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1、1,第7讲,16.9 差动放大器,第16章 基本放大电路,17.1 概述 17.2 集成运放的开环和闭环,第17章集成运算放大器,16.10 互补对称功放,16.9 差动放大电路,16.9.1直接耦合放大电路 16.9.2 基本型差动放大器 16.9.3 双电源长尾式差动放大器 16.9.4 恒流源式差动放大器 16.9.5 差动电路的几种接法,第16章 基本放大电路,16.9.1直接耦合电路,因为电容的隔直作用以及低频时容抗加大，所以阻容耦合只适用于放大频率较高的交流信号。,对于直流信号和低频信号，阻容耦合已不适用，必须采用直接耦合方式。,能够放大直流信号（包括慢变信号和低频信号）的放大器称
2、为直流放大器。,建立静态工作点,2.零点漂移:前一级的温漂将作为后一级的输入信号，被一级级放大，导致后级饱和或截止。（须增加两级之间的直流负反馈）,直接耦合放大器的级联,16.9.2基本型差动放大器,uo= uC1 - uC2,uC1,uC2,2.优点：抑制温漂 原理如下:,uo= uC1 - uC2 = 0,uo= (uC1 + uC1 ) - (uC2 + uC2 ) = 0,当ui1 = ui2 = 0 时，,当温度变化时：,对称性,uC1 = uC2, uC1 = uC2,3.共模电压放大倍数AC,当ui1 = ui2（大小相等，极性相同），共模输入信号,设ui1 ， ui2 ，使uC
3、1 ， uC2 。因ui1 = ui2， uC1 = uC2 uo= 0 (理想化)。但因两侧不完全对称， uo 0,（很小，1),4.差模电压放大倍数Ad,当ui1 =- ui2（大小相等，极性相反），差模输入信号,(很大，1),5.共模抑制比(CMRR)的定义,例: Ad=-200 Ac=0.1 CMRR=20 log (-200)/0.1 =66 db,CMRR Common Mode Rejection Ratio,1.结构:,16.9.3 双电源长尾式差放,特点： 加入射极电阻RE 加入负电源- UEE ，采用正负双电源供电,2.双电源长尾式差放中双电源和射极电阻RE的作用,双电源的
4、作用： （1）使信号变化幅度加大。 （2）IB1、IB2由负电源-UEE提供，可以取消R1和RB四个电阻，且使基极的直流静态电位=0,双电源长尾式差放中双电源和射极电阻RE的作用,射极电阻RE的作用：,T C,（1）直流负反馈，稳定静态工作点,射极电阻RE的作用：,（2） RE对共模信号有抑制作用（原理同上，即由于RE的负反馈作用，使IE基本不变） （3） RE对差模信号相当于短路,ui1 =- ui2 ，设ui1 ,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 ie1 = - ie2 IE不变,结论： IE具有恒流特性,用恒流源代替RE ，可使电路进一步改善,放大倍数,(1)共模信号输入 ui
5、1 = ui2,(2)差模信号输入ui1 =- ui2,uo= uC1 - uC2,放大倍数,(3) 如果ui1 ui2,uC + ud,uC - ud,结论:当两输入端有任意输入时,相当于共模输入和差模输入共存,放大倍数,uC + ud,uC - ud,只考虑共模输入时: uoC= ACuC,只考虑差模输入时: uod= Ad(2ud),总输出: uo= Ad (ui1 - ui2),反相输入端 u-,同相输入端 u_+,放大倍数,单端输入: 当 ui2=0时,双端输入,uo= Ad ui1,16.9.4 恒流源式差放电路,电路结构:,电路特点： IC3具有恒流特性,抑制温漂的原理,结论：I
6、C3保持恒流，对共模信号抑制，对差模信号相当于短路,加入温度补偿三极管T4（BC短接，相当于二极管）,IE4(UCC+UEE- UBE4)/ (R1+R2) 恒定,结论:T4稳定IE3,恒流源相当于阻值很大的电阻。,恒流源不影响差模放大倍数。,恒流源使共模放大倍数减小，从而增加共模抑制比。理想的恒流源相当于阻值为无穷大的电阻，所以共模抑制比无穷大。,恒流源的作用,单端输出 , 至下一级,双端输出 双端输入,如单端输出,此RC2可去消,16.9.5 差放电路的几种接法,接法类型：单端输入，双端输入。单端输出，双端输出。,16.10 互补对称功率放大电路,OTL: Output Transform
7、erLess,OCL: Output CapacitorLess,互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、 PNP各一支；两管特性一致。,类型：,16.10.1 无输出电容的互补对称功放电路,一、工作原理（设ui为正弦波）,电路的结构特点：,1. 由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。,2. 双电源供电。,3. 输入输出端不加隔直电容。,动态分析：,ui 0V,T1截止，T2导通,ui 0V,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。,因此，不需要隔直电容。,静态分析：,ui = 0V T1、T2均
8、不工作 uo = 0V,乙类放大的输入输出波形关系:,死区电压,交越失真：输入信号 ui在过零前后，输出信号出现的失真便为交越失真。,(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零； (2) 每管导通时间等于半个周期 ； (3) 存在交越失真。,乙类放大的特点：,二、最大输出功率及效率的计算,假设 ui 为正弦波且幅度足够大，T1、T2导通时均能饱和，此时输出达到最大值。,负载上得到的最大功率为：,若忽略晶体管的饱和压降，则负载（RL)上的电压和电流的最大幅值分别为：,电源提供的直流平均功率计算：,每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:,两个电源提供的总功率为：,USC1 =USC2 =USC,效
9、率为：,三、电路的改进,1. 克服交越失真,交越失真产生的原因： 在于晶体管特性存在非线性，ui uT时晶体管截止。,克服交越失真的措施：电路中增加 R1、D1、D2、R2支路。,静态时: T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1、 D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态；,动态时：设 ui 加入正弦信号。正半周 T2 截止，T1 基极电位进一步提高，进入良好的导通状态；负半周T1截止，T2 基极电位进一步提高，进入良好的导通状态。,甲乙类放大的波形关系：,特点：存在较小的静态电流 ICQ 、IBQ 。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。,为更换好地和T1、T2两发射结电位配合，克服
10、交越失真电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增电路替代。,2. UBE电压倍增电路,合理选择R1、R2大小，B1、 B2间便可得到 UBE 任意倍数的 电压。,图中B1、B2分别接T1、 T2的基极。假设I IB，则,3. 电路中增加复合管,增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。,复合管的构成方式：,方式一：, 1 2,晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。,方式二：,改进后的OCL准互补输出功放电路：,T1：电压推动级,T1、R1、R2： UBE倍增电路,T3、T4、T5、T6： 复合管构成的输出级,准互补,输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。,第4级：互补
11、对称射极跟随器,第3级：单管放大器,集成运放内部的功率放大器,16.10.2 无输出变压器的互补对称功放电路,一、特点,1. 单电源供电；,2. 输出加有大电容。,二、静态分析,则 T1、T2 特性对称，,令：,三、动态分析,设输入端在 0.5USC 直流电平基础上加入正弦信号。,若输出电容足够大， UC基本保持在0.5USC ，负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。,时，T1导通、T2截止；,四、输出功率及效率,若忽略交越失真的影响，且 ui 幅度足够大。则：,实用OTL互补输出功放电路,调节R,使静态UAQ=0.5USC,D1 、 D2使b1和b2之间的电位差等于2个二极管正向
12、压降，克服交越失真。,Re1 、 Re2：电阻值12，射极负反馈电阻，也起限流保护作用。,第17章 集成运算放大器,17.1 概述 17.2 集成运放的开环和闭环,17.1 集成运算放大器概述,结构,（1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二级 一般采用差动放大器。 （2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减小输入电流，增加输入电阻。 （3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行功率放大，提高带负载的能力。,IC=IC1+ IC2 = 1 IB + 2(1+ 1 ) IB = 1 + 2(1+ 1 ) IB,为减小IB, 提高输入电阻,T1、T2采用复合三极管,= IC / IB = 1
13、+ 2(1+ 1 ) 1 2,集成运放内部结构（举例）,第1级：差动放大器,第2级：差动放大器,第3级：单管放大器,第4级：互补对称射极跟随器,极性判断,集成运算放大器符号,反相输入端 u,同相输入端 u+,输出端 uo,国际符号：,国内符号：,集成运算放大器的技术指标,(1) 开环差模电压放大倍数(开环增益)大 Ao(Ad)=uo/(u+-u-)=105-107倍; (2) 共模抑制比高 CMRR=100db以上; (3) 输入电阻大 ri1M, 有的可达100M以上; (4) 输出电阻小 ro =几-几十,理想运放：,17.5.1 集成运算放大器的分析方法 理想化,Ao = CMRR= ri = ro = 0,uo =Ao (u+ u) Ao u+ u0 u+ u,u+ =u ib-= ib+ =0,ri ib- 0 ib+ 0,集成运算放大器的分析方法,输出电压变化范围: 最大+UCC -UEE,集成运算放大器的分析方法: 放大倍数与负载无关，,因为ro = 0 所以放大倍数与负载无关，放大倍数可以独立计算。,运放线性运用,在运放的线性应用中，运放的输出与输入之间加负反馈，使运放工作于线性状态。,
