《模拟电子技术基础》ch.ppt

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1、 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析5.1 多级放大电路多级放大电路 多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式 在实际应用中，常对放大电路的性能提出多方面的要求。在实际应用中，常对放大电路的性能提出多方面的要求。例如，要求一例如，要求一 个放大电路输入电阻大于个放大电路输入电阻大于2M，电压放大倍数，电压放大倍数大于大于2000，输出电阻小于，输出电阻小于1000等，仅靠前面所讲的任何一种等，仅靠前面所讲的任何一种放大电路都不可能同时满足上述要求。放大电路都不可能同时满足上述要求。这时，就可以这时，就可以选择多选择多个基本放大电路，并

2、将它们合理连接，从而构成多级放大的个基本放大电路，并将它们合理连接，从而构成多级放大的电路电路。组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级，组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级，级级与级之间的连接称为级间与级之间的连接称为级间耦耦合合。多级放大电路有四种常见。多级放大电路有四种常见的耦合方式：的耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合合。一一.直接耦合直接耦合 将前一级的输出端用能通过直流的元件或直接连接到后一级将前一级的输出端用能通过直流的元件或直接连接到后一级的输入端，称为的输入端，称为直接耦合方式直接耦合方式。图示直接耦合电路说明

3、：图示直接耦合电路说明：电路省去了第二级的电路省去了第二级的基极电阻，而使基极电阻，而使Rc1既作为既作为第一第一 级的集电极电阻，又级的集电极电阻，又作为第二级的基极电阻，作为第二级的基极电阻，只要只要Rc1取值合适，就可以取值合适，就可以为为T2管提供合适的基极电管提供合适的基极电流流。所以前后级静态会互。所以前后级静态会互相影响。相影响。1.1.直接耦合放大电路静态工作点的设置直接耦合放大电路静态工作点的设置 静态时：静态时：Tl：VCEQlVBEQ20.7V。则则Tl管的静态工作点靠近饱和区，在动态信号作用时容易引起饱和失真。管的静态工作点靠近饱和区，在动态信号作用时容易引起饱和失真。

4、因此，为使第因此，为使第 一级有合适的静态工作点，就要抬高一级有合适的静态工作点，就要抬高T2管的基极电位。管的基极电位。电路的静态工作分析电路的静态工作分析 I B1I B1I B2I B1I C1I C1I C2 有利因素：增加有利因素：增加Re2后，在参数取值恰当时，后，在参数取值恰当时，两级均可有合适的静态工作点两级均可有合适的静态工作点;不利因素：不利因素：Re2的接入会使第二级的电压放大的接入会使第二级的电压放大倍数大大下降，从而影响整个电倍数大大下降，从而影响整个电路的放大能力。路的放大能力。改进方案改进方案1：增加增加Re2电路说明：电路说明：在在T2管的管的 发射极加电阻发射

5、极加电阻Re2。改进方案改进方案2：将电阻将电阻Re2换成稳压二极管。换成稳压二极管。稳压二极管的特点：稳压二极管的特点：对直流量和交流量呈现出不同的特性：对直流量和交流量呈现出不同的特性：直流电阻直流电阻RDC大；大；交流电阻交流电阻RAC小。小。改进方案改进方案3：多级放大电路多级放大电路NPN型和型和PNP型管混合使用型管混合使用 （b）所示电路中，为使各级晶体管都）所示电路中，为使各级晶体管都工作在放大区，必然要求工作在放大区，必然要求T2管的集电极管的集电极静态电位高于其基极电位，也就是要高静态电位高于其基极电位，也就是要高于于Tl管的集电极静态电位。可以设想，管的集电极静态电位。可

6、以设想，如果级数增多，且均为如果级数增多，且均为NPN管构成的共管构成的共射电路，那么由于集电极电位逐级升高，射电路，那么由于集电极电位逐级升高，以至于接近电源电压，势必使后级的静以至于接近电源电压，势必使后级的静态工作不合适。态工作不合适。因此，直接耦合多级放因此，直接耦合多级放大电路常采用大电路常采用NPN型和型和PNP型管混合使型管混合使用的方法解决用的方法解决 上述问题。如图（上述问题。如图（d）所示。）所示。2.2.直接耦合方式的优缺点直接耦合方式的优缺点 缺点：缺点：采用直接耦合方式使各级之间的直流通路相连，因而静态工作点采用直接耦合方式使各级之间的直流通路相连，因而静态工作点相互

7、影响，这样就给电路的分析、设计和调试带来一定的困难。相互影响，这样就给电路的分析、设计和调试带来一定的困难。在求解静态工作点时，应写出直流通路中各个回路的方程，然后在求解静态工作点时，应写出直流通路中各个回路的方程，然后求解。当然求解。当然,使用各种计算机辅助分析软件可使电路的设计和使用各种计算机辅助分析软件可使电路的设计和Q点点的求解过程大大简化。的求解过程大大简化。优点：优点：直接耦合放大电路的突出优点是具有良好的低频特性，可以放大直接耦合放大电路的突出优点是具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；变化缓慢的信号；并且由于电路中没有大容量电容，所以易于将全部电路集成在一并且由于电路中没

8、有大容量电容，所以易于将全部电路集成在一片硅片上，构成集成放大电路。由于电子工业的飞速发展，使集片硅片上，构成集成放大电路。由于电子工业的飞速发展，使集成放大电路的性能越来越好，种类越来越多，价格也越来越便宜，成放大电路的性能越来越好，种类越来越多，价格也越来越便宜，所以直接耦合放大电路的使用越来越广泛。所以直接耦合放大电路的使用越来越广泛。零点漂移（零漂）零点漂移（零漂）零点漂移（零漂）零点漂移（零漂）一个理想的直接耦合放大电路，输入信号为一个理想的直接耦合放大电路，输入信号为0时，输时，输出应保持不变。但实际中，输出会发生变化。出应保持不变。但实际中，输出会发生变化。引起引起零漂零漂的原因

9、有温度变化、电源波动等许多因素，的原因有温度变化、电源波动等许多因素，其中温度的影响最为严重。温度引起的漂移称其中温度的影响最为严重。温度引起的漂移称温漂温漂。多级放大电路中第一级的漂移影响最严重。多级放大电路中第一级的漂移影响最严重。二二.阻容耦合阻容耦合将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端,称为称为阻容耦合方式阻容耦合方式。电路说明：电路说明：静态：电容相当于开路，因静态：电容相当于开路，因而阻容耦合放大电路各级而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路各不相通，之间的直流通路各不相通，各级的静态工作点相互独各级的静态工作点相互独立，在求解或实

10、际调试立，在求解或实际调试Q点点时可按单级处理，所以电时可按单级处理，所以电路的分析、设计和调试简路的分析、设计和调试简单易行。而且输出温度漂单易行。而且输出温度漂移比较小。移比较小。当信号频率较低时，信号在电容上的衰减较大，故其低频特性较差。同当信号频率较低时，信号在电容上的衰减较大，故其低频特性较差。同时不容易集成化。时不容易集成化。三三.变压器耦合变压器耦合 将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，称为或负载电阻上，称为变压器耦合变压器耦合。由于变压器耦合电路的前后级靠磁路由于变压器耦合电路的前后级靠磁路耦合，所以与阻

11、容耦合电路一样，它的各耦合，所以与阻容耦合电路一样，它的各级放大电路的静态工作点相互独立，便于级放大电路的静态工作点相互独立，便于分析、设计和调试。而它的低频特性差，分析、设计和调试。而它的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，且非常笨重，不能放大变化缓慢的信号，且非常笨重，更不能集成化。与前两种耦合方式相比，更不能集成化。与前两种耦合方式相比，其最大其最大特点是可以实现阻抗变换，因特点是可以实现阻抗变换，因而在分立元件功率放大电路中得到而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。广泛应用。四四.光电耦合光电耦合 光电耦合光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的是以光信号为媒介来实现电信号

12、的耦合和传递的,因其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。因其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。若信号源回路和输出回路分别采用独立电源且不共地，则具有很若信号源回路和输出回路分别采用独立电源且不共地，则具有很强的抗干扰性，适于远距离传输。强的抗干扰性，适于远距离传输。多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析一一.电压放大倍数电压放大倍数 前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗 后级的输入阻抗是前级的负载后级的输入阻抗是前级的负载前后级之间的相互影响前后级之间的相互影响注意：计算前级放大倍数时，要把后级的输入阻注意：计算前级放大倍数时，要把后级的输入阻抗作为前级的负

13、载。抗作为前级的负载。多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析二二.输入电阻输入电阻三三.输出电阻输出电阻 多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析注意：注意：1 1 多级放大电路中，后级的输入电阻为前级的负载，前级的输出电阻多级放大电路中，后级的输入电阻为前级的负载，前级的输出电阻为后级信号源内阻；为后级信号源内阻；2 2 当共集放大电路作为输入级时，它的输入电阻与其负载，即第二级当共集放大电路作为输入级时，它的输入电阻与其负载，即第二级的输入电阻有关；当共集放大电路作为输出级时，其输出电阻与前的输入电阻有关；当共集放大电路作为输出级时，其输出电阻与前一级的输出电阻有关一级的输出电阻

14、有关;3 3 当多级放大电路出现失真时，应首先确定失真首先在哪一级出现，当多级放大电路出现失真时，应首先确定失真首先在哪一级出现，然后再判断失真类型。然后再判断失真类型。多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析例例11 1 计算各级放大电路的静态工作点；计算各级放大电路的静态工作点；2 2 画微变等效电路，求各级电压放大倍数和总的电压放大倍数；画微变等效电路，求各级电压放大倍数和总的电压放大倍数；3 3 计算整个电路的输入电阻和输出电阻。计算整个电路的输入电阻和输出电阻。共射共射共集两级放大电路。共集两级放大电路。第一级：第一级：阻容耦合多级放大电路的各级静态工作点独立估算，互不影响。阻容

15、耦合多级放大电路的各级静态工作点独立估算，互不影响。1.1.静态分析静态分析第二级：第二级：2 2.动态分析动态分析3.3.求输入输出电阻求输入输出电阻例例2：电路如下图示，求电路如下图示，求Q、Aus、Ri、Rous画微变等效电路：画微变等效电路：2 源源 例例1 1 计算各级放大电路的静态工作点；计算各级放大电路的静态工作点；2 2 画微变等效电路，求各级电压放大倍数和总的电压放大倍数；画微变等效电路，求各级电压放大倍数和总的电压放大倍数；3 3 计算整个电路的输入电阻和输出电阻。计算整个电路的输入电阻和输出电阻。共射共射共集两级放大电路。共集两级放大电路。第一级：第一级：直接耦合多级放大

16、电路的各级静态工作点相互存在影响。直接耦合多级放大电路的各级静态工作点相互存在影响。1.1.静态分析静态分析第二级：第二级：两级之间相互影响两级之间相互影响2.2.动态分析动态分析3.3.求输入输出电阻求输入输出电阻例例3 3：共射共基放大电路共射共基放大电路 共射共射共基放大电路共基放大电路所以所以 因为因为因此因此电压增益电压增益 共射共射共基放大电路共基放大电路输入电阻输入电阻RiRb|rbe1Rb1|Rb2|rbe1 输出电阻输出电阻Ro Rc2 实际上，实际上，T1T1、T2T2可等效为一只三极管，称为可等效为一只三极管，称为复合管，可等效为一个复合管，可等效为一个NPNNPN管管(

17、a)(a)原理图原理图 (b)(b)交流通路交流通路例例4 共集共集共集放大电路共集放大电路1.1.复合管组成及电流放大系数复合管组成及电流放大系数(1)NPN+NPN=NPN(2)PNP+PNP=PNPrberbe1(1 1)rbe2 共集共集共集放大电路共集放大电路(3)PNP+NPN=PNP(4)NPN+PNP=NPN结论：复合管的类型与构成复合管中的第一个管子的类型相同。结论：复合管的类型与构成复合管中的第一个管子的类型相同。rberbe1 共集共集共集放大电路共集放大电路复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数T1：1;T2：2iCiC2iC12.2.复合管组成原则：复合管组成原则：

18、(1)在正确的外加电压下，每只管子的各极电流均有合适的通路，且工在正确的外加电压下，每只管子的各极电流均有合适的通路，且工作在放大区；作在放大区；(2)为了实现电流放大，应将一只管的集电极或发射极电流作为第二为了实现电流放大，应将一只管的集电极或发射极电流作为第二只管子的基极电流。只管子的基极电流。共集共集共集放大电路共集放大电路输入电阻大，对信号源影响小；输入电阻大，对信号源影响小；输出电阻小，带负载能力强。输出电阻小，带负载能力强。利用复合管求得共集利用复合管求得共集 共集放大电路的共集放大电路的Av、Ri、Ro 式中式中 1 2 rberbe1(1 1)rbe2 R LRe|RL RiR

19、b|rbe(1)R L 共集共集共集放大电路共集放大电路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE输入电阻大，对信号源影响小；输出电阻小，带负载能力强。输入电阻大，对信号源影响小；输出电阻小，带负载能力强。例例5 5 复合管共射放大电路复合管共射放大电路12动态参数计算动态参数计算（和单管相当）（和单管相当）(输入电阻比单管大，对信号源影响小输入电阻比单管大，对信号源影响小)12（动态参数直接利用复合管计算结果接近）（动态参数直接利用复合管计算结果接近）多多级级放大放大电电路如下路如下图图所示。已知所示。已知T T1 1的的K Kn n=0.5mA/v=0.5mA/v2 2，V VT T=1V,

20、=1V,T T2 2的的4040，V VBEBE忽略不忽略不计计，C C1 1,C,C2 2,C,C3 3,C,C4 4的容量的容量足足够够大。大。（1 1）估算静）估算静态态工作点；工作点；（2 2）画出）画出该该放大放大电电路的路的简简化微化微变变参数等效参数等效电电路；路；（3 3）计计算算电压电压放大倍数、放大倍数、输输入入电电阻和阻和输输出出电电阻。阻。5.2.1 BJT电流源电路电流源电路1.镜像电流源镜像电流源T T1 1、T T2 2的参数全同的参数全同 即即12，ICEO1ICEO2 当当BJT的的较大时，基极电流较大时，基极电流IB可以忽略可以忽略 IoIC2IREF 代表

21、符号代表符号5.2.1 BJT电流源电路电流源电路1.镜像电流源镜像电流源动态电阻动态电阻 一般一般ro在几百千欧以上在几百千欧以上5.2.1 BJT电流源电路电流源电路1.电路简单，应用广泛；电路简单，应用广泛；2.要求要求IC2电流较大情况下，电流较大情况下，R 的功的功耗较大，集成电路应避免；耗较大，集成电路应避免；3.要求要求IC2电流较小时，要求电流较小时，要求R 数值数值较大，集成电路难以实现。较大，集成电路难以实现。改进型电流源电路改进型电流源电路加射极输出器的电流源加射极输出器的电流源利用利用T2的电流放大作用，的电流放大作用，减小了基极电流减小了基极电流IB0和和IB1对基对

22、基准电流准电流IR的分流；更好的保持的分流；更好的保持镜像特性。镜像特性。5.2.1 BJT电流源电路电流源电路2.微电流源微电流源由于由于很小，很小，所以所以IC2也很小。也很小。rorce2（1 ）5.2.1 BJT电流源电路电流源电路3.比例电流源比例电流源多路电流源电路多路电流源电路多路电流源是在比例多路电流源是在比例电流源的基础上得到的。电流源的基础上得到的。当当IE0确定后，根据所需静态电流，来选取发射极电阻的确定后，根据所需静态电流，来选取发射极电阻的数值。数值。电流源的应用电流源的应用为放大电流提供合适偏置电流；为放大电流提供合适偏置电流；作为放大电路的有源负载。作为放大电路的

23、有源负载。有源负载共射放大电路有源负载共射放大电路零点漂移（零漂）零点漂移（零漂）一个理想的直接耦合放大电路，输入信号为一个理想的直接耦合放大电路，输入信号为0时，输时，输出应保持不变。但实际中，输出会发生变化。出应保持不变。但实际中，输出会发生变化。引起引起零漂零漂的原因有温度变化、电源波动等许多因素，的原因有温度变化、电源波动等许多因素，其中温度的影响最为严重。温度引起的漂移称其中温度的影响最为严重。温度引起的漂移称温漂温漂。直接耦合多级放大电路中第一级的漂移影响最严重。直接耦合多级放大电路中第一级的漂移影响最严重。措施：引入直流负反馈；温度补偿；差分式放大电路措施：引入直流负反馈；温度补

24、偿；差分式放大电路5.3 差分式放大电路5.3.1 5.3.1 差动放大电路的工作原理差动放大电路的工作原理+ui1-+uo -RCRB2T1RB1RCRB2T2RB1+UCC+ui2-特点：特点：结构对称结构对称即：即：1=2=UBE1=UBE2=UBE rbe1=rbe2=rbe1.1.零点漂移的抑制零点漂移的抑制uo=VC1-VC2 =0当当 ui1=ui2=0 时：时：当温度变化时：当温度变化时：IC1=IC2，VC1=VC2设设T iC1 ,iC2 vC1 ,vC2 (增量相等增量相等)uo=vC1-vC2=0+ui1-+uo -RCRB2T1RB1RCRB2T2RB1+UCC+ui

25、2-对称差动对称差动对称差动对称差动放大电路对两放大电路对两放大电路对两放大电路对两管所产生的同管所产生的同管所产生的同管所产生的同向漂移都有抑向漂移都有抑向漂移都有抑向漂移都有抑制作用。制作用。制作用。制作用。2.2.输入信号分类输入信号分类(1)差模差模(differential mode)输输入入ui1=-ui2(2)共模共模(common mode)输入输入ui1=ui2=uic任意输入的信号任意输入的信号 ui1,ui2，都可分解成差模分，都可分解成差模分量和共模分量。量和共模分量。(3)比较比较 输入输入两输入端加的信号大小相等、极性相反。两输入端加的信号大小相等、极性相同。ui1

26、=uic+uid1 ；ui2=ui ic-uid1=u uicic+u uid2id2例例:ui1=20 mV,ui2=10 mV则：则：uid1=5mV,uic=15mV 差模分量差模分量:共模分量共模分量:ui1=15mV +5mV；ui2=15mV-5mV注意：差模分注意：差模分量和差模信号量和差模信号的关系的关系信号输入方式信号输入方式+uo+ui1+UCCRCT1RBRCT2RBREUEE+ui2+uo1+uo2iBiBiEiCiEiCRP5.3.2 5.3.2 典型差动放大电路典型差动放大电路特点：特点：加入射极电阻加入射极电阻RE；加入负电源加入负电源-UEE，采用正采用正负双电

27、源供电。负双电源供电。为了使左右平衡，为了使左右平衡，可设置调零电位器可设置调零电位器设设ui1=ui2=0RE:对对共模信号有很共模信号有很强负反馈作用强负反馈作用,抑制温度漂移。抑制温度漂移。对对差模信号差模信号基本上不影响放大效果。基本上不影响放大效果。温度温度IC1IC2IE UREUBE1UBE2IB2IB1IC1IC2RE的作用的作用 动画演示动画演示结论：结论：1 1 由于由于 R RE E上的电压上的电压U UE E的增高，使每个管子的漂移得到了抑制的增高，使每个管子的漂移得到了抑制（电流负反馈作用电流负反馈作用）。显然，）。显然，R RE E越大，抑制能力越强越大，抑制能力越

28、强。3 3当输入差模信号时，当输入差模信号时，iE=(=(iE1+iE2),),由于由于iE1与与 iE2的极性相反，的极性相反，iE=0=0。所以里流过。所以里流过R RE E的电流几乎不便，的电流几乎不便，R RE E基本上不影响差模信号的放大作用基本上不影响差模信号的放大作用。2 2 当输入共模信号时，它的抑制过程同对零漂的抑制过程当输入共模信号时，它的抑制过程同对零漂的抑制过程相似，所以相似，所以R RE E又称为共模抑制电阻又称为共模抑制电阻。双电源的作用：双电源的作用：（3）使信号变化幅度加大。）使信号变化幅度加大。（2）IB1、IB2由负电源由负电源-UEE提供。提供。（1）低偿

29、）低偿RE的直流压降，使的直流压降，使BJT不工作在饱和区。不工作在饱和区。+uo+ui1+UCCRCT1RBRCT2RBREUEE+ui2+uo1+uo2iBiBiEiCiEiCRP5.3.3 5.3.3 共模抑制比共模抑制比(CMRR)例例:Ad=-200，Ac=0.1 KCMRR=20 lg (-200)/0.1=66 dBCMRR Common Mode Rejection Ratio KCMRR=KCMRR(dB)=(分贝分贝)共模抑制比越大，表示电路放大差模共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号的能力越强。信号和抑制共模信号的能力越强。差模放大倍数差模放大倍数差模放大倍

30、数差模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数理想情况下：理想情况下：AC0 K0 KCMR静态分析静态分析（uI1=uI2=0）基极回路方程：基极回路方程：因为因为Rb较小，且较小，且IB较小，故较小，故5.3 差分式放大电路差分式放大电路 双端输出双端输出静态工作点与负载电阻静态工作点与负载电阻RL无关无关 单端输出单端输出由于输入回路参数对称，由于输入回路参数对称，在静态时，当不接负载电阻，四种工作方式下的直流在静态时，当不接负载电阻，四种工作方式下的直流通路均相同。接入负载电阻后，直流通路随输出方式不同通路均相同。接入负载电阻后，直流通路随输出方式不同而有差异，而与输入

31、方式无关。而有差异，而与输入方式无关。动态分析动态分析 当差分式放大电路两输入端加入两个任意信号，这两个信当差分式放大电路两输入端加入两个任意信号，这两个信号可以均可分解为差模信号和共模信号，因此需要分别对差模号可以均可分解为差模信号和共模信号，因此需要分别对差模信号和共模信号作用下动态工作情况进行分析。信号和共模信号作用下动态工作情况进行分析。由于单端输入电路可以将输入信号和零信号分解为差模和共由于单端输入电路可以将输入信号和零信号分解为差模和共模两部分，因此单端输入电路在分析中，差模和共模工作情况可模两部分，因此单端输入电路在分析中，差模和共模工作情况可以分别进行。这样，单端输入电路的分析

32、与双端输入电路的分析以分别进行。这样，单端输入电路的分析与双端输入电路的分析就一致了。就一致了。下面分别对不同输出方式的差分式放大电路进行差模输入下面分别对不同输出方式的差分式放大电路进行差模输入分析和共模输入分析。分析和共模输入分析。因此，在对差分式电路进行动态分析时，只需要对差模因此，在对差分式电路进行动态分析时，只需要对差模信号和共模信号作用下动态工作情况进行分析，与输入方式信号和共模信号作用下动态工作情况进行分析，与输入方式无关。无关。双端输出的差模输入分析双端输出的差模输入分析动态分析动态分析 双端输出的共模输入分析双端输出的共模输入分析 单端输出的差模输入分析单端输出的差模输入分析

33、抑制零漂能力抑制零漂能力 越强越强 单端输出的共模输入分析单端输出的共模输入分析 电压增益、输入电阻和输出电阻都与输入方式无关。电压增益、输入电阻和输出电阻都与输入方式无关。输入电阻与输出方式无关，只与差模、共模信号情况有关。输入电阻与输出方式无关，只与差模、共模信号情况有关。输出电阻与差模、共模信号情况无关，与输出方式有关。输出电阻与差模、共模信号情况无关，与输出方式有关。电压增益与差模、共模信号情况和输出方式都有关。电压增益与差模、共模信号情况和输出方式都有关。差分式放大电路动态工作特点差分式放大电路动态工作特点带恒流源的射极耦合差分式放大电路带恒流源的射极耦合差分式放大电路电路组成及工作

34、原理电路组成及工作原理静态静态 加调零电位器差分放大电路加调零电位器差分放大电路实际电路，参数不能达到实际电路，参数不能达到理想情况，电流利用调零电位理想情况，电流利用调零电位器器RW进行电路调零。进行电路调零。场效应管差分放大电路场效应管差分放大电路改善差分放大电路的输入特改善差分放大电路的输入特性以获得较大的输入电阻。性以获得较大的输入电阻。利用恒流源作有源负载差分式放大电路利用恒流源作有源负载差分式放大电路 利用恒流源作有源负载可以进一步改进差分式放大电路的利用恒流源作有源负载可以进一步改进差分式放大电路的性能，如图所示为利用镜像电流源作有源负载的双端输入单端性能，如图所示为利用镜像电流

35、源作有源负载的双端输入单端输出差分式放大电路，该电路可以使单端输出电路的差模电压输出差分式放大电路，该电路可以使单端输出电路的差模电压增益提高提高到接近双端输出时的情况。增益提高提高到接近双端输出时的情况。输出电压与输入电压之间的输出电压与输入电压之间的关系曲线：关系曲线：线性区线性区 非线性区非线性区差分式放大电路的频率响应差分式放大电路的频率响应高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。差分式放大电路的传输特性：差分式放大电路的传输特性：5.4集成电路运算放大器集成电路运算放大器 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放集成运算放大

36、器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。大电路。是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。Auo 高高:80dB140dB rid 高高:105 1011 ro 低低:几十几十 几百几百 KCMR高高:70dB130dB一一.集成运放的特点集成运放的特点1.1.直接耦合方式，第一级通常采用差分放大电路。直接耦合方式，第一级通常采用差分放大电路。2.2.用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂并不增用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂并不增加制作工序。加制作工序。3.3.用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大用有源元件替代

37、无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻。电阻。4.4.采用复合管。采用复合管。5.5.需要的电容和电感通常外接。需要的电容和电感通常外接。6.6.二极管一般用三极管的发射结构成。二极管一般用三极管的发射结构成。高增益、高可靠性、低成本、小尺寸高增益、高可靠性、低成本、小尺寸高增益、高可靠性、低成本、小尺寸高增益、高可靠性、低成本、小尺寸+UCCUEEu uo ouu+电路的简单说明电路的简单说明电路的简单说明电路的简单说明输入级输入级中间级中间级 输出级输出级同相同相输入端输入端输出端输出端反相反相输入端输入端二二.集成运放电路的组成集成运放电路的组成偏置电路：偏置电路：为各级放大电路设置合

38、适的静态工作点。采用电流源电路。为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。输输 入入 级：级：前置级，多采用差分放大电路。要求前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，大，Ad大，大，Ac小，输入小，输入端耐压高。端耐压高。中中 间间 级：级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。输输 出出 级：级：功率级，多采用准互补输出级。要求功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最大不失真输出小，最大不失真输出电压尽可能大。电压尽可能大。动画主要参数主要参数1.最大输出电压最大输出电压 UOPP 能使输出和输入保持不失真关系的最

39、大输出电压。能使输出和输入保持不失真关系的最大输出电压。2.开环差模电压增益开环差模电压增益 Auo 运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。运放没有接反馈电路时的差模电压放大倍数。Auo愈愈高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。高，所构成的运算电路越稳定，运算精度也越高。6.共模输入电压范围共模输入电压范围 UICM 运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放所能承受的共模输入电压最大值。超出此值，运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。运放的共模抑制性能下降，甚至造成器件损坏。愈小愈好愈小愈好愈小愈好愈小愈好3.输入失调电压输入失调电压 UIO4.输入失调电流输入失调电流 I

40、IO5.输入偏置电流输入偏置电流 IIB集成运放的主要性能指标集成运放的主要性能指标 指标参数指标参数 F007典型值典型值 理想值理想值开环差模增益开环差模增益 Aod 106dB 差模输入电阻差模输入电阻 rid 2M 共模抑制比共模抑制比 KCMR 90dB 输入失调电压输入失调电压 UIO 1mV 0UIO的温漂的温漂d UIO/dT()几几V/0输入失调电流输入失调电流 IIO(IB1-IB2)20nA 0IIO的温漂的温漂d IIO/dT()几几nA/0 最大共模输入电压最大共模输入电压 UIcmax 13V最大差模输入电压最大差模输入电压 UIdmax 30V-3dB带宽带宽 f

41、H 10Hz 转换速率转换速率 SR(=duO/dtmax)0.5V/S 运放的特点运放的特点理想运放：理想运放：rid KCMRR ro 0 0Auouo 运放符号：运放符号：u-u+uo理想运算放大器国内符号：国内符号：同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端输出端输出端国国际际符符号号：VV+_ _Auu-_uo 运放的电压传输特性：运放的电压传输特性：设：电源电压设：电源电压VCC=10V。运放的运放的Auo=104Ui1mV时，运放处于线性区。时，运放处于线性区。0uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV线性区线性区非线性区非线性区非线性区非线性区Auo越大，线性区越

42、小，当越大，线性区越小，当Auo 时，线性区时，线性区0Auo越大，运放的线性范围越小，必须越大，运放的线性范围越小，必须在在输出与输入输出与输入之间之间加负反馈加负反馈才能使其扩大输入信号的线性范围。才能使其扩大输入信号的线性范围。实际特性实际特性+10V-10V+Uom-Uom0uoui理想特性理想特性运算放大器线性应用时的分析依据运算放大器线性应用时的分析依据1.1.差模输入电阻差模输入电阻 ,两个输入端的输入电流两个输入端的输入电流可认为是零，即可认为是零，即虚断虚断。2.2.开环电压放大倍数开环电压放大倍数 输出电压是一个有输出电压是一个有限值，限值，即即虚短虚短。如果信号从反向端输入，同相端接地如果信号从反向端输入，同相端接地 反相端近于反相端近于“地地”电位，即电位，即虚地虚地。运算放大器在饱和区时的情况运算放大器在饱和区时的情况 当当 时时，当当时，时，注意注意：此时输入端的输入电流也等于零此时输入端的输入电流也等于零有有“虚断虚断”特性，但是没有特性，但是没有“虚短虚短”特性。特性。