直流放大器
直流放大器 放大的是直流信號(hào)或隨時(shí)間變化極為緩慢的交變信號(hào),其級(jí)間必需采用等線或電阻等能通過直流的元件連接起來,所以,亦稱直接耦合放大器。
1、單端式直流放大器
(1)單端式直流放大器的兩個(gè)重點(diǎn)共同特點(diǎn) 當(dāng)幾級(jí)直流放大直接耦合時(shí),靜態(tài)工作點(diǎn)互相有影響,要保證正常工作在放大區(qū),必須解決好各級(jí)間直流配置問題,即在放大電路中加入電平配置元件,但也不要使信號(hào)損失太大,其三就是直接耦合放大器,即使將輸入端短路,輸出端電壓也會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)起伏現(xiàn)象,稱之零點(diǎn)漂移。并且,級(jí)數(shù)越多,放大倍數(shù)越大,零點(diǎn)漂移現(xiàn)象也就越嚴(yán)重。
(2)幾種常用的電平配置電路 單端式直流放大器需要正角設(shè)置級(jí)間直流電平。圖5.2-13A電路是利用電阻RO2墊高第二級(jí)發(fā)射極電位,提高V1的集電極電位,使兩管都工作在放大區(qū);圖5.2-13B電路是同類型晶體管的直接耦合放大器,通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置RO1、RO2實(shí)現(xiàn)前后級(jí)直流電平的配置;圖5.2-13C電路是利用V4及V5二極管作電平配置,如果前級(jí)輸出電壓和后級(jí)輸入法電壓相差較大時(shí),可利用硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓來代替硅二極管的作用,V4起保護(hù)作用;圖5.2-13D是PNP-NPN管直接耦合放大器,利用PNP、NPN兩種管型的互補(bǔ)特性,這種連接方式能夠很方便地前后兩級(jí)都能得到滿意工作點(diǎn),V1的輸出電路是V3的輸入電流,較好地實(shí)現(xiàn)級(jí)間電平配置,而且信號(hào)不受衰減。
(3)零點(diǎn)漂移
1)單管放大器零點(diǎn)漂移的估算 為了找到抑制零點(diǎn)漂移有效方法,必須了解產(chǎn)生原因。晶體管是對(duì)溫度變化十分敏感的器件,溫度變化時(shí),引起晶體管參數(shù)變化,使輸出電壓產(chǎn)生漂移,由溫度引起的漂移稱溫漂。下面給出溫度變化時(shí),引起單管放大器的輸入總漂移電壓,輸出漂移電壓的定量關(guān)系式,圖5.2-14是計(jì)算單管溫漂電路。
輸入總漂移電壓為以下三部分之和
放大器的溫度漂移由三項(xiàng)組成,由于硅管的反向和電流比鍺管小得多,最后一項(xiàng)可以忽略,因此直流放大器毫不例外地采用硅管。
2)減小輸出零點(diǎn)漂移的辦法 在直流放大器中可以采用溫度敏感元件,如二極管、穩(wěn)壓管、熱每電阻等,對(duì)晶體三極管的溫度漂移進(jìn)行補(bǔ)償,但由于這些溫度敏感元件的溫度特性與晶體三極管的溫度特性總不能完全一致,而且結(jié)漏也很難做到一樣,因此,補(bǔ)償?shù)臏囟确秶呛苡邢薜?;另才,人們發(fā)現(xiàn)利用一只溫度特性基本相同的晶體三極管來抵消另一只晶體三極管的溫度漂移,能夠得到比較理想的補(bǔ)償,這是差分放大。
2、差分放大器
(1)抑制零點(diǎn)漂移原理
圖5.2-15示出典型的差分放大電路。其電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是高度的對(duì)稱性,這是抑制零點(diǎn)漂移重要條件之一;同時(shí)電路中設(shè)置了射極公共電阻RO,這個(gè)電阻對(duì)零點(diǎn)漂移有很強(qiáng)的負(fù)反饋?zhàn)饔谩?/font>
國為電路的對(duì)稱性IC1Q=IC2Q,IC1Q=IC2Q=ICQ2故流過射極電阻RW的靜態(tài)電流為兩管電流之和,限等于單管電流的兩倍:IRO=2IOQ。當(dāng)溫度或電源電壓變化時(shí),電流隨之變化,產(chǎn)生了溫度漂移,因此發(fā)生如下過程。
由以上過程可見,RO的負(fù)反饋?zhàn)饔?,使溫度變化時(shí),集電極電流幾乎保持穩(wěn)定,從而使單端輸出時(shí)的漂移得到抑制。RO越大,負(fù)反饋越強(qiáng),抑制漂移的能力也就越強(qiáng)。國為流過RO的兩管信號(hào)電流是等值反向的,所以RO對(duì)信號(hào)不起負(fù)反饋?zhàn)饔?,故RO的數(shù)值可以取得很大(一般為幾千歐~幾百千歐),對(duì)漂移抑制作用很強(qiáng)。
以上分析指出,差分電路中的負(fù)反饋已把單端輸出漂移減小很多,再加之電路的對(duì)稱性,使兩端已經(jīng)降低得很小的漂移電壓進(jìn)一步抵消了,國些總的輸出漂移電壓就更小了。
(2)差分放大器各種典型電路及性能指標(biāo)計(jì)算
表5.2-11示出差分放大器各種典型電路及它們的性能指標(biāo)計(jì)算公式。
(3)差分放大器的失調(diào)與溫度漂移
1)差分放大器的失調(diào) 差分電路一般要求當(dāng)輸入為零時(shí),輸出也要為零,但由于器件及其他電路參數(shù)不可能做到完全對(duì)稱,所以做不到“零輸入”時(shí)“零輸出”通宵零輸入時(shí)輸出不為零的現(xiàn)象為差分放大器的“失調(diào)”
失調(diào)的根本原因在于電路的不對(duì)稱性,暫且忽略電阻RO的不對(duì)稱性,國為電阻選配得對(duì)稱還是容易做到,所以往往分析導(dǎo)致失調(diào)的主要原因是晶體管參數(shù)的不對(duì)稱性。
1)失調(diào)電壓定義,在忽略電阻RO不對(duì)稱條件下,稱差分電路兩管UBA之差為失調(diào)電壓,并用UO2表示。
UO2=UBA1-UBA2
2)失調(diào)電流定義,如果兩管的B有差異,則同樣的IB將會(huì)引起失調(diào),即兩管的IO不同;反之若把IC調(diào)到相同,但由于B不相同,則要求兩管輸入電流IB不相同,通常把這種IB的不對(duì)稱;稱之失調(diào)電流,并用IOA表示。
以上分析表明,失調(diào)主要是UO2、LOA影響電流LC的不對(duì)稱性引起的,使“零輸入”時(shí)不能做到“零輸出”。因此,在差分電路中必須附加“調(diào)零元件”,人為地保證“零輸入”時(shí)做到“零輸出”。圖5.2-16示出幾種常用調(diào)零電路。
各調(diào)零電路圖A、B、C分別是調(diào)集電極電阻、調(diào)發(fā)射極反饋電阻、調(diào)發(fā)射極直流電阻的辦法來補(bǔ)償管子參數(shù)不對(duì)稱而引起的失調(diào)。
(2)差分放大器的溫度漂移 失調(diào)產(chǎn)生的零偏現(xiàn)象是隨溫度變化而變化的,而失調(diào)的溫漂又是隨機(jī)的,一般是很難消除。在實(shí)際應(yīng)用中,失調(diào)的溫漂必須在整個(gè)溫度范圍內(nèi)都小于精度要求。失調(diào)的溫漂包括以下兩個(gè)部分
由以上分析可知,要減小差分管的失調(diào)電壓和失調(diào)電流,必須精選管子和電路參數(shù)。
評(píng)論
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