直流放大器

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直流放大器



直流放大器能够放大直流信号或变化极其缓慢的交流信号，它广泛应用于自动控制仪表，医疗电子仪器、电子测量仪器等。常用的直流放大电路有单端式直流放大器、差动式直流放大器、调制型直流放大器等。
一、单端式直流放大器
单端式直流放大器需要解决级间直流电平配置问题，如下图（a）的电路是利用电阻Re2拉低BG2的射极电位以满足直流电平配置要求（即令Ube2=Uc1-Ue2).下图（b)的电路是利用D1及D2作电平配置。使BG2、BG3的偏听偏信置电压分别为Ube2=0.3伏、Ube3=0.45伏。D3起保护作用，避免使BG1基极受到过大的反压，如果前级输出电压主和后级输入电压相差较大，可以利用硅稳压管的稳定电压来代替硅二极管的作用。下图C的电路是利用较大的Rc1、Rc2来提高集电极电压，以实现前后级直流电平的配置。下图D的电路是利用PNP（BG1和BG3）与NPN（BG2）的极性相反来进行电平配置于，BG1的输出电流是BG2的输入电流，BG2的输出电流是BG2的输出电流是BG3输入电流，较好地实现了级间耦合，上述四种电路的最大缺点是零点漂移大。






二、差动式直流放大器
图2（a)是差动式直流放大电路的一种型式。它是由BG1、BG2一对特性相同的晶体管组成，而且电路元件也都是对称的。输入信号人别为Ui1、Ui2；单端输出信号分别是Uc1、Uc2；双端输出为UC1与UC2之差，即UO=UC1-UC2O差动电路具有下列特点：
1、具有抑制零点漂移能力
差动电路由于管特性相同和电路元件对称，所以当温度升高时，两管的集电极电流将得到同样的增量，即△IC1=△IC20而双端输出为UO=△IC1RC-△IC2RC=0，所以输出没有零点漂移。
2、共模输入时，具有抑制放大能力
通常把幅度相等，相位相同的一对输入信号，称为共模信号，由下列电路图A可见，当Ui1=Ui2时，在对称条件下，则双端输出Uo=KUil-KUi2=0,
3、差模输入时，具有放大能力
通常把幅度相等，相位相反的一对输入信号，称为差模信号。当Ui1=-Ui2差模输入时，两面三刀管集电极输出分别为Uc1=-KUi1、Uc2=-KUi2；所以，差模放大倍数Kud: Kud=(Uc1-Uc2)/(Ui1-Ui2)=(-Ui1K-Ui1K)/2Ui1=-K=(-)(hfeRc)/(Rs+hie)
由于差动电路的双端输入电压、双端输出电压均比单管共射放大电路多了一倍，所以差模放大倍数Kud与单管共射电路的放大倍数相同
为提高抑制零漂能力，应使共模放大倍数越小越好，差模放大倍数越大越好，因而利用共模抑制比CMRR*=Kud/Kuc作为评价差动放大电路性能好坏的重要指标。
图2




4、具有稳定静态工作点的能力
图2（a)的射极度电阻Re对共模信号及温漂电平均有很强的负反馈作用。例如在温度升高时，Ic1、Ic2都同时增加，并产生下列负反馈过程：



结果使IC1、IC2的实际变化相对地减小，这里Re起着恒流作用，从而稳定静态工作点，显然Re越大，恒流作用也越大，抑制零漂的能力也就越强，引入辅助电，以抵消Re的压隆。使射极度对地电位能维持正常的数值。值得注意的是，对差模信号，Re不起负反馈作用，因此，它不会降低差模信号的放大倍数。


表一四种形式（图2）的差动放大器的比较
接法双端输入、双端输出（a）单端输入、双端输出（b）双端输入、单端输出（C）单端输入、单端输出(d)
差模放大倍数Kud=-（βRc/Rs+rbe)Kud=-（βRc/Rs+rbe)Kud=-[βRc/2(Rs+rbe)]Kud=-[βRc/2(Rs+rbe)]
共模放大倍数Kuc→0很小很小Kuc→0
共模抑制比很高高高很高
差模输入阻抗Rid=2(Rs+rbe)Rid=2(Rs+rbe)Rid=2(Rs+rbe)Rid=2(Rs+rbe)
差模输出阻抗Rod=2RcRod=2RcRod=2RcRod=2Rc
用途常用在多级放大的中间级、输入级、也可作输出级将单端输入转为双端输出，常用在输入级将双端转为单端输出，常用在中间级和输入级用在输入输出需要一端接地的地方、常用在控制电路及稳压电源

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直流放大器



直流放大器能够放大直流信号或变化极其缓慢的交流信号，它广泛应用于自动控制仪表，医疗电子仪器、电子测量仪器等。常用的直流放大电路有单端式直流放大器、差动式直流放大器、调制型直流放大器等。
一、单端式直流放大器
单端式直流放大器需要解决级间直流电平配置问题，如下图（a）的电路是利用电阻Re2拉低BG2的射极电位以满足直流电平配置要求（即令Ube2=Uc1-Ue2).下图（b)的电路是利用D1及D2作电平配置。使BG2、BG3的偏听偏信置电压分别为Ube2=0.3伏、Ube3=0.45伏。D3起保护作用，避免使BG1基极受到过大的反压，如果前级输出电压主和后级输入电压相差较大，可以利用硅稳压管的稳定电压来代替硅二极管的作用。下图C的电路是利用较大的Rc1、Rc2来提高集电极电压，以实现前后级直流电平的配置。下图D的电路是利用PNP（BG1和BG3）与NPN（BG2）的极性相反来进行电平配置于，BG1的输出电流是BG2的输入电流，BG2的输出电流是BG2的输出电流是BG3输入电流，较好地实现了级间耦合，上述四种电路的最大缺点是零点漂移大。






二、差动式直流放大器
图2（a)是差动式直流放大电路的一种型式。它是由BG1、BG2一对特性相同的晶体管组成，而且电路元件也都是对称的。输入信号人别为Ui1、Ui2；单端输出信号分别是Uc1、Uc2；双端输出为UC1与UC2之差，即UO=UC1-UC2O差动电路具有下列特点：
1、具有抑制零点漂移能力
差动电路由于管特性相同和电路元件对称，所以当温度升高时，两管的集电极电流将得到同样的增量，即△IC1=△IC20而双端输出为UO=△IC1RC-△IC2RC=0，所以输出没有零点漂移。
2、共模输入时，具有抑制放大能力
通常把幅度相等，相位相同的一对输入信号，称为共模信号，由下列电路图A可见，当Ui1=Ui2时，在对称条件下，则双端输出Uo=KUil-KUi2=0,
3、差模输入时，具有放大能力
通常把幅度相等，相位相反的一对输入信号，称为差模信号。当Ui1=-Ui2差模输入时，两面三刀管集电极输出分别为Uc1=-KUi1、Uc2=-KUi2；所以，差模放大倍数Kud: Kud=(Uc1-Uc2)/(Ui1-Ui2)=(-Ui1K-Ui1K)/2Ui1=-K=(-)(hfeRc)/(Rs+hie)
由于差动电路的双端输入电压、双端输出电压均比单管共射放大电路多了一倍，所以差模放大倍数Kud与单管共射电路的放大倍数相同
为提高抑制零漂能力，应使共模放大倍数越小越好，差模放大倍数越大越好，因而利用共模抑制比CMRR*=Kud/Kuc作为评价差动放大电路性能好坏的重要指标。
图2




4、具有稳定静态工作点的能力
图2（a)的射极度电阻Re对共模信号及温漂电平均有很强的负反馈作用。例如在温度升高时，Ic1、Ic2都同时增加，并产生下列负反馈过程：



结果使IC1、IC2的实际变化相对地减小，这里Re起着恒流作用，从而稳定静态工作点，显然Re越大，恒流作用也越大，抑制零漂的能力也就越强，引入辅助电，以抵消Re的压隆。使射极度对地电位能维持正常的数值。值得注意的是，对差模信号，Re不起负反馈作用，因此，它不会降低差模信号的放大倍数。


表一四种形式（图2）的差动放大器的比较
接法双端输入、双端输出（a）单端输入、双端输出（b）双端输入、单端输出（C）单端输入、单端输出(d)
差模放大倍数Kud=-（βRc/Rs+rbe)Kud=-（βRc/Rs+rbe)Kud=-[βRc/2(Rs+rbe)]Kud=-[βRc/2(Rs+rbe)]
共模放大倍数Kuc→0很小很小Kuc→0
共模抑制比很高高高很高
差模输入阻抗Rid=2(Rs+rbe)Rid=2(Rs+rbe)Rid=2(Rs+rbe)Rid=2(Rs+rbe)
差模输出阻抗Rod=2RcRod=2RcRod=2RcRod=2Rc
用途常用在多级放大的中间级、输入级、也可作输出级将单端输入转为双端输出，常用在输入级将双端转为单端输出，常用在中间级和输入级用在输入输出需要一端接地的地方、常用在控制电路及稳压电源