差分和功率放大電路ppt課件

1、+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2uotO(1) 前后級靜態(tài)任務點相互影響前后級靜態(tài)任務點相互影響 普通用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電普通用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點漂移的目的。壓作為衡量零點漂移的目的。uAuuodid 只需輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時，放只需輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時，放大后的有用信號才干被很好地域分出來。大后的有用信號才干被很好地域分出來。 由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。良好的低頻特性。f|Au |0.707| Auo |OfH| Au

2、o | 抑制零點漂移是制造高質(zhì)量直接耦合放大電路抑制零點漂移是制造高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個重要的問題。的一個重要的問題。 適宜于集成化的要求，在集成運放的內(nèi)部，級間適宜于集成化的要求，在集成運放的內(nèi)部，級間都是直接耦合。都是直接耦合。 電路構(gòu)造對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對電路構(gòu)造對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應電阻元件的參數(shù)值都相等。應電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點漂移最有效的電路構(gòu)造。差分放大電路是抑制零點漂移最有效的電路構(gòu)造。差分放大原理電路差分放大原理電路 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2兩個輸入、兩個輸入、兩個輸出兩個

3、輸出兩管靜態(tài)任兩管靜態(tài)任務點一樣務點一樣15. 8. 1 差分放大電路的任務原理差分放大電路的任務原理uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時，靜態(tài)時，ui1 = ui2 = 0當溫度升高時當溫度升高時ICVC 兩管變化量相等兩管變化量相等+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+共模信號共模信號 需求抑制需求抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信號差模信號 是有用信號是有用信號例例1: ui1 = 10

4、 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 : ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV: ui1 = 8 mV + 2 mV 這種輸入常作為比較放大來運用，在自動控制這種輸入常作為比較放大來運用，在自動控制系統(tǒng)中是常見的。系統(tǒng)中是常見的。 +UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2EE+EE：用于補償：用于補償RE上的壓降，以獲得適宜的任務點。上的壓降，以獲

5、得適宜的任務點。電位器電位器 RP : 起調(diào)零作用。起調(diào)零作用。1.靜態(tài)分析靜態(tài)分析 在靜態(tài)時，設(shè)在靜態(tài)時，設(shè) IB1 = IB2 = IB， IC1= IC2 = IC，忽略阻值很小的忽略阻值很小的 RP 可列出可列出 EEEBEBB12EIRUIR 上式中前兩項較第三項小得多略去，上式中前兩項較第三項小得多略去，那么每管的集電極電流那么每管的集電極電流EEEC2REII 發(fā)射極電位發(fā)射極電位 VE 0每管的基極電流每管的基極電流EECB2 REII 每管的集每管的集 射極電壓射極電壓ECECCCCCCCE2RREUIRUU RC+UCCRB1T1RE -EEIB2IEICIE+UCE+UB

6、E+單管直流通路單管直流通路2.動態(tài)分析動態(tài)分析單管差模信號通路單管差模信號通路 由于差模信號使兩管的集電極電流一增一減，由于差模信號使兩管的集電極電流一增一減，其變化量相等，經(jīng)過其變化量相等，經(jīng)過 RE 的電流近于不變，的電流近于不變，RE 上上沒有差模信號壓降，故沒有差模信號壓降，故 RE 對差模信號不起作用，對差模信號不起作用，可得出以下圖所示的單管差模信號通路?？傻贸鲆韵聢D所示的單管差模信號通路。單管差模電壓放大倍數(shù)單管差模電壓放大倍數(shù)beBCbeBbCbi1o1d1rRR)rR(iRiuuA 同理可得同理可得d1beBCi2o2d2ArRRuuA T1RCibic+uo1RB+ ui

7、1 雙端輸入雙端輸入雙端輸出差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為雙端輸出差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為beBCd1i2i1odrRRAuuuA 當在兩管的集電極之間接入負載電阻時當在兩管的集電極之間接入負載電阻時beBLdrRRA 式中式中LCL21/RRR 兩輸入端之間的差模輸入電阻為兩輸入端之間的差模輸入電阻為)( 2beBirRr 兩集電極之間的差模輸出電阻為兩集電極之間的差模輸出電阻為Co2Rr 例例1:在前圖所示的差分放大電路中在前圖所示的差分放大電路中,知知UCC=12V， EE = 12V, = 50, RC = 10 k , RE =10 k , RB = 20 k ， RP =100

8、, 并在輸出端接負載電阻并在輸出端接負載電阻RL = 20k , 試求試求電路的靜態(tài)值和差模電壓放大倍數(shù)。電路的靜態(tài)值和差模電壓放大倍數(shù)。解解: :mA0.6A101021223EEC REImA0.012mA500.6CB IIV6V)100.6101012(33CCCCCE IRUU112.4120550beBLd rRRA 式中式中 k521/LCLRRR k 2.41)0.626(20026)1()(200EbeIr 單端輸出時差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為單端輸出時差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為)(beBCi1o1i2i1o1d212反反相相輸輸出出rRRuuuuuA )(212beBC

9、i2o2i2i1o2d相相輸輸出出同同rRRuuuuuA 即：單端輸出差分電路的電壓放大倍數(shù)只需雙端輸出即：單端輸出差分電路的電壓放大倍數(shù)只需雙端輸出差分電路的一半。差分電路的一半。 雙端輸入分雙端輸出和單端輸出兩種。此外，還雙端輸入分雙端輸出和單端輸出兩種。此外，還有單端輸入的有單端輸入的, 即將即將T1輸入端或輸入端或T2輸入端接輸入端接“地地, 而而另另一端接輸入信號一端接輸入信號ui 。同樣單端輸入也分為雙端輸出和。同樣單端輸入也分為雙端輸出和單端輸出兩種。四種差分放大電路的比較見表單端輸出兩種。四種差分放大電路的比較見表15.7.1。(Common Mode Rejection Ra

10、tio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分貝AAK KCMR越大，闡明差放分辨越大，闡明差放分辨差模信號的才干越強，而抑制差模信號的才干越強，而抑制共模信號的才干越強。共模信號的才干越強。 假設(shè)電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數(shù)假設(shè)電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數(shù) Ac = 0 輸出電壓輸出電壓 uo = Ad ui1 ui2 = Ad uid 假設(shè)電路不完全對稱，那么假設(shè)電路不完全對稱，那么 Ac 0，實踐輸出電壓實踐輸出電壓 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信號對輸出有影響即共模信號對輸出有影響 。電電源源供供給給的的直直流流功功率率率率負負載載得得

11、到到的的交交流流信信號號功功 ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO 互補對稱電路是集勝利率放大電路輸出級的根本互補對稱電路是集勝利率放大電路輸出級的根本方式。當它經(jīng)過容量較大的電容與負載耦合時，由方式。當它經(jīng)過容量較大的電容與負載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器(Output Transformerless)電路，簡稱電路，簡稱OTL電路。假設(shè)互補對電路。假設(shè)互補對稱電路直接與負載相連，輸出電容也省去，就成為稱電路直接與負載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容無輸出電容(Output Capacitorless)電路

12、，簡稱電路，簡稱OCL電路。電路。 OTL電路采用單電源供電，電路采用單電源供電， OCL電路采用雙電源電路采用雙電源供電。供電。T1、T2的特性一致；的特性一致；一個一個NPN型、一個型、一個PNP型型兩管均接成射極輸出器；兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；輸出端有大電容；單電源供電。單電源供電。2 CCCUu 2CCAUV , IC1 0， IC2 0OTL原理電路原理電路RLuiT1T2+UCCCAuO+ +- -+ +- -RLuiT1T2Auo+ +- -+ +- - 設(shè)輸入端在設(shè)輸入端在UCC/2 UCC/2 直流根底上參與正弦信號。直流根底上參與正弦信號。 假設(shè)輸出電容足夠大

13、，其上電壓根本堅持不假設(shè)輸出電容足夠大，其上電壓根本堅持不變，那么負載上得到的交流信號正負半周對稱。變，那么負載上得到的交流信號正負半周對稱。ic1ic2交流通路交流通路uo (4) 交越失真交越失真 當輸入信號當輸入信號uiui為正弦波時，為正弦波時，輸出信號在過零前后出現(xiàn)的輸出信號在過零前后出現(xiàn)的失真稱為交越失真。失真稱為交越失真。 交越失真產(chǎn)生的緣由交越失真產(chǎn)生的緣由 由于晶體管特性存在非線性，由于晶體管特性存在非線性， ui ui 死區(qū)電壓晶體管導通不好。死區(qū)電壓晶體管導通不好。交越失真交越失真采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)任務采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)任務點稍高于

14、截止點，即任務于甲乙類形狀。點稍高于截止點，即任務于甲乙類形狀。抑制交越失真的措施抑制交越失真的措施ui tuo t(5) 抑制交越失真的抑制交越失真的OTL互補對稱放大電路互補對稱放大電路 兩個晶體管兩個晶體管T1 (NPN型型)和和T2(PNP型型)的特性根本一樣。的特性根本一樣。靜態(tài)時靜態(tài)時, 調(diào)理調(diào)理 R3 ,使使 A 點的電位點的電位為為 ；CC21U 輸出電容輸出電容CL上上的電壓也等于的電壓也等于 ；CC21U R1 和和 D1、D2 上的壓降使兩上的壓降使兩管獲得適宜的偏壓，管獲得適宜的偏壓，任務在甲乙類形狀。任務在甲乙類形狀。OTL互補對稱放大電路互補對稱放大電路 OtuiO

15、tuoiC2iC1 R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+uo+ +CL+在輸出功率較大時常采用復合管在輸出功率較大時常采用復合管復合管的構(gòu)成復合管的構(gòu)成ic1= 1 ib1 ,ic2=2 ib2 = 2 (1+1 ) ib1,ic = ic1+ ic2 =1+2 (1+1 ) ib1 1 2 ib1 方式方式 1ib2= ie1=(1+1 ) ib1 ,ib= ib1 ,T1NPNT2NPNibicieBECibicieNPN 復合管的電流放大系數(shù)復合管的電流放大系數(shù) 1 2復合管的類型與復合管中第一雖然子的類型一樣復合管的類型與復合管中第一雖然子的類型一樣EBCT2NPNibici

16、eBCEibiciePNPOTL互補對稱放大電路互補對稱放大電路 3. R8和和R9 的作用的作用? 1. R4、D1、D2的作用？的作用？ 2. T1 和和T3 、T2 和和T4 構(gòu)成什么任務方式？構(gòu)成什么任務方式？思索思索 4. R6和和R7 的作用的作用?ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL+_R2R5R7R9R8T5uo+_+OTL互補對稱放大電路互補對稱放大電路 (3) R8 和和R9 的作用的作用? (1) R4、D1、D2的作用？的作用？ (2) T1 (2) T1 和和T3 T3 、T2 T2 和和T4T4 構(gòu)成什么任務方式？構(gòu)成什么任務方式？ (4)

17、R6和和R7 的作用的作用?防止產(chǎn)生交越失真防止產(chǎn)生交越失真構(gòu)成復合管構(gòu)成復合管引入電流負反響，引入電流負反響，使電路任務穩(wěn)定。使電路任務穩(wěn)定。分流分流T1T1、T2T2的的ICEOICEO，提高溫度穩(wěn)定性。提高溫度穩(wěn)定性。ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL+_R2R5R7R9R8T5uo+_+ 2. 無輸出電容無輸出電容(OCL)的互補對稱放大電路的互補對稱放大電路 OCL電路需用正負電路需用正負兩路電源。其任務原理兩路電源。其任務原理與與OTL電路根本一樣。電路根本一樣。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uo UCC +OCL互補對稱放大電路互補對稱放大電路 相位補償相位補償,