直接耦合放大電路

1、uituOt輸入電壓為零時，輸出電壓偏離其輸入電壓為零時，輸出電壓偏離其初始值上下漂動的現(xiàn)象。初始值上下漂動的現(xiàn)象。什么叫零點漂移？什么叫零點漂移？產(chǎn)生零點漂移的主要原因產(chǎn)生零點漂移的主要原因 放大器件的參數(shù)（放大器件的參數(shù)（、ICEO等）等）因受溫度影響而發(fā)生波動，使其因受溫度影響而發(fā)生波動，使其Q點不穩(wěn)定，而直耦方式使工作點的變化得以逐級傳遞和放大。點不穩(wěn)定，而直耦方式使工作點的變化得以逐級傳遞和放大。零點漂移對放大電路的影響零點漂移對放大電路的影響漂移信號混在有用信號中，對輸出信號形成干擾，嚴重時漂移信號混在有用信號中，對輸出信號形成干擾，嚴重時會使放大電路的工作點進入非線性區(qū)而產(chǎn)生失真

2、，甚至將會使放大電路的工作點進入非線性區(qū)而產(chǎn)生失真，甚至將有用信號湮沒。有用信號湮沒。 級數(shù)越多，增益越高，零漂愈嚴重，級數(shù)越多，增益越高，零漂愈嚴重，第一級第一級的零漂影響最嚴重。的零漂影響最嚴重。溫度變化溫度變化最主要；最主要；電源電壓波動和元器件參數(shù)的變化。電源電壓波動和元器件參數(shù)的變化。3.3 直接耦合放大電路直接耦合放大電路 (p154)零輸入零輸入零輸出零輸出若若V與與UC的變的變化一樣，則化一樣，則輸出電壓就輸出電壓就沒有漂移沒有漂移信號特點？能信號特點？能否放大？否放大？零點零點漂移漂移參數(shù)理想對稱：參數(shù)理想對稱：Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2;T1、T

3、2特性相同特性相同 3.3.2 差動放大電路差動放大電路長尾式差分放大電路的組成特點長尾式差分放大電路的組成特點典型典型電路電路信號特點？信號特點？ 一、差動放大電路的相關(guān)概念一、差動放大電路的相關(guān)概念差放的性能特點：差放的性能特點：可以有效地抑制零點漂移。可以有效地抑制零點漂移。1 1、 “ “差動放大差動放大”的含義是什么？的含義是什么？差放的結(jié)構(gòu)特點：差放的結(jié)構(gòu)特點：平衡（對稱）平衡（對稱）2 2、 差動放大電路的主要特點是什么？差動放大電路的主要特點是什么？差動放大電路也叫差分放大電路，簡稱差動放大電路也叫差分放大電路，簡稱差放差放。即差放只是即差放只是放大兩個輸入信號之差放大兩個輸入

4、信號之差。差放差放ui1ui2uO1uO212“差動放大差動放大”有差別才放大。有差別才放大。3 3、差模信號、共模信號和任模信號、差模信號、共模信號和任模信號差放差放ui1ui2共模信號：共模信號：（大小相等極性相同）（大小相等極性相同）差模信號：差模信號：（大小相等而極性相反）（大小相等而極性相反）ui1=ui2=uiC21iiuu 任模信號：任模信號：ui1 、ui2 既非共模信號亦非差模信號。既非共模信號亦非差模信號。任模信號可以分解為共模分量與差模分量的組合。任模信號可以分解為共模分量與差模分量的組合。;21iiiduuu );(2121iiiCuuu+ + ;211idiCiuuu

5、+ + ;212idiCiuuu 4 4、任模信號的分解、任模信號的分解21iiiduuu 差模輸入信號差模輸入信號.例如：例如： ui1=5mV；ui2=- -3mV21iiiduuu mV8 mV1 mVmV 41+ + mVmV41 )(2121iiiCuuu+ + 211idiCiuuu+ + 212idiCiuuu 給電路加上正給電路加上正的共模信號的共模信號 21,BBii Eu 21BEBEuu、 21,EEii 21,BBii共模負反饋共模負反饋假設加上假設加上差模信號差模信號 21,BBii 21,EEii不不變變Eu無負反饋作用無負反饋作用 1、長尾式差動放大電路、長尾式差

6、動放大電路（1 1）電路結(jié)構(gòu)）電路結(jié)構(gòu) T1、T2差分對管組成對稱電路。差分對管組成對稱電路。 采用雙電源供電采用雙電源供電EC - -EE。;21CCCRRR ;21bbbRRR ;21 bebeberrr 21T1、T2的發(fā)射極同時接長尾電阻的發(fā)射極同時接長尾電阻Rem，其作用是引入其作用是引入共模負反饋共模負反饋，T1 RbRb- -EERemuO1ui1 RCECRCui2T2uO2 IB IBICIEIE2IEIC抑制共模信號，抑制共模信號， 但對差模信號沒有負反饋作用。但對差模信號沒有負反饋作用。兩管的兩管的零點漂移零點漂移相同，等同于在兩個輸入端加了相同，等同于在兩個輸入端加了共

7、模信號共模信號，（2 2）抑制零點漂移的原理）抑制零點漂移的原理由于由于Rem具有共模負反饋作用，因而使零點漂移受到抑制。具有共模負反饋作用，因而使零點漂移受到抑制。Rem愈大，電路對稱性越好，抑制零漂移的效果愈好；愈大，電路對稱性越好，抑制零漂移的效果愈好；抑共模，含零漂；放大差模，質(zhì)量好抑共模，含零漂；放大差模，質(zhì)量好 差放電路質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)對稱是關(guān)鍵差放電路質(zhì)量好，結(jié)構(gòu)對稱是關(guān)鍵 二、二、 基本差動放大電路基本差動放大電路0 )()(C2CQ2C1CQ1C2C1O + + + + uuuuuuu0 cIcOcc AuuA，參參數(shù)數(shù)理理想想對對稱稱時時共共模模放放大大倍倍數(shù)數(shù)C21CC21C

8、B21Buuiiii IcI2I1uuu 對于每一邊電路，對于每一邊電路，Re=?C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiii iE1= iE2，Re中電流不變，即中電流不變，即Re 對差模信號無反饋對差模信號無反饋2/IdI2I1uuu （3 3）靜態(tài)分析）靜態(tài)分析T1 RbRb- -EERemuO1ui1 RCECRCui2T2uO2 IB IBICIEIE2IEIC因電路對稱，只需討論單管。因電路對稱，只需討論單管。;21CCCIII ;21BBBIII ;21EEEIII EemEBEbBERIURI + + +2;)1 ( 2embBEEBRRUEI + + + ;BCII ;

9、CCCCRIEU BEBBEURIU 0ECCCCEURIEU ;BEU BECCCURIE+ + Rem愈大，電路對稱性越好，抑制零漂移的效果愈好；愈大，電路對稱性越好，抑制零漂移的效果愈好；Rem Rem上的直流壓降上的直流壓降EE ；同時大電阻在集成電路同時大電阻在集成電路中亦不易實現(xiàn)，中亦不易實現(xiàn)， 因此實際中常用恒流源代替因此實際中常用恒流源代替Rem。偏置采用恒流源，差放性能更理想偏置采用恒流源，差放性能更理想 RLRbRbui1 RCECRCui2- -EEIEErO（1 1）電路結(jié)構(gòu)）電路結(jié)構(gòu)（2 2）靜態(tài)分析）靜態(tài)分析IBIBICIEIE由于電路對稱，由于電路對稱，;21EE

10、EII ;21EEECIII );1/( + + EBIIBEBEBBEUURIU 0ECCCCEURIEU 求電路的靜態(tài)工作點由恒流源入手。求電路的靜態(tài)工作點由恒流源入手。BECCCURIE+ + 2、恒流源式差動放大電路、恒流源式差動放大電路 )(2bebBIdrRiu+ + 為什么？為什么？bebLcd)2( rRRRA+ + 差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)IdOdduuA )2(2LcCOdRRiu 2 )(2cobebiRRrRR + + ， 差動放大器的動態(tài)分析差動放大器的動態(tài)分析 動態(tài)參數(shù)：動態(tài)參數(shù)：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR共模抑制比共模抑制比KCMR：綜合考察差分放大電路

11、放大：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。差模信號的能力和抑制共模信號的能力。下下，在在參參數(shù)數(shù)理理想想對對稱稱的的情情況況 CMRcdCMRKAAKRbRb RCECRC- -EEIEErORbRb RCECRC- -EEIEErO根據(jù)信號源和負載的接地情況，差分放大電路有四種接法根據(jù)信號源和負載的接地情況，差分放大電路有四種接法+ +- -uid+ +- - uORbRb RCECRC- -EEIEErO+ +- -uO+ +- -uid+ +- - uORbRb RCECRC- -EEIEErO+ +- -uOuiduid雙雙入入雙雙出出雙雙入入單單出出單單入入雙

12、雙出出單單入入單單出出四種接法四種接法 1. 雙雙端輸端輸入單入單端輸端輸出出：Q點分析點分析cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1 )(RIVURRIVRRRU + + 輸入回路沒有變化，所輸入回路沒有變化，所以以IEQ、IBQ、ICQ與雙端與雙端輸出時一樣，但是輸出時一樣，但是UCEQ1 UCEQ21. 雙端輸入單端輸出：雙端輸入單端輸出：差模差模信號作用下的分析信號作用下的分析bebLcd)( 21rRRRA+ + cobebi)(2RRrRR + + ，(/);2()odCcLIdBbbeuiRRuiRr + +1. 雙端輸入單端輸出：雙端輸入單端輸出：共模共模信號作用下的分析信號作

13、用下的分析bebLcd)( 21rRRRA+ + ebebLcc)1(2)( RrRRRA + + + + bebebebCMR)1(2rRRrRK+ + + + + 1. 雙端輸入單端輸出：問題討論雙端輸入單端輸出：問題討論bebLcd)( 21rRRRA+ + （1）什么情況下）什么情況下Ad為為“”？（2）雙端輸出時的）雙端輸出時的Ad是單端輸出時的是單端輸出時的2倍嗎？倍嗎？bebebebCMR)1(2rRRrRK+ + + + + cobebi)(2RRrRR + + ，2. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出共模輸入電壓共模輸入電壓差模輸入電壓差模輸入電壓 輸入差模信號的同時總是伴隨

14、著共模信號輸入：輸入差模信號的同時總是伴隨著共模信號輸入：2/IIcIIduuuu，2. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出OQIcIdO2UuAuAu+靜態(tài)時的值靜態(tài)時的值差模輸出差模輸出共模輸出共模輸出3. 最后，對最后，對單入、單出電路單入、單出電路，其靜、動態(tài)分析與，其靜、動態(tài)分析與雙入單出同；對輸入信號的分析與單入雙出同。雙入單出同；對輸入信號的分析與單入雙出同。單入、雙出電路單入、雙出電路與雙入、雙與雙入、雙出電路的出電路的Q點及動態(tài)參數(shù)分點及動態(tài)參數(shù)分析完全相同析完全相同3. 四種接法的比較四種接法的比較 (電路理想對稱電路理想對稱)輸入方式輸入方式： Ri均為均為2(Rb+rbe

15、)；雙入無共模，單入有共模；雙入無共模，單入有共模輸出方式輸出方式：Q點、點、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均與之有關(guān)均與之有關(guān)coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA + + 雙雙端端輸輸出出： cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1(2 )1(2)( )(2)(RRrRRrRKRrRRRArRRRA + + + + + + + + + + + 單單端端輸輸出出：說明：說明： 差放的動態(tài)指標與輸入方式無關(guān)；差放的動態(tài)指標與輸入方式無關(guān)；差放的增益、輸出電阻以及共模抑制比與輸出方式有關(guān)。差放的增益、輸出電阻以及共模抑制比與輸出方式有關(guān)。雙端輸出可以更加有

16、效地抑制零點漂移。雙端輸出可以更加有效地抑制零點漂移。關(guān)于差動放大電路動態(tài)分析的小結(jié)關(guān)于差動放大電路動態(tài)分析的小結(jié)不管差放的輸入方式和輸入信號的類型是什不管差放的輸入方式和輸入信號的類型是什么，差放的輸出電壓都可以用下式來計算：么，差放的輸出電壓都可以用下式來計算：如果輸入信號僅有差模成分時，如果輸入信號僅有差模成分時，差放差放ui1ui2uO1uO212iCuCidudOuAuAu+ + idudOuAu 如果輸入信號僅有共模成分時，如果輸入信號僅有共模成分時，iCuCOuAu 當輸入信號為任模信號時，將之分解為共模分量和差模分量的當輸入信號為任模信號時，將之分解為共模分量和差模分量的組合，

17、然后代入組合，然后代入 中進行計算。中進行計算。iCuCidudOuAuAu+ + , 1 . 0,100 uCudAA)(sin3),(sin521mVtumVtuii 例如：已知某差放的例如：已知某差放的，寫出輸出電壓，寫出輸出電壓uo的表達式。的表達式。iCuCidudOuAuAu+ + tt sin)1 . 0(sin8100 + + )(sin)1 . 0800(mVt + + );(sin821mVtuuuiiid )(sin)(2121mVtuuuiiic + + 四、改進型差分放大電路四、改進型差分放大電路 (p165)(具有恒流源的差放具有恒流源的差放) 為什么要采用電流源？為什么要采用電流源？ Re 越大，共模負反饋越強，越大，共模負反饋越強，Ac越小，越小，KCMR越越大，差放性能越好大，差放性能越好 為使靜態(tài)電流不變，為使靜態(tài)電流不變，Re 越大，導致越大，導致VEE越大越