浅析直接耦合放大电路中零点漂移的抑制
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【摘 要】在电子电路的实际应用中，常需要放大非常微弱的信号，用一个放大器件组成的单级放大电路，其电压放大倍数一般只有几十倍，其他技术指标也难以达到实用的要求，这时就要选择多个单级放大电路合理连接起来，组成所谓的多级放大电路。
【关键词】耦合方式；零点漂移；差分放大电路
组成多级放大的每一个单级放大电路称为一级，级与级之间的连接称为级间耦合，不论采用何种耦合方式，多必须遵循两条原则：一是把前级的输出信号有效地传输到后一级的输入端；二是要求耦合后各级放大电路都有合适的静态工作点。
为了避免耦合电容对缓慢变化信号带来不良影响，可以把前级的输出端直接或通过电阻接到下级的输入端，这种连接方式称为直接耦合。直接耦合方式的放大电路既能放大交流信号，也能放大缓慢变化和直流信号。更重要的是，直接耦合方式便于集成化，实际的集成运算放大电路，一般都是直接耦合多级放大电路。但是，采用采用直接耦合方法引出了新的问题。首先，直接耦合使前后级之间存在着直流通路，造成各级工作互相影响，不能独立，使多级放大的分析、设计和调试工作比较麻烦；有时，把两个单管放大电路简单地直接耦合在一起还可能使电路不能正常工作。
二、零点漂移
直接耦合带来的第二个问题是零点漂移，这是直接耦合电路最突出的问题。从理论上说，输出电压应一直为零保持不变，但实际上，输出电压将离开零点，缓慢地发生不规则的变化，这种现象称为零点漂移。零点漂移的信号会在各级放大的电路间传递，经过多级放大后，在输出端成为较大的信号，如果有用信号较弱，存在零点漂移现象的直接耦合放大电路中，漂移电压和有效信号电压混杂在一起被逐级放大，在漂移现象严重的情况下，往往会使有效信号“淹没”，使放大电路不能正常工作。（1）产生零点漂移的主要原因：一是电源电压的波动，将造成输出电压漂移；二是电路元件的老化，也将造成输出电压的漂移；三是半导体器件随温度变化而产生变化，也将造成输出电压的漂移。前两个因素造成零点漂移较小，实践证明，温度变化是产生零点漂移的主要原因，也是最难克服的因素，这是由于半导体器件的导电性对温度非常敏感造成的。当环境温度变化时，将引起晶体管参数VBE、β、ICBO的变化，从而使放大电路的静态工作点发生变化，而且由于级间耦合采用直接耦合方式，这种变化将逐级放大和传递，最后导致输出端的电压发生漂移。直接耦合放大电路的级数愈多，放大倍数愈大，则零点漂移愈严重，并且在各级产生的零点漂移中，第l级产生零点漂移影响最大，因此，减小零点漂移，控制多级直接耦合放大电路中第一级的漂移是至关重要的问题。（2）为了抑制零点漂移，常用的措施有以下几种：第一，引入直流负反馈以稳定Q点来减小零点漂移；第二，利用热敏元件补偿放大管的零漂；第三，将两个参数对称的单管放大电路接成差分放大电路结构形式，使输出端的零点漂移互相抵消，在直接耦合放大电路中，这是最有效地抑制零点漂移方法。
三、差分放大电路
差分放大电路抑制零点漂移的原理。电路中电阻RE的主要作用是稳定电路的静态工作点，从而限制每个管子的漂移范围，进一步减小零点漂移。由于RE的电流负反馈作用，使每个管子的漂移又得到了一定程度的抑制，这样，输出端的漂移就进一步减小了。在UCC一定时，过大的RE会使集电极电流过小，会影响静态工作点和电压放大倍数。为此，接入负电源UEE来抵偿RE两端的直流压降，从而获得合适的静态工作点。由于差模信号使两管的集电极电流产生异向变化，只要电路的对称性足够好，两管电流一增一减，其变化量相等，通过RE中的电流就近于不变，不起负反馈作用，因此，RE基本上不影响差模信号的放大效果。RE能区别对待共模信号与差模信号，这正是所期望的。如果未设置共模反馈电阻RE，则较大的共模分量会使两管的工作点发生较大的偏移，甚至有可能进入非线性区而使放大电路工作失常。接用RE后，由于它对共模信号的负反馈作用，稳定了工作点，使它不进入非线性区，而RE又近乎与差模信号无关。这样，对差模信号的放大性能就不易受共模信号大小的影响。电位器Rp是调平衡用的，又称调零电位器。因为电路不会完全对称，当输入电压为零（把两输入端都接“地”）时，输出电压不一定等于零。这时可以通过调节Rp来改变两管的初始工作状态，从而使输出电压为零。但Rp对相位相反的信号将起负反馈作用，因此阻值不宜过大，一般Rp值取在几十欧到几百欧之间。综上所述，典型差动放大电路既可利用电路的对称性、采用双端输出的方式抑制零点漂移；又可利用发射极公共电阻RE的作用抑制每个三极管的零点漂移、稳定静态工作点。因此，这种典型差动放大电路即使是采用单端输出，其零点漂移也能得到有效地抑制，所以这种电路在多级集成放大电路中得到了广泛的应用。
参考文献
[1]谢广新．电子线路[M]．山东：石油大学出版社
[2]王连英．模拟电子技术[M]．北京：高等教育出版社
[3]胡宴如．模拟电子技术[M]．北京：高等教育出版社