1、第第3 3章章 差分放大電路差分放大電路 功率放大電路功率放大電路多級放大電路多級放大電路集成運算放大器集成運算放大器 3.3.1 1 差動放大電路差動放大電路返回返回1 1 原理電路原理電路2 2 典型的差動放大電路典型的差動放大電路長尾電路長尾電路3 3 恒流源差動放大電路恒流源差動放大電路1 1 原理電路原理電路1) 1) 結構特點結構特點2022-7-3 兩半電路完全對稱兩半電路完全對稱 有兩個輸入端，兩個輸出端有兩個輸入端，兩個輸出端1)1)結構特點：結構特點：1 1 原理電路原理電路TIC1IC2UO1UO2對稱對稱IC1= IC2VC1= VC2UO=UO1 - - UO2=0對

2、零點漂對零點漂移有抑移有抑制作用制作用 差放對零漂的抑制動畫差放對零漂的抑制動畫輸入信號加在輸入信號加在1 1端和端和2 2端端有三種輸入方式有三種輸入方式差模信號輸入差模信號輸入：ui1=- -ui2，即即ui1和和ui2為大小相等，相位相反的一對信號。為大小相等，相位相反的一對信號。ib1ib2ic1ic2uo1ui20uo2uo=uo1- - uo2 0n差模電壓放大倍數差模電壓放大倍數1u11212121u2u2uuuuuuuAAioiiooiiod差模電壓放大倍數等于單管電壓放大倍數，差模電壓放大倍數等于單管電壓放大倍數，說明用了兩倍的電路并沒有提高電壓放大倍數說明用了兩倍的電路并沒

3、有提高電壓放大倍數ib1ic1uo1ui20ui10uo=uo1- uo2 =0n共模電壓放大倍數共模電壓放大倍數0uu1iocAib2ic2uo2對共模電壓放大倍數抑制對共模電壓放大倍數抑制ui1ui22uu2uuu21211iiiii2uu2uuu21212iiiii共模信號差模信號差模信號共模信號動畫差模信號共模信號動畫CdCMRRAAK理想理想：KCMRR)dB( |AA|lgKCdCMR20靜態沒有調零靜態沒有調零每個管子的漂移沒有被抑制每個管子的漂移沒有被抑制CRCCV1uiouCR1BR2ui1BR1uo2uo2134+-+-+-+-+-WREREEV2 2 典型的差動放大電路典

4、型的差動放大電路長尾電路長尾電路（1 1）增加元件的作用）增加元件的作用（2 2） 長尾電路的分析長尾電路的分析CRCCV1uiouCR1BR2ui1BR1uo2uo2134+-+-+-+-+-WREREEV（1 1）增加元）增加元件的作用件的作用對共模信號有很強的負反饋作用，對差模信號短路對共模信號有很強的負反饋作用，對差模信號短路調零電位器，調零電位器，使使vi=0時時vo=0共模反饋電阻，共模反饋電阻，能區別對待共模能區別對待共模和差模信號和差模信號提供提供RE上的上的直流壓降，直流壓降，保證保證VE0（2 2） 長尾電路的分析長尾電路的分析信號的輸入方式：若信號加到信號的輸入方式：若信

5、號加到1 1端和端和2 2端之間，稱為端之間，稱為雙端輸入雙端輸入CRCCViuouCR1BR1BR1uo2uo2134+-+-+-+-WREREEV信號僅從一個輸入端信號僅從一個輸入端和地之間和地之間加入，另一端接地，加入，另一端接地，稱為稱為單端輸入。單端輸入。CRCCViuouCR1BR1BR1uo2uo2134+-+-+-+-WREREEV2022-7-3從從C C1 1（3 3端）端）和和C C2 2（4 4端）之間輸出稱為端）之間輸出稱為雙端輸出雙端輸出CRCCViuouCR1BR1BR2134+-+-WREREEV同相輸入端同相輸入端-輸出信號一定時，輸入信號與輸出信號輸出信號一

6、定時，輸入信號與輸出信號極性相同的那個輸入端。極性相同的那個輸入端。 反之，則為反之，則為反相輸入端反相輸入端。 僅從集電極僅從集電極C C1 1或或C C2 2 對地輸出，另一端開路，稱為對地輸出，另一端開路，稱為單端單端輸出輸出。CRCCViuouCR1BR1BR2134+-+-WREREEVECCE1=UVV EB1BEB121UR)(RVIEEBC1=II 由由IB的計算式可知，的計算式可知，RE對一半差分電路對一半差分電路而言，只有而言，只有2RE 才能獲得相同的電壓降。才能獲得相同的電壓降。cCCCC1=RIVVEEECE12=VRIVBERIVU=B1B1E1另：思考：接入負載后

7、，靜態工作點有無變化？思考：接入負載后，靜態工作點有無變化？0V)2R/2(RIRIEEEWC1BEB1B1UT T2 2管的靜態工作點與管的靜態工作點與T T1 1管的相同管的相同CRCCViuouCR1BR1BR2134+-+-WREREEVEB1BE2B121UR)(RVIIEEBB1C1=IIIC21BB12E1U=BEERIVVLCCCCCRVIRVV11C1可求出可求出VC111CE1UECVVCC22=RIVVCCC22CE2UECVVCRCCViuouCR1BR1BR2134+-+-WREREEV 差分放大電路的差模工作狀態分為四種: 1. 雙端輸入、雙端輸出（雙-雙） 2.

8、雙端輸入、單端輸出（雙-單） 3. 單端輸入、雙端輸出（單-雙） 4. 單端輸入、單端輸出（單-單） 主要討論的問題有： 差模電壓放大倍數 差模輸入電阻 輸出電阻1u2121uuuuuuAAiiooiod這種方式適用于雙端這種方式適用于雙端輸入，輸出均不接地輸入，輸出均不接地的情況。的情況。a 雙端輸入雙端輸入雙端輸出雙端輸出差模輸入電阻差模輸入電阻1R2Ridi輸出電阻輸出電阻1R2Roo差模電壓放大倍數差模電壓放大倍數2uu1ii22iiuu211/R)(rRRAWbeBcd1uAAd212R1/R)(rRWbeBid差模輸入電阻差模輸入電阻差模電壓放大倍數差模電壓放大倍數 輸出電阻輸出電

9、阻CooR2R2R1半邊電路的微變等效電路半邊電路的微變等效電路 差模信號輸入時，差模信號輸入時，RE上的交流信號抵消，雖然上的交流信號抵消，雖然RE上上沒并聯電容，但對交流信號仍短路。沒并聯電容，但對交流信號仍短路。 差模電壓放大倍數差模電壓放大倍數= =單管的電壓放大倍數。單管的電壓放大倍數。 RB影響電壓放大倍數影響電壓放大倍數 外接負載時，負載分到每個管子的輸出端為外接負載時，負載分到每個管子的輸出端為RL/22/)1 (2/be1cWBLdRrRRRAu22212d21uuuuuuuu22AAiiioioioCRCCViuouCR1BR1BR2134+-+-WREREEV1u11d2

10、1uuuuu2AAiioiob 雙端輸入雙端輸入單端輸出單端輸出這種方式適用于將這種方式適用于將差模信號轉換為單差模信號轉換為單端輸出的信號。端輸出的信號。雙端輸入單端輸出因只利雙端輸入單端輸出因只利用了一個集電極輸出的變化量，用了一個集電極輸出的變化量，所以它的差模電壓放大倍數是所以它的差模電壓放大倍數是雙端輸出的二分之一。雙端輸出的二分之一。若從若從3端輸出端輸出若從若從4端輸出端輸出212R1/R)(rRWbeBid 輸出電阻差模電壓放大倍數差模電壓放大倍數 差模輸入電阻差模輸入電阻/R)(rR)R/R(AAWbeBLC2122111udC1ooRRRCRCCViuouCR1BR1BR2

11、134+-+-WREREEV1 1 RL對靜態工作點有影響。對靜態工作點有影響。2 2 差模電壓放大倍數差模電壓放大倍數= =單管的電壓放大倍數的一半。單管的電壓放大倍數的一半。3 3 Ad可正可負：可正可負： 若信號從若信號從3 3端輸出，則端輸出，則1 1端為反相輸入端，端為反相輸入端，2 2端為同相輸入端。端為同相輸入端。 若信號從若信號從4 4端輸出，則端輸出，則2 2端為反相輸入端，端為反相輸入端，1 1端為同相輸入端。端為同相輸入端。4 4 單端輸出時，只靠射極電阻單端輸出時，只靠射極電阻RE來抑制零漂，兩管零漂互相補償來抑制零漂，兩管零漂互相補償的作用消失，故其零漂較大，共模電壓

12、放大倍數較大的作用消失，故其零漂較大，共模電壓放大倍數較大)R)(rRR|R)/RR)(rRR|RAEbeBLCWEbeBLCio21221uu11CCRCCViuouCR1BR1BR2134EREEVWRLR+-+-1BRCRberbibi13iuouLRER22/WR+-+-說明說明CRCCViuouCR1BR1BR2134+-+ -WREREEV 單端輸入信號可以轉單端輸入信號可以轉換為雙端輸入換為雙端輸入2121/R)(rR)R/R(AWbeBLcd這種方式用于將單端信號轉這種方式用于將單端信號轉換成雙端差分信號換成雙端差分信號, , 可用于可用于輸出負載不接地的情況。輸出負載不接地的

13、情況。ui1 = ui2 = ui /2單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出與與雙端輸入雙端輸出雙端輸入雙端輸出結結果一樣果一樣CbeRr2212R1/R)(rRWbeBidbe1Lcd2/rRRRAB 單端輸入單端輸出與雙端輸入單端輸出一樣CoR10RRbeBidrR 12RCRCCViuouCR1BR1BR2134+-+-WREREEV1 1 問題的提出問題的提出CdCMRRAAK提高共模抑制比，有兩個途徑，一是增大差模電壓放大倍提高共模抑制比，有兩個途徑，一是增大差模電壓放大倍數，一是減小共模電壓放大倍數數，一是減小共模電壓放大倍數, ,為了提高共模抑制比應加為了提高共模抑制比應加大大R R

14、e e 。但但R Re e加大后，為保證工作點不變，必須提高負電源，加大后，為保證工作點不變，必須提高負電源，這是不經濟的。能否找到一個器件這是不經濟的。能否找到一個器件交流電阻大，直流電阻交流電阻大，直流電阻小？小？IQUUQIQUIIVR IrU直流電阻直流電阻交流電阻交流電阻 利用三極管利用三極管CE兩端的恒流特性代替兩端的恒流特性代替RE電路分析電路分析 靜態分析：從靜態分析：從T3開開始始)VV(RRREECCBBBAB212U333UUCEBEABEIRI2321CEEIIIBBBECCCCCECERIRIV121UUU動態分析與長尾電路一樣，即增加的元件不影響動態參數動態分析與長

15、尾電路一樣，即增加的元件不影響動態參數CCCCCCRIVVV21BBBEEERIVV121U由圖可得由圖可得UBE1 + IE1R1 = UBE2 + IE2R2由于由于 UBE1 UBE2 ，則則22E11ERIRI 忽略忽略基極電流基極電流，可得，可得11C1REF22ORRIIIRR兩個三極管的集電極電流之比近似與發射極電阻兩個三極管的集電極電流之比近似與發射極電阻的阻值成反比，的阻值成反比，故稱為故稱為比例電流源比例電流源。1、比例電流源、比例電流源+VCCRIREF V1 V2IOIB1IB22IBIC1R1R22. 鏡像電流源鏡像電流源(Current Mirror)基準電流：基準

16、電流：CCBE1RVUIR由于由于 V1與與 V2 參數基本相同，參數基本相同，UBE1 = UBE2，則：，則：IB1 = IB2 = IBC1RBRC222/OIIIIII所以所以R112/OII當當滿足滿足 2 時，則時，則CCBE1ROVUIIRIC1 = IC2 = ICIC1V1V2IO3. 具有電流源的差分放大電路具有電流源的差分放大電路簡化電路圖簡化電路圖總結：總結： 2/)1 ( 2)/(1dWbeBLCRrRRRA單2/)1 (2/be1cWBLdRrRRRA雙LCLCddR2R2R2RAA單雙2A/ARddL單雙時，即空載時，只有當4/3A/ARRddL單雙時，當C二者比

17、值為：二者比值為： 雙端輸出和單端輸出時放大倍數的關系：雙端輸出和單端輸出時放大倍數的關系：3.3.2.1 2.1 概述概述3.3.2.2 2.2 變壓器耦合功率放大電路變壓器耦合功率放大電路3.3.2.3 2.3 無輸出變壓器無輸出變壓器 乙類互補功率放大電路乙類互補功率放大電路 -（OTLOTL電路）電路）3.3.2.4 2.4 無輸出電容乙類互補功率放大電路無輸出電容乙類互補功率放大電路 -（OCLOCL電路）電路）3.3.2.5 2.5 復合管復合管3.2.6 3.2.6 功放電路的分析計算功放電路的分析計算返回2 2、效率要高：放大電路輸出給負載的功率是由直流電源、效率要高：放大電路

18、輸出給負載的功率是由直流電源提供的，若效率不高，則能量浪費，管子溫度升高，提供的，若效率不高，則能量浪費，管子溫度升高，減短管子的壽命。放大電路的效率用減短管子的壽命。放大電路的效率用表示，為：表示，為： =P=POMAXOMAX/P/PE E，其中其中P POMAXOMAX為最大輸出功率，等于輸出電壓為最大輸出功率，等于輸出電壓和輸出電流和輸出電流有效值有效值的乘積；的乘積；P PE E為電源提供的功率。為電源提供的功率。多級放大電路的末級是功率放大電路，多級放大電路的末級是功率放大電路，功率放大電路功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。該電路應是一種以輸出較大功率為目的的放大電

19、路。該電路應達到的基本要求：達到的基本要求：一、基本要求1 1、為了獲得盡可能大的輸出功率，必須使、為了獲得盡可能大的輸出功率，必須使 輸出信號輸出信號電壓和電流都要大；三極管工作在極限狀態，要選用電壓和電流都要大；三極管工作在極限狀態，要選用功率管，放大電路的輸出電阻與負載匹配。功率管，放大電路的輸出電阻與負載匹配。4 4、要考慮管子的散熱、要考慮管子的散熱3 3、盡量減小非線性失真、盡量減小非線性失真二、功放的工作狀態二、功放的工作狀態三極管根據導通時間可分為如下三個狀態，三極管根據導通時間可分為如下三個狀態， 甲類甲類-三極管三極管360360導電；導電； 甲乙類甲乙類-三極管三極管18

20、0180360360導電導電 乙類乙類-三極管三極管180180導電導電 甲乙類180360導電乙類180導電 圖4.01 三極管的工作狀態甲類360導電2 2、乙類、甲乙類：靜態工作點設、乙類、甲乙類：靜態工作點設在截止區或在交流負載線的下半在截止區或在交流負載線的下半部分，信號出現了部分失真。部分，信號出現了部分失真。ICUCE Q1Q21 1、甲類：靜態工作點大致在交流負載線的中點，甲類放大的效、甲類：靜態工作點大致在交流負載線的中點，甲類放大的效率不高，理論上不超過率不高，理論上不超過50%50%。無論有無信號輸入，電源都無論有無信號輸入，電源都提供功率提供功率P PE E=V=VCC

21、CCI IC C ，要提高要提高效率，減小電源提供的功率，效率，減小電源提供的功率，即即Q Q下移。下移。 QICUCE 功率放大電路必須考慮效率問題。為了降低靜態時的功率放大電路必須考慮效率問題。為了降低靜態時的工作電流，三極管從甲類工作狀態改為乙類或甲乙類工作電流，三極管從甲類工作狀態改為乙類或甲乙類工作狀態。此時雖降低了靜態工作電流，但又產生了工作狀態。此時雖降低了靜態工作電流，但又產生了失真問題。如果不能解決失真問題。如果不能解決乙類狀態下的失真問題，乙類狀態下的失真問題，乙類工作狀態在功率放大乙類工作狀態在功率放大電路中就不能采用。推挽電路中就不能采用。推挽電路和互補對稱電路較好電路

22、和互補對稱電路較好地解決了乙類工作狀態下地解決了乙類工作狀態下的失真問題。的失真問題。ICUCE Q1Q2返回返回234524860110uCE(V)iC(mA)iB=80 A60 A20 A40 AtuCE(V)iC(mA)tQR RL L選擇適當，選擇適當，可得最大不失可得最大不失真輸出電壓和真輸出電壓和電流電流iuouLRCCVCR2CBR1C+-+-RL選擇很重要，實際選擇很重要，實際RL L都偏小要得到合適都偏小要得到合適RL L，就需，就需要進行阻抗匹配，變壓器可實現。要進行阻抗匹配，變壓器可實現。LLR)NN(R221通過調通過調N1、N2來選出最佳的來選出最佳的RL工作在甲類效

23、率低，變壓器體積工作在甲類效率低，變壓器體積大，低頻響應差，不能集成大，低頻響應差，不能集成1 1 利用射極輸出器實現阻抗匹配利用射極輸出器實現阻抗匹配2 2 乙類互補功率放大電路乙類互補功率放大電路（OTL電路電路） LbeLbeBLRrRrRR)1 ()1 (|可通過選取可通過選取來來得到最優負載得到最優負載 乙類互補功率放大乙類互補功率放大電路如圖所示。它電路如圖所示。它由一對由一對NPNNPN、PNPPNP特特性相同的互補三極性相同的互補三極管組成。這種電路管組成。這種電路也稱為也稱為OTLOTL互補功互補功率放大電路。率放大電路。（1 1）電路組成）電路組成動態時，當輸入信號處于正半

24、周時，動態時，當輸入信號處于正半周時，T T1導通，導通，T2截止，截止，ie1流過負載，產生流過負載，產生uo, ,同時對電容充電。同時對電容充電。當輸入信號為負半周時，當輸入信號為負半周時，T T1截止，截止，T T2導導通，電容放電，產生電流通，電容放電，產生電流ie2通過負載通過負載RL，按圖中方向由下到上，與假設正方向按圖中方向由下到上，與假設正方向相反。相反。靜態時，靜態時，VB = VA = VCC /2 ，T1、T2截止，截止，即處于乙類工作狀態，電容兩端的電壓為即處于乙類工作狀態，電容兩端的電壓為VCC /2/2 于是兩個三極管一個正半周，一個負于是兩個三極管一個正半周，一個

25、負半周輪流導電，半周輪流導電，在負載上將正半周和在負載上將正半周和負半周合成在一起，得到一個完整的負半周合成在一起，得到一個完整的不失真波形。不失真波形。動畫動畫17-4 OTL17-4 OTL電路電路VAVB 嚴格說，輸入信號很小時，達不到三極管的開啟電壓，嚴格說，輸入信號很小時，達不到三極管的開啟電壓，三極管不導電。因此在正、負半周交替過零處會出現三極管不導電。因此在正、負半周交替過零處會出現一些一些非線性失真非線性失真，這個失真稱為，這個失真稱為交越失真交越失真。如圖所示。如圖所示。交越失真交越失真 如何克服如何克服交越失真呢？交越失真呢？動畫動畫17-117-1交越失真交越失真為解決交

26、越失真，可給三極管稍稍加一點偏置，使之工作在甲為解決交越失真，可給三極管稍稍加一點偏置，使之工作在甲乙類。此時的互補功率放大電路如圖所示。乙類。此時的互補功率放大電路如圖所示。 (a)利用二極管提供偏置電壓 (b)利用三極管恒壓源提供偏置 返回返回OTL電路存在的問題是：電路存在的問題是：電路中的大電容，無法放大變化緩慢的信號。電路中的大電容，無法放大變化緩慢的信號。另外也無法集成。另外也無法集成。引出無輸出電容的引出無輸出電容的乙類互補功率放大乙類互補功率放大電路（電路（OCLOCL電路）電路）動畫動畫17-1 OCL17-1 OCL電路電路 復合管的復合管的是兩個管是兩個管1 1、 2 2

27、的乘積。的乘積。 復合管的類型與第一管的類型相同。復合管的類型與第一管的類型相同。 復合管的輸入電阻大，約為單管輸入電阻的復合管的輸入電阻大，約為單管輸入電阻的倍。倍。 第一個管子用小功率管，第二個管子用大功率第一個管子用小功率管，第二個管子用大功率管。則配對時，只需配第一個同類型的大功率管。管。則配對時，只需配第一個同類型的大功率管。 在功率放大電路中使用復合管時，要注意的問在功率放大電路中使用復合管時，要注意的問題是：第二個管子的輸入電流應與第一個管子的題是：第二個管子的輸入電流應與第一個管子的輸出電流一致。且每個復合管的發射結均能正偏。輸出電流一致。且每個復合管的發射結均能正偏。 返回返

28、回3.2.6 3.2.6 功放電路的分析計算功放電路的分析計算OOOIPUIOOMOMOMOMOIIPU2122ULCESCCLOMOMOMOmR)V(RIP22U221U21U210CEuCiQ2UCCCESUOMUCEutVAVBdtiVTPOCCTE01tdRVLOCCu20tdRtVLOMCCsinU20LOMCCRVULCESCCCCER)V(VPU20CEuCiQ2UCCCESUOMUCEutVAVB%100EOMPP%VCCOM1002U%RVRLOMCCLOM100UU212LOMOMOMOMRIP2U21U21LOMCCERVPULCESCCCCER)V(VPU2LCESCC

29、OmR)V(P2U221%V)V(CCCESCC1002U2OOOIPUIOOMOMOMOMOIIPU2122ULCESCCLOMOMOMOmR)V(RIP22U21U21U210CEuCiQ2CCVCESUOMU1uCEtdtiVTPcCCTE1011dtRVLOCCu20dtRtsinVLOMCCU20LOMCCRVULCESCCCCER)V(VPU2LOMCCERVPU2總%PPEOM100總%VCCOM1004U%RVRLOMCCLOM100U2U212LOMOMOMOMRIP2U21U21LCESCCCCER)V(VPU2總LCESCCOmR)V(P2U21%V)V(CCCESCC1

30、004ULOMCCERVPU2總OCL 電路和電路和 OTL 電路的比較電路的比較OCLOTL 電源電源雙雙電源電源單單電源電源信號信號交、直流交、直流交流交流頻率響應頻率響應好好fL 取決于輸出耦合電容取決于輸出耦合電容 C電路結構電路結構較較簡單簡單較較復雜復雜PomaxLCC2Lom22121RVRU LCC2L2om8121RVRU 例：在例：在OTL和和OCL電路中，電路中，VCC均為均為15V，RL=10,UCES=1V，分別求兩電路最大不失真輸出時的最大輸出，分別求兩電路最大不失真輸出時的最大輸出功率、電源提供的功率、效率功率、電源提供的功率、效率.解：在解：在OTL電路中，最大

31、不失真電路中，最大不失真輸出時最大輸出功率為：輸出時最大輸出功率為：電源提供的功率和效率為：電源提供的功率和效率為：WR)V(PLCESCCOm2U2212WR)V(VPLCESCCCCE3U2%67%100EOMPP在在OCL電路中，最大不失真電路中，最大不失真輸出時最大輸出功率為：輸出時最大輸出功率為：W.R)V(PLCESCCOm89U212電源提供的功率和效率為：電源提供的功率和效率為：W.R)V(VPLCESCCCCE413U2總%73%100總EOMPP3.3.3 3 多級放大電路多級放大電路3.3.1 多級放大電路組成及耦合方式多級放大電路組成及耦合方式 3.3.2 阻容耦合多級

32、放大電路阻容耦合多級放大電路 3.3.3 直接耦合多級放大電路直接耦合多級放大電路返回首頁返回首頁2 2 耦合形式耦合形式3.3.3.13.1多級放大電路的組成及耦合方式多級放大電路的組成及耦合方式1 1 組成組成1 1 組成組成第第一一級級第第二二級級第第n-1n-1級級第第n n級級RL輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級（末級）（末級）前置級（放大電壓）前置級（放大電壓）放大功率放大功率實現兩單級放大電路間連接實現兩單級放大電路間連接 的電路的電路對耦合電路的要求：w耦合電路能保證各級有合適的靜態工作點。w耦合電路能保證不引起失真。w盡量減小信號在耦合電路上的損失。2 2 耦合形式耦合形

33、式 多級放大電路的連接，產生了單元電路間的級聯多級放大電路的連接，產生了單元電路間的級聯問題，即耦合問題。放大電路的級間耦合必須要保證問題，即耦合問題。放大電路的級間耦合必須要保證信號的傳輸，并且信號的傳輸，并且必須必須保證各級的靜態工作點正確。保證各級的靜態工作點正確。 耦合電路采用直接連接或電阻連接，耦合電路采用直接連接或電阻連接，不采用電抗性元件。不采用電抗性元件。級間采用電容或變壓器耦合。級間采用電容或變壓器耦合。電抗性元件耦合，只能傳輸交流信號，電抗性元件耦合，只能傳輸交流信號，但漂移信號和低頻信號不能通過。但漂移信號和低頻信號不能通過。直接耦合電路可傳輸低頻甚至直流信號，因而直接耦

34、合電路可傳輸低頻甚至直流信號，因而緩慢變化的漂移信號也可以通過直接耦合放大電路。緩慢變化的漂移信號也可以通過直接耦合放大電路。直接耦合直接耦合電抗性元件耦合電抗性元件耦合根據輸入信號的性質，就可決定級間耦合電路的形式。根據輸入信號的性質，就可決定級間耦合電路的形式。( (c)c)變壓器耦合變壓器耦合1BR1CRiu2CRLRCCVou2BR+-+-SRBR1CSeCCVLR+-( (a)a)阻容耦合阻容耦合 ( (b)b)直接耦合直接耦合 三種耦合電路三種耦合電路阻容耦合的特點阻容耦合的特點各級靜態工作點不互相影響各級靜態工作點不互相影響不能集成。不能集成。不能傳送直流、變化緩慢的信號不能傳送

35、直流、變化緩慢的信號。變壓器耦合的特點變壓器耦合的特點不能傳送直流、變化緩慢或高頻信號。另變壓器需不能傳送直流、變化緩慢或高頻信號。另變壓器需用有色金屬和磁性材料，體積大，成本高。用有色金屬和磁性材料，體積大，成本高。傳遞電壓的同時，還可進行傳遞電壓的同時，還可進行電壓、電流和阻抗變換電壓、電流和阻抗變換各級靜態工作點不互相影響各級靜態工作點不互相影響不能集成。不能集成。SRBR1CSeCCVLR+-直接耦合直接耦合的特點的特點各級靜態工作點互相影響各級靜態工作點互相影響產生零點漂移。產生零點漂移。可放大直流和變化緩慢的信號。可放大直流和變化緩慢的信號。便于集成。便于集成。1BR1CRiu2C

36、RLRCCVou2BR+-+-零點漂移零點漂移零點漂移零點漂移 是三極管的靜態工作點隨時間而逐漸偏離原有靜是三極管的靜態工作點隨時間而逐漸偏離原有靜態值的現象態值的現象。產生零點漂移的主要原因是溫度的產生零點漂移的主要原因是溫度的影響影響，所以有時也用，所以有時也用溫度漂移溫度漂移或或時間漂移時間漂移來表示。來表示。工作點參數的變化往往由相應的指標來衡量。工作點參數的變化往往由相應的指標來衡量。 一般將在一定時間內，或一定溫度變化一般將在一定時間內，或一定溫度變化范圍內的輸出級工作點的變化值除以放大倍數，范圍內的輸出級工作點的變化值除以放大倍數，即將輸出級的漂移值歸算到輸入級來表示的。即將輸出

37、級的漂移值歸算到輸入級來表示的。例如例如 V/V/ C C 或或 V/min V/min 。阻容耦合多級放大電路的結構特點阻容耦合多級放大電路的結構特點兩極之間用電容耦合。前兩極之間用電容耦合。前級的輸出電壓是通過耦合級的輸出電壓是通過耦合電容電容C C和后級的輸入電阻和后級的輸入電阻耦合到后級的。故叫阻容耦合到后級的。故叫阻容耦合耦合耦合電容耦合電容C很很大，起隔直通大，起隔直通交的作用交的作用3.3.3.2 3.2 阻容耦合多級放大電路阻容耦合多級放大電路第二極第一極C2Ri2iuou+-+-iuo1u+-+- 阻容耦合多級放大電路的分析阻容耦合多級放大電路的分析靜態分析分析兩級電路分別分

38、析，相當兩級電路分別分析，相當于分析兩個單級電路于分析兩個單級電路. .動態分析分析總電壓放大電路的放大倍數總電壓放大電路的放大倍數總輸入電阻總輸入電阻1RRii總輸出電阻總輸出電阻2RRoo2u1u211211uuuuuuuuuuuAAAiioooiooio 在求分立元件多級放大電路的動態參數時可將電路在求分立元件多級放大電路的動態參數時可將電路作兩種等效。作兩種等效。 是將后一級的輸入是將后一級的輸入電阻作為前一級的負載考電阻作為前一級的負載考慮，即將第二級的輸入電慮，即將第二級的輸入電阻等效為第一級的負載電阻等效為第一級的負載電阻阻RL1=Ri2。 第第1 1種等效種等效將后一級與前一級

39、將后一級與前一級開路，前一級的輸開路，前一級的輸出電阻等效為后一出電阻等效為后一級的信號源內阻。級的信號源內阻。 第第2 2種等效種等效例：電路如圖，問第一級的交流負載電阻是多少？第二例：電路如圖，問第一級的交流負載電阻是多少？第二級的信號源內阻是多少？設：級的信號源內阻是多少？設：1=2=50，rbe1=rbe2 = 1.2k, ,求兩個管子的總的電壓放大倍數，輸入電阻，求兩個管子的總的電壓放大倍數，輸入電阻，輸出電阻。輸出電阻。PNP管的微變等效電路與NPN管的完全相同iuouLRk1 . 53ERk12CRk1 . 5k8 . 14BR3BRk5 . 715k5 . 1k3 . 3k3

40、. 3k101BR2BR1CR1ER2ERF10F10F10F10F10CCVV12+-+-第一級的交流負載電阻就等于第二級的輸入電阻第一級的交流負載電阻就等于第二級的輸入電阻Ri2=RB3|RB4|rbe2=657第二級的信號源電阻就等于第一級的輸出電阻第二級的信號源電阻就等于第一級的輸出電阻Ro1=Rc1=3.3k1062222ubeLCrR|RA8221R112111u.R)(r|RAEbeiC824162u1uu.AAAou2BRiu1ber1bi11 bi1BR1ER3BR2ber2bi22 bi2CR1CR4BRLR+-+-Ri2Ro11k1R1r/RRRE1be12B1Bi./o

41、u2BRiu1ber1bi11 bi1BR1ER3BR2ber2bi22 bi2CR1CR4BRLR+-+-5.1kRRC2o例：例：電路如圖，設：電路如圖，設：1 1=2 2=50=50，r rbb=300，1 1、計算各計算各級靜態工作點；設級靜態工作點；設UBE=0.6V。 2 2、畫微變等效電路。畫微變等效電路。3 3、求兩個管子的總的電壓放大倍數，輸入電阻，輸出電阻。求兩個管子的總的電壓放大倍數，輸入電阻，輸出電阻。 解解VRRIVVAIIIImARVVIVRRRVECCCCCECBECEBEBECCBBBB6.3)(2105.18.41111111122第一級：VRIVmAIIAR

42、RIECCCCEBCEBBEB6U2401U1222222222）（第二級：1 1、靜態分析、靜態分析動動態態分分析析2ber1bi11 bi1BR2BR1berCRBR2ERLR2bi22 biouiu+-+-980119602613001126130022222u222111.R|RrR|RAK.I)(rK.I)(rLEbeLECbeCbe180180R|)1(|R2u1uu12111u222AAArRARRrRbeicLEbeBi971|RR1|R212211121BObeEoCobeBBiRRrRRkrRR返回返回2022-7-31 1 直接耦合放大電路存在的問題及其解決辦法直接耦合放

43、大電路存在的問題及其解決辦法2 2 直接耦合放大電路的分析直接耦合放大電路的分析 前級與后級靜態工作點相互影響前級與后級靜態工作點相互影響第一級第一級: :UCE1= UBE2=0.7VQ1接近飽和區接近飽和區第二級第二級1122UCCBECCBIRVIIB2很大，很大，Q2進入了飽和區進入了飽和區, ,且深度飽和且深度飽和。 所以，兩管均不能正常工作1BR1CRiu2CRLRCCVou2BR1UCE2UCE+-+-+-+-1BR1CRiu2CRLRCCVou2BR1UCE2UCE+-+-+-+-2ER在第二級加射極電阻在第二級加射極電阻R RE E會使第二級集會使第二級集電極的靜態電位電極的

44、靜態電位提高，使級數受提高，使級數受限限R RE E會使第二級放會使第二級放大倍數下降大倍數下降1BR1CRiu2CRLRCCVou2BR1UCE2UCE+-+-+-+-2ER3 3 采用差動放大電路采用差動放大電路解決辦法解決辦法1 1 采用恒溫措施采用恒溫措施2 2 采用調制和解調的方法，用阻容耦合多級放采用調制和解調的方法，用阻容耦合多級放大電路來放大直流信號或低頻信號大電路來放大直流信號或低頻信號靜態分析畫出ui=0時的直流等效電路2111211UUBBEBBECCBRRVIIICBCCCCER)II(U211UCCECBECBCVRIUR)II(222121解方程組可求得解方程組可求

45、得UCE1和和IB2動態分析方法與阻容耦合相同動態分析方法與阻容耦合相同直流等效電路例例:1= 2=100，兩管子兩管子的的rbb相等，均為相等，均為300（1 1）求靜態工作點）求靜態工作點A3 .9111EQIBQIV748793012=Ue1c1CQ1cce1BQ1CQ1c1CQ1CCCEQ1.)RR(IVR)II (RIVCCVbRbRbRV212B1mA93. 01U1EQ1eRBEBVImA04. 19 . 3/04. 49 . 3/ )96. 712(/ )(e2E2CCCQ2EQ2RVVIIV47. 43 . 404. 1c2CQ2C2RIVV96770267UBE2B2E2.

46、VVV45. 396. 747. 4E2C2CEQ2VVV（2 2）動態分析）動態分析先計算三極管的輸入電阻先計算三極管的輸入電阻k8204126101300mA)mV)261=k1393026101003mA)mV)261=E2bbbe2E1bbbe1.(I()(rr.(I()(rr電壓放大倍數電壓放大倍數61538234100=be2Lc2u2.r)R/R(A89556153358u2u1u).(.AAA358138215100=be1i2c1u1./.r)R/R(Abe2i2rR Ri =Rbe1 / RB1 / RB2 =3.1/51/20 =3.1/14.4=2.55 kRo =Rc

47、2 =4.3 k返回目錄返回目錄 運算放大器是運算放大器是由直接耦合多級由直接耦合多級放大電路集成制放大電路集成制造的高增益放大造的高增益放大器，它是模擬集器，它是模擬集成電路最重要的成電路最重要的品種，廣泛應用品種，廣泛應用于各種電子電路于各種電子電路之中。之中。1 1 集成運算放大器的結構集成運算放大器的結構2 2 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介3 3 集成集成運算放大器的性能指標運算放大器的性能指標4 4 集成集成運算放大器的種類運算放大器的種類 1 1、工藝特點工藝特點 2 2、集成運放的組成集成運放的組成 3 3、運算放大器的符號運算放大器的符號1 1 集成運算放大器的結構集成

48、運算放大器的結構 采用直接耦合方式。為抑制零漂，第一級采用差采用直接耦合方式。為抑制零漂，第一級采用差動放大電路。工藝相同，對稱性好。動放大電路。工藝相同，對稱性好。 小于小于200200PFPF的電容用的電容用PNPN結結電容來做，而大于結結電容來做，而大于200200PFPF的電容只能外接。的電容只能外接。 小于小于3030KK的交流電阻用三極管恒流源來代替，大的交流電阻用三極管恒流源來代替，大于于3030KK的交流電阻和直流電阻只能外接。的交流電阻和直流電阻只能外接。 集成電路中的二極管用三極管來代。集成電路中的二極管用三極管來代。1 工藝特點工藝特點輸入級輸入級中間級中間級輸出級輸出級

49、直流偏置直流偏置uiuo差動放大電路（單差動放大電路（單端輸出），有兩個端輸出），有兩個輸入端輸入端共發射極放大共發射極放大電路，放大電電路，放大電壓壓OCLOCL功率放大功率放大電路，輸出電電路，輸出電阻小，帶負載阻小，帶負載能力強能力強2、集成運放的組成、集成運放的組成返回返回 運算放大器的符號中有運算放大器的符號中有三個引線端三個引線端，兩個輸入端兩個輸入端，一個輸出一個輸出端端。一個稱為。一個稱為同相輸入端同相輸入端，即該端輸入信號變化的極性與輸出端，即該端輸入信號變化的極性與輸出端相同，用符號相同，用符號+表示；另一個稱為表示；另一個稱為反相輸入端反相輸入端，即該端輸入，即該端輸入信

50、號變化的極性與輸出端相異，用符號信號變化的極性與輸出端相異，用符號“-”“-”表示。表示。輸出端輸出端一般畫一般畫在輸入端的另一側，在符號邊框內標有在輸入端的另一側，在符號邊框內標有+號。實際的運算放號。實際的運算放大器通常必須有正、負電源端，有的品種還有補償端和調零端。大器通常必須有正、負電源端，有的品種還有補償端和調零端。 (a) (b) 模擬集成放大器的符號模擬集成放大器的符號 (a) 國家標準符號國家標準符號 (b)國際符國際符號號 3 3 集成運算放大器的符號集成運算放大器的符號 集成運算放大器的型號命名集成運算放大器的型號命名 數字序號數字序號 ( (與世界上其它廠家同類型產品的序

51、號相同。與世界上其它廠家同類型產品的序號相同。) ) 其它例如其它例如: :集成功率放大器的型號命名集成功率放大器的型號命名CDCD 集成穩壓器的型號命名集成穩壓器的型號命名CWCW返回返回2 集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 運算放大器的技術指標很多，其中一運算放大器的技術指標很多，其中一部分與差分放大器和功率放大器相同，另部分與差分放大器和功率放大器相同，另一部分則是根據運算放大器本身的特點而一部分則是根據運算放大器本身的特點而設立的。各種主要參數均比較適中的是通設立的。各種主要參數均比較適中的是通用型運算放大器，對某些項技術指標有特用型運算放大器，對某些項技術指標有特殊要求的是各種特

52、種運算放大器。殊要求的是各種特種運算放大器。3.1 運算放大器的靜態技術指標運算放大器的靜態技術指標 3.2 運算放大器的動態技術指標運算放大器的動態技術指標集成運算放大器的性能指標集成運算放大器的性能指標 1.輸入失調電壓輸入失調電壓UIO ：(input offset voltage)輸入電壓為零時，將輸出電壓除以電壓增益，輸入電壓為零時，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調電壓。是表征運放內即為折算到輸入端的失調電壓。是表征運放內部電路對稱性的指標。部電路對稱性的指標。 2.輸入失調電流輸入失調電流 IIO ：(input offset current)在在零輸入時，差分輸入級

53、的差分對管基極電流之零輸入時，差分輸入級的差分對管基極電流之差，用于表征差分級輸入電流不對稱的程度。差，用于表征差分級輸入電流不對稱的程度。 3.輸入偏置電流輸入偏置電流IIB ：(input bias current)運放運放兩個輸入端偏置電流的平均值，用于衡量差分兩個輸入端偏置電流的平均值，用于衡量差分放大對管輸入電流的大小。放大對管輸入電流的大小。 3.1 3.1 集成運算放大器的靜態技術指標集成運算放大器的靜態技術指標4.輸入失調電壓溫漂輸入失調電壓溫漂 dUIO /dT5.輸入失調電流溫漂dIIO /dT 在規定工作溫度范圍內，輸入失在規定工作溫度范圍內，輸入失調電壓隨溫度的變化量與

54、溫度變調電壓隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。化量之比值。在規定工作溫度范圍內，輸入失調電在規定工作溫度范圍內，輸入失調電流隨溫度的變化量與溫度變化量之比流隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。值。 6.最大差模輸入電壓UIdmax 7.最大共模輸入電壓UICmax ( (maximum differential mode input voltage)maximum differential mode input voltage)運放兩輸入端運放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過此電壓時能承受的最大差模輸入電壓，超過此電壓時, ,差分管將差分管將出現反向擊穿現象。出現反向擊穿現象。( (max

55、imum common mode input voltage)maximum common mode input voltage)在保證運放正常工作條件下，共模輸入在保證運放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共模電壓超過此值時，電壓的允許范圍。共模電壓超過此值時，輸入差分對管出現飽和，放大器失去共輸入差分對管出現飽和，放大器失去共模抑制能力。模抑制能力。返回返回 1. 1.開環差模電壓放大倍數開環差模電壓放大倍數 A Ao od d ：(open loop (open loop voltage gain)voltage gain)運放在無外加反饋條件下，輸出電壓運放在無外加反饋條件下，輸出電壓的變化量與輸入電壓的變化量之比。的變化量與輸入電壓的變化量之比。 2. 2.差模輸入電阻差模輸入電阻r rid id ：(input resis