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1、第 3 讲 放大电路基础,3.1 放大电路的基础知识,3.2 基本组态放大电路,3.3 差分放大电路,3.4 互补对称功率放大电路,3.5 多级放大电路,3.1 放大电路的基础知识,3.1.1 放大电路的组成与放大的概念,3.1.2 放大电路的主要性能指标,3.1.1 放大电路的组成与放大的概念,放大电路放大的本质：能量的控制与转换,放大电路作用：不失真地放大电信号。,按用途分类：电压放大器、电流放大器、互阻放大器、互导放大器、功率放大器。,升压变压器是放大电路吗？,直流电源、信号源和负载的作用及其影响。,放大电路的组成原则： 直流偏置合适，保证有源器件工作于放大区（且Q点合适并稳定）； 信号
2、耦合电路合适，保证信号有效加到有源器件的输入端，并将放大后的信号有效耦合至负载。,3.1.1 放大电路的组成与放大的概念,电压放大电路组成举例*,可放大交流电压。,基极电容隔断了发射结的直流通路，无法保证发射结正偏，因此不能放大信号。,电压放大电路组成举例 续,输出端通过电源交流接地， 不能放大信号。,输入端通过电源交流接地， 不能放大信号。,3.1.2 放大电路的主要性能指标,一、放大电路的二端对网络表示,二、放大电路的主要性能指标,1. 放大倍数(又称增益),输出信号与输入信号之比。表示放大电路放大能力 。,五种不同类型放大器及其放大倍数,欲将10mV输入电压放大为1V 输出电压，应采用何
3、种放大器？ 电压增益为多少？,2. 输入电阻,放大电路输入端所呈现的等效动态电阻,2. 输入电阻,放大电路输入端所呈现的等效动态电阻,不同场合对 Ri 要求不同:恒压输入 Ri RS 恒流输入 Ri RS最大功率输入 Ri =RS 阻抗匹配,相同 us 时， Ri 越大， ui 越大。,从信号源吸取的电流ii 越大。,3. 输出电阻,Ro 越小， uo受负载变化的影响就越小，带负载能力越强。,不同场合对Ro 要求不同: 恒压输出时，Ro越小越好恒流输出时，Ro越大越好。,Ro反映了带负载能力。,输出电阻的计算,由电路计算,由测量计算,4. 通频带与频率失真,幅频特性和相频特性,Aum,fL,f
4、H,下限 频率,上限 频率,中频段,低频段,高频段,BW0.7,频率特性,由于放大电路对不同频率信号放大倍数不同或产生相移不同而引起的失真称为频率失真，它由 线性电抗元件引起，故也称线性失真。,而饱和失真、截止失真是非线性失真。,4. 通频带与频率失真 续,非线性失真与线性失真的区别： 产生新频率分量的，为非线性失真。 不产生新频率分量的，为线性失真。,放大电路通频带应不小于输入信号的频带，否则引起频率失真。,某放大电路fL=50Hz，fH=2kHz，试问下列两种情况下，输出是 否会产生频率失真：（1）输入5kHz单频正弦波；（2）输入 100Hz4kHz的音频信号。,结论：（1）不会；（2）
5、会,讨论：,5. 最大输出功率和效率,最大输出功率Pom ：在输出信号基本不失真的情况下，能够向负载提供的最大信号功率。,3.1 复习要点,3.2 基本组态放大电路,3.2.1 共发射极放大电路,3.2.2 共集电极放大电路,3.2.3 共基极放大电路,3.2.4 场效应管放大电路,3.2.1 共发射极放大电路,上偏置电路/简单偏置电路,（+6V）,3.2.1 共发射极放大电路,Q点温度稳定性差,上偏置电路/简单偏置电路,例T ,UBEQ,ICBO,ICQ,3.2.1 共发射极放大电路,基极分压式射极偏置电路,自动稳定Q点,上偏置电路/简单偏置电路,基极分压式射极偏置电路,一、 电路组成,VC
6、C：提供能量,RB1 、RB2：基极偏置电阻 RE：发射极电阻，稳定 Q 点,RC：集电极直流负载电阻， 将 iC uC ，以实现电压放大。,CE ：交流旁路电容,C1、C2 ：隔直耦合电容,3.2.1 共发射极放大电路,二、静态工作点分析,1. 画直流通路,2. 求Q点方法1: 应用戴维宁定理,3. 求Q点方法2:估算法,四、主要性能指标分析,四、主要性能指标分析,交流通路,小信号等效电路,rbe, ib,1. 电压放大倍数,2. 输入电阻,3. 输出电阻,Ro = RC,CE电路特点：uo与ui反相，Au 大，Ri、Ro 大小适中。应用：一般放大或多级放大电路中间级,Ri,Ro,例3.2.
7、1,解：,下图中， = 100，UBEQ=0.7V，rbb=200 RS= 1 k，RB1= 62 k，RB2= 20 k, RC= 3 k，RE = 1.5 k，RL= 5.6 k ，VCC = 15 V。求（1）Q点；（2）Au、Ri 、 Ro 、 Aus ;（3）若CE 开路，画放大电路的交流通路和小信号等效电路，并求Au、Ri 、 Ro 、 Aus 。,（1）求Q点,例3.2.1 解续：,（2）求Au、Ri 、 Ro 、 Aus,Ro = RC = 3 k,例3.2.1 解续：,（3）断开CE，求Au、Ri 、Ro 、Aus,交流通路,小信号等效电路,断开CE 后Q点改变吗？,例3.2
8、.1 解续：,（3）断开CE，求Au、Ri 、Ro 、Aus,小信号等效电路,Ro = RC = 3 k,断开CE 对放大电路性能有何影响？,有何用？ 电路结构、性能有何特点？,3.2.2 共集电极放大电路,3.2.2 共集电极放大电路,又称射极输出器、射极跟随器,一、电路组成,交流通路,CC ！,IBQ = (VCC UBEQ) / RB +(1+ ) RE,ICQ = I BQ,UCEQ = VCC ICQ RE,CC电路,VCC = RB IBQ +UBEQ +(1+ ) IBQ RE,3.2.2 共集电极放大电路,二、静态工作点,三、主要性能指标分析,交流通路,小信号等效电路,CC电路
9、,小信号等效电路,电压放大倍数：,输入电阻：,三、主要性能指标分析 续,输出电阻：,小信号等效电路,求输出电阻的等效电路,设 RS = Rs / RB,由于 i = iRE ib ib,故,射极输出器特点：电压跟随、 Ri很大、 Ro很小应用：多级放大电路的输入级、输出级、缓冲级,三、主要性能指标分析 续,例3.2.2,下图中 =120，RB = 300 k，rbb = 200 ，UBEQ = 0.7 V，RE = RL = RS = 1 k，VCC = 12V。求：Q 点，Au、Ri、Ro。,解：,（1） 求Q点和 rbe,IBQ = (VCC UBE) / RB + (1+ ) RE= (
10、12 0.7)V / 300 +121 1 k 0.027 mA,ICQ I BQ = 3.2 mA,UCEQ = VCC ICQ RE = 12V 3.2 1V = 8.8 V,rbe = 200 + 26mV / 0.027mA 1.18 k,例3.2.2 解续：,（2）求Au、Ri 、 Ro,Ri = RB /rbe +(1+) RL = 51.2 k,RL= RE / RL = 0.5 k,18,3.2.3 共基极放大电路,3.2.3 共基极放大电路,有何用？ 电路结构、性能有何特点？,3.2.3 共基极放大电路,一、电路组成,CB电路,交流通路,CB ！,3.2.3 共基极放大电路,
11、二、静态工作点,CB电路,Q点与CE电路的相同,3.2.3 共基极放大电路 续,三、性能、特点与应用,3.2.3 共基极放大电路 续,二、性能、特点与应用,Ro = RC,CB电路特点与应用： uo与ui同相，Au大；Ri很小，Ro大； 用于高频放大电路、宽带放大电路 。,三种组态放大电路在电路结构上有何异同？如何判断放大电路的组态？,讨论,2. 判断下图放大电路的组态。,讨论小结,答：均要求有合理的直流通路和交流通路，但输入、输出接法不同，如下表所示。该表也反映了组态的判断方法。,2. 答：从uo1输出时为CE电路，从uo2输出时为CC电路。,组态,3.2.4 场效应管放大电路,组态,一、共
12、源放大电路,一、共源放大电路,1. 电路组成及偏置方式,只适于耗尽型,对耗尽型、增强型均适用,UGSQ = IDQRS,将偏压方程与电流方程联列,1. 电路组成及偏置方式,只适于耗尽型,对耗尽型、增强型均适用,UGSQ = IDQRS,UDSQ = VDD IDQ(RS+RD ),一、CS 放大电路,一、共源放大电路,将偏压方程与电流方程联列,2. 主要性能指标分析（以分压式偏置电路为例）,一、共源放大电路 续,一、共源放大电路 续,2. 主要性能指标分析（以分压式偏置电路为例）,RG3 有何作用？,一、共源放大电路 续,图中若CS 开路，则,Q点和 Ri、 Ro 不变,二、共漏放大电路,二、
13、共漏放大电路 续,*讨论,1. 已学了哪些放大电路？,2. 参考下页表内容，讨论各种放大电路的特点。,3. 欲设计一放大电路，试根据要求选用合理的电路：,（1） 要求 Au= 100，应选用 电路。,（2） 要求 Au= 3， Ri= 100k，应选用 电路。,（3） 要求 Au= 50， Ri= 15，应选用 电路。,3. 答案：CE,CS,CB,*实用基本放大电路性能指标参考数据（空载时）,3.2 复习要点,3.3 差分放大电路,3.3.1 基本差分放大电路,3.3.2 电流源和具有电流源的差分放大电路,3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式,概述,3.3.4 差分放大电路的差模传输特性
14、及应用,概述,具有很强的抑制零漂和共模干扰的能力。,为何要用 差分放大电路？,概述：抑制零漂与共模干扰,放大电路在输入信号为零时，输出信号缓慢变化的现象称为零点漂移，简称零漂，也常称温漂。,UCQ,零漂的危害。,减小零漂的主要措施：采用差分放大电路、电流源偏置电路、温度补偿、负反馈等。,共模干扰及其抑制。,差分放大电路应具有这样的结构特点：结构对称，平衡输入、平衡输出。,放大电路在输入信号为零时，输出信号缓慢变化的现象称为零点漂移，简称零漂，也常称温漂。,概述：抑制零漂与共模干扰,3.3.1 基本差分放大电路,结构特点： 电路结构和元件参数对称；双端输入、双端输出；双电源供电。,一、电路组成,
15、二、静态分析,UEQ= UBEQ,ICQ1 = ICQ2 IE/ 2,UCQ1 = UCQ2= VCC ICQ1RC,uo = UCQ1 UCQ2 = 0,零输入时零输出,URE = VEE UBEQ,IE = URE / RE,= (VEE UBEQ) / 2RE,失调,三、动态分析 1. 信号分析,两个输入端之间的电压，称为差模输入电压，用 uid 表示。,uid = ui1 ui2,加大小相同 、极性相反的输入信号，称为差模输入。,ui1 = ui2,=uid /2,加大小相等 、极性相同的输入信号，称为共模输入。,ui1 = ui2= uic,共模输入电压用uic表示。,三、动态分析,1. 信号分析 续,任意输入信号可分解为共模信号和差模信号之和,uo = uod + uoc, uid/2,uic = (ui1+ ui2 ) / 2,三、动态分析,2.差模输入与差模特性,ui1 = ui2,（1） 工作分析,uod = uC1 uC2 =2 uo1,uC1 =UCQ+uo1,
