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文檔簡介
(優(yōu)選)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)多級放大電路目前一頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)二.典型電路目前二頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)第3章多級放大電路§3.1多級放大電路的耦合方式§3.2多級放大電路的動態(tài)分析§3.3直接耦合放大電路目前三頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)§3.1多級放大電路的耦合方式3.1.1、直接耦合3.1.2、阻容耦合3.1.3、變壓器耦合目前四頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)3.1.1、直接耦合既是第一級的集電極電阻,又是第二級的基極電阻第二級第一級Q1合適嗎?直接連接目前五頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)如何設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)?對哪些動態(tài)參數(shù)產(chǎn)生影響?Re必要性?
UCEQ1太小→加Re(Au2數(shù)值↓)→改用D→若要UCEQ1大,則改用DZ。要求:對直流相當(dāng)于一個電壓源;對交流等效于一個小電阻。目前六頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)NPN型管和PNP型管混合使用UCQ1
(UBQ2)
>UBQ1UCQ2<
UCQ1
UCQ1
(UBQ2)
>UBQ1UCQ2>
UCQ1
Re解決:集電極電位逐級升高的問題。目前七頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)直接耦合的優(yōu)缺點(diǎn):缺點(diǎn):靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響。優(yōu)點(diǎn):良好的低頻性能;適合于集成電路。直接耦合的優(yōu)缺點(diǎn):缺點(diǎn):靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響。優(yōu)點(diǎn):良好的低頻性能;適合于集成電路。目前八頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)3.1.2、阻容耦合
Q點(diǎn)相互獨(dú)立。不能放大變化緩慢的信號,低頻特性差,不能集成化。共射電路共集電路利用電容連接信號源與放大電路、放大電路的前后級、放大電路與負(fù)載,為阻容耦合。目前九頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)3.1.3、變壓器耦合
理想變壓器情況下,負(fù)載上獲得的功率等于原邊消耗的功率。從變壓器原邊看到的等效電阻目前十頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)電壓放大倍數(shù):目前十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)1、直接耦合2、阻容耦合3、變壓器耦合課程回顧缺點(diǎn):靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響。優(yōu)點(diǎn):良好的低頻性能;適合于集成電路。Q點(diǎn)相互獨(dú)立。不能放大變化緩慢的信號,低頻特性差,不能集成化。
主要用在高頻大功率放大電路中。在這里,集成電路無法滿足要求,采用分立元件構(gòu)成變壓器耦合放大電路實(shí)現(xiàn)。目前十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)§3.2
多級放大電路的動態(tài)分析二、分析舉例一、動態(tài)參數(shù)分析目前十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)一、動態(tài)參數(shù)分析1.電壓放大倍數(shù)2.輸入電阻3.輸出電阻
對電壓放大電路的要求:Ri大,Ro小,Au的數(shù)值大,最大不失真輸出電壓大。目前十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)1、靜態(tài)分析二、分析舉例目前十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)2、動態(tài)分析先畫交流通路:目前十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)目前十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)目前十八頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)目前十九頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)§3.3直接耦合放大電路(差分放大電路)3.3.1、直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象3.3.2、差分放大電路3.3.3、直接耦合互補(bǔ)輸出級適用范圍:頻率過低的信號或集成電路目前二十頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因1.什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象:ΔuI=0,ΔuO≠0的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因:溫度變化,晶體管的特性參數(shù)對溫度敏感,直流電源波動,元器件老化。其中晶體管的特性對溫度敏感是主要原因,故也稱零漂為溫漂??朔仄姆椒ǎ阂胫绷髫?fù)反饋;溫度補(bǔ)償(熱敏元件或差分放大器);典型電路:差分放大電路3.3.1、直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象目前二十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)3.3.2、差分放大電路一、電路的組成演義過程如下:a圖:Q點(diǎn)基本穩(wěn)定,但仔細(xì)研究,溫度變化時,ICQ會有微小的變化??梢韵胂螅灰捎弥苯玉詈戏绞?,這種變化就會逐級放大。b圖:尋找一個受溫度控制的直流電源。(a)帶有Re負(fù)反饋電阻(b)帶有溫控的電壓源零點(diǎn)漂移零輸入零輸出目前二十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)演義過程:C圖:尋找管子特性完全相同的相同電路,以集電極電位差作為輸出。(c)對稱電路加共模信號理想對稱(d)加差模信號共模信號:大小相等,極性相同。差模信號:大小相等,極性相反.目前二十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)d圖:(1)輸出電壓uo=uC1-uC2=2uC1;(2)在差模信號作用下,Re中的電流變化率為零,即提高了對差模信號的放大能力。e圖:為了簡化電路,便于調(diào)解Q點(diǎn),也為了是直流電源與信號源“共地”。(d)加差模信號(e)實(shí)用差模放大電路演義過程:信號特點(diǎn)?能否放大?目前二十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)解釋:
(1)差動:是指當(dāng)兩個輸入端之間有差別(即變化量)時,輸出電壓才有變動(變化量)的意思。(2)由于Re接負(fù)電源–VEE,拖一個尾巴,故稱長尾式電路。目前二十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)典型電路二、長尾式差分放大電路的組成Rb很小,通常為信號源內(nèi)阻。電路參數(shù)理想對稱。目前二十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)Q點(diǎn):晶體管輸入回路方程:通常,Rb較小,且IBQ很小,故晶體管輸入回路方程:晶體管輸入回路方程:通常,Rb較小,且IBQ很小,故晶體管輸入回路方程:通常,Rb較小,且IBQ很小,故晶體管輸入回路方程:通常,Rb較小,且IBQ很小,故晶體管輸入回路方程:通常,Rb較小,且IBQ很小,故晶體管輸入回路方程:目前二十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)1.課程回顧(1)、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因適用范圍:頻率過低的信號或集成電路零點(diǎn)漂移現(xiàn)象:ΔuI=0,ΔuO≠0的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因:晶體管的特性對溫度敏感,故也稱零漂為溫漂。目前二十八頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)(2)長尾式差分放大電路的Q點(diǎn):然后,得出晶體管輸入回路方程:通常,Rb較小,且IBQ很小,故先畫直流通路;目前二十九頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)(3).長尾式差分放大電路的動態(tài)分析共模信號:大小相等,極性相同。差模信號:大小相等,極性相反.目前三十頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)2.抑制共模信號
共模信號:數(shù)值相等、極性相同。分析思路:先畫共模時的交流通路。輸入信號:在交流通路中,可寫為繼續(xù)講課目前三十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔茫?/p>
與第2章靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路(圖2.4.2)的原理一樣。Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔茫簻囟茸兓鸬淖兓刃楣材P盘柸鏣(℃)↑→△uIC↑→△iB1↑△iB2↑→△iC1↑△
iC2↑→△uE↑→△uBE1↓△uBE2↓→
△iB1↓△iB2↓→△
iC1↓△
iC2↓抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。目前三十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)3.差模信號的動態(tài)分析差模信號:數(shù)值相等,極性相反的輸入信號,即+-+-注:圖中的iE1等為瞬時信號。瞬時電路圖(1)電路構(gòu)成:注意討論的思路+-+-目前三十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)△iE1=-△iE2,Re中差模電流為零,即Re
對差模信號無反饋?zhàn)饔?。+-+-注:差模信號下,E點(diǎn)等效于接“地”
;同時,負(fù)載電阻的中點(diǎn)在差模信號作用下不變,也相當(dāng)于接“地”
。差模信號:可看成一種交流信號處理,先畫差模交流通路。(2)Re對差模信號的作用目前三十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)(3)差模信號作用時的動態(tài)分析差模放大倍數(shù)目前三十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)
共模抑制比KCMR:綜合考察差分放大電路放大差模信號的能力和抑制共模信號的能力。
在實(shí)際應(yīng)用時,信號源需要有“接地”點(diǎn),以避免干擾;或負(fù)載需要有“接地”點(diǎn),以安全工作。
根據(jù)信號源和負(fù)載的接地情況,差分放大電路有四種接法:雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。目前三十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)四、差分放大電路的四種接法雙端輸入單端輸出首先,進(jìn)行電路的分析、解剖瞬時電路瞬時電路目前三十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)根據(jù)戴維南定理:瞬時電路瞬時電路目前三十八頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)(1)Q點(diǎn)分析瞬時電路直流通路目前三十九頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)由于輸入回路參數(shù)對稱,所以IEQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時一樣。但是輸出回路不對稱,所以UCQ1≠UCQ2,從而使UCEQ1≠UCEQ2。直流通路目前四十頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)(2)差模信號作用下的動態(tài)分析差模信號下的交流通路瞬時電路差模交流通路目前四十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)差模交流通路差模微變等效電路目前四十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)課程回顧雙端輸入雙端輸出課程回顧———差分放大電路的四種接法+-+-目前四十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)(2)差模信號作用時(1)共模信號作用時目前四十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)雙端輸入單端輸出:
(1)差模信號作用下目前四十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)(2)共模信號作用下的分析瞬時電路瞬時電路(注:三極管發(fā)射極與電源-VEE之間的電壓不變。)目前四十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)瞬時電路共模交流通路共模信號下,T1管一邊的交流通路目前四十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)共模信號下,T1管一邊的微變等效電路共模信號下,T1管一邊的交流通路目前四十八頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)3.單端輸入雙端輸出共模輸入電壓差模輸入電壓
輸入差模信號的同時總是伴隨著共模信號輸入.若輸入交流信號為△uI,則△uId=△uI,△uIc=△uI
/2.目前四十九頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)測試:差模輸出共模輸出目前五十頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)4.單端輸入單端輸出由于單端輸入可以等效成雙端輸入形式,然后在按照雙端輸入,單端輸出情況進(jìn)行動靜態(tài)的分析。單端輸入、單端輸出與雙端輸入、單端輸出的靜態(tài)工作點(diǎn)、動態(tài)參數(shù)分析完全相同。目前五十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)目前五十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)5.四種接法的比較:電路參數(shù)理想對稱條件下輸入方式:Ri均為2(Rb+rbe);雙端輸入時無共模信號輸入,單端輸入時有共模信號輸入。輸出方式:Q點(diǎn)、Ad、Ac、KCMR、Ro均與之有關(guān)。目前五十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)五、具有恒流源的差分放大電路
Re越大,每一邊的漂移越小,共模負(fù)反饋越強(qiáng),單端輸出時的Ac越小,KCMR越大,差分放大電路的性能越好。但為使靜態(tài)電流不變,Re越大,VEE越大,以至于Re太大就不合理了。需在低電源條件下,設(shè)置合適的IEQ,并得到得到趨于無窮大的Re。解決方法:采用電流源取代Re!目前五十四頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)具有恒流源差分放大電路的組成等效電阻為無窮大近似為恒流若UBE的變化可忽略不計(jì),IE3、IC3基本不隨溫度變化。目前五十五頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)1)RW取值應(yīng)大些?還是小些?2)RW對動態(tài)參數(shù)的影響?3)若RW滑動端在中點(diǎn),寫出Ad、Ri的表達(dá)式。六、差分放大電路的改進(jìn)1.加調(diào)零電位器RW目前五十六頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)若uI1=10mV,uI2=5mV,則uId=?uIc=?△uId=5mV,△uIc=7.5mV討論一目前五十七頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)討論二1、uI=10mV,則uId=?uIc=?uId=10mV,uIc=5mV目前五十八頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)例3.3.1
解:(1)
(2)目前五十九頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)(2)分析:
用直流電表測得的輸出電壓既含有直流量又含有變化量。首先計(jì)算T1管的直流集電極電位:然后用所測電壓計(jì)算T1管的差模集電極電位:目前六十頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)§3.3.3
直接耦合互補(bǔ)輸出級二、基本電路三、消除交越失真的互補(bǔ)輸出級四、準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級一、對輸出級的要求目前六十一頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)一是輸出電阻低;二是最大不失真輸出電壓盡可能大。一、對輸出級的要求不符合要求!共射、共基電路不合適;共集電路有點(diǎn)譜,但帶上負(fù)載后靜態(tài)工作點(diǎn)會產(chǎn)生變化,且輸出不失真電壓也將減少,需要改進(jìn)。目前六十二頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)二、基本電路靜態(tài)時T1、T2均截止,UB=UE=01.特征:T1、T2特性理想對稱。輸入電壓為零時,輸出電壓也為零。2.靜態(tài)分析T1的輸入特性理想化特性目前六十三頁\總數(shù)六十九頁\編于十一點(diǎn)3.瞬時分析(定性分析時)ui正半周,電流通路為+VCC→T1→RL→地,uo=ui
兩只管子交替工作,兩路電源交替供電,雙向跟隨。ui負(fù)半周,電流通路為地→RL→T2→-VCC,uo
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