2022-2023学年高二物理竞赛课件：直接耦合互补输出级

　直接耦合互补输出级 2 二、基本电路 三、消除交越失真的互补输出级 四、准互补输出级 一、对输出级的要求 　直接耦合互补输出级 3 一、对输出级的要求 互补输出级是直接耦合的功率放大电路。 对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻上无直流功耗； 最大不失真输出电压最大。 射极输出形式 静态工作电流小 输入为零时输出为零 双电源供电时Uom的峰值接近电源电压。 单电源供电Uom的峰值接近二分之一电源电压。 4 二、基本电路 静态时，UB= UE=0，T1、T2均截止 1. 特征：T1、T2特性理想对称。 2. 静态分析 T1的输入特性 理想化特性 ui=0 uo=0 静态工作电流小，静态功耗小 5 3. 动态分析 ui正半周，电流通路为 +VCC→T1→RL→地， uo = ui（射极输出器） 两只管子互补交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。 ui负半周，电流通路为 地→ RL → T2 → -VCC， uo = ui 在输入电压幅值足够大时，输出电压的最大幅值可达 ±（VCC-|UCES|）。 6 3.MOS管多路电流源 根据所需静态电流，来确定沟道尺寸。 MOS管的漏极电流正比于沟道的宽长比。 设宽长比W/L=S，且T0～T3的宽长比分别为S0、S1、S2、S3，则 基准电流 7 [例]　图示电路是型号为F007的通用型集成运放的电流源部分。其中T10与T11为纵向NPN管； T12与T13是横向PNP管，它们的均为5，它们b-e 间电压值均约为0.7V。试求出各管的集电极电流。 F007中的电流源电路 +Vcc (+15V) R5 39k IC13 IR IC12 T13 T12 IB10+IB12 IC10 T10 T11 R4 3k -Vcc (-15V) 解：图中R5上的电流是基准电流，根据R5所在回路可以求出 T10与T11构成微电流源， 利用累试法或图解法求出I10≈28A T12与T13构成镜像电流源， 在电流源电路中，首先应求出基准电流IR， IR常常是集成运放电路中唯一能够通过列方程直接求出的电流；然后利用与IR的关系，分别求出各路输出电流。 8 4　以电流源为有源负载的放大电路 　　在共射（共源）放大电路中，为了提高电压放大倍数的数值，行之有效的方法是增大集电极电阻Rc（或漏极电阻Rd）。然而，为了维持晶体管（场效应管）的静态电流不变，在增大Rc （ Rd ）的同时必须提高电源电压。当电源电压增大到一定程度时，电路的设计就变得不合理了。 在集成运放中，常用电流源电路取代Rc （ Rd ），这样在电源电压不变的情况下，既可获得合适的静态电流，对于交流信号，又可得到很大的等效的Rc （或Rd ）。 由于晶体管和场效应管是有源元件，而上述电路中又以它们作为负载，故称为有源负载。 9 一、有源负载共射放大电路 +VCC R IR IC2 T3 T2 IC1 T1 Rb RL + - uO + - uI 电路：  T1 ：放大管 （共射）；  T2与T3：镜像电流源； 工作原理：  T2 ： T1的负载管 。 基准电流 空载时T1管的静态集电极电流 1) 并不需要很高的电源电压，只要VCC与R相配合，就可以设置合适的集电极电流ICQ1 2)输入端的uI中应含有直流分量，为T1提供静态基极电流IBQ1 ， IBQ1应等于ICQ1 / 1，而不应与镜像电流源提供的IC2产生冲突 3) 电路带上负载电阻RL后，ICQ1将有所变化。 注意！ 10 有源负载共射放大电路 +VCC IC2 T3 T2 R IR IC1 T1 Rb RL + - uO + - uI RC’ T1 Rb RL + - + - rbe1 rce1 RL RC’ (rce2) + - + - Rb 电压放大倍数 若RL<<(rce1// rce2)，则 等效负载 等效电路 T1管集电极的动态电流β1Ib几乎全部流向负载RL，有源负载使Au大大提高。 11 二、有源负载差分放大电路 +VCC iC3 T4 T3 I io iC1 T1 RL + - uO + - uI T２ iC4 iC2 -VEE 电路：  T1与T2：放大管 （差分）；  T3与T4：有源负载（镜像） iC3= iC4 ； 工作原理： 静态 IE1＝ IE2 ≈ IC1 ＝ IC2 ＝I/2， 若3>>2，则IC3 ≈IC1 因IC4 ＝ IC3 ，所以IC4 ≈IC1 iO= IC4 －IC2 ≈ 0 差模输入 iC1= －iC2 ，而iC3 ≈