几种常用的放大电路

第三章几种常用的放大电路3.1多级放大电路第二级推动级输入级输出级输入输出3.1.1耦合方式常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。3.1.2RC阻容耦合放大电路第一级第二级负载信号源两级之间通过耦合电容C2与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––oU1OUiUSEB1RB2RT1T21、静态分析由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––oU1OUiUSEB1RB2RT1T22、动态分析微变等效电路第一级第二级212ioi1oiouuuAAUUUUUUA电压放大倍数2ir1bI2bI1cI2cIrbeRB2RC1EBC+-+-+-RSiUiI1oU1b1IβSErbeRC2RLEBC+-oU2b2IβB1RB2RRB12i1C1L//rRR1be1L1io11rRβUUAube2L222io2rRβUUAu1iirr2oorrL2CL2//RRR例1:如图所示的两级电压放大电路，已知β1=β2=50,T1和T2均为3DG8D。(1)计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V);(2)求放大电路的输入电阻和输出电阻；(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–OUiUB1RB2RT1T2E2RE1R1M27k82k43k7.5k51010k解:(1)两级放大电路的静态值可分别计算。第一级是射极输出器:A8.9mA2750)(110000.624)(1E1B1BECCB1μRβRUUImA49.0mA0098.050)(1)1(B1E1IIV77.10V2749.024E1E1CCCERIUURB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–OUiUB1RB2RT1T2E2RE1R1M27k82k43k7.5k51010k第二级是分压式偏置电路V26.843V438224B2B2B1CCB2RRRUVmA96.0mA5.751.06.026.8E2E2BE2B2C2RRUUI－解:RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–OUiUB1RB2RT1T2E2RE1R1M27k82k43k7.5k51010k第二级是分压式偏置电路μA2.19mA5096.02C2B2IIV71.6)V5.751.010(96.024)(E2E2C2C2CCCE2RRRIUU解:RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–OUiUB1RB2RT1T2E2RE1R1M27k82k43k7.5k51010k2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R2BR1bI2bIβ1bIβ1cIRE11oU+_+_+_2ER(2)计算ri和r0由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻ri等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻ri2。微变等效电路2ir1iirr2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R2BR1bI2bIβ1bIβ1cIRE11oU+_+_+_2ER(2)计算ri和r0kΩ58.1Ω96.0265120026)1(200Ebe2Irk14)1(////E2be2B2B12ΩRrRRrik22.9k14271427//i2E1L1ΩΩrRR2ir(2)计算ri和r0kΩ34902650)(120026)(1200rE11be1.IβkΩ320)1(//L1be1B1i1iRrRrr2oorrk10C2o2oΩRrr2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R2BR1bI2bIβ1bIβ1cIRE11oU+_+_+_2ER(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数994.022.950)(1322.9)501()1()1(L111beL111RrRAu第一级放大电路为射极输出器2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R2BR1bI2bIβ1bIβ1cIRE11oU+_+_+_2ER(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R2BR1bI2bIβ1bIβ1cIRE11oU+_+_+_2ER第二级放大电路为共发射极放大电路1851.050)(179.11050)1(2E2be22C2－－RrRAu总电压放大倍数9.1718)(994.021uuuAAA直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。3.2差分放大电路+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE2(2)零点漂移零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象。uotO产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化。直接耦合存在的两个问题：(1)前后级静态工作点相互影响3.2.1差放放大电路的基本形式1、零点漂移的抑制uo=(VC1+VC1)－(VC2+VC2)=0+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22、信号输入方式两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。(1)共模信号ui1=ui2大小相等、极性相同+–+–+–+–+–+–+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，(2)差模信号ui1=–ui2大小相等、极性相反uo=(VC1－VC1)－(VC2+VC１)=－2VC1即对差模信号有放大能力。+–+–+–+–+–+–+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2(3)比较输入ui1、ui2大小和极性是任意的。例1:ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:ui1=8mV+2mV共模信号差模信号放大器只放大两个输入信号的差值信号—差动放大电路。3、存在问题：不全对称、单输出时无法抑制零漂3.2.2典型差分放大电路（长尾）+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+++–––T2EE+–RE的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。电位器RP:起调零作用。静态分析EEEBEBB12EIRUIREEEC2REII发射极电位VE0每管的基极电流EECB2REII每管的集—射极电压ECECCCCCCCE2RREUIRUURC+UCCRB1T1RE-EEIB2IEICIE+UCE+－UBE+－单管直流通路动态分析单管差模信号通路同理可得d1beBCi2o2d2ArRRuuAT1RCibic+uo1RB+ui1单管差模电压放大倍数o1CCd1i1BbeBbe()()bbuiRRAuiRrRr双端输入—双端输出差分电路的差模电压放大倍数为oo1Cdd1i1i2i1Bbe22uuRAAuuuRr当在两管的集电极之间接入负载电阻时beBLdrRRA式中LCL21//RRR两输入端之间的差模输入电阻为)(2beBirRr两集电极之间的差模输出电阻为Co2Rr即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出差分电路的一半。共模抑制比CdCMRAAKKCMR越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。3.3互补对称功率放大电路3.3.1对功率放大电路的基本要求功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去推动负载工作。(1)输出的功率尽可能大。(2)效率要高。(3)非线性失真要小。电源供给的直流功率率负载得到的交流信号功ηICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管的工作状态甲类工作状态乙类工作状态甲乙类工作状态3.3.2OTL电路1、静态时(ui=0)2CCCUu2CCAUV,IC10，IC20OTL原理电路电容两端的电压RLuiT1T2+UCCCAuO++-+-cRLuiT1T2Auo+-+-2、动态时ic1ic2交流通路uo3、交越失真当输入信号ui为正弦波时，输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。交越失真产生的原因由于晶体管特性存在非线性，ui死区电压晶体管导通不好。交越失真工作于甲乙类状态。*克服交越失真的措施uitOuotO4、克服交越失真的OTL互补对称放大电路OTL互补对称放大电路OtuiOtuoiC2iC1RLRRD1D2T1T2+UCCAC+uo++CL+B5、输出最大不失真功率：28CComLUPR3.3.3无输出电容(OCL)的互补对称放大电路OCL电路需用正负两路电源。其工作原理与OTL电路基本相同。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uoUCC+输出最大不失真功率：22CComLUPR3.3.4复合管复合管的构成方式1CBET1NPNT2NPNibicieBECibicieNPN复合管的电流放大系数12复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同方式2EBCT1PNPT2NPNibicieBCEibiciePNP3.4集成运算放大器1.集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、价格低。集成电路：是把整个电路的各个元件以及相互之间的联接同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不可分的整体。3.4.1集成运放特点、组成、符号输出端2.组成偏置电路输入级中间级输出级输入端3.运算放大器的符号反相输入端uo+–+u–u+同相输入端信号传输方向输出端+–+Auo理想运放开环电压放大倍数实际运放开环电压放大倍数3.4.2主要参数P551.最大输出电压UOPP2.开环电压放大倍数Auo3.输入失调电压UIO4.输入失调电流IIO5.输入偏置电流IIB6.共模输入电压范围UICM理想的运算放大器。1、理想化的主要条件：1.开环电压放大倍数2.差模输入电阻3.开环输出电阻4.共模抑制比3.4.3理想运算放大器及其分析依据uoAidr0orCMRRK在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是2、分析依据表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的曲线称为传输特性。uouuoUO(sat)–UO(sat)Uim–Uim线性区正饱和区负饱和区运放要工作在线性区必须有负反馈。uou++–+u–Auo理想运放电压传输特性理想运算放大器及其分析依据uouuoUO(sat)–UO(sat)正饱和区负饱和区因为理想运放开环电压放大倍数uoA所以，当uuuu0(sat)oUu(sat)0oUu时，uuuo发生跃变uou++–+u–)(uoouuAu0)(uooAuuu运放器工作在线性区的分析依据相当于两输入端之间短路,但又未真正短路，故称“虚短路”.