模拟电子技术基础(第四版)课件3.3 直接耦合放大电路
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模拟电子技术基础(第四版)课件童诗白
THANKS
感谢观看
利用运放实现模拟信号的检测、处理和控制，如PID控制器等。
反馈放大电路
05
总结词
理解反馈放大电路的核心概念和类型是掌握模拟电子技术的基础。
详细描述
反馈放大电路是一种通过引入反馈网络来控制放大器性能的电路。根据反馈信号的性质，可以分为正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信号加强输入信号，使放大器增益提高；而负反馈则是削弱输入信号，使放大器增益降低。
有源滤波器
用于提高电路的输入阻抗，减小信号源内阻对电路的影响。
电压跟随器与缓冲电路
集成运算放大器的线性应用
比较器
波形发生器
功率放大器
自动控制电路
集成运算放大器的非线性应用
01
02
03
04
将模拟信号转换为数字信号，用于信号的阈值检测和脉冲整形。
利用运放实现正弦波、方波、三角波等波形发生。
利用运放实现音频信号的功率放大，用于扬声器驱动等场合。
晶体管时代
随着集成电路的诞生，电子设备进一步微型化，智能手机、平板电脑等便携式智能设备成为人们生活的重要组成部分。
集成电路时代
近年来，人工智能和物联网技术的迅猛发展，使得智能家居、自动驾驶等成为现实，进一步推动了电子技术的进步。
人工智能与物联网时代
电子技术的发展
医疗电子技术
医疗电子设备如心电图机、超声波诊断仪、医疗影像系统等都离不开电子技术的支持，为医疗诊断和治疗提供了重要的技术支持。
电阻是导体对电流的阻碍作用，电容是储存电荷的元件。电阻和电容是电子电路中最基本的被动元件。
二极管与晶体管
电感与变压器
半导体器件
02
如硅和锗，是半导体的基本组成材料。
元素半导体
感谢观看
利用运放实现模拟信号的检测、处理和控制，如PID控制器等。
反馈放大电路
05
总结词
理解反馈放大电路的核心概念和类型是掌握模拟电子技术的基础。
详细描述
反馈放大电路是一种通过引入反馈网络来控制放大器性能的电路。根据反馈信号的性质，可以分为正反馈和负反馈。正反馈是指反馈信号加强输入信号，使放大器增益提高；而负反馈则是削弱输入信号，使放大器增益降低。
有源滤波器
用于提高电路的输入阻抗，减小信号源内阻对电路的影响。
电压跟随器与缓冲电路
集成运算放大器的线性应用
比较器
波形发生器
功率放大器
自动控制电路
集成运算放大器的非线性应用
01
02
03
04
将模拟信号转换为数字信号，用于信号的阈值检测和脉冲整形。
利用运放实现正弦波、方波、三角波等波形发生。
利用运放实现音频信号的功率放大，用于扬声器驱动等场合。
晶体管时代
随着集成电路的诞生，电子设备进一步微型化，智能手机、平板电脑等便携式智能设备成为人们生活的重要组成部分。
集成电路时代
近年来，人工智能和物联网技术的迅猛发展，使得智能家居、自动驾驶等成为现实，进一步推动了电子技术的进步。
人工智能与物联网时代
电子技术的发展
医疗电子技术
医疗电子设备如心电图机、超声波诊断仪、医疗影像系统等都离不开电子技术的支持，为医疗诊断和治疗提供了重要的技术支持。
电阻是导体对电流的阻碍作用，电容是储存电荷的元件。电阻和电容是电子电路中最基本的被动元件。
二极管与晶体管
电感与变压器
半导体器件
02
如硅和锗，是半导体的基本组成材料。
元素半导体
模电课件第三章(模拟电子技术基础第四版童诗白华成英)
Ri Ri1 R1 // R2 // rbe1 1.52k
直接耦合电路的特殊问题
R1 RC1 R2 T1 RC2
+UCC
T2
RE2
ui
uo
问题 1 :前后级Q点相互影响。
增加R2 、RE2 : 用于设置合适的Q点。
R1 RC1
RC2 T1 T2
+UCC
uo
R2
ui
有时会将 信号淹没
d
(2)共模( common mode) 输入
ui1 = ui2 = uC
U oc 共模电压 Ac 放大倍数: Uc
(一) 差模输入
RC RB T1 均压器 ui R
+UCC uo T2 RE
RC RB
R
–UEE
1 u i1 u i u d 2 1 u i 2 u i u d 2
T2
C11
C12
C22 uo
uo u i
CE
RE2
Ri
放大电路一
放大电路二
+VCC
R1 RC T1 ui R2 RE1 CE
+VCC RB C21 uo u i C22 T2 RE2 uo
C11
C12
Ri 1. 求直接采用放大电路一的放大倍数Au和Aus。
2. 若信号经放大电路一放大后，再经射极输出 器输出，求放大倍数Au、Ri和Ro 。
RB ib1
RC
RB rbe1
Ad1 Ad 2
B1 C1 rbe1 E
ui1
ib1
RC
uod1
差模电压放大倍数:
RC RB R ib1
uod Ad ui
模拟电子技术基础第四版第3章
RE1
+ CE1
RE2
uo
ui如为低频信号,
缺点:低频特性差，不能放大变化缓慢的信号； 可否放大? 在集成电路中不能制造大容量电容，因此阻容耦合放大电路不
便于集成化。
优点:各级之间的直流通路各不相连，各级的静态工作点相互独立， 电路的分析设计和调试简单。在分立元件电路中应用非常广泛。
3.2 多级放大电路的分析方法
当共集放大电路作第一级时，输入电阻Ri与其负载，即第二级的 输入电阻Ri2有关；而当共集放大电路作最后一级时，输出电阻 Ro与其信号源内阻，即倒数第二级的输出电阻Ro1有关。(二级)
.
Ii
.
Ie E Ib
•
C Io
RS +
us
.
Ui
.
RE rIbeb RC
RL
.
Uo
Ri
B
Ro
Ri RB1 // RB2 //[rbe (1 )RE ]
RB
ui1 ui
ui2 b
RC uo
uo1
T1
RC+VCC
uo2 RB
T2
RE
VEE
双端输入
a
RB
ui1 ui
ui2 b
RC uo
uo1
T1
RC+VCC
差模信号
uid=ui1–ui2 =ui
共模信号
uo2 T2
uic = u( i1 +ui2 )/2= 0 RB
RE
VEE
ui1， ui2：
一对差模信号分
•
Uo1
RB3
•
RE2 RL Uo
C2
Ro1
Ro
模拟电子技术第三章
2. 输入电阻 3. 输出电阻
Ri = Ri1
Ro = Ron
对电压放大电路的要求： 对电压放大电路的要求：Ri大， Ro小，Au的数值 最大不失真输出电压大。 大，最大不失真输出电压大。
第三章 多级放大电路
分析举例
= β ( R3 ∥ Ri2 ) Au1 rbe1 (1＋β 2 ) ( R6 ∥ RL ) Au 2 = rbe2 + (1＋β 2 ) ( R6 ∥ RL ) A = A A
第三章 多级放大电路
3.1 多级放大电路的耦合方式
将多个单级基本放大电路合理联接， 将多个单级基本放大电路合理联接，构成多级放大电路
组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级 一级， 组成多级放大电路的每一个基本电路称为一级， 级间耦合。 级与级之间的连接称为级间耦合 级与级之间的连接称为级间耦合。 四种常见的耦合方式：
R1 R + uI
iC1 T1 Re
Rc
+VCC + uO
uB1 T2 R2
利用热敏三极管补偿零漂
(3) 采用差分放大电路。 ) 采用差分放大电路。
第三章 多级放大电路
3.3.2
差分放大电路
差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路 一、电路的组成
uO T
Re Re
T
V
差分放大电路的组成(a) 图 3.3.2差分放大电路的组成 差分放大电路的组成
选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。 选择恰当的变比，可在负载上得到尽可能大的输出功率。
第三章 多级放大电路
四
光电耦合
光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和 传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。 传递的，因而其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。
直接耦合放大电路 ppt课件
Rb IE IE Rb
IB
Rb
EE U BE + 2(1 + )Rem
;
IC IB;
ui1 2IE
Rem ui2
-EE
UC EC IC RC ; UE 0 IBRB UBE U BE ;
UCE EC IC RC U E EC IC RC + UBE
△iE1=－△ iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈
ppt课件
10
（3）静态分析
因电路对称，只需讨论单管。
EC
IB1 IB2 IB; IC1 IC2 IC ;
IE1 IE2 IE;
RC
IBuO1
IC IC
T1
T2
RC
uO2 IB
IB Rb + U BE + 2I E Rem EE
共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大 差模信号的能力和抑制共模信号的能力。
KCMR
Ad Ac
在 参 数 理 想 对 称 的 情 况下 ，KCMR 。
ppt课件
14 继续
根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法
RC
Rb
+
+ uO -
RC EC 双
Rb
入 双
出
- uid
IEE
IEQ、IBQ、ICQ与双端输 出时一样，但是UCEQ1≠
UCEQ2
UCQ 1
RL Rc + RL
VCC
I CQ ( Rc
∥
RL )
UCQ 2 VCC ICQRc
ppt课件
课件：模拟电子技术基础(第四版)
9
半导体的导电机理不同于其它物质， 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它 的导电机理不同于其它物质 具有不同于其它物质的特点。例如： 具有不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时， 当受外界热和光的作用时， 它的导电能力明显变化。 它的导电能力明显变化。
第 四 版 童 诗 白
光敏器件
16
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4 自由电子
+4
+5 +4
+4 施主原子
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
17
二、 P 型半导体
杂质元素， 在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 铟等， 型半导体。 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。 3 价杂质原子称为受主原子。 价杂质原子称为受主原子 受主原子。
5
第 四 版 童 诗 白
模拟电子技术： 模拟电子技术：
模拟电子技术主要研究处理模拟信号的电子电路。 模拟电子技术主要研究处理模拟信号的电子电路。 模拟信号就是幅度连续的信号，如温度、压力、流量等。 模拟信号就是幅度连续的信号，如温度、压力、流量等。 幅度 幅度
时间 第 四 版 童 诗 白
T
2T
3T 4T
1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度； 定少数载流子的浓度。 定少数载流子的浓度。 2. 杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导 杂质半导体载流子的数目 载流子的数目要远远高于本征半导 因而其导电能力大大改善。 体，因而其导电能力大大改善。 3. 杂质半导体总体上保持电中性。 杂质半导体总体上保持电中性。 4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。 杂质半导体的表示方法如下图所示。
半导体的导电机理不同于其它物质， 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它 的导电机理不同于其它物质 具有不同于其它物质的特点。例如： 具有不同于其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时， 当受外界热和光的作用时， 它的导电能力明显变化。 它的导电能力明显变化。
第 四 版 童 诗 白
光敏器件
16
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4 自由电子
+4
+5 +4
+4 施主原子
第 四 版 童 诗 白
+4
+4
+4
图 1.1.3
N 型半导体
17
二、 P 型半导体
杂质元素， 在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，如 铟等， 型半导体。 硼、镓、铟等，即构成 P 型半导体。 3 价杂质原子称为受主原子。 价杂质原子称为受主原子 受主原子。
5
第 四 版 童 诗 白
模拟电子技术： 模拟电子技术：
模拟电子技术主要研究处理模拟信号的电子电路。 模拟电子技术主要研究处理模拟信号的电子电路。 模拟信号就是幅度连续的信号，如温度、压力、流量等。 模拟信号就是幅度连续的信号，如温度、压力、流量等。 幅度 幅度
时间 第 四 版 童 诗 白
T
2T
3T 4T
1. 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度；温度决 掺入杂质的浓度决定多数载流子浓度； 定少数载流子的浓度。 定少数载流子的浓度。 2. 杂质半导体载流子的数目要远远高于本征半导 杂质半导体载流子的数目 载流子的数目要远远高于本征半导 因而其导电能力大大改善。 体，因而其导电能力大大改善。 3. 杂质半导体总体上保持电中性。 杂质半导体总体上保持电中性。 4. 杂质半导体的表示方法如下图所示。 杂质半导体的表示方法如下图所示。
模拟电子技术基础第四版习题解答
第1章常用半导体器件自测题一、判断下列说法是否正确，用“×”和“√”表示判断结果填入空内。
(1)在N 型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P 型半导体。
( √)(2)因为N 型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
( × )(3)PN 结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
( √ )(4)处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
( × )(5)结型场效应管外加的栅一源电压应使栅一源间的耗尽层承受反向电压，才能保R大的特点。
( √ )证其GSU大于零，则其输入电阻会明显变小。
( × )(6)若耗尽型N 沟道MOS 管的GS二、选择正确答案填入空内。
(l) PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。
A.变窄B.基本不变C.变宽(2)稳压管的稳压区是其工作在 C 。
A.正向导通B.反向截止C.反向击穿(3)当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。
A.前者反偏、后者也反偏B.前者正偏、后者反偏C.前者正偏、后者也正偏(4) U GS=0V时，能够工作在恒流区的场效应管有 A 、C 。
A.结型管B.增强型MOS 管C.耗尽型MOS 管三、写出图Tl.3所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压U D=0.7V。
图T1.3解：U O1=1.3V, U O2=0V, U O3=-1.3V, U O4=2V, U O5=1.3V, U O6=-2V。
四、已知稳压管的稳压值U Z=6V，稳定电流的最小值I Zmin=5mA。
求图Tl.4所示电路中U O1和U O2各为多少伏。
(a) (b)图T1.4解：左图中稳压管工作在击穿状态，故U O1=6V 。
右图中稳压管没有击穿，故U O2=5V 。
五、电路如图T1.5所示，V CC =15V ，β=100，U BE =0.7V 。
试问：(1)R b =50k Ω时，U o=?(2)若T 临界饱和，则R b =?解：(1)26BB BE B bV U I A R μ-==， 2.6C B I I mA β==,2O CC C c U V I R V =-=。
模拟电子技术(第四版)课件：集成运算放大器
内部组成原理框图用图4.9表示,它由输入级、中间级、输出级 和偏置电路等四部分组成。
集成运算放大器 图4.9 集成运算放大器内部组成原理框图
集成运算放大器
1． 输入级是提高运算放大器质量的关键部分, 要求其输入 电阻高, 为了能减小零点漂移和抑制共模干扰信号, 输入级都 采用具有恒流源的差动放大电路, 也称差动输入级。
式中的“-”
Aud1
1 2
Aud
1 2
Rc
rbe
图4.8(b)的差模电压放大倍数的表达式为
Aud2
1 2
Aud
1 2
Rc
rbe
(4.14)
式中无“-”号表示输出电压与输入电压同相。
可以看出： 单端输入单端输出差动放大电路在输出端确定 的前提下， 可根据不同的输入端得到同相和反相的关系。
集成运算放大器
I RE
0.7 (U EE ) Re
U EE 0.7 Re
1 I EQ1 I EQ2 2 I Re
I EQ1 I EQ2 I EQ
I BQ1
I BQ2
I CQ1
集成运算放大器 U CE1 U CE2 U CC ICQ1Rc (0.7) U CC I CQ1Rc 0.7
也是相同的，因此其输出电压为0， 输出电压没有漂移， 其 过程表示如下：
IC1↑
UC1↓
T↑
UC1＝UC2
UO＝UC1－UC2＝ 0
IC2↑
UC2↓
可以看出，差动放大电路是利用电路的对称性来抑制零点
漂移的。差动放大电路两边对称性愈好，对零点漂移的抑制作
用就愈强。
集成运算放大器
差动放大电路不仅可以抑制由于外界因素变化所引起的 输出电压的变化，而且还可以抑制两输入端输入的大小相等、 方向相同的信号对输出端的影响， 这样的信号可以表示为
集成运算放大器 图4.9 集成运算放大器内部组成原理框图
集成运算放大器
1． 输入级是提高运算放大器质量的关键部分, 要求其输入 电阻高, 为了能减小零点漂移和抑制共模干扰信号, 输入级都 采用具有恒流源的差动放大电路, 也称差动输入级。
式中的“-”
Aud1
1 2
Aud
1 2
Rc
rbe
图4.8(b)的差模电压放大倍数的表达式为
Aud2
1 2
Aud
1 2
Rc
rbe
(4.14)
式中无“-”号表示输出电压与输入电压同相。
可以看出： 单端输入单端输出差动放大电路在输出端确定 的前提下， 可根据不同的输入端得到同相和反相的关系。
集成运算放大器
I RE
0.7 (U EE ) Re
U EE 0.7 Re
1 I EQ1 I EQ2 2 I Re
I EQ1 I EQ2 I EQ
I BQ1
I BQ2
I CQ1
集成运算放大器 U CE1 U CE2 U CC ICQ1Rc (0.7) U CC I CQ1Rc 0.7
也是相同的，因此其输出电压为0， 输出电压没有漂移， 其 过程表示如下：
IC1↑
UC1↓
T↑
UC1＝UC2
UO＝UC1－UC2＝ 0
IC2↑
UC2↓
可以看出，差动放大电路是利用电路的对称性来抑制零点
漂移的。差动放大电路两边对称性愈好，对零点漂移的抑制作
用就愈强。
集成运算放大器
差动放大电路不仅可以抑制由于外界因素变化所引起的 输出电压的变化，而且还可以抑制两输入端输入的大小相等、 方向相同的信号对输出端的影响， 这样的信号可以表示为
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模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.3 直接耦合放大电路
3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象
一、 零点漂移现象及其产生的原因 直接耦合时，输入电压为零，但输出电压离开零点， 并缓慢地发生不规则变化的现象。 原因：放大器件的参 数受温度影响而使 Q 点不 稳定。也称温度漂移。
放大电路级数愈多，放 大倍数愈高，零点漂移问题 愈严重。
uI
O uO t
O 图 3.3.1 零点漂移现象
t
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
二、抑制温度漂移的方法： (1) 引入直流负反馈以稳定 Q 点；
(2) 利用热敏元件抵消放大管的变化；
(3) 采用差分放大电路。
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.3.2
差分放大电路
差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路。
一、电路的组成
uO
T
Re
Re
T
V
图 3.3.2差分放大电路的组成(a)
图 3.3.2差分放大电路的组成(b)
利用射极电阻稳定Q点 但仍存在零点漂移问题
T的UCQ变化时，直流电 源V始终与之保持一致。
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
采用与图（a）所示电路参数完全相同，管子特性也相同的电路。 共模信号 输入信号uI1和uI2大小相等，
Rid=2(Rb +rbe)
K CMR 20 lg Ad Ac
Rod=2Rc
dBc
双端输出，理想情况
K CMR
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
4. 电压传输特性
放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线。
uod
uo ＝ f ( uI )
uId
如改变uI的极性，可 得另一条图中虚线所 示的曲线，它与实线 完全对称。
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI2
-
极性相同。 差模信号 输入信号uI1和uI2大小相等， 极性相反。
VBB
VBB
图 3.3.2差分放大电路的组成(c)
电路以两只管子集电极电位差 为输出，可克服温度漂移。 差分放大电路也称为差动放大电路。
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
差分放大电路的改进图
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
2.对共模信号的抑制作用
共模信号的输入使两管集 电极电位有相同的变化。 所以
u Oc u Oc1 u Oc2 0
共模放大倍数
Ac
差分放大电路输入共模信号
uO c uIc
电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全 射极电阻Re对共模信号的负反馈作用，抑制了每只晶体 相同，故可以将温度漂移等效成共模信号，差分放大电路 管集电极电流的变化，从而抑制集电极电位的变化。 对共模信号有很强的抑制作用。
或
K CMR 20 lg
dB
双端输出时KCMR可认为等于无穷大， 单端输出时共模抑制比：
K CMR R ' L / 2 ( R b rbe ) R 'L / 2 R e
Re
R b rbe
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
四、改进型差分放大电路
用三极管代替“长尾式”电路的长尾电阻，即构成 恒流源式差分放大电路。 1. 电路组成 T3：恒流管
Ac = uO C uIC
图3.3.10 共模信号作用下的双端 输入单端输出电路
=
( RC // RL )
Rb rbe 2(1 ) Re
K CMR ＝
Ad Ac
＝
R b rbe （ 1 ） R e 2 （ R b rbe ） 2
增大Re是改善共模抑制比的基本措施。
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.对差模信号的放大作用
分析时注意二个“虚地”
E点电位在差模信号作用下 不变，相当于接“地”。
图3.3.5 差分放大电路加差模信号（a)
负载电阻的中点电位在差 模信号作用下不变，相当 于接“地”。
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
差模信号作用下的等效电路
如何进一步改进呢？
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第三章 多级放大电路
1. 双端输入单端输出电路
静态工作点
图3.3.7 双端输入单端输出差分放大电路
图3.3.8 图3.3.7所示电路的直流通路
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
1. 双端输入单端输出电路
V CC RL RC RL V CC
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
3.3.3 直接耦合互补输出级
基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。
1 U B Q 1 U B Q 2 I B Q1 R
IB Q 1 IB Q 2 I CQ1
Re
Rb1
VEE
图 3.3.13具有恒流源的差分放大电路
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
3. 动态分析 由于恒流三极管相当于一个阻值很大的长尾电阻， 它的作用也是引入一个共模负反馈，对差模电压放大倍 数没有影响，所以与长尾式交流通路相同。 差模电压放大倍数为
典型差分放大电路
Rb1
Rb2
Rb1
Rb2
+ uI1
-
+ uI2 u I1
Re
+ -
uI2
Re -VEE
+
VBB
图 3.3.2差分放大电路的组成(d)
图 3.3.2差分放大电路的组成(e)
将发射极电阻合二为一、 对差模信号，Re相当于短路。
长尾式差分放大电路 便于调节静态工作点，电 源和信号源能共地。
图3.3.12 单端输入单端输出电路 uI
与双端输入单端输出的一样。
动态分析：与双端输入单端输出的一样。（略）
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
4.差动放大器动态参数计算总结
(1)差模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 双端输出时： 单端输出时：
Ad RL 2
R b rbe
Rid=2(Rb +rbe) Rod=Rc
问题：如输出信号取自 T2管的集电极，动态分 析结果如何？
图3.3.9 图3.3.7所示电路对 差模信号的等效电路
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
如输入共模信号： 共模电压放大倍数
uOc=―IC(RC//RL) uIc=―IB[Rb+rbe+(1+β)2Re]
模拟电子技术多媒体课件
第三章 多级放大电路
三、 差分放大电路的四种接法
基于不同的应用场合，有双、单端输入和双、单端输出的情况。 所谓“单端”指一端接地。 <A> 双端输入、双端输出 <B> 双端输入、单端输出 <C> 单端输入、双端输出
<D> 单端输入、单端输出
“单端”的情况，还具有共模抑制能力吗？
UR
b1
b1
Rb1 Rb1 Rb 2
(VCC VEE )
I CQ 3 I EQ 3
UR
U B EQ3 Re u I1
Rc
Rc
+VCC uI2 Rb2
于是得到
I CQ 1 I CQ 2 1 2
+u o
R T 1
T3
I CQ 3
T2
R
UCQ 1 UCQ 2 VCC I CQ1 RC
具有电流源的差分放大电路
+VCC
Rc
uI1 R T 1
T3
Rc + uO
T2
+VCC
RC
RC
uO
uI2
R
Rb2 uI1 T 1 I
T2 uI2
Re
Rb1 VEE
VEE
简化画法
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第三章 多级放大电路
复习
1.差分放大电路的类别
VDD +VC CC +VCC 基本差分放大电路 Rc V +VCC C Rc iD2 Rc iD2 Rc o2 R Rc 长尾式差分放大电路 v Rc2 Rc1 + uoc + uo id + uo T2 uI1 RT1 b1 + uo uuI2 Rb2 Rb2 I2 R 恒流源式差分放大电路 R R VT R1VT VT RR VT + R+VT VT 2 VT + ~1 1 VT FET差分放大电路 1 2 uI +1u Id + ~1 u 2 2 uId 2 I0 VT 1 I 2.差分放大电路的接法 uId R 1 2 +1 ~ +uuId R 3 Rb1 ~22 R R -VRe EE 双端输入、双端输出； 2 e V VEEEE VEE 双端输入、单端输出； Rd Rd
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第三章 多级放大电路
FET差分放大电路
Rd
iD2
Rd
VDD
iD2 T2
电路图
（单端输入单端输出）
Vo2
vid
Rg1
T1
Rg2
I0
分析方法相同
-VEE
图3.3.15 FET差分式放大电路
但输入电阻很大，JEFT
1012欧姆
MOSFET 1015欧姆
FET差分式放大电路常用于集成电路的输入级。
第三章 多级放大电路
3.3 直接耦合放大电路
3.3.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象
一、 零点漂移现象及其产生的原因 直接耦合时，输入电压为零，但输出电压离开零点， 并缓慢地发生不规则变化的现象。 原因：放大器件的参 数受温度影响而使 Q 点不 稳定。也称温度漂移。
放大电路级数愈多，放 大倍数愈高，零点漂移问题 愈严重。
uI
O uO t
O 图 3.3.1 零点漂移现象
t
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第三章 多级放大电路
二、抑制温度漂移的方法： (1) 引入直流负反馈以稳定 Q 点；
(2) 利用热敏元件抵消放大管的变化；
(3) 采用差分放大电路。
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第三章 多级放大电路
3.3.2
差分放大电路
差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路。
一、电路的组成
uO
T
Re
Re
T
V
图 3.3.2差分放大电路的组成(a)
图 3.3.2差分放大电路的组成(b)
利用射极电阻稳定Q点 但仍存在零点漂移问题
T的UCQ变化时，直流电 源V始终与之保持一致。
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第三章 多级放大电路
采用与图（a）所示电路参数完全相同，管子特性也相同的电路。 共模信号 输入信号uI1和uI2大小相等，
Rid=2(Rb +rbe)
K CMR 20 lg Ad Ac
Rod=2Rc
dBc
双端输出，理想情况
K CMR
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第三章 多级放大电路
4. 电压传输特性
放大电路的输出电压和输入电压之间的关系曲线。
uod
uo ＝ f ( uI )
uId
如改变uI的极性，可 得另一条图中虚线所 示的曲线，它与实线 完全对称。
Rb1 + uI1
-
Rb2 + uI2
-
极性相同。 差模信号 输入信号uI1和uI2大小相等， 极性相反。
VBB
VBB
图 3.3.2差分放大电路的组成(c)
电路以两只管子集电极电位差 为输出，可克服温度漂移。 差分放大电路也称为差动放大电路。
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第三章 多级放大电路
差分放大电路的改进图
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第三章 多级放大电路
2.对共模信号的抑制作用
共模信号的输入使两管集 电极电位有相同的变化。 所以
u Oc u Oc1 u Oc2 0
共模放大倍数
Ac
差分放大电路输入共模信号
uO c uIc
电路参数的理想对称性，温度变化时管子的电流变化完全 射极电阻Re对共模信号的负反馈作用，抑制了每只晶体 相同，故可以将温度漂移等效成共模信号，差分放大电路 管集电极电流的变化，从而抑制集电极电位的变化。 对共模信号有很强的抑制作用。
或
K CMR 20 lg
dB
双端输出时KCMR可认为等于无穷大， 单端输出时共模抑制比：
K CMR R ' L / 2 ( R b rbe ) R 'L / 2 R e
Re
R b rbe
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第三章 多级放大电路
四、改进型差分放大电路
用三极管代替“长尾式”电路的长尾电阻，即构成 恒流源式差分放大电路。 1. 电路组成 T3：恒流管
Ac = uO C uIC
图3.3.10 共模信号作用下的双端 输入单端输出电路
=
( RC // RL )
Rb rbe 2(1 ) Re
K CMR ＝
Ad Ac
＝
R b rbe （ 1 ） R e 2 （ R b rbe ） 2
增大Re是改善共模抑制比的基本措施。
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第三章 多级放大电路
3.对差模信号的放大作用
分析时注意二个“虚地”
E点电位在差模信号作用下 不变，相当于接“地”。
图3.3.5 差分放大电路加差模信号（a)
负载电阻的中点电位在差 模信号作用下不变，相当 于接“地”。
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第三章 多级放大电路
差模信号作用下的等效电路
如何进一步改进呢？
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第三章 多级放大电路
1. 双端输入单端输出电路
静态工作点
图3.3.7 双端输入单端输出差分放大电路
图3.3.8 图3.3.7所示电路的直流通路
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第三章 多级放大电路
1. 双端输入单端输出电路
V CC RL RC RL V CC
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第三章 多级放大电路
3.3.3 直接耦合互补输出级
基本要求：输出电阻低，最大不失真输出电压尽可能大。
1 U B Q 1 U B Q 2 I B Q1 R
IB Q 1 IB Q 2 I CQ1
Re
Rb1
VEE
图 3.3.13具有恒流源的差分放大电路
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第三章 多级放大电路
3. 动态分析 由于恒流三极管相当于一个阻值很大的长尾电阻， 它的作用也是引入一个共模负反馈，对差模电压放大倍 数没有影响，所以与长尾式交流通路相同。 差模电压放大倍数为
典型差分放大电路
Rb1
Rb2
Rb1
Rb2
+ uI1
-
+ uI2 u I1
Re
+ -
uI2
Re -VEE
+
VBB
图 3.3.2差分放大电路的组成(d)
图 3.3.2差分放大电路的组成(e)
将发射极电阻合二为一、 对差模信号，Re相当于短路。
长尾式差分放大电路 便于调节静态工作点，电 源和信号源能共地。
图3.3.12 单端输入单端输出电路 uI
与双端输入单端输出的一样。
动态分析：与双端输入单端输出的一样。（略）
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第三章 多级放大电路
4.差动放大器动态参数计算总结
(1)差模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 双端输出时： 单端输出时：
Ad RL 2
R b rbe
Rid=2(Rb +rbe) Rod=Rc
问题：如输出信号取自 T2管的集电极，动态分 析结果如何？
图3.3.9 图3.3.7所示电路对 差模信号的等效电路
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第三章 多级放大电路
如输入共模信号： 共模电压放大倍数
uOc=―IC(RC//RL) uIc=―IB[Rb+rbe+(1+β)2Re]
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第三章 多级放大电路
三、 差分放大电路的四种接法
基于不同的应用场合，有双、单端输入和双、单端输出的情况。 所谓“单端”指一端接地。 <A> 双端输入、双端输出 <B> 双端输入、单端输出 <C> 单端输入、双端输出
<D> 单端输入、单端输出
“单端”的情况，还具有共模抑制能力吗？
UR
b1
b1
Rb1 Rb1 Rb 2
(VCC VEE )
I CQ 3 I EQ 3
UR
U B EQ3 Re u I1
Rc
Rc
+VCC uI2 Rb2
于是得到
I CQ 1 I CQ 2 1 2
+u o
R T 1
T3
I CQ 3
T2
R
UCQ 1 UCQ 2 VCC I CQ1 RC
具有电流源的差分放大电路
+VCC
Rc
uI1 R T 1
T3
Rc + uO
T2
+VCC
RC
RC
uO
uI2
R
Rb2 uI1 T 1 I
T2 uI2
Re
Rb1 VEE
VEE
简化画法
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复习
1.差分放大电路的类别
VDD +VC CC +VCC 基本差分放大电路 Rc V +VCC C Rc iD2 Rc iD2 Rc o2 R Rc 长尾式差分放大电路 v Rc2 Rc1 + uoc + uo id + uo T2 uI1 RT1 b1 + uo uuI2 Rb2 Rb2 I2 R 恒流源式差分放大电路 R R VT R1VT VT RR VT + R+VT VT 2 VT + ~1 1 VT FET差分放大电路 1 2 uI +1u Id + ~1 u 2 2 uId 2 I0 VT 1 I 2.差分放大电路的接法 uId R 1 2 +1 ~ +uuId R 3 Rb1 ~22 R R -VRe EE 双端输入、双端输出； 2 e V VEEEE VEE 双端输入、单端输出； Rd Rd
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FET差分放大电路
Rd
iD2
Rd
VDD
iD2 T2
电路图
（单端输入单端输出）
Vo2
vid
Rg1
T1
Rg2
I0
分析方法相同
-VEE
图3.3.15 FET差分式放大电路
但输入电阻很大，JEFT
1012欧姆
MOSFET 1015欧姆
FET差分式放大电路常用于集成电路的输入级。