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一、一、直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象零点漂移现象：零点漂移现象：由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因而点漂移现象的主要原因，因而也称零点漂移为温度漂也称零点漂移为温度漂移移，简称温漂。，简称温漂。25 差分放大电路差分放大电路零点漂移的危害：零点漂移的危害：零点漂移的危害：零点漂移的危害：直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。是漂移电压。差分放大电路差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。是抑制零点漂移最有效的电路结构。差分放大电路也叫差动放大电路，是一种对零点漂移具有很差分放大电路也叫差动放大电路，是一种对零点漂移具有很强抑制能力的放大电路，因此得到广泛应用。由于强抑制能力的放大电路，因此得到广泛应用。由于输出信号输出信号电压与两个输入电压之差成正比电压与两个输入电压之差成正比，所以叫差分放大电路。，所以叫差分放大电路。：元件参数对称元件参数对称，T1和和T2特性完全相同，特性完全相同，两个输入端、两个输出端两个输入端、两个输出端2)2)Q Q点：令点：令u uI1I1=u uI2I2=0=0 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。应电阻元件的参数值都相等。差分放大原理电路差分放大原理电路差分放大原理电路差分放大原理电路+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两个输入、两个输入、两个输出两个输出两管两管静态工静态工作点相同作点相同二、基本差分放大电路二、基本差分放大电路由于由于输出信号电压与两个输入电压之差成正比输出信号电压与两个输入电压之差成正比，所以叫差分放大电路。所以叫差分放大电路。1）结构特点）结构特点1.1.零点漂移的抑制零点漂移的抑制零点漂移的抑制零点漂移的抑制uo=VC1 VC2 =0uo=(VC1+VC1 )(VC2+VC2)=0静态时，静态时，ui1=ui2 =0当温度升高时当温度升高时ICVC （两管变化量相等）（两管变化量相等）对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。抑制作用。抑制作用。抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2Q Q点：令点：令u uI1I1=u uI2I2=0=02.2.信号输入信号输入信号输入信号输入 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即电压为零，即电压为零，即电压为零，即对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力。(1)(1)共模信号共模信号共模信号共模信号 u ui1 i1=u ui2i2大小相等、极性相同大小相等、极性相同大小相等、极性相同大小相等、极性相同 差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。对零点漂移的抑制水平。对零点漂移的抑制水平。对零点漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+ui1ui2+T2+共模信号共模信号 需要抑制需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，(2)(2)差模信号差模信号差模信号差模信号 u ui1 i1=u ui2i2大小相等、极性相反大小相等、极性相反大小相等、极性相反大小相等、极性相反u uo o=(=(V VC1C1 V VC1C1 )(V VC2 C2+V VC C )=)=2 2 V VC1 C1 即即即即对差模信号有放大能力对差模信号有放大能力对差模信号有放大能力对差模信号有放大能力。+差模信号差模信号 是有用信号是有用信号任意信号任意信号可分解为一对共模信号和一对差模信号可分解为一对共模信号和一对差模信号的组合。的组合。差模信号：差模信号：共模信号：共模信号：总输出电压：总输出电压：差模电压增益：差模电压增益：共模电压增益：共模电压增益：若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac=0 输出电压输出电压 u uo o =A Ad d （u ui1 i1 u ui2 i2）=A Ad d u uidid 若电路不完全对称，则若电路不完全对称，则 Ac 0，实际输出电压实际输出电压 u uo o =A Ac c u uic ic+A Ad d u uid id 即共模信号对输出有影响即共模信号对输出有影响。u ui1 i1、u ui2 i2 大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。例例1:ui1=10 mV,ui2=6 mV ui2=8 mV 2 mV 例例2:ui1=20 mV,ui2=16 mV 可分解成可分解成:ui1=18 mV +2 mV ui2=18 mV 2 mV 可分解成可分解成:ui1=8 mV +2 mV共模信号共模信号共模信号共模信号差模信号差模信号差模信号差模信号 放大器只放大器只放大器只放大器只 放大两个放大两个放大两个放大两个 输入信号输入信号输入信号输入信号 的差值信的差值信的差值信的差值信 号号号号差分差分差分差分 放大电路。放大电路。放大电路。放大电路。这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。系统中是常见的。（Common Mode Rejection Ratio)全面衡量差分放大电路放大差模信号和抑制共模全面衡量差分放大电路放大差模信号和抑制共模全面衡量差分放大电路放大差模信号和抑制共模全面衡量差分放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。信号的能力。信号的能力。信号的能力。差模放大倍数差模放大倍数差模放大倍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 K KCMRCMR越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。3.3.共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法差分放大电路的四种接法 差分放大器共有四种输入输出方式差分放大器共有四种输入输出方式:1.双端输入、双端输出（双端输入、双端输出（双入双出双入双出）2.双端输入、单端输出（双端输入、单端输出（双入单出双入单出）3.单端输入、双端输出（单端输入、双端输出（单入双出单入双出）4.单端输入、单端输出（单端输入、单端输出（单入单出单入单出）主要讨论的问题有：主要讨论的问题有：差模电压放大倍数、共模电压放大倍数差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻、输出电阻差模输入电阻、输出电阻6）动态参数：）动态参数：Ad、Ri、Ro、Ac、KCMR共模电压放大倍数共模电压放大倍数ACuo=uC1-uC2+UCCRCR1T2RB uoRCR1T1RB ui2ui1uC1uC2 当当ui1=ui2（大小相等，极性相同），（大小相等，极性相同），共模输入信号共模输入信号 设设ui1 ，ui2 ，使，使uC1 ，uC2 。因。因ui1=ui2，uC1=uC2 uo=0(理想化理想化)。但因两侧不完全对称，。但因两侧不完全对称，uo 0共模电压放大倍数共模电压放大倍数 AC=uoui1（很小，（很小，1)设设ui1 ,ui2 ,使使uC1 ,uC2 。设。设uC1=uC1-uC1,uC2=uC2+uC2。因因ui1=-ui2，uC1=uC2 uo=uC1-uC2=-uC1-uC2=-2 uC1 差模电压放大倍数差模电压放大倍数 Ad=uoui1-ui2=uo2ui1 1.结构结构:三、三、双电源差分放大电路双电源差分放大电路特点：特点：加入射极电阻加入射极电阻R RE E加入负电源加入负电源-U-UEE EE，采用正负双电源供电，采用正负双电源供电+UCC(+15V)RCR1T2RB uoRCR1T1RB ui2ui1uo=uC1-uC2 uC1uC2-UEE（-15V）REui1uo+UCC（+15V）RCT1RCui2T2-UEE（-15V）RE2.双电源差放中双电源差放中双电源双电源和和射极电阻射极电阻RE的作用的作用双电源的作用：双电源的作用：（1）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，可以取消提供，可以取消R1和和RB四个电阻，且使基极的直流静态电位四个电阻，且使基极的直流静态电位=0双电源差放中双电源和射极电阻双电源差放中双电源和射极电阻RE的作用的作用射极电阻射极电阻RE的作用：的作用：T C IC1 IC2 IE =IE1+IE2UE =IERE+（-UEE）UBE1 、UBE2 IB1 、IB2 IC1 IC2 uo+UCCRCT1RCT2-UEERE（1）直流负反馈，稳定静态工作点）直流负反馈，稳定静态工作点射极电阻射极电阻RE的作用：的作用：（2）RE对共模信号有抑制作用（原理同上，即由对共模信号有抑制作用（原理同上，即由于于RE的负反馈作用，使的负反馈作用，使IE基本不变）基本不变）（3）RE对差模信号相当于开路对差模信号相当于开路ui1uo+UCC（+15V）RCT1RCui2T2-UEE（-15V）REIEui1=-ui2，设设ui1 ,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 ie1 =-ie2 IE不变不变 结论：结论：IE具有恒具有恒流特性流特性用恒流源代用恒流源代替替RE，可使，可使电路进一步电路进一步改善改善放大倍数放大倍数(1)共模信号输入共模信号输入 ui1=ui2共模电压放大倍数共模电压放大倍数 AC=uoui1(2)差模信号输入差模信号输入ui1=-ui2ui1uo+UCC（+15V）RCT1RCui2T2-UEE（-15V）REuo=uC1-uC2差模电压放大倍数差模电压放大倍数 Ad=uoui1-ui2=RCrbe 放大倍数放大倍数ui1uo+UCC（+15V）RCT1RCui2T2-UEE（-15V）REuo=uC1-uC2(3)如果如果ui1 ui2ud差模分量差模分量:2ui1-ui2=共模分量共模分量:uC2ui1+ui2=ui1=uC+udui2=uC-ud 叠加叠加分解分解uC+uduC-ud结论结论:当两输入当两输入端有任意输入端有任意输入时时,相当于共模相当于共模输入和差模输输入和差模输入共存入共存放大倍数放大倍数ui1uo+UCC（+15V）RCT1RCui2T2-UEE（-15V）REuo=uC1-uC2uC+uduC-ud只考虑共模输入时只考虑共模输入时:uoC=ACuC只考虑差模输入时只考虑差模输入时:uod=Ad(2ud)总输出总输出:uo=uoC+uod=ACuC+Ad(2ud)Ad(2ud)=Ad(2 )=Ad(ui1-ui2)2ui1-ui2ud2ui1-ui2=uC2ui1+ui2=ui1uo+UCC（+15V）RCT1RCui2T2-UEE（-15V）REuo=uC1-uC2总输出总输出:uo=Ad(ui1-ui2)反相输入端u-同相输入端u_+放大倍数放大倍数单端输入单端输入:当当 ui2=0时时,双端输入双端输入uo=Ad ui1+UCCCC/6V/6Vuoui1RC/5.1kRPT1RB/10kRC/5.1kui2RE/5.1kRB/10k+T2 2-EE/-6Vuo1uo2 例：例：例：例：已知：已知：已知：已知：=50=50，U UBE BE=0.7V=0.7V，输输入入入入电压电压 u ui1 i1=7mV=7mV，u ui2 i2 =3 mV=3 mV。(1)(1)计算放大电路的静态值计算放大电路的静态值计算放大电路的静态值计算放大电路的静态值I IB B、I IC C和各电极的电位和各电极的电位和各电极的电位和各电极的电位V VE E、V VC C、V VB B；(2)(2)把输入电压分解为共模分量把输入电压分解为共模分量把输入电压分解为共模分量把输入电压分解为共模分量u uic1ic1 、u uic1ic1和差模分量和差模分量和差模分量和差模分量u uid1id1、u uid1id1 ；(3)(3)求单端共模输出求单端共模输出求单端共模输出求单端共模输出 u uoc1 oc1 和和和和 u uoc2oc2 ；(4)(4)求单端差模输出求单端差模输出求单端差模输出求单端差模输出 u uod1od1 和和和和 u uod2od2 ；(5)(5)求单端总输出求单端总输出求单端总输出求单端总输出 u uo1o1 和和和和 u uo2o2 ；(6)(6)求双端共模输出求双端共模输出求双端共模输出求双端共模输出 u uoc oc、双端差模输出双端差模输出双端差模输出双端差模输出 u uodod和双端总输出和双端总输出和双端总输出和双端总输出 u uo o。解：解：解：解：（1 1）单管直流通路为）单管直流通路为）单管直流通路为）单管直流通路为+UCCCC/6V/6VRC/5.1kRB/10kRE/5.1k-EE/-6Vuic1RC/5.1kRB/10k+uoc1RE/5.1k+解：解：解：解：（2 2）输入信号分解为）输入信号分解为）输入信号分解为）输入信号分解为（3 3）单管共模信号通道为）单管共模信号通道为）单管共模信号通道为）单管共模信号通道为r rbebeR RB BR RC CE EB BC C+-+-R RE E解：解：解：解：r rbebeR RB BR RC CE EB BC C+-+-R RE E解：解：解：解：（4 4）单管差模信号通道为）单管差模信号通道为）单管差模信号通道为）单管差模信号通道为uid1RC/5.1kRB/10k+uod1+r rbebeR RB BR RC CE EB BC C+-+-解：解：解：解：+UCCCC/6V/6Vuoui1RC/5.1kRPT1RB/10kRC/5.1kui2RE/5.1kRB/10k+T2 2-EE/-6Vuo1uo2如果改为单端如果改为单端如果改为单端如果改为单端输入呢？输入呢？输入呢？输入呢？+UCCCC/6V/6Vuoui1RC/5.1kRPT1RB/10kRC/5.1kui2RE/5.1kRB/10k+T2 2-EE/-6Vuo1uo2ui+可把单端输入看作双端输入可把单端输入看作双端输入可把单端输入看作双端输入可把单端输入看作双端输入,此时的此时的此时的此时的u uo1o1与与与与u ui i 反相，为反相输出端，反相，为反相输出端，反相，为反相输出端，反相，为反相输出端，u uo2o2与与与与u ui i 同相，为同相输出端。同相，为同相输出端。同相，为同相输出端。同相，为同相输出端。三、恒流源式差放电路三、恒流源式差放电路电路结构电路结构:R2T3R1R3-UEEIC3+UCCui2uoERCT1RCT2ui1电路特点：电路特点：IC3具有恒流特性具有恒流特性抑制温漂的原理抑制温漂的原理T C IC1 IC2 IC1+IC2=IC3=IE3 UBE3 =UB3-UE3R2T3R1R3-UEEIC3+UCCui2uoERCT1RCT2ui1IE3R2R1+R2（UCC-UEE）+（-UEE）UB3=认为稳定认为稳定UE3 =IE3R3-UEEIC3 结论：结论：IC3保持恒流，对共模保持恒流，对共模信号抑制，对差模信号相当信号抑制，对差模信号相当于短路于短路加入温度补偿三极管加入温度补偿三极管T4（BC短接，相当于二极管）短接，相当于二极管）R2T3R1R3-UEEIC3+UCCui2uoEB2RCT1RCT2ui1IE3IE4T C IE3 IE4(UCC+UEE-UBE4)/(R1+R2)恒定恒定T C UBE4 iBuBET C IE4恒定恒定UBE4减小减小T4 UBE4 UB3 IE3 结论结论:T4稳定稳定IE3恒流源相当于阻值很大的电阻。恒流源相当于阻值很大的电阻。恒流源不影响差模放大倍数。恒流源不影响差模放大倍数。恒流源使共模放大倍数减小，从而增加恒流源使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比。理想的恒流源相当于阻值共模抑制比。理想的恒流源相当于阻值为无穷大的电阻，所以共模抑制比无穷为无穷大的电阻，所以共模抑制比无穷大。大。恒流源的作用恒流源的作用例：例：扩音系统扩音系统实际负载实际负载什么是功率放大器？什么是功率放大器？在电子系统中，模拟信号被放大后，在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器较大功率的放大器称为功率放大器26 功率放大电路功率放大电路功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取对功率放大电路的基本要求对功率放大电路的基本要求 功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：是放大电路的是放大电路的是放大电路的是放大电路的输出级输出级输出级输出级，去推，去推，去推，去推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转、电动机旋转等。指针偏转、电动机旋转等。指针偏转、电动机旋转等。指针偏转、电动机旋转等。(1)(1)在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。(2)(2)由于功率较大，就要求提高效率。由于功率较大，就要求提高效率。由于功率较大，就要求提高效率。由于功率较大，就要求提高效率。ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管的工作状态晶体管的工作状态晶体管的工作状态晶体管的工作状态甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态晶体管在输入信号晶体管在输入信号的整个周期都导通，的整个周期都导通，波形好，静态波形好，静态IC较大，较大，管耗大、效率低。管耗大、效率低。乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号的半个周期内导通，波的半个周期内导通，波形严重失真，静态形严重失真，静态IC=0，管耗小、效率高。，管耗小、效率高。甲乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于晶体管导通的时间大于半个周期，静态半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。一般功放常采用。互补对称：互补对称：电路中采用两个晶体管：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支；两管特性一致。各一支；两管特性一致。对称电源：对称电源：+USC，-USC 组成互补对称式射极输出器组成互补对称式射极输出器ui-USCT1T2uo+USCRLiLNPN型型PNP型型一、一、互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路一、工作原理（设一、工作原理（设ui为正弦波）为正弦波）ic1ic2 静态时：静态时：ui=0V T1、T2均不工作均不工作 uo=0V动态时：动态时：ui 0VT1截止，截止，T2导通导通ui 0VT1导通，导通，T2截止截止iL=ic1;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：注意：T1、T2两个晶体管都只在半个周期内两个晶体管都只在半个周期内工作的方式。工作的方式。组合特性分析组合特性分析图解法图解法负载上的最大不失真电压为负载上的最大不失真电压为Uom=VCC-UCESiC1uCEiC2QVCCUCESUCESUomui-USCT1T2uo+USCRLiL输入输入波形图输入输入波形图uiuououo 交越失真交越失真死区电压死区电压ui-USCT1T2uo+USCRLiL(1)静态电流静态电流 ICQ、IBQ等于零；等于零；(2)每管导通时间于半个周期每管导通时间于半个周期；(3)存在交越失真。存在交越失真。特点：特点：电源提供的直流平均功率计算：电源提供的直流平均功率计算：每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:两个电源提供的总功率为：两个电源提供的总功率为：USC1=USC2=USC tic1 2 效率为：效率为：p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后Thank You在别人的演说中思考，在自己的故事里成长Thinking In Other PeopleS Speeches，Growing Up In Your Own Story讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
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