第四章多级放大.ppt

用专门的制作工艺，将晶体管、二极管、电阻等元器件及连线组成完整的放大电路制作在一块硅片上，作为一个集成器件使用。因最初用于模拟信号的运算，所以叫做“集成运算放大电路”（简称集成运放）是具有很高开环电压放大倍数的直接耦合放大器。 集成运放现广泛用于模拟信号的产生及处理电路中。性能价格比优越，在绝大多数情况下已取代了分立元件放大电路。 4.1 集成运算放大电路 1． 集成电路特点 １）不能做大C、L，只能采用直接耦合方式。 ２）为克服温漂，采用差动放大电路。 ３）用管子构成的恒流源代替大R及设置Q。 ４）采用复合管改善单管的性能。 ５）大电阻不便集成，常用有源器件取代电阻 ４．３．１ 集成运算放大电路概述 输入级 — 差分放大器，具有较强的抑制零点漂移能力． 2． 集成运放的组成 输入级 中间级 输出级 偏置电路 输出级 — 射极输出器或互补对称功率放大器。 输出电阻小（带载能力强），非线性失真小 中间级 — 共射/共源放大电路。 具有较强的放大能力，采用复合管作放大管， 以恒流源做负载 偏置电路 — 用于设置各级放大电路的静态工作点、一般采用电流源电路. 还有电平偏移电路，短路保护电路等。 输入级 中间级 输出级 偏置电路 4.３．2 集成运放中的电流源电路 有镜像电流源、微电流源、威尔逊电流源、比例电流源、多路电流源等。 1. 镜像电流源 管子处于临界饱和状态，放大边缘。 T1 T2 R +VCC IR IC2 IC1 IB0 IB1 2IB 2. 微电流源 设计时，首先确定IC2和IC1，然后选定R和RE。 在VT2发射极接入电阻RE 3. 多路电流源 同一个参考电流同时产生几路输出，为多个放大管提供偏置电流. 一个ＩＲ，产生了ＩＣ１、ＩＣ３、ＩＣ４ 半电路分析法 半电路电压增益 整个差放的电压增益与半电路相等，是多一半电路来换取对零点漂移的抑制。 整个电路的输出电压 差放电路的差模电压增益 （3） 任意输入方式 两输入端接的输入信号分别为 将任意输入信号看作由共模输入分量和差模输入分量组成 得到： 两个输入端之间有差别，输出端才有变动，因此称为差动放大电路。 因为共模电压增益为零，输出电压中只有差模分量 （4） 存在的问题及解决方案 两半电路不完全对称或输出信号取自一个管子的集电极时，电路没有抑制零点漂移的能力，必须提高每一半电路静态工作点的稳定性。 在射极接大电阻，同时采用正负电源保证合适的静态电流及动态范围。该电路称为“长尾式差动放大电路”。又称为“射极耦合差动放大电路”。 4.2.2 射极耦合差动放大电路的分析 1.射极耦合差动放大电路的静态分析 条件:输入信号为零 RRP较小可略 温度影响很小 或 2.射极耦合差动放大电路的动态分析 双端输入、双端输出 共模和差模输入分量分别为 （1）差模电压增益 差模信号作用下，两个管子射极电流一个增大一个减小，射极电阻RE上的总电流不变，所以滑动端C电位恒定不变，相当于交流接地.同样两管集电极电位一个升高一个降低，负载电阻RL两端电位一端升高，一端降低，中点电位恒定，相当于交流接地 C C点交流接地 RL中点交流接地 差模电压增益 (2)差模输入电阻: (3)差模输出电阻: (５)共模抑制比 KCMR: 为了衡量差动放大电路对差模信号的放大能力和对共模信号的抑制能力 此值越大越好 电路对称且信号双端输出时 （4）共模电压增益??0 (8)电压传输特性 线性关系 ? uod ?uId 只在一定范围内才成线性 (６)最大共模输入电压UicM: (７)最大差模输入电压UidM : 1. 双端输入、双端输出方式（双入双出) 2. 双端输入、单端输出方式（双入单出） 3. 单端输入、双端输出方式（单入双出） 4. 单端输入、单端输出方式（单入单出） 4.2.2 输入和输出的四种接法及性能分析 1. 双端输入、双端输出（双入双出） 差模电压增益 差模输入电阻 差模输出电阻 共模电压增益 Ac=0 共模抑制比 2. 双端输入、单端输出（双入单出） 常用于将双端输入信号转换为单端输出信号。 （1）静态分析 输入回路仍对称 IBQ1=IBQ2 UCEQ1? UCEQ2 ICQ1=ICQ2 输出回路不对称 UCQ2=V CC - ICQRc 计算UCQ1 （2）对差模输入的动态分析 差模电压增益 只取出一管的集电极电压变化量 只有双端输出时的一半 若从c2输出时电压增益为正 差模输入电阻 差模输出电阻 （3）对共模输入的动态分析 输入共模信号时,流过电阻RE上的电流为2?e,忽略调零电位器，对共模信号半电路的交流通路为 共模电压增益： 差模电压增益 共模抑制比： RＥ越大抑制共模信号的能力越强 输出电压