15基本放大电路PartC课件.ppt

1、15.7 差动放大电路15.7.1 15.7.1 差动放大电路的工作原理差动放大电路的工作原理+ui1-+uo -RCRB2T1RB1RCRB2T2RB1+UCC+ui2-特点：特点：结构对称结构对称即：即：1=2=UBE1=UBE2=UBE rbe1=rbe2=rbe差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。两管两管静态工静态工作点相同作点相同1.1.零点漂移的抑制零点漂移的抑制uo=VC1-VC2 =0当当 ui1=ui2=0 时：时：当温度变化时：当温度变化时：IC1=IC2，VC1=VC2设设T iC1 ,iC2 vC1 ,vC2 (增量相

2、等增量相等)uo=vC1-vC2=0+ui1-+uo -RCRB2T1RB1RCRB2T2RB1+UCC+ui2-2.2.输入信号分类输入信号分类(1)差模差模(differential mode)输入输入ui1=-ui2=uid(2)共模共模(common mode)输入输入ui1=ui2=uic任意输入的信号任意输入的信号 ui1,ui2，都可分解成，都可分解成:差模分量和共模分量。差模分量和共模分量。(3)比较输入比较输入两输入端加的信号大小相等、极性相反。两输入端加的信号大小相等、极性相同。ui1=uic+uid ；ui2=ui ic-uid例例:ui1=20 mV,ui2=10 mV

3、则：则：uid=5mV,uic=15mV 差模分量差模分量:i1i2id2uuu 共模分量共模分量:i1i2ic2uuu ui1=15mV +5mV；ui2=15mV-5mV+uo+ui1+UCCRCT1RBRCT2RBREUEE+ui2+uo1+uo2iBiBiEiCiEiCRP15.7.2 15.7.2 典型差动放大电路典型差动放大电路特点：特点：加入射极电阻加入射极电阻RE；加入负电源加入负电源-UEE，采用正采用正负双电源供电。负双电源供电。为了使左右平衡，为了使左右平衡，可设置调零电位器可设置调零电位器双电源的作用：双电源的作用：（1）使信号变化幅度加大。）使信号变化幅度加大。（2）

4、IB1、IB2由负电源由负电源-UEE提供。提供。+uo+ui1+UCCRCT1RBRCT2RBREUEE+ui2+uo1+uo2iBiBiEiCiEiCRP设设ui1=ui2=0RE:对对共模信号有很共模信号有很强负反馈作用强负反馈作用,抑制温度漂移。抑制温度漂移。对对差模信号差模信号基本上不影响放大效果。基本上不影响放大效果。温度温度IC1IC2IE UREUBE1UBE2IB2IB1IC1IC2RE的作用的作用 T1RBRERC-UEE+UCC15.7.3 15.7.3 差分放大电路对差模信号的放大差分放大电路对差模信号的放大1.静态分析静态分析IB1=IB2=IBIC1=IC2=ICI

5、C1=IC2=IC=IB ECEE2EIIR BBBEEEE2R IUR IE UE1=UE2=IBRBUBE UCE1=UCE2=UC1UE1CEBE2IEIR UC1=UC2=UCCICRC 0=C2C1O UUU-+UBEIBIC2IEUCE+-RE 对差模信号不起作用，其单管对差模信号不起作用，其单管差模电压放大倍数为：差模电压放大倍数为：o1bCCd1i1bBbeBbe()ui RRAui RrRr o2d2d1i2BbeCuRAAuRr oo1o2d1i1d2i2d1i1i2d1i()uuuA uA uAuuA u 双端输出双端输出（1 1）双端输入）双端输入2.2.动态分析动态分

6、析iBiCuo1ui1RCT1RB+-差模电压放大倍数差模电压放大倍数oLdd1iBbeuRAAuRr 差模输入电阻为差模输入电阻为iBbe2()rRr 差模输出电阻为差模输出电阻为oC2rR 若带负载，若带负载，RL中点电位为中点电位为 0,所以放大倍数：所以放大倍数：Ldd1d2Bbe11(/)2CRRAAARr 同相输出同相输出o1o1Cii1Bbe122duuRAuuRr 单端输出的电压放大倍数为双端输出的一半单端输出的电压放大倍数为双端输出的一半.反相输出反相输出o2o2Cdii2Bbe122uuRAuuRr 单端输出单端输出（2 2）单端输入）单端输入对对Ad而言，双端输入与单端输

7、入效果是一样的。而言，双端输入与单端输入效果是一样的。15.7.4 15.7.4 共模抑制比共模抑制比(CMRR)例例:Ad=-200，Ac=0.1 KCMRR=20 lg (-200)/0.1=66 dBCMRR Common Mode Rejection Ratio KCMRR=KCMRR(dB)=(分贝分贝)dcAAdc20logAA共模抑制比越大，表示电路放大差模共模抑制比越大，表示电路放大差模信号和抑制共模信号的能力越强。信号和抑制共模信号的能力越强。例：例：扩音系统扩音系统实际负载实际负载什么是功率放大器？什么是功率放大器？在电子系统中，模拟信号被放大在电子系统中，模拟信号被放大后

8、，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、器动作、仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器。很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器。功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取15.8互补对称功率放大电路(1)在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。功放电路中电功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值管的极限值:ICM

9、 、UCEM 、PCM。由于信号大，功率放。由于信号大，功率放大电路工作的动态范围大。大电路工作的动态范围大。必须注意防止波形失真。必须注意防止波形失真。ICMPCMUCEMiCuCE15.8.1 对功率放大电路的基本要求(2)电源提供的能量尽可能地转换给负载，以减少晶体管电源提供的能量尽可能地转换给负载，以减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（及线路上的损失。即注意提高电路的效率（）。）。Pomax:负载上得到的交流信号功率。负载上得到的交流信号功率。PE：电源提供的直流功率。电源提供的直流功率。%100maxEoPP（3）功放管散热和保护问题）功放管散热和保护问题BJT的几种工作

10、状态：的几种工作状态：甲类甲类：Q点适中点适中,在正弦信号的整个周期内均有电流流过在正弦信号的整个周期内均有电流流过BJT。这种电路功率损耗较大，效率较低，最高只能达到这种电路功率损耗较大，效率较低，最高只能达到5050。Q1iCuCEVCEQICQ乙类：乙类：放大电路的静态工作点设置在交流负载线的截止点，放大电路的静态工作点设置在交流负载线的截止点，晶体管仅在输入信号的半个周期导通。这种电路功率损耗晶体管仅在输入信号的半个周期导通。这种电路功率损耗减到最少，使效率大大提高减到最少，使效率大大提高。iCuCEQ2ICQUCCiCuCE甲乙类：甲乙类：放大电路的静态工作点介于甲类和乙类之间，放大

11、电路的静态工作点介于甲类和乙类之间，晶体管有不大的静态偏流。其失真情况和效率介于甲晶体管有不大的静态偏流。其失真情况和效率介于甲类和乙类之间。类和乙类之间。Q3ICQVCC类型与失真类型与失真如何解决效率低的问题？如何解决效率低的问题？办法：办法：降低降低Q点。点。既降低既降低Q点又不会引起截止失真的办法：点又不会引起截止失真的办法：采用采用互补对称射极输出电路。互补对称射极输出电路。缺点：缺点：但又会引起截止失真。但又会引起截止失真。互补对称功放的类型互补对称功放的类型 无输出变压器形式无输出变压器形式 （OTL电路）电路）无输出电容形式无输出电容形式 （OCL电路）电路）互补对称：互补对称

12、：电路中采用两支晶体管，电路中采用两支晶体管，NPN、PNP各一支；两管特性一致。各一支；两管特性一致。类型：类型：15.8.2 互补对称功放电路 1、特点、特点(1)单电源供电；单电源供电；(2)输出加有大电容。输出加有大电容。2、静态分析、静态分析 T1、T2 特性对称，特性对称，CCA,2UU CCC2UU CCi2Uu T2+C+UCC0.5UCCRLuiT1A+uo-UC一、无输出变压器一、无输出变压器(OTL)的互补对称功放电路的互补对称功放电路 3.3.动态分析动态分析设输入端在设输入端在 0.5UCC 直流电基础上加入正弦信号。直流电基础上加入正弦信号。若输出电容足够大，若输出

13、电容足够大，UC基基本保持在本保持在0.5UCC，负载上，负载上得到的交流信号正负半周得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。对称，但存在交越失真。ic1ic2交越失真交越失真当当 时，时，T1导通、导通、T2截止；截止；CCi2Uu 当当 时，时，T1截止、截止、T2导通。导通。CCi2Uu 0.5UCCuit两个晶体管都只在半个周期内工作，两个晶体管都只在半个周期内工作，称为称为乙类放大乙类放大。T2+C+UCC0.5UCCRLuiT1A+uo-UC交越失真交越失真4.4.电路的改进电路的改进RLT1T2+UCC+ui-+uo-R2R1R2D1D2C+克服交越失真克服交越失真5.电路中

14、增加复合管电路中增加复合管增加复合管的目的是：增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。扩大电流的驱动能力。复合管的构成方式：复合管的构成方式：ECBT1T2ibic方式一：方式一：CBEibicc11 bb2e11bc22 b2cc1c2121b12 b,(1),(1)iiiiiiiiiiii 复合复合NPN型型BECibic 1 2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。方式二：方式二：T1ECBT2ibic复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效后晶体管的性能确定均如下：后晶体管的性能确定均如下：复合复合P

15、NP型型6.功率计算功率计算Q3ICQVCCiCuCE设电路工作在乙类极限状态，则输出电压的最大值为：设电路工作在乙类极限状态，则输出电压的最大值为：L2CCL2oMoMoMoMoMoM822222RURURUUIUPLoMceCC12MUUU (1)最大不失真输出功率最大不失真输出功率PoM(2)电源供给的功率电源供给的功率PEECCC(AV)PUI CCCCC(AV)0LL1sin()222UUItdtRR Q3ICQVCCiCuCE（3）效率）效率 2oMCCL2ECCL/8=78.5%/24PURPUR 理想状态理想状态,实际实际效率要低些。效率要低些。二、无输出电容（二、无输出电容（

16、OCLOCL）的乙类互补对称功放电路）的乙类互补对称功放电路1.工作原理（设工作原理（设ui为正弦波）为正弦波）电路的结构特点：电路的结构特点：（1）由由NPN型、型、PNP型三极型三极管构成两个对称的射极输出管构成两个对称的射极输出器对接而成。器对接而成。（2）双电源供电。）双电源供电。（3）输入输出端不加隔直电容。）输入输出端不加隔直电容。RLT1T2+UCC+ui-+uo-R2R1R2D1D2-UCCA3.动态分析：动态分析：ui 0VT1截止，截止，T2导通导通ui 0VT1导通，导通，T2截止截止iL=ic1;iL=ic2因此，不需要隔直电容。因此，不需要隔直电容。2.静态分析：静态

17、分析：ui=0V T1、T2 微导通微导通IC1=IC2 uo=0VRLT1T2+UCC+ui-+uo-R2R1R2D1D2-UCCAic2ic1 两个三极管在信号正、两个三极管在信号正、负半周轮流导通，使负载得负半周轮流导通，使负载得到一个完整的波形。到一个完整的波形。a av vi i=0(=0(静态）静态）V VBE1BE1=V=VBE2BE2=0,T=0,T1 1T T2 2均截止均截止,I IC1C1=I=IC2C2=0,=0,乙类工作状态乙类工作状态.b bv vi i0(0(动态）动态）,加入正弦波信号加入正弦波信号 v vi i 正半周正半周,T,T1 1导通导通,T,T2 2

18、截止截止,射极输出器射极输出器,输出输出v vi i正半周正半周 v vi i 负半周负半周,T,T2 2导通导通,T,T1 1截止截止,射极输出器射极输出器,输出输出v vi i负半周负半周可见可见,T,T1 1T T2 2轮流导通半个周期轮流导通半个周期,称称推挽式电路推挽式电路.(1).最大不失真输出功率最大不失真输出功率Pomax 2)()2(=L2CESCCL2CESCComaxRVVRVVP 实际输出功率实际输出功率L2omLomomooo222=RVRVVIVP 忽略忽略VCES时时L2CComax2 RVP 4.OCL电路的参数计算电路的参数计算 单个管子在半个周期内的管耗单个

19、管子在半个周期内的管耗)(d)(21=0LooCCT1tRvvVP (2).管耗管耗PT两管管耗两管管耗)d(sin)sin(210LomomCCtRtVtVV )d()sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVV )4(12omomCCLVVVR T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR(3).电源供给的功率电源供给的功率PV ToV=PPPLomCC2RVV当当时时，CComVV 2L2CCVmRVP (4).效率效率 CComVo4=VVPP 当当时时，CComVV%78.54 练习练习1：1.电路如图所示。管子电路如图所示。管子T1、T2在输入信号在输入信号vi的

20、作用下的作用下,一周期内轮流导电约一周期内轮流导电约180度，电源电压度，电源电压Vcc=25v，负，负载载RL=4，|VCES|=1V，试计算：，试计算：在输入信号在输入信号vi12V(有效值有效值)正正弦波时，电路的输出功率、管弦波时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给功率和电路耗、直流电源供给功率和电路的效率。的效率。(2)求求电路的最大输出功率和效率。电路的最大输出功率和效率。iL-VCCRLViT1T2Vo+VCC功率放大电路如图所示，设功率放大电路如图所示，设VCC=12V，RL=8，BJT的极限参的极限参数位数位ICM=2A，|V(BR)CEO|=30V，PCM=5W。试求。试求：（：（1）Pom，并，并检验检验BJT是否能安全工作？（是否能安全工作？（2）放大电路在）放大电路在=0.6=0.6时的输出功时的输出功率率P Po o值。值。练习：练习：20020 mA/V51m g421010 1471010 对应电极对应电极 BEC GSD