第五章 多级放大电路与差分放大电路
3 放大电路基本知识

共基极放大电路
RB1
一、求“Q”(略)
二、性能指标分析 uo ib RL RL Au ui ib r be rbe ib rbe r be ui Ri ie (1 )ib 1 rbe Ri RE // (1 ) Ro = RC
+ Rs
RE
交流通路
IBQ = (VCC – UBEQ) / [RB +(1+ RE]
ICQ = I BQ
UCEQ = VCC – ICQ RE
二、性能指标分析
ii + Rs
ib
RB
ic
ii
R
ib
ic
RE
+ R uo
L
+
us
s
rbe ib RB + RE RL uo
RL = RE // RL
UCEQ 15 2(3 1.5) 6 (V)
RB1 C1 + RS RB2 us
RC
+VCC C2
+
I BQ 20 (A)
2)求 Au,Ri,Ro , Aus
+
RL
+
RE
+ uo
CE
r be 200 26 / I BQ 200 26 / 0.02 1 500
电压放大倍数:
] RB // [rbe (1 ) RL
ii
ib
ic
ii
R
s
ib
rbe RB RE
ic
输出电阻:
+
多级放大电路和差分放大电路

小结: 小结:
1、多级放大器的耦合方式和指标计算 2、差分放大电路的性能分析
作业:见参考书2,P104 17
U O1 U O2 U O3 Au = ⋅ ⋅ = Au1 ⋅ Au2 ⋅ Au3 U i U i2 U i3
加以推广到n级放大器
Au = Au1 ⋅ Au2 ⋅ Au3 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Aun
图6 三级阻容耦合放大电路
+ UCC Rb C1 + + Ui - Rb ri
11 2
+ UCC Rb C2 Rc
22 2
Rc
12
1
C2 + V Uo
1
C3 + Uo ri
+
V
3
2
Rb
Re
1
+ Ce
21
Re
2
1+ Ce2Fra bibliotek(a)
(b)
图7 考虑前后级相互影响
(2) 输入电阻和输出电阻 一般说来, 多级放大电路的输入电阻就是输入级的 输入电阻, 而输出电阻就是输出级的输出电阻。由于多 级放大电路的放大倍数为各级放大倍数的乘积, 所以, 在 设计多级放大电路的输入级和输出级时, 主要考虑输入 电阻和输出电阻的要求, 而放大倍数的要求由中间级完 成。 具体计算输入电阻和输出电阻时, 可直接利用已有 的公式。但要注意, 有的电路形式, 要考虑后级对输入级 电阻的影响和前一级对输出电阻的影响。
第一级:
I BQ
U CC − U BE 14.3 = = ≈ 0.012mA Rb1 + (1 + β ) Re1 150 + 1020
I CQ = βI BQ = 50 × 0.012 = 0.61mA U CEQ ≈ U CC − I CQ Re1 = 15 − 0.61 × 20 = 2.8V
差分放大电路(1)

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
直流通路
即静态时,差分放大电路具有零输入零输出的特点,抑制 零点漂移。
②当温度变化时:
UO = (UO1 + U vO1)
两管输出电压的变化相等,即 UO1= UO2 ,输出电压:
=0
– (UO2 + UO2)
可见,两管的漂移在输出端 相互抵消,从而有效地抑制 了零点漂移。
id id
2 2
uic (ui1 ui2 ) 2 uid ui1 ui2
上式表明,共模输入电压uic为两输入电压的平均值,差模输入电压uid 为两输入信 号的差值。此时差分放大电路的输出电压为差模输入uid单独作用时的差模输出电压 uod与共模输入电压人单独作用时的共模输出电压uoc叠加的结果,即:
差模放大动态分析:
要分析差模的交流通路, 我们必须懂得晶体管的 微变等效模型,如右图 所示:
可等效为
差模放大动态分析:
在差模信号单独作用的情况下,两管发射极电流ie1和ie2一个增大,一个减小, 而且变化的幅度相同,因此流过电阻Re的电流大小不变。又因电阻Re下端接直 流电源-VEE,故两管发射极电压为固定的直流量,即对于差模信号,两管发射 极交流电压值为零。另外,两管集电极电压uC1=-uC2,,即差模信号输入时, RL两端电压向相反方向变化,故RL中点电压相当于交流接地。由此 可以画出差模交流通路如图所示,由下图可求得:
解:(1) ( 2)
AVD AV 1 AV 2 20
K CMR AVD 20 1 000 AVC 0.02
谢 谢 观 赏!
解:
uic (ui1 ui2 ) 2 100mV uid ui1 ui2 0.4mV
差分放大电路

(2) uod = Auduid = – 50 0.02 = – 1 (V)
ui1 uic 12uid ui2uic1 2uid
uoc = Aucuic = – 0.05 1 = – 0.05 (V)
uo = Auduid + Aucuic = –1.05 (V)
uid = ui1 uic = ui1 / 2
uid = ui1- ui2 uic =(ui1+ui2)/2
uid = ui1 L
rbe
RL
RC
//
RL 2
2 rbe
1 RL
2 rbe
2 rbe
RL RC//RL
Rod 共模抑制 比KCMR
KCMR (dB)20lgA Auudc
20lg 50 0.05
= 60 (dB)
例2
若uI1=10mV,uI2=5mV,则uId=? uIc=? uId=5mV ,uIc=7.5mV
例3
uId=10mV uIc=5mV
1、uI=10mV,则uId=? uIc=? 2、若Ad=-102、KCMR=103 用直流表测uO ,uO=?
求输出电压 uo,及 KCMR
[解](1) 可将任意输入信号分解为
共共模模信信号号和差模信差号模之信和号
ui1 = 1.01 = 1.00 + 0.01 (V) ui2 = 0.99 = 1.00 – 0.01 (V)
uid = u i1 – u i2 = 1.01 – 0.99 = 0.02 (V)
差分放大电路
差分电路
RC uo
Vcc RC
ui1 V1
集成电路运算放大器-电流源-差分放大电路

Avd = −
β ( Rc // rbe
1 RL ) 2
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3. 主要指标计算 (1)差模情况
<B> 双入、单出 Avd1
vo1 vo1 = = v id 2vi1
差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用
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3. 主要指标计算 (1)差模情况
<A> 双入、双出
vo1 − vo2 vo = Avd = vi1 − vi2 vid 2vo1 βR =− c = rbe 2vi1
2. 抑制零点漂移原理 温度变化和电源电压波 动 , 都 将 使 集电极电 流 产 生 变 化 。 且 变 化趋势是相 同的, 其 效果相当 于 在 两 个 输入端加入了共模信号。
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2. 抑制零点漂移原理
6.1 集成电路运算放大器中的电流源
在模拟集成电路中,广泛地使用电流源,为放大电路 提供稳定的偏置电流,或作为放大电路的有源负载。
• 镜像电流源 • 微电流源 • 多路电流源 • 电流源用作有源负载
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6.1.1 BJT电流源电路
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6.1.2 FET电流源
模拟电子书后习题答案第5章(1)

VCC U CES 1 2 Pom ( )2 2.25W RL 2
2. 晶体管必须满足的条件 最大集电极电流
I CM
反向击穿电压
VCC 12 0.75A 2 RL 16
U BR(CBO) VCC 12V
最大管耗
PTM 0.2P【5-2】电路如图 5.12.1 所示 U 1.写出 Au o 及 Ri,Ro 的表达式,设 β1、β2、rbe1、rbe2 及电路中各电阻均为已知。 Ui 2.设输入一正弦信号时,输出电压波形出现了顶部失真。若原因是第一级的 Q 点不合 适,问第一级产生了什么失真?如何消除?若原因是第二级 Q 点不合适,问第二级产生了 什么失真?又如何消除? 解: 1. Au
Au Au1 Au 2 = -460.8
【5-7】在图 5.12.6 功放电路中,已知 VCC=12V,RL=8Ω。ui 为正弦电压,求: 1.在 UCES=0 的情况下,负载上可能得到的最大输出功率; 2.每个管子的管耗 PCM 至少应为多少? 3.每个管子的耐压 U (BR)CEO 至少应为多少? 解: 1. POmax=VCC2/2RL=9W; 2. PCM≥0.2Pomax=1.8W,| U<BR>CEO |≥2VCC=24V。 【5-8】电路如图 5.12.7 所示,已知 VT1,VT2 的饱和压降为 2V,A 为理想运算放大器且输 出电压幅度足够大,且能提供足够的驱动电流。ui 为正弦输入电压。 1.计算负载上所能得到的最大不失真功率; 2.求输出最大时输入电压幅度值 Uim; 3.说明二极管 VD1,VD2 在电路中的作用。
2.
在不考虑共模输出的条件下,第一级差分电路单端输入,双端输出。定义 U O1 的
参考方向 C1 端为 + 。
第5章 直流放大器

=6.3v 1、 直接耦合后,由于Ub2不会有很大的增加,迫使T1处于接 近饱和的状态。
2、 直接耦合后,Rc1作为T2的偏流电阻,且由于Rc1<Rb2使 IB2大大增加,使T2处于深度饱和状态。
解决办法
5.1 直流放大器
二、 存在的两个特殊问题
方案1:
(一)、前后级Q点相互影响
Rb1 RC1
Rb1
输出级特点----由射极输出器组成,带负载能力强。 偏置部分---提供直流电源
5.3 集成运算放大器
二、 集成运放的电路组成及符号
3、结构符号
a
输入级
中间级
输出级
举例1:Vpb=0,VN=Vi=1mV,Avd=100000;求Uo值?
Uo= -100000mV Uo=Avd(Vp-Vn)
举例2: VN=0,Vp=Vi=1mV,Avd=偏10置0000;求Uo值?
当uI≠0时, ui1=-ui2, 则uo1=-uo2,同时VC1=-VC2,则输出信号 uo=uo1-uo2=2uo1,即输入信号不为零且相反时,输出信号也不 为零。
5.2 差分放大器
三、 对共模信号的抑制作用
R1 RC
共模( common mode)信
Rs
号:uc 定义:大小相等,
ui1 ui ui2
(二)、零点漂移现象 1、什么是零点漂移(零漂)
uo
在直流放大电路中,我们把
输入信号为零时,输出电压
偏离其初始值的现象称为零
点漂移。 即Ui=0,而Uo≠0;
0
Uo=4.21V
有时会将 信号淹没
t
ui
Au=20 U01=10mv Au=20 U02=210mv Au=20 U01=4.21v
多级放大电路与差分放大电路

将多级放大电路与差分放大电路相结合,可以进一步提高 信号放大的性能,实现高增益、低噪声、高抗干扰能力的 放大电路。
研究不足与展望
深入研究非线性失真
目前对于多级放大电路和差分放 大电路的研究主要集中在线性范 围内,对于非线性失真的研究相 对较少。未来可以进一步深入研 究非线性失真对电路性能的影响, 并提出相应的优化措施。
感谢您的观看
THANKS
低失真
由于差分放大电路采用对称结构,因此可以减小 信号的失真度,提高信号的保真度。
3
宽频带
差分放大电路的带宽通常比单端放大电路更宽, 因此可以适应更高频率的信号放大。
差分放大电路的应用
仪器仪表
01
在测量和控制系统中,差分放大电路常被用于将微弱的差分信
号放大为可用的标准信号。
通信系统
02
在通信系统中,差分放大电路可用于提高信号的抗干扰能力和
多级放大电路与差分放大电 路
目录
• 引言 • 多级放大电路概述 • 差分放大电路概述 • 多级放大电路与差分放大电路的比较 • 多级放大电路与差分放大电路的优缺点分析 • 多级放大电路与差分放大电路的应用案例 • 结论与展望
01
引言
目的和背景
深入了解多级放大电 路与差分放大电路的 原理和性能。
输入阻抗低
差分放大电路的输入阻抗较低,可能对信号源 产生负载效应。
对称性要求高
差分放大电路要求两个输入端的信号严格对称,否则可能导致性能下降。
06
多级放大电路与差分放大电 路的应用案例
多级放大电路的应用案例
音频放大器
在音频设备中,多级放大电路用于将微弱的音频信号放大到足够的幅度,以驱动扬声器产生声音。通过多级放大,可 以实现高增益和低失真。
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第五章 多级放大电路及差分放大电路
一、填空题:
1、在多级直接耦合放大器中,对电路零点漂移影响最严重的一级是 ,零点漂移最大的一级是 。
2、图1为某多级放大电路,其中各级放大器的增益、输入阻抗、输出阻抗如图中所示,则多级放大器的总增益Av=v o /v i = ,输入阻抗R i = ,输出阻抗Ro = 。
多级放大电路的通频带总是比组成它的每一级的通频带要 (宽或窄)。
3、对于一对任意输入信号,它可以分解为差模(或差分)信号与共模信号。
若输入信号分别为1i v 和2i v ,则对应的差模信号为id v = ,共模信号为iC v = 。
在差分放大器中,放大器的增益也可分为两类,即 增益和 增益。
4、如果差分放大电路完全对称,那么双端输出时,共模输出电压为 ,共横抑制比为 。
5、电流源电路的特点是输出电流 、直流等效电阻 和交流等效电阻 。
二、分析计算
1、差分放大电路如图2所示。
已知Ω=K R C 10,Ω=K R L 10,Ω=K R EE 10。
假设晶体
管的参数为10021==ββ,Ω==K r r be be 521(其中πr r r bb be +=',0/=x bb r r 或)。
试求差模电压增益id od Vd v v A =,差模输入电阻
id R 和输出电阻od R 。
v o v 0
图2
2、在图3电路中,VT 1,VT 2的特性相同,且β很大,求I C2和I C2的值,设V BE =0.6V 。
图3
3、某差分放大器电路如图4所示,Ω=K R C 2,Ω=K R REF 6.8,V V CC 5=,V V EE 5-=。
假设晶体管的100=β,试回答下列问题: (1)试求电流0I 的值; (2)试求输入阻抗i R 的值; (3)试求电压增益i
o
V v v A =。
4、某差分放大器电路如图5所示,Ω=K R C 2,Ω=K R EE 3.4,V V CC 5=,V V EE 5-=,
100=β。
试回答下列问题:
(1)当21d B v v =,22d B v v -=时,试求差分电压增益d Vd v v A 0=。
(2)当CM B B v v v ==21时,试求共模电压增益CM o VC v v A =。
(3)计算共模抑制比CMRR
(4) 当t t v B Ω+=sin 005.0sin 1.01ω,t t v B Ω-=sin 005.0sin 1.02ω时,求输出电压o v 。
o
v
5、双端输人、双端输出理想的差分式放大电路如题图6所示。
求解下列问题 (1)若v i1=1500μV 。
v i2=500μV ,求差模输人电压v id ,共模输入电压v ic 的值; (2)若A VD =100,求差模输出电压v od ;
(3
)当输入电压为v id 时,若从 C 2点输出,求 v c2与v id 的相位关系; (4)若输出电压v o =1000 v i1-999 v i2时,求电路的从A VD 、Avc 和 K CMR 的值。
图6
6、图7所示为某差分放大器电路。
已知Ω=K R C 10,Ω=K R L 10,Ω=K R EE 3.4,
V V V EE CC 5==。
假设晶体管参数为V V BE 7.0=,200=β,热电压mV V T 25=,不计
厄尔利电压A V 。
i v 为交流小信号,电容C C 为输出隔直耦合电容。
试问: (1)计算电流o I 的值。
(2)计算差分输入阻抗i R 。
o
i v
(3)试求差分放大器的增益i o V v v A =
7、如图8
所示,R E1=R E2=100Ω,BJT 的β=100,V BE =0.6V ,当v i1=0.01V,v i2=-0.01V 时,求输出电压v O =v O1-v O2的值、电路的差模输入电阻Rid 、共模输入电阻Ric 和输出电阻RO 。
图8
8、电路如图9所示,JFET 的g m =2mS ,R ds =20K Ω。
试求双端输出时的差模电压增益A VD 的值;若电路改为单端输出时,试求A VD1、A VC1和K CMR 的值。
图9
9、在图10的电路中,VT 1,VT 2的特性相同,且β很大,求I C1和I C2的值,设V BE =0.6V 。
I I 图10
10、在图11所示电路中,已知所有晶体管特性均相同,V BE 均为0.7V ,求R e2和R e3的阻值。
R
5.3K μA
图11。