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kok电子竞技:文档简介
共发电路射极接电阻
RE
后:放大器更接近理想的互导放大器。增益稳定性提高,且便于集成化。当RL
时,
存在问题:交流工作时:
RCAv
但集成困难;直流工作时:
RCVCEQ
易饱和失真。
此时,Avt
近似等于两电阻的比值,与三极管参数
无关。例1电路如图所示,BJT的电流放大倍数为β,完成以下的问题:(1)画出该电路的简化h参数等效电路;(2)写出的表达式。例2电路如图所示,已知T1的gm和T2的β,试写出电压放大倍数的表达式。三、采用有源负载的共发放大器例1电路如图所示,BJT的电流放大倍数为β,完成以下的问题:(1)画出该电路的简化h参数等效电路;(2)写出的表达式。例2电路如图所示,已知T1的gm和T2的β,试写出电压放大倍数的表达式。4.4差分放大器4.4.1电路结构
由两完全对称的共发电路,经射极电阻
REE
耦合而成。T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RLT1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL
采用正负双电源供电:VCC=|VEE|。
具有两种输出方式:双端输出、单端输出。T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL
估算电路
Q
点T1VCCREEVEERCRCT2IEEICQ1ICQ2令
vi1=vi2=0,画出电路直流通路。由图:
差模信号和共模信号4.4.2电路性能特点
差模信号:指大小相等、极性相反的信号。表示为
vi1=-vi2=vid/2差模输入电压
vid=vi1-
vi2
共模信号:指大小相等、极性相同的信号。表示为
vi1=vi2=vic共模输入电压
vic=(vi1+vi2)/2
任意信号:均可分解为一对差模信号与一对共模信号之代数和。
vi1=vic+vid/2vi2=vic-
vid/2即
差放半电路分析法
因电路两边完全对称,因此差放分析的关键,就是如何在差模输入与共模输入时,分别画出半电路交流通路。在此基础上分析电路各项性能指标。分析步骤:
差模分析画半电路差模交流通路计算
Avd、Rid、Rod。
共模分析画半电路共模交流通路计算
Avc、KCMR、Ric。
根据需要计算输出电压
双端输出:
计算
vo。单端输出:
计算
vo1、
vo2。
差模性能分析T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL
双端输出电路
REE
对差模视为短路。iC2=ICQ-
iCiC1=ICQ+iC因IEE=iC1+iC2=2ICQ(不变)故RL
中点视为交流地电位,即每管负载为
RL/2。直流电源短路接地。1)半电路差模交流通路注意:关键在于对公共器件的处理。
RC+-vod1+-vid1RL2T1半电路差模交流通路
差分放大器1、电路结构T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RLT1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL
估算电路
Q
点2)差模性能指标分析差模输入电阻差模输出电阻差模电压增益半电路差模交流通路RC+-vod1+-vid1RL2T1iiT1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL
单端输出电路
与双端输出电路的区别:仅在于对
RL
的处理上。T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL不变减小减小RC+-vod1=
vod+-vid1RLT1ii半电路差模交流通路
共模性能分析T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL
双端输出电路每管发射极接
2REE。RL
对共模视为开路。直流电源短路接地。1)半电路共模交流通路REE
上的共模电压:2iCREE流过
RL
的共模电流为
0。半电路共模交流通路RC+-voc1+-vic1=vicT12REE2)共模性能指标分析共模输入电阻共模输出电阻共模电压增益电路特点无意义双端输出电路利用对称性抑制共模信号。半电路共模交流通路RC+-voc1+-vic1=vicT12REE
单端输出电路
T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL与双端输出电路的区别:仅在于对
RL
的处理上。不变半电路共模交流通路RC+-voc1=voc+-vic1=vicT12REERL单端输出电路特点单端输出电路利用
REE
的负反馈作用抑制共模信号。利用
REE
抑制共模信号原理:T1+-+-VCCREEvi1voVEE+-vi2RCRCT2RL
一般射极电阻
REE
取值较大因此很小。结论
无论电路采用何种输出方式,差放都具有放大差模信号、抑制共模信号的能力。差放性能指标归纳总结
Rid
与电路输入、输出方式无关。
Rod
仅与电路输出方式有关。
Avd
仅与电路输出方式有关。
Avc仅与电路输出方式有关。双端输出单端输出双端输出单端输出双端输出单端输出其中其中
共模抑制比
KCMR
是用来衡量差分放大器对共模信号抑制能力的一项重要指标,其值越大越好。定义双端输出电路单端输出电路提高
IEE(即增大
gm)、增大
REE提高
KCMR
普通差放存在的问题:
采用恒流源的差分放大器REEKCMR抑制零点漂移能力但
IEEQ
点降低输出动态范围T1VCCvi1voVEEvi2RCRCT2R1R2R3T3其中很大双端输出时
单端输出时
任意输入时,输出信号的计算其中其中例:图示电路,已知
=100,vi=20sint(mV),求
vo。
解:T1VCCREEvivoVEERCRCT2RL22.6k10k10k(12V)(-12V)(1)分析
Q
点(2)分析
Avd2、Avc2由于则(3)计算
vo由于则
调零电路T1VCCREEVEERCRCT2RSRSVEE+-VORW(发射极调零电路)T1VCCREERCRCT2RSRSVEE+-VORW(集电极调零电路)
调节电位器
RW,改变两端发射极电位或集电极电阻,使静态工作时双端输出电压减小到零。4.4.3
电路两边不对称对性能的影响4.5电流源电路及其应用直流状态工作时,可提供恒定的输出电流
I0。交流工作时,具有很高输出电阻
Ro,可作有源负载使用。+-VQ+vRiB恒定iC外电路(电流源电路)+-VQR电流源I0(直流状态)+-R电流源Rov(交流状态)
电流源电路特点:
对电流源电路要求:直流状态工作时,要求
I0
精度高、热稳定性好。交流状态工作时,要求
Ro
大(理想情况
Ro
)。利用
iB恒定时,iC接近恒流特性而构成。
电流源电路原理:4.5.1镜像电流源电路
假设T1、T2
两管严格配对,
基本镜像电流源T1VCCiC1RT2IRiC2=I0由于
vBE1=vBE2
因此,称
iC2
是
iC1
的镜像。参考电流由于因此IR
(>>2)故:
减小
影响的镜像电流源T1VCCiC1RT2IRIOiRET3
结构特点T1
管c、b之间插入一射随器T3。
电路优点减小分流
i,提高
I0
作为
IR
镜像的精度。由图整理得式中2、双端输出时1、单端输出时差放输出信号的计算其中其中
共模抑制比双端输出电路单端输出电路T1、T2
两管严格配对
基本镜像电流源T1VCCiC1RT2IRiC2=I0参考电流
减小
影响的镜像电流源T1VCCiC1RT2IRIOiRET3
结构特点T1
管c、b之间插入一射随器T3。
电路优点减小分流
i,提高
I0
作为
IR
镜像的精度。整理得式中
比例式镜像电流源T1VCCiE1RT2IRIOR1R2iE2
结构特点两管射极串接不同阻值的电阻。
电路优点Ro增大,I0恒流特性得到改善。由(
较大)(
较大)得当时,得式中
微电流源T1VCCRT2IRIOR2iE2令比例镜像电流源中的
R1=0。由式中得输出电阻电路优点:可提供
A量级的电流,且Ro大,精度高。4.5.3有源负载差分放大器T1、T2
构成的镜像电流源代替
RC4。T1VCCiC3T2vi1T3T4IEEVEEiOiC4iC2vi2
电路组成:T3、T4
构成双端输入单端输出差放。
电路特点:
由镜像电流源知当差模输入时则差模输出电流当共模输入时则共模输出电流T1VCCiC3T2vi1T3T4IEEVEEiOiC4iC2vi2
性能分析:
结论:
该电路不仅具有放大差模、抑制共模的能力,在单端输出时,还获得双端输出的增益。由于则差模增益差模输入电阻差模输出电阻4.6集成运算放大器集成运放是实现高增益放大功能的一种集成器件。
集成运放性能特点Av
很大:(104~107或80~140dB)Ri很大:(几k~105M)Ro
很。(几十)静态输入、输出电位均为零。
集成运放电路符号反相输入端同相输入端输出端v-v+vo+-
集成运放电路组成
由于实际电路较复杂,因此读图时,应根据电路组成,把整个电路划分成若干基本单元进行分析。输入级中间增益级输出级偏置电路采用改进型差分放大器采用1~2级共发电路
采用射随器或互补对称放大器采用电流源一般的,放大器的增益:幅值,幅频特性相角,相频特性幅频特性、相频特性统称为放大器的频率特性。
频率响应:放大器在正弦信号激励下,其稳态响应随信号频率的变化情况,即频率特性。4.7
放大器的频率响应一、复频域分析法4.7.1频率响应分析法
二、微变等效电路法将放大电路分为中频段、低频段和高频段,用微变等效电路法,分别加以讨论。关键是电容元件的处理。中频段:外接电容短路、BJT的结电容开路低频段:外接电容保留、BJT的结电容开路高频段:外接电容短路、BJT的结电容保留
RC低通电路频率响应
CR+-+-vi(t)vo(t)幅值:或相角:Op0.1p10pAv()/dB-20-3Op0.1p10pA()-45-90-5.7
绘制渐近波特图:根据画出幅频波特图画出相频波特图渐近波特图画法:幅频<<p时,>>p时,=p时,相频<0.1p时,>10p时,=p时,-20dB/10倍频-45/10倍频
确定上限角频率:Op0.1p10pAv()/dB-20Op0.1p10pA()-45-90-20dB/10倍频-45/10倍频只含一个极点的低通电路渐近波特图画法总结:幅频渐近波特图:已知
自0dB水平线出发,经p
转折成斜率为(–20dB/10倍频)的直线。相频渐近波特图:
自0水平线出发,经0.1p
处转折,斜率为(–45/10倍频),再经10p
处转折为
-90的水平线。因=p时,H=p
RC高通电路频率响应
幅值:相角:CR+-+-vi(t)vo(t)下限角频率:因=p时,L=pOp0.1p10pA()4590
绘制渐近波特图:Op0.1p10pAv()/dB-2020dB/十倍频-45/十倍频幅频渐近波特图:>p:0dB水平线;<p:斜率为(20dB/十倍频)的直线。相频渐近波特图:<0.1p:90的水平线。
0.1p
<<10p:斜率为(–45/十倍频)的直线。>10p:0水平线。根据画出幅频波特图画出相频波特图
三极管频率特性参数rbbrberceCbeCbcgmVbe(s)bebcIb(s)Ic(s)其中
:
指
()下降到中频
的0.707倍时对应的角频率共发电路截止角频率
()O可推得:
T=指
()下降到1时对应的角频率。
特征角频率
TT1()O
指
()下降到中频
的0.707倍时对应的角频率。
共基电路截止角频率
>T
>>根据及整理得其中
三个频率参数中应用最广、最具代表性的是特征角频率
T。通常,T
越高,三极管高频性能越好,构成的放大器上限频率越高。T是三极管具有电流放大作用的最高极限角频率。
RC低通电路频率响应
CR+-+-vi(t)vo(t)幅值:相角:Op0.1p10pAv()/dB-20-45/10倍频-20dB/10倍频
RC高通电路频率响应
幅值:相角:CR+-+-vi(t)vo(t)Op0.1p10pA()4590Op0.1p10pAv()/dB-2020dB/十倍频-45/十倍频式中:图中:
BJT高频模型的单向化近似4.7.2共发放大器的频率响应
>T
>>共发电路频率响应共发交流通路
RC+-vo+-vsRLRS+-viCtgmVbe(s)bRt+-RL+-简化等效电路中:密勒效应倍增因子:CtgmVbe(s)bRt+-RL+-由简化等效电路得式中
共发电路增益带宽积
GBW
定义:其中1)选
rbb
小、Cbc
小、T
高的三极管使
GBW。若D1,则
HT,此时上限角频率最高。2)管子选定后
采用恒压源(RS
0)激励:提高共发电路上限频率的方法:
在电路输入端采用低阻节点(即
RS
小)。
在电路输出端也采用低阻节点(即RL小)。共发电路上限角频率
H最高,且接近管子特征角频率
T。
采用恒流源(RS
)激励:D1时,H
,上限频率降低。3)RLD
H
,但
AvsI
。需兼顾两者。例电路如图所示,已知,试估算电路的截止频率,并画出渐近波特图解法2—微变等效电路法1)中频等效电路如图所示2)低频等效电路如图所示3)高频等效电路如图所示式中:放大器的频率响应分析方法总结1、画出放大器的中频等效电路并求出源电压增益AvsI;4、画出电路的波特图;求出带宽2、画出放大器的低频等效电路(RC高通电路),求出源电压增益AvsL及下限截止频率ωL;3、画出放大器的高频等效电路(RC低通电路),求出源电压增益AvsH及上限截止频率ωH;
耦合电路耦合电路输出负载输入信号直流偏置电路外围电路第四章内容总结1、直流偏置电路的形式与作用;静态分析的内容和方法2、耦合电路的形式与作用一、外围电路二、动态分析1、动态分析的内容;放大电路性能指标的定义;2、动态分析的步骤与方法;3、四种基本组态放大器的性能特点与应用;三、放大器的频率响应1、什么是放大器的频率响应;2、RC低通电路、RC高通电路的频率响应;3、BJT的高频模型频;作业1电路如图所示,已知:试估算电路的截止频率,并画出渐近波特图作业2电路如图所示,已知,试求(1)Q点;(2)电压增益;(3)输入电阻;(4)输出电阻(5)若电路其他参数不变,若使VCE=4V,问上偏流电阻RB1为多大?
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