淺析直接耦合放大電路中零點(diǎn)漂移的抑制

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1、淺析直接耦合放大電路中零點(diǎn)漂移的抑制【摘要】在電子電路的實(shí)際應(yīng)用中，常需要放大非常微弱的信號(hào)，用一個(gè)放大器件組成的單級(jí)放大電路，其電壓放大倍數(shù)一般只有幾十倍，其他技術(shù)指標(biāo)也難以達(dá)到實(shí)用的要求，這時(shí)就要選擇多個(gè)單級(jí)放大電路合理連接起來(lái)，組成所謂的多級(jí)放大電路。【關(guān)鍵詞】耦合方式；零點(diǎn)漂移；差分放大電路組成多級(jí)放大的每一個(gè)單級(jí)放大電路稱(chēng)為一級(jí)，級(jí)與級(jí)之間的連接稱(chēng)為級(jí)間耦合，不論采用何種耦合方式，多必須遵循兩條原則：一是把前級(jí)的輸出信號(hào)有效地傳輸?shù)胶笠患?jí)的輸入端；二是要求耦合后各級(jí)放大電路都有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。一、直接耦合放大電路為了避免耦合電容對(duì)

2、緩慢變化信號(hào)帶來(lái)不良影響，可以把前級(jí)的輸出端直接或通過(guò)電阻接到下級(jí)的輸入端，這種連接方式稱(chēng)為直接耦合。直接耦合方式的放大電路既能放大交流信號(hào)，也能放大緩慢變化和直流信號(hào)。更重要的是，直接耦合方式便于集成化，實(shí)際的集成運(yùn)算放大電路，一般都是直接耦合多級(jí)放大電路。但是，采用采用直接耦合方法引出了新的問(wèn)題。首先，直接耦合使前后級(jí)之間存在著直流通路，造成各級(jí)工作互相影響，不能獨(dú)立，使多級(jí)放大的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試工作比較麻煩；有時(shí)，把兩個(gè)單管放大電路簡(jiǎn)單地直接耦合在一起還可能使電路不能正常工作。二、零點(diǎn)漂移直接耦合帶來(lái)的第二個(gè)問(wèn)題是零點(diǎn)漂移，這是直接耦合

3、電路最突出的問(wèn)題。從理論上說(shuō)，輸出電壓應(yīng)一直為零保持不變，但實(shí)際上，輸出電壓將離開(kāi)零點(diǎn)，緩慢地發(fā)生不規(guī)則的變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為零點(diǎn)漂移。零點(diǎn)漂移的信號(hào)會(huì)在各級(jí)放大的電路間傳遞，經(jīng)過(guò)多級(jí)放大后，在輸出端成為較大的信號(hào)，如果有用信號(hào)較弱，存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的直接耦合放大電路中，漂移電壓和有效信號(hào)電壓混雜在一起被逐級(jí)放大，在漂移現(xiàn)象嚴(yán)重的情況下，往往會(huì)使有效信號(hào)“淹沒(méi)”，使放大電路不能正常工作。（1）產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因：一是電源電壓的波動(dòng)，將造成輸出電壓漂移；二是電路元件的老化，也將造成輸出電壓的漂移；三是半導(dǎo)體器件隨溫度變化而產(chǎn)生變化，也將造成輸

4、出電壓的漂移。前兩個(gè)因素造成零點(diǎn)漂移較小，實(shí)踐證明，溫度變化是產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因，也是最難克服的因素，這是由于半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電性對(duì)溫度非常敏感造成的。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，將引起晶體管參數(shù)vbe、β、icbo的變化，從而使放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)發(fā)生變化，而且由于級(jí)間耦合采用直接耦合方式，這種變化將逐級(jí)放大和傳遞，最后導(dǎo)致輸出端的電壓發(fā)生漂移。直接耦合放大電路的級(jí)數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈大，則零點(diǎn)漂移愈嚴(yán)重，并且在各級(jí)產(chǎn)生的零點(diǎn)漂移中，第l級(jí)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移影響最大，因此，減小零點(diǎn)漂移，控制多級(jí)直接耦合放大電路中第一級(jí)的漂移是至關(guān)重要的問(wèn)題。（2）為了抑制

5、零點(diǎn)漂移，常用的措施有以下幾種：第一，引入直流負(fù)反饋以穩(wěn)定q點(diǎn)來(lái)減小零點(diǎn)漂移；第二，利用熱敏元件補(bǔ)償放大管的零漂；第三，將兩個(gè)參數(shù)對(duì)稱(chēng)的單管放大電路接成差分放大電路結(jié)構(gòu)形式，使輸出端的零點(diǎn)漂移互相抵消，在直接耦合放大電路中，這是最有效地抑制零點(diǎn)漂移方法。三、差分放大電路差分放大電路抑制零點(diǎn)漂移的原理。電路中電阻re的主要作用是穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，從而限制每個(gè)管子的漂移范圍，進(jìn)一步減小零點(diǎn)漂移。由于re的電流負(fù)反饋?zhàn)饔?，使每個(gè)管子的漂移又得到了一定程度的抑制，這樣，輸出端的漂移就進(jìn)一步減小了。在ucc一定時(shí)，過(guò)大的re會(huì)使集電極電流過(guò)小，會(huì)影

6、響靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓放大倍數(shù)。為此，接入負(fù)電源uee來(lái)抵償re兩端的直流壓降，從而獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。由于差模信號(hào)使兩管的集電極電流產(chǎn)生異向變化，只要電路的對(duì)稱(chēng)性足夠好，兩管電流一增一減，其變化量相等，通過(guò)re中的電流就近于不變，不起負(fù)反饋?zhàn)饔?，因此，re基本上不影響差模信號(hào)的放大效果。re能區(qū)別對(duì)待共模信號(hào)與差模信號(hào)，這正是所期望的。如果未設(shè)置共模反饋電阻re，則較大的共模分量會(huì)使兩管的工作點(diǎn)發(fā)生較大的偏移，甚至有可能進(jìn)入非線(xiàn)性區(qū)而使放大電路工作失常。接用re后，由于它對(duì)共模信號(hào)的負(fù)反饋?zhàn)饔?，穩(wěn)定了工作點(diǎn)，使它不進(jìn)入非線(xiàn)性區(qū)，而re又近乎與

7、差模信號(hào)無(wú)關(guān)。這樣，對(duì)差模信號(hào)的放大性能就不易受共模信號(hào)大小的影響。電位器rp是調(diào)平衡用的，又稱(chēng)調(diào)零電位器。因?yàn)殡娐凡粫?huì)完全對(duì)稱(chēng)，當(dāng)輸入電壓為零（把兩輸入端都接“地”）時(shí)，輸出電壓不一定等于零。這時(shí)可以通過(guò)調(diào)節(jié)rp來(lái)改變兩管的初始工作狀態(tài)，從而使輸出電壓為零。但rp對(duì)相位相反的信號(hào)將起負(fù)反饋?zhàn)饔茫虼俗柚挡灰诉^(guò)大，一般rp值取在幾十歐到幾百歐之間。綜上所述，典型差動(dòng)放大電路既可利用電路的對(duì)稱(chēng)性、采用雙端輸出的方式抑制零點(diǎn)漂移；又可利用發(fā)射極公共電阻re的作用抑制每個(gè)三極管的零點(diǎn)漂移、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。因此，這種典型差動(dòng)放大電路即使是采用單端輸出

8、，其零點(diǎn)漂移也能得到有效地抑制，所以這種電路在多級(jí)集成放大電路中得到了廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[1]謝廣新．電子線(xiàn)路[m]．山東：石油大學(xué)出版社[2]王連英．模擬電子技