《医学电子仪器原理与技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 医学电子仪器与基础电子电路 1.5 电子振荡电路

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第一章医学电子仪器 与基础电子电路 ⚫ 医学电子仪器的特点 ⚫ 医学电子仪器的分类 ⚫ 半导体器件的基础知识 ⚫ 生物医学放大电路 ⚫ 电子振荡电路 ⚫ 直流稳压电路 ⚫ 数字逻辑电路

差动放大器(直流放大器) 各种生物电信号中包含了频率很低的成分 还会遇到很多不变化或变化很慢的信号。这些 直流或接近直流的慢变化信号不能用阻容耦合 放大器进行放大,需要频带从零开始的直流放 大器。直流放大器将面临两个问题:一是前级 和后级的静态工作点互相影响,二是零点漂移 问题。前级引起的零点漂移电压,再被后级放 大,最后将掩盖正常的输出。而差动放大电路 因其具有特殊的电路结构,能够有效地抑制零 点漂移,被广泛应用于多级直接耦合放大电路 的前置级

差动放大器（直流放大器） 各种生物电信号中包含了频率很低的成分， 还会遇到很多不变化或变化很慢的信号。这些 直流或接近直流的慢变化信号不能用阻容耦合 放大器进行放大，需要频带从零开始的直流放 大器。直流放大器将面临两个问题：一是前级 和后级的静态工作点互相影响，二是零点漂移 问题。前级引起的零点漂移电压，再被后级放 大，最后将掩盖正常的输出。而差动放大电路 因其具有特殊的电路结构，能够有效地抑制零 点漂移，被广泛应用于多级直接耦合放大电路 的前置级

电路结构 基本差动放大电路由两 个相同的共发射极放大 +vo CC 电路组成。电路完全对 称,即晶体管特性相同, 电路参数也相同。电路 Rc「R BI B 中,u1、un为分别加到 B R 两个输入端的输入信号 02 电压,u与u 都 是输出信号电压,这些 输入、输出电压信号可 以是交流信号,也可以 是直流信号

电路结构 基本差动放大电路由两 个相同的共发射极放大 电路组成。电路完全对 称，即晶体管特性相同， 电路参数也相同。电路 中，ui1、ui2为分别加到 两个输入端的输入信号 电压，uo与uo1、uo2。都 是输出信号电压，这些 输入、输出电压信号可 以是交流信号，也可以 是直流信号

输入信号可以从两个输人端同时输 入(双端输入),也可以从一个输 入端输入(单端输入),输出信号 可以从两个晶体管集电极之间取出 (双端输出),也可以从一个晶体 管的集电极取出(单端输出),根 据实际需要,可灵活选择各种输入 输出方式

输入信号可以从两个输人端同时输 入（双端输入），也可以从一个输 入端输入（单端输入），输出信号 可以从两个晶体管集电极之间取出 （双端输出），也可以从一个晶体 管的集电极取出（单端输出），根 据实际需要，可灵活选择各种输入 输出方式

抑制零点漂移 在静态时,由于电路的对称性,两个晶体管的 集电极电流相等,集电极电位也相等,所以输 出电压:un=Uc1-Uc2=0当温度升高时,两管的 集电极电流都增大,集电极电位都下降了,且 两边的变化量也相等,仍可保证un=0。因此虽 然针对每个晶体管而言都产生了漂移,但由于 变化量的相等而互相抵消了,所以输出电压仍 为零,这就完全抑制了零点漂移。这是该电路 对称性带来的突出优点

抑制零点漂移 在静态时，由于电路的对称性，两个晶体管的 集电极电流相等，集电极电位也相等，所以输 出电压:uo=UC1-UC2=0。当温度升高时，两管的 集电极电流都增大，集电极电位都下降了，且 两边的变化量也相等，仍可保证uo=0。因此虽 然针对每个晶体管而言都产生了漂移，但由于 变化量的相等而互相抵消了，所以输出电压仍 为零，这就完全抑制了零点漂移。这是该电路 对称性带来的突出优点

信号输入方式 ()共模输入 输入两个电压大小相等、极性相同的输入信号 称为共模输入。此时,因电路结构对称,两管 集电极电位的变化大小相等,极性相同,所以 在双端输出电压u保持为零。可见,在电路完 全对称的理想情况下,差动放大器在输入共模 信号时不产生输出电压。这时的电压放大倍数 定义为共模电压放大倍数A,即A=U。理 想情况下,差动放大电路的共模电压放大倍数 为零。但实际上电路完全对称是很难做到的, 所以实际的差动放大电路的共模电压放大倍数 是一个很小的数

信号输入方式 (1)共模输入 输入两个电压大小相等、极性相同的输入信号 称为共模输入。此时，因电路结构对称，两管 集电极电位的变化大小相等，极性相同，所以 在双端输出电压uo保持为零。可见，在电路完 全对称的理想情况下，差动放大器在输入共模 信号时不产生输出电压。这时的电压放大倍数 定义为共模电压放大倍数Ac，即Ac=Uo /Uic。理 想情况下，差动放大电路的共模电压放大倍数 为零。但实际上电路完全对称是很难做到的， 所以实际的差动放大电路的共模电压放大倍数 是一个很小的数

差动放大电路因温度变化或电源波动, 引起两管集电极电位的变化,可看成 是在输入端施加了等效的共模信号。 因此,电路的对称性越好,抑制零漂 的能力越强;抑制共模信号的能力越 强,共模电压放大倍数就越小。即差 动放大电路的共模电压放大倍数越小, 其抑制零漂的能力就越强

差动放大电路因温度变化或电源波动， 引起两管集电极电位的变化，可看成 是在输入端施加了等效的共模信号。 因此，电路的对称性越好，抑制零漂 的能力越强；抑制共模信号的能力越 强，共模电压放大倍数就越小。即差 动放大电路的共模电压放大倍数越小， 其抑制零漂的能力就越强

2)差模输入 输入两个电压的大小相等、极性相反的输 入信号称为差模输入。若设=(1/2)u U2=-(1/2)ua,则u1-2=ua,此时,两晶体 管电流和集电极电位的变化是相反的。在 双端输出时,输出电压的变化量是每个管 子集电极电位变化量的两倍。当输入差模 信号ua、输出电压U时,两者之比即为差 模放大倍数,用A表示。设单管放大电路 的电压放大倍数为A1,则:

(2)差模输入 输入两个电压的大小相等、极性相反的输 入信号称为差模输入。若设ui1=(1/2)uid， ui2 =-(1/2)uid，则ui1 - ui2 = uid，此时，两晶体 管电流和集电极电位的变化是相反的。在 双端输出时，输出电压的变化量是每个管 子集电极电位变化量的两倍。 当输入差模 信号uid、输出电压Uo时，两者之比即为差 模放大倍数，用Ad表示。设单管放大电路 的电压放大倍数为A1，则：

U ==01 U A1-(- 2 Uid) =A U U U id 上式表明,用两个晶体管组成的差动放 大电路,双端输出时的电压放大倍数与 单管共发射极放大电路的电压放大倍数 相同。实际上这种电路是以牺牲一个管 子的放大作用为代价换取了对零漂的抑 制能力

上式表明，用两个晶体管组成的差动放 大电路，双端输出时的电压放大倍数与 单管共发射极放大电路的电压放大倍数 相同。实际上这种电路是以牺牲一个管 子的放大作用为代价换取了对零漂的抑 制能力。 1 1 1 1 2 ) 2 1 ( 2 1 A U U A U A U U U U U A i d i d i d i d o o i o d = − − = − = =

任意信号输入 两个输入信号电压既非共模又非差模, 其大小和极性都是任意的,称为任意信 号输入。针对这种信号通常是将它们分 解成既包含有差模信号分量,又包含有 共模信号分量的合成信号。通过差动放 大电路后,其共模信号分量受到抑制, 而差模信号分量才能得到放大,即体现 了差动放大电路在输入信号有差别时, 才动作(放大)的特点

(3)任意信号输入 两个输入信号电压既非共模又非差模， 其大小和极性都是任意的，称为任意信 号输入。针对这种信号通常是将它们分 解成既包含有差模信号分量，又包含有 共模信号分量的合成信号。通过差动放 大电路后，其共模信号分量受到抑制， 而差模信号分量才能得到放大，即体现 了差动放大电路在输入信号有差别时， 才动作（放大）的特点