第10章直流放大器.ppt

第10章直流放大器第10章10.1差动放大器的基本概念10.2典型差动放大电路习题10第10章直流放大器10.1差动放大器的基本概念10.1.1零点漂移实际的直流放大器，当输入信号电压为0时，输出信号电压不为0，而是做不规则的缓慢变化，这种现象称为零点漂移，简称零漂。产生零漂的原因很多，但主要是由于温度、电源电压等变化引起各级静态工作点电压的缓慢变化，且这种变化会被逐级放大，最终使输出静态电压偏离原定值而做不规则的变动。第10章直流放大器衡量零漂的指标有温度漂移和时间漂移两种。温度漂移是指温度变化1℃所产生的漂移电压折合到输入端的数值。时间漂移是指在一定时间（例如24小时）内，漂移的电压折合到输入端的最大漂移值。交流放大器由于级间电容的隔直作用，几乎不存在零漂。但零漂会严重影响直流放大器的正常工作，尤其是当输入的有用信号比较微弱时，零漂所造成的虚假信号会淹没掉有用信号，使放大器失去放大作用。例如,一放大器的Au=1000，输出电压漂移为200mV，折合成输入端的漂移电压为ΔVid=200/1000=0.2mV。这时若输入信号小于0.2mV，则有用信号就会被漂移电压所淹没。第10章直流放大器10.1.2基本差动放大器，是由两个参数完全相同的单管共射极放大器构成的，如图10.1所示。第10章直流放大器图10.1基本差动放大器rS1rS2uoRB1ui1RC1RC2T1T2RB2Rui2＋－＋VCCRui＋－ui2＋－~ui1＋－第10章直流放大器1.差动放大器采用双端输出时对零漂有很强的抑制作用。因为在某一温度时，若输入信号为0，则因电路对称，两管的集电极对地电位相等，即UC1=UC2，所以输出电压为0，即021CCUUu第10章直流放大器2.放大作用设差动放大器的两个输入信号分别为ui1和ui2，两个单边放大器的放大倍数分别为AV1、AV2，则两管的集电uo1=AV1ui1uo2=AV2ui2uo=uo1-uo2=AV1ui1-AV2ui2由于电路对称，AV1=AV2=AV，uo=AV(ui1-ui2)(10.1)第10章直流放大器1）如图10.1所示,输入信号ui通过两个相同的电阻R可分成两个大小相等、极性相反的差模信号，即分别加到两个单边放大器的输入端，这种输入方式称为差模输入。uo=AV(ui1-ui2)=AVuiiiiiuuuu212121和第10章直流放大器若用差模放大倍数Ad表示差动放大器对差模信号的放大作用，(10.2)即差动放大器对差模信号的电压放大倍数与单边放大器相同。2）若差动放大器中的两个单边放大器完全对称，且输入共模信号ui1=ui2=uic，uo=AV(ui1-ui2)=0VidAuuA第10章直流放大器用Ac表示差动放大器对共模信号的放大倍数，简称共模放大倍数，3)差动放大器的差模放大倍数与共模放大倍数的比值定义为共模抑制比，用CMRR(CommonModeRejectionRation)表示，0iccuuAcdAACMRR(10.3)第10章直流放大器共模抑制比也可用分贝表示，CMRR(dB)=20cdAAlg第10章直流放大器10.21.电路组成基本差动放大电路对零漂的抑制，是靠两个管子集电极电位的漂移相互抵消,使双端输出的零漂被抑制，并没有抑制单管的零漂。电路不对称，抑制零漂的效果就要受到限制。若采用单端输出，就根本没有抑制零漂的作用。为了进一步减小单边放大器的零漂，使双端输出的零漂更好地被抑制，把基本差动放大电路改进成如图10.2所示的电路，称为典型差动放大器。第10章直流放大器图10.2典型差动放大器RB1RB1uoRB2uiRRRC1RC1T1T2RB2RERp＋VCC－VEE第10章直流放大器图10.2中的RE上通过的电流近似为2IE，作用是通过其电流负反馈抑制共模信号，例如温度升高时负反馈的过程T↑→IC1(IC2)↑→IE1(IE2)↑→UE=2IERE↑=→UBE1(UBE2)↓→IB1(IB2)↓→IC1(IC2)↓2．对差模信号的放大差动放大电路在接入RE后，对差模信号的放大没有影响。对于差模信号，由于电路对称，两管的集电极电流一个在增加，一个在减小，且增加与减小的数量相等，因此RE上的电压保持不变，即RE对差模信号没有反馈作用。典型差动放大器的差模等效电路如图10.3所示。第10章直流放大器图10.3（a）差模信号通路;(b)单管微变等效电路RB1uo1ui2RCib(1＋)ib~~ui1uo2p21RRB1p21RuoRCRCp21R~ui1RB1rbeibuoc1(a)(b)ui第10章直流放大器1)差动放大器的电压放大倍数Ad与单管放大器的AV相同，即采用单端输出时的差模电压放大倍数Ad，应为双端输出时差模电压放大倍数Ad的一半，即(10.4)pbeBCiVdRrRRuuAA21)1(111diidAuuuuA212111单(10.5)第10章直流放大器2)差模输入电阻rid和差模输出电阻rod由图10.3(b)(10.6)差动放大电路的差模输入电阻，应是两个输入端所呈现的电阻，大小应为两个差模单管电路输入电阻的串联值，pbeBidRrRr21)1(1单]21)1([221pbeBididRrRrr单(10.7)第10章直流放大器差模单管电路的输出电阻为rod单≈RC(10.8)差动放大电路的差模输出电阻，应是两个输出端所呈现的电阻，大小应为两个差模单管电路输出电阻的串联值，rod≈2RC(10.9)第10章直流放大器3.对共模信号的抑制对共模信号而言，相当于在发射极接了2RE，故共模信号通路如图10.4(a)所示，单管共模等效电路如图10.4(b)所示。第10章直流放大器图10.4(a)共模信号通路;(b)单管共模等效电路RCibc(1＋)ibc2REp21R~uicRB1rbeibciocuoc1(b)RB1uoc1uie2RE~~uie2REuoc2p21RRB1p21RuocRCRC(a)第10章直流放大器从图10.4(a)可得到单端输出的共模电压放大倍数为考虑到RE很大，)221)(1(11EPbeBCicoccRRrRRuuA单(10.10)ECcRRA2单(10.11)第10章直流放大器式(10.11)表明，只要RE选得足够大，则单端输出的共模电压放大倍数Ac单也能远小于1，即在单端输出时也能对共模信号进行有效的抑制，共模抑制比为对于双端输出，若电路理想对称，则Ac=0，CMRR=∞。但实际上电路不可能理想对称，因而Ac≠0。pbeBCcdRrRRAACMRR21)1(1单单单(10.12)CBEBEBEIVVRRCMRR2121211(10.13)第10章直流放大器习题101.电路如题图10.1所示，设图中β1=β2=60，晶体管的输入电阻rbe1=rbe2=1kΩ，Ube=0.7V，电位器Rp的触点在中间位置。(1)电路的静态工作点；(2)电路的差模电压放大倍数；(3)电路的静态输入输出电阻。第10章直流放大器题图10.1RC1＋12VRLuoT1ui1RE－12VRPRBRBui2RC2T2第10章直流放大器2.电路如题图10.2所示，已知β1=β2=60，rbe1=rbe2=1.5kΩ，UBE1=UBE2=0.7V，ui1=7mV，ui2=15mV，试求电路输出电压uo，并计算电路的共模抑制比。第10章直流放大器题图10.2RCRLuoT1RBui1RBRET2－12V＋12Vui2第10章直流放大器3.电路如题图10.3所示，已知β=100，UBE=0.7V，VCC=VEE=12V，RC=6kΩ，RE=5.6kΩ，RL=10kΩ。（1）估算IC、UCE；（2）试求Aud、Rid、Rod；（3）若将RE的阻值改为11kΩ，再求Aud和Rid。第10章直流放大器题图10.3RCRLuoT1uiRET2－VEE＋VCCUERC第10章直流放大器4.电路如题图10.4所示，已知RC=RL=10kΩ，RE=5.1kΩ，RB=2kΩ，VCC=24V，VEE=12V，β1=β2=60，rbe=1kΩ。（1）Aud、Rid、Rod，并说明uo与ui的相位关系；（2）CMRR。第10章直流放大器题图10.4RCRLuoT1RBuiRBRET2－VEE＋VEE