基放的進階

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文章目錄

• 第三章 多級放大電路
• • 多級放大電路的耦合方式
  • • 直接耦合
    • 阻容耦合
    • 變壓器耦合
    • 光電耦合
  • 多級放大電路的動態分析
  • 直接耦合放大電路
  • • 直流耦合放大電路的零點漂移及其產生的原因
    • 差分放大電路
    • • 電路的組成
      • 長尾式差分放大電路
      • 差分放大電路的四種接法
      • • 雙端輸入單端輸出
        • 單端輸入雙端輸出
        • 單端輸入單端輸出
        • 四種接法的比較
      • 差分放大電路的改進
    • 互補輸出級電路
    • • 消除交越失真的互補輸出級
    • 準互補輸出級電路

第三章 多級放大電路

多級放大電路的耦合方式

直接耦合

前一級的輸出端直接連接到后一級的輸入端，就是直接耦合
優點：具有良好的餓低頻特性
缺點：容易發生零點漂移現象
關于克服零點漂移的方法：
采用穩壓二極管，抬高后級電路的基極電位

阻容耦合

將放大電路的前級輸出端經過電容接到后級輸入端，為阻容耦合方式
優點：可以隔絕直流信號，對高頻信號傳輸性能好
缺點：不可以放大變化緩慢的低頻信號，大容量電容不利于集成化
只有在信號頻率很高、輸出功率很大的情況下，才能使用阻容耦合方式的分立放大電路

變壓器耦合

將放大電路前級的輸出信號經過變壓器接到后級的輸入端或負載電阻上，為變壓器耦合
缺點：低頻特性差，不利于集成化。
優點：可以實現阻抗變換

光電耦合

以逛信號作為媒介來實現電信號的耦合和傳遞
優點：抗干擾能力強
輸出特性曲線

多級放大電路的動態分析

電壓放大倍數$A_u$:

$$A_u=\frac{U_{o1}}{U_i}?\frac{U_{o2}}{U_{i2}}...\frac{U_o}{U_{iN}}=A_{u1}?A_{u2}...A_{uN}$$

輸入電阻$R_i$:第一級的輸入電阻
$R_i=R_{i1}$

輸出電阻$R_o$：最后一級輸出電阻
$R_o=R_{oN}$

直接耦合放大電路

直流耦合放大電路的零點漂移及其產生的原因

將輸入端短路，用靈敏的直流表測量輸出端，會有變化緩慢的輸出電壓，這種輸入電壓為零而輸出電壓不為零的現象稱為零點漂移現象。
產生原因：電源電壓的波動，元件的老化，半導體器件參數隨溫度變化而產生的變化，都產生輸出電壓的漂移。
抑制方法：
(1).在電路中引入直流負反饋，例如典型的靜態工作點穩定電路中$R_e$的作用。
(2).采用溫度補償，利用熱敏元件來抵消放大管的變化。例如二極管。
(3).采用特性相同的管子，使他們溫度漂移相互抵消，構成差分放大電路。

差分放大電路

電路的組成

采用兩個理想對稱的三極管，兩管子的集電極電位差作為輸出，這樣可以克服溫度漂移。
當兩個輸入端加大小相等極性相同的信號$\Delta U_{I1}=\Delta U_{I2}$（共模信號）時，由于電路參數相等，所以$T_1$管和$T_2$管所產生的電流變化相等，即$\Delta i_{B1}=\Delta i_{B2}$,$\Delta i_{C1}=\Delta i_{C2}$,從因此集電極的電位的變化也相等，即$\Delta U_{C1}=\Delta U_{C2}$,所以輸出電壓$U_o=U_{C1}?U_{C2}=U_{CQ1}+\Delta U_{C1}?(U_{CQ2}+\Delta U_{C2})$=0,在參數理想對稱下，共模信號輸出為0；
當將相反極性的信號加在兩個輸入端（差模信號）,$\Delta U_{I1}=?\Delta U_{I2}$,又由于參數對稱，以$T_1$管和$T_2$管所產生的電流變化大小相等，變化方向相反，即$\Delta i_{B1}=?\Delta i_{B2}$,$\Delta i_{C1}=?\Delta i_{C2}$，因此，集電極的電位的變化也是變化大小相等，變化方向相反，即$\Delta U_{C1}=?\Delta U_{C2}$，這樣得到的輸出電壓為$\Delta U_o=\Delta U_{C1}?\Delta U_{C2}=2\Delta U_{C1}$

如上圖$R_{e1}$和$R_{e2}$使得電路的電壓放大能力變差，數值較大時不能放大，，當輸入差模信號時，發射極電流滿足$\Delta i_{E1}=?\Delta i_{E2}$,將兩電阻合二為一，可以看到，電阻$R_e$上不流經電流。

差分放大電路在參數理想對稱條件下的要求：

• 無零點漂移
• 零輸入零輸出
• 抑制共模信號
• 放大差模信號

但沒有理想對稱的兩個元件。

長尾式差分放大電路

兩側參數理想對稱
1.靜態分析
當輸入信號$U_{I1}=U_{I2}=0$時
$I_{BQ1}=I_{BQ2}=I_{BQ}$
$I_{CQ1}=I_{CQ2}=I_{CQ}$
$I_{EQ1}=I_{EQ2}=I_{EQ}$
$U_{CQ1}=U_{CQ2}=U_{CQ}$
$U_o=U_{CQ1}?U_{CQ2}=0$
晶體管輸入回路方程
$$V_{EE}=I_{BQ}{R}_b+U_{BEQ}+2I_{EQ}{R}_e$$
通常$I_{BQ}$和$R_b$很小，所以$I_{EQ}\approx \frac{V_{EE}?U_{BEQ}}{R_e}$
則$I_{BQ}=\frac{I_{EQ}}{1+\beta }$,$U_{CEQ}=U_{CQ}?U_{EQ}\approx V_{CC}?I_{CQ}{R}_e+U_{BEQ}$
選擇合適的$V_{EE}$和$R_e$則可以確定靜態工作點

2.動態分析
(1).抑制共模信號$U_{I1}=U_{I2}$
共模信號：數值相等，極性相同的輸入信號
$U_o=U_{C1}?U_{C2}=U_{CQ1}+\Delta U_{C1}?(U_{CQ2}+\Delta U_{C2})$=0
共模放大倍數$A_c$=$\frac{u_{oc}}{u_{ic}},理想對稱時$$A_c=0$
溫度變化引起的變化為共模信號

一利用對稱性，二利用R_e的負反饋

(2).放大差模信號$U_{I1}=?U_{I2}=U_{Id}/2$

$\Delta i_{B1}=?\Delta i_{B2}$,$\Delta i_{C1}=?\Delta i_{C2}$
$\Delta U_{C1}=?\Delta U_{C2}$$\Delta U_o=\Delta U_{C1}?\Delta U_{C2}=2\Delta U_{C1}$
由于$\Delta i_{E1}=?\Delta i_{E2}$，所以$R_e$對差模信號無反饋作用

動態分析圖

$\Delta U_{id}=\Delta i_B?2(R_b+r_{be})$
$\Delta U_{od}=?\Delta i_C?2(R_c//\frac{R_L}{2})$

差模放大倍數$A_d$=$\frac{u_{od}}{u_{id}}$=$\frac{?\beta (R_c//\frac{R_L}{2})}{R_b+r_{be}}$

(3)動態參數：$A_d$，$R_i$，$R_o$，$A_c$，$K_{CMR}$
共模抑制比$K_{CMR}$=$|\frac{A_d}{A_c}|$,理想參數下，$K_{CMR}$=$\infty$

差分放大電路的四種接法

四種接法為：雙端輸入雙端輸出，雙端輸入單端輸出，單端輸入雙端輸出，單端輸入單端輸出

雙端輸入單端輸出

(1)靜態分析
輸入回路沒有變化，所以$I_{EQ},I_{BQ},I_{CQ}$與雙端輸出一致

(2)動態分析
差模信號下的動態模型

差模放大倍數$A_d$

輸入電阻$R_i$
$R_i$=$2(R_b+r_{be})$
輸出電阻$R_o$
$R_o$=$R_c$

共模信號下的動態模型

共模放大倍數$A_c$

共模抑制比

單端輸入雙端輸出

$U_{id}=U_I$
$U_{ic}=\frac{U_I}{2}$
輸入差模信號的同時伴隨著共模信號輸入

$U_{od}$為靜態時兩個集電極電位差

單端輸入單端輸出

四種接法的比較

(1).輸入電阻均為2$(R_b+r_{be})$
(2).輸出方式

差分放大電路的改進

（1）$R_e$的改進
$R_e$具有共模信號時反饋的作用，$R_e$越大，溫漂越小，共模負反饋越強，電路性能越好，
但為使靜態電流$I_{EQ}$不變，只能改變$V_{EE}$，所以$R_e$太大就不合適了

所以可以用電流源代替

選擇合適的參數

與$U_{BEQ}$影響不大，可以近似為恒流
（2）加調零電位器

若滑動在中點時$A_d和R_i$

(3)場效應管差分放大電路
對輸入電阻要求很大時

互補輸出級電路

對輸出級的要求
互補輸出級是直接耦合的功率放大電路
對輸出級的要求：帶負載能力強；直流功耗小；負載電阻上無直流功耗；最大不失真輸出電壓最大


1.靜態分析
靜態時$T_1$和$T_2$均截止，$U_B=U_E=0$,$U_{CE1}=U_{CE2}=V_{CC}$

2.動態分析

消除交越失真的互補輸出級

消除失真的方法：設置合適的靜態工作點
靜態時$T_1$和$T_2$處于臨界導通狀態，有信號時至少有一方導通
偏置電路對動態性能影響小

1.二極管

2.電阻

準互補輸出級電路

R1用電流源取代

總結

以上是生活随笔為你收集整理的模拟电路技术之基础知识（三）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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