模电课件--4差分放大电路.ppt

1、Home习题解答3.1 多级放大电路的分析计算多级放大电路的分析计算3.2 差分放大电路差分放大电路内容简介 本章介绍本章介绍多级放大电路的耦合方式及分多级放大电路的耦合方式及分析方法；直接耦合多级放大电路的组成及分析方法；直接耦合多级放大电路的组成及分析；零点漂移的基本概念；差分放大电路的析；零点漂移的基本概念；差分放大电路的分析计算；互补输出级电路。分析计算；互补输出级电路。Home1.直接耦合直接耦合 Next1 级级间间耦耦合合：多多级级放放大大电电路路的的每每一一个个基基本本放放大大电电路路称称为为一一级级；级级与与级级之之间间的的连连接接称称之之为为耦耦合合。多多级级放放大大电电路

2、路有有四四种种基基本本耦耦合合方方式式：直直接接耦耦合合、阻阻容容耦耦合合、变变压压器器耦耦合和光电耦合。合和光电耦合。将将前前一一级级的的输输出出用用导导线线直直接接连连接接到到后后一一级级的的输输入入端端的耦合方式，称之为的耦合方式，称之为直接耦合直接耦合。一、直接耦合放大电路静态工作点的设置一、直接耦合放大电路静态工作点的设置 例例3.1 计计算算图图3.13.1所所示示直直接接耦耦合合放放大大电电路路的的静静态态工工作作点点，并并在在输输出出特特性性曲曲线线上上标标出出该该静静态态工工作作点点，进进行行动动态态范范围围和和失失真真的的定定性性分分析析。计计算算放放大大电电路路的的电电压

3、压放放大大倍倍数数、输输入入电电阻和输出电阻。阻和输出电阻。2HomeNextBack 已已知知：R Rs s=1.5k=1.5k，R Rb1b1=20k=20k，R Rc1c1=2.2k=2.2k，R Rc2c2=720=720，V Vcccc=12V=12V，1 1=2 2=50=50，T T1 1、T T2 2均为硅管。均为硅管。3HomeNextBack 从计算的过程可以看出，从计算的过程可以看出，直接耦合放大电路的静态工作直接耦合放大电路的静态工作点是相互影响的；从点是相互影响的；从图中图中可以可以看出，看出，T T1 1的静态工作点靠近饱的静态工作点靠近饱和区，容易产生饱和失真。和

4、区，容易产生饱和失真。4HomeNextBack5HomeNextBack直接耦合放大电路的改进形式：直接耦合放大电路的改进形式：问题：问题：Re2的接入将大大降低第二级的电压放大倍数，的接入将大大降低第二级的电压放大倍数，从而影响整个放大电路的放大能力。从而影响整个放大电路的放大能力。问题：问题：DZ的接入将逐级抬高集电极的静态电位，使之的接入将逐级抬高集电极的静态电位，使之接近于电源电压，引起后级的静态工作点不合适接近于电源电压，引起后级的静态工作点不合适。6二、直接耦合放大电路的优缺点二、直接耦合放大电路的优缺点 优优点点：具具有有良良好好的的低低频频特特性性，可可以以放放大大缓缓慢慢变

5、变化化的的信信号；无大电容和电感，容易集成。号；无大电容和电感，容易集成。HomeNextBack 缺缺点点：静静态态工工作作点点相相互互影影响响，分分析析、计计算算、设设计计较较复复杂；存在零点漂移。杂；存在零点漂移。2.阻容耦合阻容耦合 将将前前一一级级的的输输出出用用电电容容连连接接到到后后一一级级的的输输入入端端的的耦耦合方式，称之为合方式，称之为阻容耦合阻容耦合。例例3.2 图图3.5所所示示阻阻容容耦耦合合放放大大电电路路，推推导导静静态态工工作作点点、电电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。压放大倍数、输入电阻和输出电阻的表达式。7HomeNextBack 提提示示：（1 1

6、）在在直直流流通通路路上上求求解解静静态态工工作作点点，此此时时电电容容相相当当于于开开路路；（2 2）在在微微变变等等效效电电路路上上求求解解交交流流参参数数，此此时时电电容容和和直直流流电电源源均均相相当当于短路于短路。阻阻容容耦耦合合放放大大电电路路的的直直流流通通路路是是相相互互独独立立的的，电电路路的的分分析析、计计算算和和调调试试比比较较容容易易，是是分分立立元元件件放放大大电电路路的的主主要要耦耦合合方方式式。其其缺缺点点是是低低频频特特性性差差，不不能能放放大大缓缓慢慢变变化的化的 信号；由于耦合电容容量较大，所以不便于集成化。信号；由于耦合电容容量较大，所以不便于集成化。8H

7、omeNextBack 提提示示：（1 1）在在直直流流通通路路上上求求解解静静态态工工作作点点，此此时时电电容容相相当当于于开开路路，电电感感相相当当于于短短路路；（2 2）在在微微变变等等效效电电路路上上求求解解交交流流参参数数，此此时时电电容容和和直直流流电电源源均均相相当当于于短短路路，变压器相当于阻抗变换器变压器相当于阻抗变换器。3.变压器耦合变压器耦合 将将前前一一级级的的输输出出通通过过变变压压器器连连接接到到后后一一级级的的输输入入端端（或负载上）的耦合方式，称之为（或负载上）的耦合方式，称之为变压器耦合变压器耦合。例例3.3 对对图图3.6所所示示放放大大电电路路进行静态和动

8、态分析。进行静态和动态分析。9HomeNextBack 变变压压器器耦耦合合放放大大电电路路的的直直流流通通路路也也是是相相互互独独立立的的，电电路路的的分分析析、计计算算和和调调试试比比较较容容易易；可可以以实实现现阻阻抗抗变变换换，在在分分立立元元件件功功率率放放大大电电路路中中应应用用广广泛泛。其其缺缺点点是是低低频频特特性性差差，不不能能放放大大缓缓慢慢变变化化的的 信信号号；体体积积大大，而而且且非非常常笨笨重，不能集成化。重，不能集成化。4.光电耦合光电耦合 光电耦合：光电耦合：以光信号为媒质来实现电信号的耦合与传递。以光信号为媒质来实现电信号的耦合与传递。10HomeNextBa

9、ck输出特性输出特性：传输比传输比：光光电电耦耦合合放放大大电电路路的的最最大大优优点点是是可可以以实实现现输输入入回回路路和和输输出出回回路路的的电电气气隔隔离离，从从而而可可有有效效地地抑抑制制电电干干扰扰。但但其其放放大大能能力力较较差差，可可用用集成光电耦合放大器解决。集成光电耦合放大器解决。Home1.直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象 Next1零漂零漂：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。：输入短路时，输出仍有缓慢变化的电压产生。主主要要原原因因：温温度度变变化化引引起起，也也称称温温漂漂。电电源源电电压压波波动动、元件老化等也会产生输出电压的漂移。

10、元件老化等也会产生输出电压的漂移。温温漂漂指指标标：温温度度每每升升高高1度度时时，输输出出漂漂移移电电压压按按电电压压增增益益折算到输入端的等效输入漂移电压值。折算到输入端的等效输入漂移电压值。（2）采用温度补偿。采用温度补偿。（3）采用差分式放大电路。采用差分式放大电路。（1）在电路中引入直流负反馈。在电路中引入直流负反馈。一、直接耦合放大电路的零点漂移一、直接耦合放大电路的零点漂移二、抑制零点漂移的方法二、抑制零点漂移的方法2.差分放大电路差分放大电路 2电路特点电路特点：T1、T2 所在的两边电路参数完全对称。所在的两边电路参数完全对称。一、电路的组成和抑制温漂的原理一、电路的组成和抑

11、制温漂的原理HomeNextBack 温温度度变变化化和和电电源源电电压压波波动动，都都将将使使T1、T2集集电电极极电电流流产产生生变变化化，且且变变化化趋趋势势是是相相同同的的，因因此此当当从从T1、T2 集集电电极极输输出出信信号号时时，其其变变化化量量相相互互抵抵消消，理理想想情情况下，没有温漂。况下，没有温漂。31、静态分析、静态分析二、差放电路的分析计算二、差放电路的分析计算HomeNextBack42、动态分析、动态分析HomeNextBack（1）共模输入：）共模输入：uI1=uI2=uIc，称之为共模输入信号。称之为共模输入信号。以上计算结果表明：（以上计算结果表明：（1）单

12、端输出时，差放电路对共模单端输出时，差放电路对共模信号的抑制是通过信号的抑制是通过Re的强烈负的强烈负反馈实现的；（反馈实现的；（2）双端输出时，）双端输出时，差放电路对共模信号的抑制主差放电路对共模信号的抑制主要是通过电路参数的对称性实要是通过电路参数的对称性实现的；在电路参数不完全对称现的；在电路参数不完全对称时，通过时，通过Re的强烈负反馈作用，的强烈负反馈作用，进一步抑制共模信号。进一步抑制共模信号。共模电压放共模电压放大倍数大倍数共模电压放共模电压放大倍数大倍数5HomeNextBack（2）差模输入：）差模输入：uI1=-uI2=uId/2，称之为差模输入信号。称之为差模输入信号。

13、6HomeNextBack差模电压放差模电压放大倍数大倍数思考题思考题 （1 1）为什么差放可以抑制零）为什么差放可以抑制零漂？（漂？（2 2）当输出端接负载电）当输出端接负载电阻阻R RL L时，静态工作点和差模电时，静态工作点和差模电压放大倍数如何？压放大倍数如何？解答解答7HomeNextBack共模抑制比：共模抑制比：三、差放电路的四种接法三、差放电路的四种接法 前前面面我我们们已已经经介介绍绍了了双双入入双双出出和和双双入入单单出出两两种种接接法法。输输入入信信号号除除了了可可以以接接在在差差放放电电路路的的两两个个输输入入端端之之间间，还还可可以以单单端端输输入入（如如图图3.19

14、所所示示），输输出出也也可可以以采采用用单单端端和和双双端端两两种种形形式式，从从而而构构成成单单入入双双出出和和单入单出单入单出两种接法。两种接法。8HomeNextBack 单单端端输输入入可可以以等等效效为为图图3.29所所示示输输入入方方式式：既既有有差差模模输输入入信信号号uI，又又有有共共模模输输入入信信号号uI/2；输输出出电电压压既既包包括括差差模模信信号号，又又包包括括共共模模信信号号。单单入入单单出出、单单入入双双出出情情况况下下的的静静态态分分析析和和差差模模信信号号的的分分析析对对应应于于双双入入单单出出、双双入入双双出出时的情况，没有差别。时的情况，没有差别。对对共共

15、模模信信号号而而言言，单单入入双双出出在在理理想想情情况况下下，其其共共模模信信号号完完全全被被抑抑制制，可可以以等等效效为为双双入入双双出出的的情情况况；但但在在电电路路参参数数不不完完全全一一致致时时，存存在在共共模模双双出出电电压压。而而单单入入单单出出就就一一定定存存在在共共模模输输出出电压，共模电压放大倍数的计算与双入单出相同。电压，共模电压放大倍数的计算与双入单出相同。9HomeNextBack四、差放电路的改进形式四、差放电路的改进形式 差差放放电电路路依依靠靠电电路路的的对对称称性性抑抑制制零零漂漂，当当电电路路对对称称性性不不好好时时，将将产产生生零零漂漂，故故在在两两管管发

16、发射射极极之之间间增增加加一一阻阻值值很很小小的的调调零零电电位位器器Rw，以以使使uI1=uI2=0时，时，uO=0。此此外外，增增加加Re的的阻阻值值，可可以以增增加加抑抑制制零零漂漂的的效效果果，但但同同时时需需要要提提高高电电源源电电压压，并并且且在在集集成成电电路路中中，大大阻阻值值电电阻阻制制作作困困难难，所所以以改改用用恒恒流源代替流源代替Re。Rw的接入对差模电压放大倍的接入对差模电压放大倍数、输入和输出电阻有何影响数、输入和输出电阻有何影响？解解:(1)求求Q点：点：10HomeNextBack 例例3.4 图图3.22所示电路中，已知所示电路中，已知VCC=VEE=9V，VBE=0.7V，Rc=4.7 k，Rb=Rw=100，RL=10 k，I=1.2mA，Rw的的滑动端位于中点，晶体管滑动端位于中点，晶体管=50，rbb=300 ，uI=0.02V，求：求：（1）静态工作点；（）静态工作点；（2）差模输出电压）差模输出电压 uO。(2)求求 uO：HomeNextBack1112HomeNextBack 例例3.5 如图如图3.23所示电路，求：所示电路，求：（1