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
例题： 1. 静态: Q点同单级
2.动态:
、 R 、R 求：A u o i
+UCC R2 82K RC2 10K(+24V)
R1 1M
C1
C2
假设: 1=2=50
T1 RS 20K RE1 Ui 27K RE2 R3 8K 43K
T2
C3 10K
RL Uo
rbe1 = 2.9K rbe2 = 1.7K
• 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
+VCC
+
U o

+
特点：
两级阻容耦合放大电路
(1) 前、后级直流电路互不相通，静态工作点相互独立； (2) 选择足够大电容，可以做到前一级输出信号几乎 不衰减地加到后一级输入端，使信号得到充分利用。 (3) 不适合传送缓慢变化的信号； (4) 无法实现线性集成电路。
多级电路的动态分析关键是要考虑级间影响。
第三章
多级放大电路及功率放大
3.1 多级放大电路概述
3.2 多级放大电路分析
3.3 差分放大电路
3.4 功率放大电路
模拟电子技术
当单级放大电路不能满足多方面的性能要求
（如Au＝104、Ri=2MΩ、 Ro=100Ω）时，应考虑采
用多级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如
何“连接”几个单级放大电路。 组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为 一级，级与级之间的连接方式称为级间耦合方式。 耦合方式：直接耦合、阻容耦合、 变压器耦合、光电耦合
在电路参数理想对称时, AC 0 , K CMRR 实际电路共模抑制比不可能趋于无穷大.
二. 差放的四种接法 在实际应用时，信号源需要有“接地”点，以避
免干扰；或负载需要有“接地”点，以安全工作。
根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有 四种接法： 双端输入双端输出 双端输入单端输出
+Vcc Rc Rb T1 Rw/2 I/2 -VEE 半边直流通路
解:(1)求Q点：
IE I 0.6mA 2 I I B E 12A 1
VCE VC VE VCC I C Rc VBE I B Rb 6.2(V )
差分放大电路举例
+Vcc Rc + uO – Rb + – I -VEE T1 RL Rw T2 Rc Rb
单端输入双端输出
单端输入单端输出
二. 差放的四种接法
1、双入双出
共模电压放大倍数:
0 A c
差模电压放大倍数:
1 ( RC // RL ) uod 2 Ad ud Rb rbe
输入电阻： ri 2(rbe Rb ) 输出电阻： ro = 2 RC
2、双入单出: 输入回路对称、输出回路不对称
Re越大，KCMR越大，电路性能越好。 （1）什么情况下Ad为“＋”？ 思考题: （2）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？
3、单入双出
共模输入: uIc uI / 2 动态指标同双入双出。
差模输入: uId uI
电路总输出电压为： uo
u A u uod uoc A d Id c Ic
2 Re
I B1
I B2
I E1
IE2
2I E
输出回路方程：
UCEQ UCQ U EQ VCC ICQ RC U BEQ
由于UCQ1 UCQ 2
uo UCQ1 UCQ 2 0
3.信号输入
共模信号 需要抑制
(1) 共模信号 uI1 = uI2 大小相等、极性相同
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。
uod 1 Ad 1 uId 1
( RC //
1 RL ) 2 Rb rbe
Ad 2 Ad 2
uod Ad uId
( RC // RL )
1 2 Rb rbe
uId 1 uId 2
uId 2
uod uod 1 uod 2
差模电压放大倍数与半边 电路电压放大倍数相等。
(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。差模信号是有用信号 (3)比较输入: uI1 、uI2 大小和极性是任意的。 分解
uI 1 uI 2 差模分量: uId 2 共模分量: uIc uI 1 uI 2 2
半边交流通路
uO Ad uI 0.47(V )
小
结
本讲主要介绍以下内容：
放大电路的耦合方式及各自的特点；
不同耦合方式放大电路的分析计算方法；
直接耦合放大电路的静态工作点的设置；
直接耦合放大电路的温漂和抑制温漂的方法； 差分放大电路的不同形式及其分析计算方法；
作业：书P182 3.6，习题集P87第9题
②采用热敏元件进行温度补偿 ③采用差分放大电路，利用特性相同的管子零
漂具有相同变化而相 互抵消。
二、差分放大电路 1、电路组成： + uo -
特点： 结构对称，且 uo uo1 uo 2 抑制零点漂移的原理： 温度变化时，两管产生相同输出变化量，从而互相抵消。
实用差分放大电路（长尾式差分放大电路）
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。
Re的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。 VEE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。
2、静态分析：(uI1 = uI2 = 0)
I B1 I B 2 I B
IC 1 IC 2 IC
基极回路电压方程：
I BQ Rb U BEQ 2 I EQ Re VEE
忽略 I BQ Rb , I EQ VEE U BEQ
（2）对差模信号的放大
uId uI 1 2 uId uI 2 2
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 RE 的电流变 化为零， RE 上没有差 uI1 模信号压降，故 RE 对 差模信号不起作用 , 相 uI2 当于短路.
ib1 , ic1
ic1 = - ic2 iRE = ie1+ ie2 = 0 uRE = 0
以两极放大为例讨论级间影响:
第一级
第二级

级间影响:
U o1 U i 2

ri2 = RL1
第一级
第二级

电压放大倍数:
A us

Uo Us



U o1 Us


Uo Ui2

A us 1 A u 2


放大倍数为各级放大倍数的乘积(考虑级间影响) 输入电阻：第一级的输入电阻 输出电阻：最后一级的输出电阻
例: uI1 =20 mV, uI2 = 16 mV 可分解成: uI1 = 18 mV + 2 mV uI2 = 18 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—差动 放大电路。
4、动态分析：
（1）对共模信号的抑制
共模电压放大倍数:
பைடு நூலகம்
uOc 共模放大倍数 Ac uIc 参数理想对称时 Ac 0
ib2 , ic2
RL
对于差模输入 信号而言，负 载RL中点电位 为0.
差模电压放大倍数: A uod d 输入电阻： ri 2(rbe Rb ) 输出电阻： ro = 2 RC
uId
1 ( RC // RL ) 2 Rb rbe
半边电路分析法： T1半边微变等效电路:
一种带恒流源的差分放大电路：
I1 I 2 I B 3
U R2 R2上的压降：
IC 3 I E 3
R2 VEE R1 R2
U R 2 U BE 3 R3
I EQ 1 I EQ 2
1 IC 3 2
恒 流 源
恒流源动态电阻为无穷大，相当于接了一个阻值为 无穷大的发射极电阻。
基本教学要求： 掌握功放基本概念及主要特点；
掌握 OCL 甲乙类互补对称电路组成和工作原理、 最大输出功率和效率的估算方法； 理解放大电路的主要技术指标和交越失真概念；
了解功放中甲类、甲乙类和乙类的含义；了解集 成功放的特点。
一、功率放大电路特点
功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，输
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
一、直接耦合
两个单管放大电路简单的直接耦合
特点：
(1)可以放大交流和缓慢 变化及直流信号； (2) 便于集成化。 (3)各级静态工作点互相影响； 基极和集电极电位会随着级数 增加而上升； (4)零点漂移。
二、阻容耦合
Rb1 C1 +
U i

RC1
C2 + VT1
Rb2
Rc2 C 3 + VT2 RL
4、单入单出
动态指标同双入单出。
三. 改进型差分放大电路----带恒流源的差放
为什么要采用恒流源? 1.为了提高共模抑制比应加大Re ，Re越大， KCMR越 大，差分放大电路的性能越好。 2.为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大，以至于 Re太大就不合理了。 综合以上两点，需要在低电源条件下，得到趋于 无穷大的Re。 解决方法：采用恒流源！
(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
共模放大倍数
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。
双入单出问题讨论: uOd 1 ( RC // RL ) Ad u Id 2 Rb rbe
( RC // R L ) uOc Ac u Ic Rb rbe 2(1 ) Re
K CMR Rb rbe 2(1 ) Re Rb rbe
(2)求 uO ：
26 rbe rbb ' (1 ) IE 300 (1 50) 26 2.5( k ) 0.6
u I
Ad
uO uO / 2 u I u I / 2
Rb
uI / 2
–
+
T1 Rw/2
+ Rc RL/2 uO
2
–
R Rc // L 2 23.5 Rw Rb rbe (1 ) 2
恒流源电路的简化画法及电路调零措施
调零电位器
调零电位器Rw: 使uI1= uI2 =0时， uO =0。
等效电阻 为无穷大
思考： 1) RW对动态参数的影响？ 2) 若RW滑动端在中点，写出Ad、Ri的表达式。
差分放大电路举例
例1、图示电路中，已知VCC= VEE =9V，VBE =0.7V， Rc=4.7 k， Rb= Rw= 100， RL=10 k， I=1.2mA， Rw的滑动端位 于中点，晶体管=50，rbb’ =300 ， uI =0.02V，求： （1）静态工作点；（2）差模输出电压uO。