电工课堂随笔

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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。,15.7,差分放大电路,+,U,CC,u,o,R,C2,T,2,u,i,R,C1,R,1,T,1,R,2,+,+,R,E2,(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。,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,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。,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,。,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,。,差分放大电路是,抑制零点漂移最有效的电路结构,。,差分放大原理电路,+,U,CC,u,o,u,i1,R,C,R,B2,T,1,R,B1,R,C,u,i2,R,B2,R,B1,+,+,+,T,2,两个输入、两个输出,两管,静态工作点相同,15.7.1,差分放大电路的工作原理,1.,结构,2.,零点漂移的抑制,u,o,=,V,C1,V,C2,=0,u,o,=(,V,C1,+,V,C1,),(,V,C2,+,V,C2,)=0,静态时，,u,i1,=,u,i2,=0,当温度升高时,两管变化量相等,对称差分放大电路对两管所产生的,同向漂移都有抑制作用,。,+,U,CC,u,o,u,i1,R,C,R,B2,T,1,R,B1,R,C,u,i2,R,B2,R,B1,+,+,+,T,2,3.,信号输入,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,u,i1,=,u,i2,大小相等、极性相同,差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。,+,+,+,+,+,+,共模信号,需要抑制,+,U,CC,u,o,u,i1,R,C,R,B2,T,1,R,B1,R,C,u,i2,R,B2,R,B1,+,+,+,T,2,两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，,(2),差模信号,u,i1,=,u,i2,大小相等、极性相反,u,o,=(,V,C1,V,C1,),(,V,C2,+,V,C,)=,2,V,C1,即,对差模信号有放大能力,。,+,+,+,+,+,+,+,U,CC,u,o,u,i1,R,C,R,B2,T,1,R,B1,R,C,u,i2,R,B2,R,B1,+,+,+,T,2,差模信号,是有用信号,(3),比较输入,u,i1,、,u,i2,大小和极性是任意的。,例1,:,u,i1,=10 mV,u,i2,=6 mV,u,i2,=8 mV 2 mV,例2,:,u,i1,=20 mV,u,i2,=16 mV,可分解成,:,u,i1,=18 mV +2 mV,u,i2,=18 mV 2 mV,可分解成,:,u,i1,=8 mV +2 mV,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,差分,放大电路。,比较输入信号是常用的输入信号。,-,可分解成共模信号和差模信号,。,1,）、上述差分放大电路是因为,电路的对称性才能抑制零点漂移。,而实际上，完全的对称是不存在的。,2,）、上述差分放大电路的每个管子的,集电极电位漂移不能够抑制。,3,）、,不能采用单端输入。,4.,缺点：,15.7.2,典型差分放大电路,+,U,CC,u,o,u,i,1,R,C,R,P,T,1,R,B,R,C,u,i2,R,E,R,B,+,+,+,T,2,E,E,+,R,E,的作用：,稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。,E,E,：,用于补偿,R,E,上的压降，以获得合适的工作点。,电位器,R,P,:,起调零作用。,稍后解释,1,.,静,态分析,在静态时，设,I,B1,=,I,B2,=,I,B,，,I,C1,=,I,C2,=,I,C,，,忽略阻值很小的,R,P,可列出,上,式中前两项较,第三项小得多略去，,则每管的集电极电流,发射极电位,V,E,0,每管的基极电流,每管的集,射极电压,15.7.3,差分放大电路对差模信号的放大,R,C,+,U,CC,R,B1,T,1,R,E,-E,E,I,B,2,I,E,I,C,I,E,+U,CE,+,U,BE,+,单管,直流通路,电路对称，计算单管,T,U,BE1,I,B1,I,C1,I,C2,O,I,B,/,A,U,BE,/V,R,E,的抑漂作用：,I,C2,I,E,U,BE2,O,I,B,/,A,U,BE,/V,I,B2,I,C1,I,C,E,E,的作用：,R,E,Q,Q,i,C,/mA,u,CE,/V,O,Q,E,E,若：,I,C,Q,2,.,动,态分析,单管,差模信号通路,由于,差模信号,使两管的集电极电流,一增一减,，其变化量相等，通过,R,E,的电流近于不变，,R,E,上没有差模信号压降,，故,R,E,对差模信号不起作用，可得出下图所示的单管差模信号通路。,单管差模电压放大倍数,同理可得,T,1,R,C,i,b,i,c,+,u,o1,R,B,+,u,i1,r,be,R,B,R,C,E,B,C,+,-,+,-,单管,差模信号通路,T,1,R,C,i,b,i,c,+,u,o1,R,B,+,u,i1,r,be,R,B,R,C,E,B,C,+,-,+,-,双端,输入,双端输出差分电路的差模电压放大倍数为,:,当在,两管的,集电极之间接入负载电阻时,:,式中,1/2R,L,两,输入端之间的差模输入电阻为：,两,集电极之间的差模输出电阻为：,双管差模信号通路,r,be,R,B,R,C,E,B,C,+,-,+,-,C,r,be,R,B,R,C,E,B,+,-,+,-,+,-,+,-,双端输入分双端输出和单端输出两种。,此外，还有单端输入的,即将,T,1,输入端或,T,2,输入端接“地”,而另一端接输入信号,u,i,。,同样,单端输入也分为双端输出和单端输出两种。,四种差分放大电路的比较见表,15.7.1,。,补例：,P91 15.7.4,说明,R,E,越大抑制共模越好。,(Common Mode Rejection Ratio),全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。,差模放大倍数,共模放大倍数,K,CMR,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。,15.7.4,共模抑制比,共模抑制比,15.8,互补对称功率放大电路,15.8.1,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。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。,(1),在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。,(2),由于功率较大，要求提高效率。,I,C,U,CE,O,Q,i,C,t,O,I,C,U,CE,O,Q,i,C,t,O,I,C,U,CE,O,Q,i,C,t,O,晶体管的工作状态,甲类工作状态,晶体管在输入信号,的整个周期都导通,静态,I,C,较大，,波形好,管耗大效率低,。,乙类工作状态,晶体管只在输入信号,的半个周期内导通，静态,I,C,=0,，,波形严重失真,管耗小效率高,。,甲乙类工作状态,晶体管导通的时间大于半个周期，静态,I,C,0,，,一般功放常采用,。,1.,OTL,电路,(1),特点,T,1,、,T,2,的特性一致；,一个,NPN,型、一个,PNP,型,两管均接成射极输出器；,输出端有大电容；,单电源供电。,(2),静态时,(,u,i,=,0,),I,C1,0,，,I,C2,0,OTL,原理电路,电容两端的电压,R,L,u,i,T,1,T,2,+,U,CC,C,A,u,O,+,+,-,+,-,R,L,u,i,T,1,T,2,+,U,CC,C,A,u,O,+,+,-,+,-,15.8.2,互补对称放大电路,R,L,u,i,T,1,T,2,A,u,o,+,-,+,-,(3),动态时,设输入端在,U,CC,/2,直流,基础上加入正弦信号。,T,1,导通,、,T,2,截止,；,T,2,导通,、,T,1,截止,；,i,c1,i,c2,交流通路,u,o,输入交流信号,u,i,的正半周,输入交流信号,u,i,的,负半周,(4),交越失真,当输入信号,u,i,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，,u,i,死区电压，晶体管导通不好,。,交越失真,采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。,克服交越失真的措施,u,i,t,O,u,o,t,O,(5),克服交越失真的,OTL,互补对称放大电路,两个晶体管,T,1,(,NPN,型,),和,T,2,(,PNP,型,),的特性基本相同。,静态时,调节,R,3,使,A,点的电位,为 ；,R,1,和,D,1,、,D,2,上的压降使两管,获得合适的偏压，工作在甲乙类状态。,OTL,互补对称放大电路,O,t,u,i,O,t,u,o,i,C2,i,C1,R,1,R,L,R,3,R,2,D,1,D,2,T,1,T,2,+U,CC,A,C,+,u,o,+,+,C,L,+,2.,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。,R,1,R,L,R,3,R,2,D,1,D,2,T,1,T,2,+U,CC,A,C,+,U,i,+,u,o,U,CC,+,OCL,互补对称放大电路,不同点,:,在输出功率较大时常采用复合管,复合管的构成,i,c1,=,1,i,b1,i,c2,=,2,i,b2,=,2,(1+,1,),i,b1,i,c,=i,c1,+i,c2,=,1,+,2,(1+,1,),i,b1,1,2,i,b1,方式,1,i,b2,=i,e1,=(1+,1,),i,b1,i,b,=,i,b1,C,B,E,T,1,NPN,T,2,NPN,i,b,i,c,i,e,B,E,C,i,b,i,c,i,e,NPN,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,2,E,B,C,T,1,PNP,T,2,NPN,i,b,i,c,i,e,B,C,E,i,b,i,c,i,e,PNP,