多级放大电路与差分放大电路
差分放大电路的作用差分放大电路特点
差分放大电路的作用与特点差分放大电路的作用差分放大电路广泛应用于模拟电路、数模混合电路、高速和高精度信号处理以及信号调理等领域。
差分放大电路起到的作用有以下两个方面：1. 差分信号转换为单端信号差分放大电路能够将差分输入信号转化为单端输出信号，以满足不同应用场合的要求。
在电路设计中，常会有多种差分信号或单端信号存在于电路中，因此需要利用差分放大电路将差分信号转换为单端信号。
在传输差分信号的信号线上，使用差分放大电路进行差分信号转换，甚至可以增加传输距离。
2. 放大差分信号幅度在信号调理的过程中，常常需要对输入信号进行放大处理。
差分放大电路作为一种放大器，可以放大不同幅度的差分信号，并输出到下一级电路中。
差分放大电路不仅可以增加信号幅度，而且可以提高信号的抗干扰能力，提高整个系统的稳定性。
差分放大电路的特点差分放大电路不仅能够将差分信号转换为单端信号，还有以下几个特点：1. 抗共模干扰能力强差分放大电路是通过比较两个输入信号的差异来放大信号的。
由于两个输入信号是对称的，并且两个输入信号的共模分量一般在差分放大电路中被抵消，因此差分放大电路对共模信号具有较强的抑制能力。
即使输入信号存在一定的共模干扰，通过差分放大电路处理后，输出信号也能够保持较好的正常工作。
2. 带宽宽、稳定性好差分放大电路的带宽较宽，稳定性较好。
由于差分放大电路中采用了两个互补的信号进行放大，使得差分放大电路具有相对较大的增益带宽乘积（GBP）。
同时，由于差分输入信号在差分放大器内部被抵消，使得差分放大电路具有较好的稳定性。
因此，差分放大电路被广泛应用于高速通信、高精度测量等领域。
3. 集成度高随着集成电路技术的发展，差分放大电路也逐渐实现了微型化和集成化。
差分放大电路已经被应用于单片微处理器、微控制器、数据采集卡、移动通信终端等电子产品中。
差分放大电路的集成度越高，电路复杂度越低，生产成本也越低，同时为电子产品的实现提供了更多可能性。
第三章 多级放大电路
(2)求解 A u ,Ri和Ro.
为了求出第一级的电压放大倍数A 为了求出第一级的电压放大倍数 u1,首先应求出其负载 电阻,即第二级的输入电阻: 电阻,即第二级的输入电阻:
R i 2 = R 5 // [r be 2 + (1 + β )( R 6 // R L ) ]
【 】
内容 回顾
场效应管同样有三个极; 场效应管同样有三个极;其功能和三极管对应 相似;只是三极管用电流控制电流, 相似;只是三极管用电流控制电流,场效应管用电 压控制电流. 压控制电流. 场效应管放大电路的组成原则和三极管放大 电路相似, 电路相似,即: 场效应管必须工作在恒流区.( .(电路的静态工 1,场效应管必须工作在恒流区.(电路的静态工 作点合适) 作点合适) 交流信号能顺畅传输.(交流通路合理) .(交流通路合理 2,交流信号能顺畅传输.(交流通路合理) 场效应管放大电路仅要求了解即可. 场效应管放大电路仅要求了解即可.
2,交流信号在放大电路中能顺畅传输. ,交流信号在放大电路中能顺畅传输.
3. 输入信号能通过输入回路作用于放大管. 输入信号能通过输入回路作用于放大管. 4. 输出回路将变化的电流作用于负载. 输出回路将变化的电流作用于负载.
当ui=0时,称放大电路处于静态. 时
【 】
内容 回顾
(IBQ,UBEQ) ( ICQ,UCEQ )
Au =
(1+ β ) Re Rb + rbe + (1+ β ) Re
Au =
βRc r + (1 + β ) R e
be
R i = R b + rbe + (1 + β ) R e
电工学(少学时)唐介第9章 基本放大电路
9.2 放大电路的工作原理 9.3 放大电路的静态分析 9.4 放大电路的动态分析 9.5 双极型晶体管基本放大电路
9.8 多级放大电路 9.9 差分放大电路
教学要求：
第9章 基本放大电路
1. 理解共射极单管放大电路的基本结构和工作原理。 2. 掌握静态工作点的估算和动态微变等效电路的分析方法。 了解输入电阻、输出电阻的概念。了解放大电路的频率特性。 3. 要很好理解共射放大电路、共集放大电路的特点。 4. 了解多级放大的概念。掌握阻容耦合放大电路的静态和动 态方法。了解直接耦合放大电路中的零点漂移现象。 5. 了解差动放大电路的工作原理，了解差模信号和共模信号 的概念。 重点：单管放大电路的基本结构和工作原理，共射放大电路、 共集放大电路静态和动态分析方法。直接耦合放大电路中的零 点漂移现象。 难点：放大电路的工作原理及静态和动态分析方法。
例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。
+UCC RB IB RC + + TUCE UBE – – IC
由KVL可得：
U CC I B RB U BE I E RE I B RB UBE (1 β ) I B RE
U CC U BE IB RB (1 β ) RE
+ + TUCE UBE – – IE
–
直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE )
对交流信号(有输入信号ui时的交流分量) XC 0，C 可看作 C2 对地短路 RB 短路。忽略电源的内 + iC + 阻，电源的端电压恒 C1 iB + 定，直流电源对交流 T uCE 短路 + + + 可看作短路。 RS 短路 uBE – RL uo – ui + – iE 交流通路 u
基本 放大电路
第三节 多级放大电路
四、阻容耦合多级放大电路的分析
由两级共射放大电路采用阻容耦合组成的多级放大电路如 图7-17所示。
由图7-17可得阻容耦合放大电路的特点: (1)优点 因电容具有“隔直”作用，所以各级电路的静态
工作点相互独立，互不影响。这给放大电路的分析、设计和 调试带来厂很大的方便。此外，还具有体积小、质量轻等优 点。 (2)缺点 因电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输 过程中，会受到一定的衰减。尤其对于变化缓慢的信号容抗 很大，不便于传输。此外，在集成电路中，制造大容量的电 容很困难，所以这种祸合方式下的多级放大电路不便于集成。
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第三节 多级放大电路
三、变压器耦合
我们把级与级之间通过变压器连接的方式称为变压器耦合。 其电路如图7-16所示。
变压器耦合的特点: (1)优点 因变压器不能传输直流信号，只能传输交流信号
和进行阻抗变换，所以，各级电路的静态工作点相互独立， 互不影响。改变变压器的匝数比，容易实现阻抗变换，因而 容易获得较大的输出功率。 (2)缺点 变压器体积大而重，不便于集成。同时频率特性 差，也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。
分压偏置共射极放大电路如图7-12 (a)所示，发射极电阻 RE起直流负反馈作用，在外界因素变化时，自动调节工作点 的位置，使静态工作点稳定。
分压偏置共射极放大电路的直流通路如图7-12 (b)所示电路
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第二节 共集电极电路
一、共集电极放大电路的组成
如图7-13 (a)所示，由于直流电源对交流信号相当于短路， 集电极便成为输入与输出回路的公共端，因此这个电路称为 共集电极放大电路，简称共集放大器，又称射极输出器它的 直流通路如图7-13 ( b)所示，交流通路如图7-13 (c)所示。
几种常见的放大电路原理图解
几种常见的放大电路原理图解展开全文能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频;接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。
首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开，然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。
放大电路有它本身的特点：一是有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析;二是电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。
在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路：低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在 20 赫～ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
( 1 )共发射极放大电路图 1 ( a )是共发射极放大电路。
C1 是输入电容， C2 是输出电容，三极管 VT 就是起放大作用的器件， RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电阻。
1 、 3 端是输入， 2 、 3 端是输出。
3 端是公共点，通常是接地的，也称“地”端。
静态时的直流通路见图1 ( b )，动态时交流通路见图 1 ( c )。
电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多，输出电压的相位和输入电压是相反的，性能不够稳定，可用于一般场合。
( 2 )分压式偏置共发射极放大电路图 2 比图 1 多用 3 个元件。
基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的，所以称为分压偏置。
发射极中增加电阻 RE 和电容 CE ， CE 称交流旁路电容，对交流是短路的; RE 则有直流负反馈作用。
多级放大电路和差分放大电路
小结： 小结：
1、多级放大器的耦合方式和指标计算 2、差分放大电路的性能分析
作业：见参考书2，P104 17
U O1 U O2 U O3 Au = ⋅ ⋅ = Au1 ⋅ Au2 ⋅ Au3 U i U i2 U i3
加以推广到n级放大器
Au = Au1 ⋅ Au2 ⋅ Au3 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Aun
图6 三级阻容耦合放大电路
＋ UCC Rb C1 ＋ ＋ Ui － Rb ri
11 2
＋ UCC Rb C2 Rc
22 2
Rc
12
1
C2 ＋ V Uo
1
C3 ＋ Uo ri
＋
V
3
2
Rb
Re
1
＋ Ce
21
Re
2
1＋ Ce2Fra bibliotek(a)
(b)
图7 考虑前后级相互影响
（2） 输入电阻和输出电阻 一般说来, 多级放大电路的输入电阻就是输入级的 输入电阻, 而输出电阻就是输出级的输出电阻。由于多 级放大电路的放大倍数为各级放大倍数的乘积, 所以, 在 设计多级放大电路的输入级和输出级时, 主要考虑输入 电阻和输出电阻的要求, 而放大倍数的要求由中间级完 成。 具体计算输入电阻和输出电阻时, 可直接利用已有 的公式。但要注意, 有的电路形式, 要考虑后级对输入级 电阻的影响和前一级对输出电阻的影响。
第一级:
I BQ
U CC − U BE 14.3 = = ≈ 0.012mA Rb1 + (1 + β ) Re1 150 + 1020
I CQ = βI BQ = 50 × 0.012 = 0.61mA U CEQ ≈ U CC − I CQ Re1 = 15 − 0.61 × 20 = 2.8V
模电3-多级放大电路
)U BE5
动态时：ub1 ub3 ui
§3.5 直接耦合多级放大电路读图
一、放大电路的读图方法 二、例题
一、放大电路的读图方法
1. 化整为零：按信号流通顺序将N级放大电路分
为N个基本放大电路。
2. 识别电路：分析每级电路属于哪种基本电路，
有何特点。
3. 统观总体：分析整个电路的性能特点。 4. 定量估算：必要时需估算主要动态参数。
解决方法：采用电流源取代Re！
具有恒流源差分放大电路的组成
等效电阻 为无穷大
近似为 恒流
I2
IB3，IE3
R2 R1 R2
VEE UBEQ R3
六、差分放大电路的改进
1. 加调零电位器 RW
1) RW取值应大些？还是小些？ 2) RW对动态参数的影响？ 3) 若RW滑动端在中点，写出Ad、 Ri的表达式。
输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
uId uI，uIc uI / 2
2. 单端输入双端输出
问题讨论： （1）UOQ产生的原因？ （2）如何减小共模输出 电压？
静态时的值
测试:
uO
Ad
uI
Ac
uI 2
U OQ
差模输出 共模输出
3. 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下
输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入， 单端输入时有共模信号输入。
共模信号：大小相等，极性相同。
差模信号：大小相等，极性相反.
典型电路
在理想对称的情况下： 1. 克服零点漂移； 2. 零输入零输出； 3. 抑制共模信号； 4. 放大差模信号。
I BQ1 I BQ2 I BQ ICQ1 ICQ2 ICQ I EQ1 I EQ2 I EQ U CQ1 U CQ2 U CQ uO U CQ1 U CQ2 0
3放大电路基本知识
V1
V2
ui2
VEE IEE = (VEE – UBEQ) / REE
REE
ICQ1 = ICQ2
ICQ1
RC uo
RC
UCQ1 UCQ2
+VCC
ICQ2
(VEE – UBEQ) / 2REE UCQ1 = VCC – ICQ1RC
f
效率
=
最大输出功率Pom 直流提供功率PDC
三种基本组态放大电路
共发射极放大电路
一、 电路组成
RB1 RC
C1 +
R+ S us
+ ui RB2 RE
+VCC
C2
+
+
RL uo
+
CE
VCC(直流电源)：
• 使发射结正偏，集电结反偏 • 向负载和各元件提供功率 C1、C2(耦合电容)： • 隔直流、通交流 RB1 、RB2(基极偏置电阻)： • 提供合适的基极电流
差分放大电路的工作原理
一、电路组成及静态分析
特点：
RC
RC
uo
VCC
a. 两个输入端， 两个输出端；
ui1
V1
V2
ui2
b. 元件参数对称；
REE
VEE c. 双电源供电； d. ui1 = ui2 时，uo = 0
能有效地克服零点漂移
RC
RC
uo
VCC VEE = UBEQ + IEEREE
ui1
Ri 6 000
ii 3 A
ui 18 mV
600 16.7 A 10 mV
60
30 A 1.82 mV
运算放大器差分放大电路
运算放大器差分放大电路
运算放大器差分放大电路指的是使用运算放大器（Op Amp）实现差分放大的电路。
在差分放大器中，信号会在输入级别被放大，但在输出之前会进行相位反转，因此所得到的输出值是输入信号的差值，即其中一个输入信号与另一个输入信号的差值。
差分放大器通常用于取样、保持进行差分放大的信号，以便对其进行进一步的处理。
在很多应用中，差分放大器用于测量两个不同信号之间的差异，比如测量温度差异或测量声音强度差异。
差分放大电路的一般设计如下：
其中，VSIN1和VSIN2是分别连接到差分放大器的两个输入端的信号源，R1、R2、R3和R4是用于实现放大增益的电阻，VOUT是差分放大器的输出，RL是用于连接到输出端的负载电阻。
在差分放大器电路中，R1和R2连接到运算放大器的反馈回路，使得输出与反馈端起到持平作用，因此差分放大器的输出与差异信号的放大比率为：
$$\frac{R2}{R1}*\frac{R4}{R3}$$。
当输入信号VSIN1和VSIN2之间没有差异时，输出电压为零。
如果有一个信号比另一个信号高，则会在输出电压端产生一个差异值。
差分放大器具有高输入阻抗和低输出阻抗，因此它可以将两个信号源之间的电压差放大到较高的电平，从而提高系统的信噪比（SNR）。
由于其高精度和低噪声等优点，差分放大器常用于测量、控制、信号处理以及医疗和科学领域的应用中。
多级放大及功放
差模信号的等效电路
对差模输入:
uOd 1 ( RC // RL ) Ad u Id 2 Rb rbe
Ri 2( Rb rbe )
Ro RC
对共模输入:
依靠电阻Re来抑制零点漂移。
RE对共模信号起作用，并且iRE=2ie1
( RC // R L ) uOc Ac uIc Rb rbe 2(1 ) Re
Re的共模负反馈作用
uOc 共模放大倍数 Ac uIc 参数理想对称时 Ac 0
对于每一边 电路，Re=?
Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号
如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓ 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
• 电路参数对称性：
uIc iB1 iB 2，iC 1 iC 2 uC 1 uC 2 uo 0
当温度变化时：uC1= uC2 △uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0 所以能有效地抑制温漂（零漂）。
（1）对共模信号的抑制
CE
US
一、直接耦合放大电路的零点漂移 零点漂移：
当 ui= 0v 时,输出发生缓慢无规则的变化的现象。
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
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。
抑制零点漂移的方法：
①引入直流负反馈以稳定Q点
双入单出问题讨论: uOd 1 ( RC // RL ) Ad u Id 2 Rb rbe
多级放大电路与差分放大电路
将多级放大电路与差分放大电路相结合，可以进一步提高 信号放大的性能，实现高增益、低噪声、高抗干扰能力的 放大电路。
研究不足与展望
深入研究非线性失真
目前对于多级放大电路和差分放 大电路的研究主要集中在线性范 围内，对于非线性失真的研究相 对较少。未来可以进一步深入研 究非线性失真对电路性能的影响， 并提出相应的优化措施。
感谢您的观看
THANKS
低失真
由于差分放大电路采用对称结构，因此可以减小 信号的失真度，提高信号的保真度。
3
宽频带
差分放大电路的带宽通常比单端放大电路更宽， 因此可以适应更高频率的信号放大。
差分放大电路的应用
仪器仪表
01
在测量和控制系统中，差分放大电路常被用于将微弱的差分信
号放大为可用的标准信号。
通信系统
02
在通信系统中，差分放大电路可用于提高信号的抗干扰能力和
多级放大电路与差分放大电 路
目录
• 引言 • 多级放大电路概述 • 差分放大电路概述 • 多级放大电路与差分放大电路的比较 • 多级放大电路与差分放大电路的优缺点分析 • 多级放大电路与差分放大电路的应用案例 • 结论与展望
01
引言
目的和背景
深入了解多级放大电 路与差分放大电路的 原理和性能。
输入阻抗低
差分放大电路的输入阻抗较低，可能对信号源 产生负载效应。
对称性要求高
差分放大电路要求两个输入端的信号严格对称，否则可能导致性能下降。
06
多级放大电路与差分放大电 路的应用案例
多级放大电路的应用案例
音频放大器
在音频设备中，多级放大电路用于将微弱的音频信号放大到足够的幅度，以驱动扬声器产生声音。通过多级放大，可 以实现高增益和低失真。
模拟电子技术基础 3.3差分放大电路PPT课件
ic2 = ic1
而（对镜像源）：
二、双端变单端的转换电路
对共模信号：
ic4 = ic3 ≈ ic1
iL = ic4 – ic2 = 0
uoc = 0
ic2 = ic1
而
具有双端输出的效果！
3.3.4 差分放大电路的差模传输特性
O
ui
iC
iC1
iC2
I0
UT
-UT
4UT
采用 V3 管代替 R
4 FET管电流源
I0 = IREF
2、有源负载
以电流源取代电阻作放大电路的负载。
优点：既提高了电压放大倍数，又设置了合适的工作点。
一、电流源与有源负载
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路
CMOS差分放大电路
V1、V2构成差放， V3、V4构成电流源作有源负载， V5、V6 、V7构成电流源提供偏置。
第3章 放大电路基础
3.1 放大电路的基础知识 3.2 基本组态放大电路 3.3 差分放大电路 3.4 互补对称功率放大电路 3.5 多级放大器
3.3 差分放大电路
3.3.1 基本差分放大电路
3.3.2 电流源与具有电流源的差分放大电路
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
差分放大电路又称差动放大电路，简称差放，具有输出电压近似与两个输入电压之差成正比的特性，是集成运放中重要的基本单元电路。
3.3.3 差分放大电路的差模传输特性及应用
一、电路组成及静态分析
一般
3.3.1 基本差分放大电路
结构特点： 1 两个输入端，两个输出端； 2 电路结构和元件参数对称； 3 双电源供电； 4 RE是公共发射极电阻。
第三章(2) 差分 功率
结论：差模电压放大倍数等于半电路电压放大倍数。
共模输入与共模抑制比
(1) 共模电压增益
uoc uc1 uc2 Auc 0 uic uic
（2）共模抑制比 共模抑制比KCMR是用来衡量差分放大电 路对差模信号的放大能力和对共模信号的抑 制能力的指标，它定义为：
K CMR
共模信号交流通路
I1 + V1 – N1
Tr
I2 + V2 – N2 RL
C1
Rb22
' RL (N1 / N 2 ) 2 RL
变压器耦合放大电路
变压器的阻抗变换
变压器耦合的最大优点
在传送交流传号的同时，还可以进行电压、电流和阻抗的变换。
变压器的等效电路
工作原理：
U1 I 1 n, 1 U2 I2 n
RB2
IC I0
RE
+VCC RC
电流源 代替差 分电路 中的 RE
uod
RC
ui1 V1 I0
VE
E
V2 ui2
3.具有电流源的差分放大电路
RC +VCC
RC
uo
ui1
V1 V2 IC3 V3 R3
简化 画法
+VCC
RC
ui2
IC4 R2 R1
uo
RC
IREF
ui1 V1
V2 ui2
V4
I0
VE
ui1
V1
ui2
IREF
(2)求电路的差模 Aud，Rid，Ro。
第 三 章(2)
1 2 3 多级放大电路 差分放大电路 功率放大电路
1
引 言
多级放大电路
多级放大电路与差分放大电路
为
1 2
UCC
；
ui
R1 D1
输出电容CL上 O
的电压也等于
1 2
UCC
；
t
D2
R1 和 D1、D2
R2
上的压降使两管获
+UCC
T1
iC1
uo
A + CL + O
RL uo T2 iC2
t
得合适的偏压，工 作在甲乙类状态。
OTL互补对称放大电路
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。
U CC
U CC
V1
V2
ui
ui
RL uo
RL uo
U CC V1
ic1
ui V2
RL uo
ic2
U CC
1. OTL电路 (1) 特点
+UCC
T1、T2的特性一致； 一个NPN型、一个PNP型
T1 C
两管均接成射极输出器； +
输出端有大电容；
ui
uo
输入交流信号ui的负半周 +
RL
T2导通、T1截止；
ui
T2 ic2
电容放电，相当于电源 -
交流通路 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变， 则负载上得到的交流信号正负半周对称。
(4) 交越失真
ui
当输入信号ui为正弦波时，
输出信号在过零前后出现的
O
t
失真称为交越失真。
交越失真产生的原因
uo
R3
第3章 多级放大电路(3)、第六章反馈的概念
单入双 出电路
Ad
( Rc //
RL 2(R +r ) b be 2 ) Rb rbe
Ro=2Rc
Ac 0
c L
1 ( Rc // RL) 2(Rb+rbe ( R // R ) 单入单 Ac Ad Ro=Rc Rb r 2(1 ) Re ) 2 Rb rbe 出电路
uOc ( Rc // RL ) 1 ( Rc // RL) Ac Ad uIc Rb rbe 2( 1 ) Re 2 Rb rbe
KCMR
Ad Rb rbe 2(1 ) Re Ac 2( Rb rbe)
3、单端输入双端输出电路
VEE UBEQ IEQ 2 Re
IBQ IEQ 1
UCEQ UCQ UEQ VCC ICQRc UBEQ
2）对共模信号的抑制作用：
uI 1 uI 2
差分电路对共模信 号有很强的抑制作用。 在电路参数理想对称 的情况下，Ac=0。
3） 对差模信号的放大作用
I 2 IB 3
R2 UB 3 VEE R1 R 2
UB 3 UBE 3 IC 3 IE 3 R3 IC 3 IEQ1 IEQ 2 2
例:电路参数理想对称，T的β均为50，rbb΄=100Ω， UBEQ≈0.7V。试计算RW滑动端在中点时，T1管和T2管 的发射极静态电流IEQ，以及动态参数Ad和Ri。
6.1.2 反馈的判断
一、有无反馈的判断
(a) 没有连接输入 与输出端的通路， 即：无反馈通路， 电路无反馈。
6.1.2 反馈的判断
一、有无反馈的判断
If
多级放大电路
第五章多级放大电路第一节多级放大电路在实际工作中，为了放大非常微弱的信号，需要把若干个基本放大电路连接起来，组成多级放大电路，以获得更高的放大倍数和功率输出。
多级放大电路内部各级之间的连接方式称为耦合方式。
常用的耦合方式有三种，即阻容耦合方式、直接耦合方式和变压器耦合方式。
1.多级放大电路的耦合方式1.1阻容耦合通过电容和电阻将信号由一级传输到另一级的方式称为阻容耦合。
图所示电路是典型的两级阻容耦合放大电路。
优点：耦合电容的隔直通交作用，使两级Q相互独立，给设计和调试带来了方便；缺点：放大频率较低的信号将产生较大的衰减，不适合传递变化缓慢的信号，更不能传递直流信号；加之不便于集成化，因而在应用上也就存在一定的局限性。
1.2直接耦合多级放大电路中各级之间直接（或通过电阻）连接的方式，称为直接耦合。
直接耦合放大电路具有结构简单、便于集成化、能够放大变化十分缓慢的信号、信号传输效率高等优点，在集成电路中获得了广泛的应用。
直接耦合放大电路存在的最突出的问题是零点漂移问题。
所谓零点漂移是指把一个直接耦合放大电路的输入端短路时，即输入信号为零时，由于种种原因引起输出电压发生漂移（波动）。
1.3变压器耦合变压器耦合放大电路如图所示。
这种耦合电路的特点是：级间无直流通路，各级Q独立；变压器具有阻抗变换作用，可获最佳负载；变压器造价高、体积大、不能集成，其应用受到限制。
1.4级间耦合的优、缺点及应用比较2.直接耦合放大电路的特殊问题——零点漂移2.1零点漂移所谓零点漂移是指当把一个直接耦合放大电路的输入端短路时，即输入信号为零时，由于种种原因引起输出电压发生漂移（波动）。
产生零点漂移的原因很多。
如晶体管的参数随温度的年华、电源、电压的波动等，其中，温度的影响是最重要的。
在多级放大电路中，又已第一、第二级的漂移影响最为严重。
因此，抑制零点漂移着重点在第一、第二级。
2.2差分式放大电路（观看视频）在直接耦合多级放大电路中抑制零点漂移最有效的电路结构是差动放大电路。
第十讲互补输出级
(Rc ∥ RL )
2(Rb rbe )
Ac
Rb
(Rc ∥ RL ) rbe 2(1 )Re
K CMR
Rb
rbe 2(1 )Re
2(Rb rbe )
Ro Rc
讨论1：具有恒流源的差分放大电路
为什么要采用电流源？
Re 越大，共模负反馈越 强，单端输出时的Ac越小， KCMR越大，差分放大电路 的性能越好。
如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导 通状态，那么当有信号输入时两只管子中至少 有一只导通，因而消除了交越失真。
二极管导通时，对直流电源的作用可近似等效 为一个0.6～0.8V的直流电池，对交流信号的 作用可等效为一个数值很小的动态电阻。
三、消除交越失真的互补输出级
静态：UB1B2 UD1 UD2 动态：ub1 ub2 ui
第四章 集成运算放大电路
第四章 集成运算放大电路
一、概述 二、集成运放中的电流源电路 三、集成运放电路分析 四、集成运放的主要性能指标 五、集成运放的种类
一、概述
集成运算放大电路，简称集成运放，是一个高性能的直接 耦合多级放大电路。因首先用于信号的运算，故而得名。
1. 集成运放的特点
（1）直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采 用差分放大电路和电流源电路。 （2）用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂 并不增加制作工序。 （3）用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制 作的大电阻。 （4）采用复合管。
§3.3 互补输出级
一、对输出级的要求 二、基本电路 三、消除交越失真的互补输出级 四、准互补输出级 五、直接耦合多级放大电路
一、对输出级的要求
互补输出级是直接耦合的功率放大电路。 对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小； 负载电阻上无直流功耗； 射极输出形式 最大不失真输出电压最大。
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uid
od
Au
电压 放大倍数
只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放 大后的有用信号才能被很好地区分出来。
抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路 的一个重要的问题。 由于不采用电容，直接耦合放大电路具有良好 的低频特性。
|Au | | Auo | 0.707| Auo |
例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV ui2 = 8 mV － 2 mV 例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV 放大器只 放大两个 输入信号 的差值信 号—差动 放大电路。
C
2
(3) 动态时
设输入端在UCC/2 直流基础上加入正弦信号。 输入交流信号ui的正半周 T1导通、T2截止； 同时给电容充电
输入交流信号ui的负半周 + ui T 导通、T 截止；
2 1
T1 ic1 + uo A RL T2 ic2
uo
电容放电，相当于电源 交流通路 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变， 则负载上得到的交流信号正负半周对称。
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。
1) 零点漂移的抑制
RC
ui1
U CC RC
ui2
uo
V1
V2
RE U EE
静态时，ui1 = ui2 = 0 uo= VC1 － VC2 = 0 当温度升高时ICVC （两管变化量相等） uo= (VC1 + VC1 ) － (VC2 + VC2 ) = 0 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。
KCMR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。
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 uo = Ad （ui1 － ui2 ） = Ad uid 若电路不完全对称，则 Ac 0， 实际输出电压 uo = Ac uic + Ad uid 即共模信号对输出有影响 。
(4) 交越失真 当输入信号ui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， ui < 死区电压晶体管导通不好。 克服交越失真的措施
ui
O
t
uo
O
交越失真
t
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。
U CC
RC
ui1
uo
RC
ui2
V1
V2
RE U EE
RE的作用
ic1 ic1
温度↑
u BE1 iB1
iRE uRE
ic2 ic2
u BE2 iB2
2) 信号输入
RC
ui1
U CC RC
ui2
uo
方式2
E
T1 PNP
ie
B
T2 NPN
B
ib
E ie ib
PNP
ic C
ic C
复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同
复合管的电流放大系数 1 2
O
通频带
幅频特性
fH
f
适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间 都是直接耦合。
6.6 差分放大电路
1 差分放大电路的工作原理 差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。
U CC
RC
ui1
uo
RC
ui2
两个输入、 两个输出 两管静态工 作点相同
V1
V2
RE U EE
2.阻容耦合放大电路 两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接 RB1
C1 +
RC1 T1 RE1
C2 + +
RB1
RC2
T2
+UCC
C3 +
+ + RL
RS
ES
+
U iRB2 +
– –
+ U O1 R
CE1 –
B2
RE2
Uo
–
CE2 第二级 负载
信号源
第一级
3.变压器耦合放大电路 两级之间通过耦合变压器 T 与下级输入电阻连接
O
t
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。
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。 一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电 压作为衡量零点漂移的指标。 输出端 漂移电压 u
晶体管的工作状态
IC Q
O
iC
UCE
O
t
IC Q UCE
iC
O
O
t
甲类工作状态 晶体管在输入信号 的整个周期都导通, 静态IC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IC=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IC 0， 一般功放常采用。
2
t D2 R2
+UCC
T1 iC1 uo +O RL uo T2 iC2
A +
CL t
OTL互补对称放大电路
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。
+UCC R3 C +
+ Ui
T1 R1 D1 D2 T2 R2 + uo
6.7 互补对称功率放大电路
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
对功率放大电路的基本要求
(1) 在不失真的情况下能输出尽可能大的率 η 电源供给的直流功率
T2
RE2
–
直接耦合存在的三个问题： (1) 前后级静态工作点相互影响
U CC
RB1
RC1 V1
I B1
I RC1
RC2
V2
I RC2 uo
ui
I B2
VS
(2) 静态零输出问题
U CC
RE2 RB1
ui
RC1 V2 V1 RC2
U CC
(3) 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。 uo
uo
V1
V2
差模信号 是有用信号
RE U EE
(2) 差模信号 ui1 = – ui2 大小相等、极性相反 两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，
uo= (VC1－VC1 )－(VC2 + VC１ ) =－2 VC1
即对差模信号有放大能力。
(3) 比较输入 ui1 、ui2 大小和极性是任意的。
6.5 多级放大电路及其级间耦合方式
输入
输入级
第二级
推动级
输出级
输出
多级放大电路的框图
1.耦合方式 信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放 大器与负载之间的连接方式。 常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器 耦合。 静态：保证各级有合适的Q点 对耦合电 波形不失真 路的要求 动态: 传送信号 减少压降损失
IC Q
O
iC
O
UCE
t
2
互补对称放大电路
(一) 乙类互补对称放大电路 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本 形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由 于省去了变压器而被称为无输出变压器(Output Transformerless)电路，简称OTL电路。若互补对称 电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无 输出电容(Output Capacitorless)电路，简称OCL电 路。 OTL电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源 供电。
ui2 = 18 mV － 2 mV
共模信号 差模信号
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。
2 差分放大电路的输入输出方式
双输出端，双输入端，四种输入输出方式
U CC RC V1 ui1
U CC RC RC V1 ui1
RC
uo
uo
ui
V2 ui2
RE
U EE
V2 ui2
ui
RE
U EE
反相输入
同相输入
3 共模抑制比 (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。
共模抑制比
差模放大倍数
K CMR
Ad AC
Ad K CMR (dB) 20lg (分贝 ) AC
V1
V2
共模信号 U EE 需要抑制 (1) 共模信号 ui1 = ui2 大小相等、极性相同
RE
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。 差动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。
2) 信号输入
RC
ui1
U CC RC