài) 甲類工作狀態(tài) 晶體管在輸入信號(hào) 的整個(gè)周期都導(dǎo)通 , 靜態(tài) IC較大，波形好 , 管耗大效率低。 乙類工作狀態(tài) 晶體管只在輸入信號(hào) 的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通， 靜態(tài) IC=0，波形嚴(yán)重失真 , 管耗小效率高。 甲乙類工作狀態(tài) 晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期，靜態(tài) IC? 0，一般功放常采用。 115 互補(bǔ)對(duì)稱放大電路 互補(bǔ)對(duì)稱電路是集成功率放大電路輸出級(jí)的基本形式。當(dāng)它通過容量較大的電容與負(fù)載耦合時(shí)，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器 (Output Transformerless)電路，簡(jiǎn)稱 OTL電路。若互補(bǔ)對(duì)稱電路直接與負(fù)載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容 (Output Capacitorless)電路，簡(jiǎn)稱 OCL電路。 OTL電路采用單電源供電， OCL電路采用雙電源供電。 116 1. OTL電路 (1) 特點(diǎn) T T2的特性一致； 一個(gè) NPN型、一個(gè) PNP型 兩管均接成射極輸出器； 輸出端有大電容； 單電源供電。 (2) 靜態(tài)時(shí) (ui= 0) 2 CCCUu ?2CCAUV ?, IC1? 0， IC2 ? 0 OTL原理電路 電容兩端的電壓 RL ui T1 T2 +UCC C A uO + + + 117 RL ui T1 T2 A uo + + (3) 動(dòng)態(tài)時(shí) 設(shè)輸出端在 UCC/2 直流 基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。 T1導(dǎo)通 、 T2截止 ； 同時(shí)給電容充電 T2導(dǎo)通 、 T1截止 ； 電容放電，相當(dāng)于電源 若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱。 ic1 ic2 交流通路 uo 輸入交流信號(hào) ui的正半周 輸入交流信號(hào) ui的負(fù)半周 118 (4) 交越失真 當(dāng)輸入信號(hào) ui為正弦波時(shí)， 輸出信號(hào)在過零前后出現(xiàn)的 失真稱為 交越失真 。 交越失真產(chǎn)生的原因 由于晶體管特性存在非線性， ui 死區(qū)電壓 晶體管導(dǎo)通不好。