基本放大电路知识

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1、第十五章第十五章 基本放大电路基本放大电路 (15-0)第十五章第十五章 基本放大电路基本放大电路15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成15.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定15.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性15.6 射极输出器射极输出器15.7 差分放大电路差分放大电路15.8 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路15.9 场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路(15-1) 15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成三极管放三极管放大电路有大电路有三种

2、形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理 在生产和科学实验中，常要求用微弱的信号去控制较大在生产和科学实验中，常要求用微弱的信号去控制较大功率的负载，而晶体管的主要用途之一就是利用其电流放功率的负载，而晶体管的主要用途之一就是利用其电流放大作用组成放大电路，以实现上述功能。大作用组成放大电路，以实现上述功能。(15-2)共射接法共射接法共集接法共集接法共基接法共基接法放大电路的三种接法放大电路的三种接法(15-3)放大概念放大概念: : 把微弱变化的信号放大成较大变化的信号。把微弱变化的信号放大成较大变化的

3、信号。放大实质放大实质: : 用小能量信号，借助于三极管的电流控制作用，把用小能量信号，借助于三极管的电流控制作用，把放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。对放大电路的基本要求对放大电路的基本要求 ： 1. 1. 要有足够的放大倍数要有足够的放大倍数( (电压、电流、功率电压、电流、功率) )。 2. 2. 尽可能小的波形失真。尽可能小的波形失真。 其它技术指标：输入电阻、输出电阻、通频带等。其它技术指标：输入电阻、输出电阻、通频带等。放大对象放大对象: :变化的量。变化的量。 (15-4)电压放大倍数：电压放大倍数：Au= Uo / Ui 输

4、入电阻：输入电阻： ri = Ui / Ii 输出电阻：输出电阻： 内阻内阻 ro放大电路示意图放大电路示意图(15-5)输入输入输出输出参考点参考点-+RB一、基本放大电路的组成一、基本放大电路的组成放大元件为晶体放大元件为晶体管管，它工作在放，它工作在放大区，应保证集大区，应保证集电结反偏，发射电结反偏，发射结正偏。结正偏。 iC= iB-+uiuo+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-(15-6) 集电极电源，为集电极电源，为电路提供能量，并电路提供能量，并保证集电结反偏。保证集电结反偏。-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集电极电源：一般为几伏到几十伏

5、。集电极电源：一般为几伏到几十伏。(15-7)-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压。为变化的电压。集电极电阻：一般为几千欧到几十千欧。集电极电阻：一般为几千欧到几十千欧。(15-8)作用作用：使发射结正使发射结正偏，并提供适当的偏，并提供适当的静态工作点。静态工作点。基极电源与基极电源与基极电阻。基极电阻。-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-基极电阻：一般为几十千欧到几百千欧。基极电阻：一般为几十千欧到几百千欧。(15-9)-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+

6、-RL+-作用作用：隔离输入隔离输入输出与电路直流输出与电路直流的联系，同时能的联系，同时能使信号顺利输入使信号顺利输入输出。输出。耦合电容：常为电解耦合电容：常为电解电容，有极性。大小电容，有极性。大小为几为几 F到几十到几十 F(15-10)-+uiuo+UCCRCC1C2TRses+-RL+-RBRBEB可以省去可以省去电路改进：电路改进：采用单电源供电。采用单电源供电。(15-11) 二、基本放大电路的工作原理二、基本放大电路的工作原理ui=0时时由于电源由于电源UCC的存在的存在 IB 0IC 0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+UCCRCC1C2TUBEQUCEQ( ICQ,

7、UCEQ )(IBQ,UBEQ)(15-12)ui=0时时ui = 0时，各点波形时，各点波形RB+UCCRCC1C2TiCiB(15-13) (IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为出特性曲线上的一个点称为静态工作点静态工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ(15-14) RB+UCCRCC1C2TUi0时时IBUBEQuBE有一微小的变化有一微小的变化ibtuit(15-15) ICUCEuCE怎么变化怎么变化ibtictRB+UCCRCC1C2TUi0时时沿一条直线变化沿一条直线变化ucetuCE =

8、 UCC - iCRC(15-16) ui0时，各点波形时，各点波形RB+UCCRCC1C2uituiiCuCEuoiB uo与与ui反相！反相！iCtiBtuCEtuot(15-17)ui = 0 uBE = UBE ，uCE = UCE ， uo = 0？ uCE = UCC iC RC ui 0 uBE = UBE+ ui ，uCE = UCE+ uo ， uo 0uitOUBEIBICuBEtOiBtOiCtOuCEtOUCEuotO共射电路电压放大作用总结共射电路电压放大作用总结 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，若参数选取得当，输出电压

9、可比输入电压大，若参数选取得当，输出电压可比输入电压大，且两者相位相差且两者相位相差且两者相位相差且两者相位相差1801801801800 0 0 0，。，。，。，。(15-18) 外加输入信号输入后，各电流和电压的大小均外加输入信号输入后，各电流和电压的大小均外加输入信号输入后，各电流和电压的大小均外加输入信号输入后，各电流和电压的大小均发生了变化，但均是在直流量的基础上变化。发生了变化，但均是在直流量的基础上变化。发生了变化，但均是在直流量的基础上变化。发生了变化，但均是在直流量的基础上变化。+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtICOiCticO静态

10、分析静态分析iCtO(15-19)放大电路实现放大的条件放大电路实现放大的条件1. 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。反偏。2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3. 输入回路可将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路可将变化的电压转化成变化的基极电流。4. 输出回路可将变化的集电极电流转化成变化的集输出回路可将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。电极电压，经电容滤波只输出交流信号。(15-20)如何判断一个电路是否能实现放大？如何判断一个电路是否能实现放

11、大？3. 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。反偏。4. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。1. 输入信号能否输入到放大电路中。输入信号能否输入到放大电路中。2. 输出信号能否输出。输出信号能否输出。 方法：应与实现放大的条件相对应方法：应与实现放大的条件相对应 如果电路参数已给定，则应通过计算静态工如果电路参数已给定，则应通过计算静态工作点来判断；如果电路参数未给定，则假设参作点来判断；如果电路参数未给定，则假设参数设置正确数设置正确。(15-21)15.2 放大电路的静态分析放大电路的静

12、态分析放大电放大电路分析路分析静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真静态：静态：放大电路放大电路无无输入信号时的工作状态输入信号时的工作状态动态：动态：放大电路放大电路有有输入信号时的工作状态输入信号时的工作状态(15-22)放大电路中的电容对交、直流信号的作用是放大电路中的电容对交、直流信号的作用是不同的。如果电容容量足够大，可以认为它对交不同的。如果电容容量足够大，可以认为它对交流信号不起作用，即对交流信号相当于短路，而流信号不起作用，即对交流信号相当于短路，而对直流信号相当于开路。这样交、直流信号所走对直流信号

13、相当于开路。这样交、直流信号所走的通路是不同的。的通路是不同的。直流通路：直流通路：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。交流通路：交流通路：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。 在放大电路中信号的不同分量可以分别在在放大电路中信号的不同分量可以分别在不同的通路中分析。不同的通路中分析。(15-23) 符号规定：符号规定：UA大写字母、大写下标，表示大写字母、大写下标，表示 直流分量。直流分量。Ua大写字母、小写下标，表示大写字母、小写下标，表示 交流分量有效值。交流分量有效值。uA小写字母、大写下标，表示小写字母、大写下标，表示 总瞬时值。总瞬时值。总瞬时值总瞬时值ua

14、交流分量交流分量UA直流分量直流分量 uAt0ua小写字母、小写下标，表示小写字母、小写下标，表示 交流分量。交流分量。(15-24)分析对象：分析对象：分析对象：分析对象：各电极电压电流的直流分量。各电极电压电流的直流分量。设置设置设置设置Q Q点的目的：点的目的：点的目的：点的目的： 使放大电路的放大信号不失真；使放大电路的放大信号不失真；使放大电路的放大信号不失真；使放大电路的放大信号不失真； 使放大电路工作在较好的工作状态，静态使放大电路工作在较好的工作状态，静态使放大电路工作在较好的工作状态，静态使放大电路工作在较好的工作状态，静态是动态的基础。是动态的基础。是动态的基础。是动态的基

15、础。静态分析：静态分析：静态分析：静态分析：确定放大电路静态工作点确定放大电路静态工作点 Q 。 即即 IBQ、ICQ、UCEQ 。15.2.1 用放大电路的直流通路确定静态值用放大电路的直流通路确定静态值所用电路：所用电路：所用电路：所用电路：放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。(15-25)直流通路画法：直流通路画法：令输入信号为零，电容相当于开路。令输入信号为零，电容相当于开路。开路开路开路开路RB+UCCRCC1C2T直流通路直流通路RB+UCCRC(15-26)估算电路的静态工作点：估算电路的静态工作点：IBQ、ICQ、UCEQ 根据直流通路估算根据直流通路估算IBQIBQUBE

16、 RB称为称为偏置电阻偏置电阻，IBQ称称为为偏置电流偏置电流。+UCC直流通路直流通路RBRC(15-27) 根据直流通路估算根据直流通路估算UCEQ、ICQICQUCEQ直流通路直流通路RBRC+UCC(15-28)例：例：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。已知：已知：UCC = 12V，RC = 4k ， RB = 300k ， = 37.5。解：解：请注意电路中请注意电路中IB 和和IC 的数量级。的数量级。P36例例15.2.1(15-29)步骤：步骤：步骤：步骤： 1. 1. 用估算法确定用估算法确定用估算法确定用估算法确定I IBQBQ 优点：优点：优点：优点： 能

17、直观地分析和了解静态值的变化对能直观地分析和了解静态值的变化对能直观地分析和了解静态值的变化对能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响。放大电路的影响。放大电路的影响。放大电路的影响。2. 2. 由输出特性确定由输出特性确定由输出特性确定由输出特性确定I ICQ CQ 和和和和U UCEQCEQ15.2.2 用图解法确定静态值用图解法确定静态值(15-30)ICUCEUCEIC满足什么关系？满足什么关系？1. 三极管的三极管的输出特性。输出特性。2. UCE = UCC IC RC 。UCC直流直流负载线负载线与输出特与输出特性的交点性的交点就是就是Q点点IBQ直流通路直流通路RB+UC

18、CRCICUCE0Q(15-31)15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 当放大电路有输入信号时，各点的电压或当放大电路有输入信号时，各点的电压或电流通常都既含有直流分量，又含有交流分电流通常都既含有直流分量，又含有交流分量。量。 直流分量通常为静态值（不失真情况下）直流分量通常为静态值（不失真情况下），而交流分量是信号分量。，而交流分量是信号分量。 动态分析是在静态值确定后，对信号的动态分析是在静态值确定后，对信号的传输情况进行分析。传输情况进行分析。(15-32)所用电路：所用电路：所用电路：所用电路：放大电路的交流通路。放大电路的交流通路。放大电路的交流通路。放大电路的交流通路。

19、动态分析：动态分析：动态分析：动态分析：计算电压放大倍数计算电压放大倍数计算电压放大倍数计算电压放大倍数A Au u、输入电阻、输入电阻、输入电阻、输入电阻r ri i、 输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻r ro o等。等。等。等。分析对象：分析对象：分析对象：分析对象：各电极电压和电流的交流分量。各电极电压和电流的交流分量。各电极电压和电流的交流分量。各电极电压和电流的交流分量。目目目目 的：的：的：的：分析分析分析分析A Au u、 r ri i、 r ro o与电路参数的关与电路参数的关与电路参数的关与电路参数的关 系，为电路的设计打基础。系，为电路的设计打基础。系，为电路的设计打基础。

20、系，为电路的设计打基础。(15-33) 15.3.1 微变等效电路法微变等效电路法 微变等效电路：微变等效电路：微变等效电路：微变等效电路： 将非线性的晶体管进行线性化，从而将由其组成将非线性的晶体管进行线性化，从而将由其组成的放大电路等效为一个线性电路。的放大电路等效为一个线性电路。 线性化的条件：线性化的条件：线性化的条件：线性化的条件： 晶体管工作于小信号（微变量）情况。此时，特晶体管工作于小信号（微变量）情况。此时，特性曲线在静态工作点附近的小范围内，可用直线近性曲线在静态工作点附近的小范围内，可用直线近似代替。似代替。微变等效电路法：微变等效电路法：微变等效电路法：微变等效电路法：

21、利用放大电路的微变等效电路分析、计算放大电利用放大电路的微变等效电路分析、计算放大电路电压放大倍数路电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。(15-34)一、晶体管的微变等效电路一、晶体管的微变等效电路1. 输入回路输入回路iBuBE当输入信号很小时，可将三极管输当输入信号很小时，可将三极管输入特性在入特性在Q点附近近似线性化。点附近近似线性化。 uBE iB对输入的交流小信号而言，晶体对输入的交流小信号而言，晶体管的输入回路可用电阻管的输入回路可用电阻rbe等效。等效。rbe值约几百欧到几千欧，手册中常用值约几百欧到几千欧，手册中常用hie表示。表示。对于小功

22、率三极管：对于小功率三极管：输入输入电阻电阻(15-35)2. 输出回路输出回路iCuCE输出端相当于一个受输出端相当于一个受ib 控制控制的电流源。的电流源。 近似平行等距近似平行等距考虑考虑 uCE对对 iC的影响，输出的影响，输出端还要并联一个大电阻端还要并联一个大电阻rce。晶体管输出电阻晶体管输出电阻： iC uCE rce愈大愈大, 曲线越水平曲线越水平,其其恒流特性愈好。其值约恒流特性愈好。其值约几十千欧到几百千欧。几十千欧到几百千欧。(15-36)ubeibuceicubeuceicrce很大很大一般忽略一般忽略3. 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路rbe ibibrc

23、erbe ibibbce等等效效cbe(15-37)短路短路短路短路置零置零RB+UCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路二、放大电路的微变等效电路二、放大电路的微变等效电路 交流通路画法：交流通路画法：令直流电源为零，电容相当于短路。令直流电源为零，电容相当于短路。(15-38)放大电路的微变等效电路：放大电路的微变等效电路： 将交流通路中的三极管用微变等效电路代替将交流通路中的三极管用微变等效电路代替交流通路交流通路RBRCRLuiuouirbe ibibiiicuoRBRCRL(15-39)Ui 和和Uo 分别是输入和输出电压分别是输入和输出电压的有效值。的有效值。Au是

24、复数，反映了输出和输入的是复数，反映了输出和输入的幅值比与相位差。幅值比与相位差。三、电压放大倍数的计算三、电压放大倍数的计算1. 电压放大倍数的定义：电压放大倍数的定义：电压放大电路可以用有输入口和输出口的四电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示如图：端网络表示如图：uiuoAu(15-40)2、电压放大倍数的计算、电压放大倍数的计算特点：特点：负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRL(15-41) 增大增大 Au 增大？增大？ 在在 IE一定的条件下，一定的条件下，增大增大 rbe 增增大，但不成正比，随大，但不成正比，随增大增大 / rbe将越

25、将越来越小，当来越小，当足够大时足够大时， Au 几乎与几乎与无关。无关。 在在 一定时，略微增大一定时，略微增大 IE 可使可使 Au 在在一定范围内明显提高。一定范围内明显提高。(15-42) 输入电阻输入电阻是衡量放大电路从信号源索取电流是衡量放大电路从信号源索取电流大小的参数，它大小的参数，它是动态电阻。是动态电阻。放大电路的输入电放大电路的输入电阻越大，它从信号源索取的电流就越小，从而对阻越大，它从信号源索取的电流就越小，从而对信号源的影响就越小，因此一般希望得到较大的信号源的影响就越小，因此一般希望得到较大的输入电阻。输入电阻。AuUS1、输入电阻的定义、输入电阻的定义即：即：ri

26、 越大，越大，ii 就越小，就越小，ui 就越接近就越接近 uS 。四、输入电阻的计算四、输入电阻的计算(15-43)2、输入电阻的计算、输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。rbeRBRCRL(15-44)AuUS 因放大电路对其因放大电路对其负载负载负载负载而言，相当于信号源，故而言，相当于信号源，故可将其等效为戴维南等效电路，此可将其等效为戴维南等效电路，此戴维南等效电戴维南等效电戴维南等效电戴维南等效电路的内阻路的内阻路的内阻路的内阻就

27、是输出电阻。它也是动态电阻。就是输出电阻。它也是动态电阻。 roUS五、输出电阻的计算五、输出电阻的计算1、输出电阻的定义、输出电阻的定义(15-45)步骤：步骤：1.去掉负载电阻，令电路中所有的独立电源为零。去掉负载电阻，令电路中所有的独立电源为零。2. 在输出端加电压求电流。在输出端加电压求电流。a：计算方法（加压求流法）：计算方法（加压求流法）2、输出电阻的求解方法、输出电阻的求解方法(15-46)Uo1. 测量负载电阻开路时的开路电压。测量负载电阻开路时的开路电压。roUs2. 测量接入负载后的输出电压。测量接入负载后的输出电压。roUsRLUo步骤：步骤：3. 计算。计算。b：测量方

28、法：测量方法(15-47)rbeRBRCRL003、放大电路输出电阻的计算、放大电路输出电阻的计算 在放大电路的微变等效电路中，去掉负载在放大电路的微变等效电路中，去掉负载电阻，令电阻，令ui=0，并在输出端加电压求电流。，并在输出端加电压求电流。(15-48)ic其中：其中：uceRBRCRLuiuo交交流流通通路路15.3.2 图解法图解法一、交流负载线：一、交流负载线：反映动态时反映动态时反映动态时反映动态时 i iC C 和和和和 u uCE CE 的变化关系。的变化关系。的变化关系。的变化关系。(15-49)交流分量交流分量 ic 和和 uce 与总的瞬时值与总的瞬时值 iC 和和

29、uCE 有如下关系：有如下关系：所以：所以：即：即：1、交流信号沿着斜率为：、交流信号沿着斜率为：的直线变化。的直线变化。2、此直线通过、此直线通过Q点，称为点，称为交流负载线。交流负载线。(15-50)交流负载线的画法交流负载线的画法ICUCEUCCQIB过过Q点作一条直线，斜率为：点作一条直线，斜率为：交流交流 负载线负载线直流直流 负载线负载线(15-51)QuCE/VttiB/ AIBtiC/mAICiB/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuo 由由由由u uOO和和和和u ui i的峰值的峰值的峰值的峰值( (或峰峰值或峰峰值

30、或峰峰值或峰峰值) )之比可得放大电路之比可得放大电路之比可得放大电路之比可得放大电路的电压放大倍数。的电压放大倍数。的电压放大倍数。的电压放大倍数。 二、图解分析二、图解分析交流负载线交流负载线(15-52)三、放大电路的非线性失真三、放大电路的非线性失真在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线非线性失真性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在

31、交流设置在交流负载线的中间部分。如果负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。止区或饱和区，则造成非线性失真。 下面分析失真的原因。为简化分析，假设负载下面分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载为空载(RL= )。(15-53)iCuCEuo可输出最可输出最大不失真大不失真信号信号1、静态工作点、静态工作点 Q 在在交流负载线的中间交流负载线的中间交流负载线的中间交流负载线的中间：ib(15-54)iCuCEuo2、Q点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区放大电路产生放大电路产生截止失真截止失真输出波形输出波形输入波形输入波形

32、ib削顶削顶 适当适当增加增加增加增加基极电基极电流可消除失真。流可消除失真。(15-55)iCuCE3、Q点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区放大电路产生放大电路产生饱和失真饱和失真ib输入波形输入波形uo输出波形输出波形削底削底 适当适当减小减小减小减小基极电基极电流可消除失真。流可消除失真。(15-56) 具有合适的静态工作点：具有合适的静态工作点： Q应大致选在应大致选在交流负载线的中心交流负载线的中心； 输入信号输入信号Ui 的幅值不能太大。的幅值不能太大。放大电路不产生非线性放大电路不产生非线性失真条件失真条件(15-57)15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 为保证

33、放大电路稳定工作，电路必须具有合适为保证放大电路稳定工作，电路必须具有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化将会严的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化将会严重地影响静态工作点的稳定。重地影响静态工作点的稳定。 对前面分析的电路（固定偏置电路）而言，静对前面分析的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由态工作点由UBE、 和和 ICEO 决定，而这三个参数会决定，而这三个参数会随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。在这一方面。TUBE ICEOQ(15-58)一、温度对一、温度对Q点的影响点的影响iBuBE25C50CTUBEIB

34、IC1、温度对、温度对UBE的影响的影响(15-59)2、温度对、温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ在输出特性曲线上总的效果是：在输出特性曲线上总的效果是： 温度上升温度上升时时, 输出特输出特性曲线上移性曲线上移,会造成会造成Q点点上移。上移。(15-60)3、小结、小结TIC 固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定的。点是不稳定的。 Q点不点不稳定可能会导致其靠近饱和区或截止区，从而稳定可能会导致其靠近饱和区或截止区，从而造成非线性失真。为此，需要改进偏置电路，造成非线性失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、当温度升高、 IC增加时，能够自动减少增

35、加时，能够自动减少IB，从，从而抑制而抑制Q点的变化，使点的变化，使Q点基本保持稳定。点基本保持稳定。常用的分压式偏置电路可稳定静态工作点。常用的分压式偏置电路可稳定静态工作点。(15-61)二、分压式偏置电路：二、分压式偏置电路：RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo1、静态分析、静态分析I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路直流通路RE射极直流射极直流负反馈电阻负反馈电阻CE 交流交流旁旁路电容路电容(15-62)TUBEIBICUEIC 本电路的稳压过程本电路的稳压过程实际是因为加了实际是因为加了RE引引入了入了负反馈。负反馈。a. 静态工作点稳定的原理静态工作

36、点稳定的原理I1I2IBRB1+UCCRCTRB2REBEBUVB2II 电路组成条件：电路组成条件：(15-63)I1I2IBQRB1+UCCRCTRB2RE直流通路直流通路Bb. 求静态工作点求静态工作点(15-64)可以认为与温度无关。可以认为与温度无关。I1I2IBQRB1+UCCRCTRB2RE直流通路直流通路似乎似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 RB1、RB2太小，会太小，会增加损耗，降低输入电阻，故增加损耗，降低输入电阻，故其阻值一般取几十其阻值一般取几十k 。而而VB 过高会令过高会令VE 增高，当增高，当UCC 一定时，将令一定时，将令 UCE 减小，减小，导致放

37、大电路输出电压的动态导致放大电路输出电压的动态范围减小。范围减小。B(15-65)例：例：已知：已知： = 50， UCC = 12V， RB1= 7.5k ， RB2 = 2.5k ，RC = 2k ， RE = 1k ， 试求：该电路的静态工作点。试求：该电路的静态工作点。RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo解：解：(15-66)2、动态分析、动态分析+UCCuoRB1RCC1C2RB2CERERLuiuoRB1RCRLuiRB2交流通路交流通路(15-67)rbeRCRLRB微变等效电路微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路交流通路(15-68)问题问题1：如果

38、去掉如果去掉CE，放大倍数如何变化？，放大倍数如何变化？I1I2IBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoCE的作用：的作用： 交流通路中交流通路中, 它它可可将将 RE 短路，使短路，使 RE 对交流信号不对交流信号不起作用起作用, 放大倍数放大倍数不受影响。不受影响。(15-69)去掉去掉 CE 后：后：交流通路和微变等效电路交流通路和微变等效电路：rbeRCRLRERBRB1RCRLuiuoRB2REri(15-70)rbeRCRERBRS结论：结论：去掉去掉CE 后，后，Au 减小、减小、 ri 增大、增大、 ro 不变。不变。输出电阻：用加压求流法求解。输出电阻：用加压

39、求流法求解。rbeRCRLRERB(15-71)无旁路电容无旁路电容无旁路电容无旁路电容C CE E有旁路电容有旁路电容有旁路电容有旁路电容C CE E分压式偏置电路分压式偏置电路减小减小减小减小提高提高提高提高不变不变不变不变(15-72)RB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题问题2：如果电路如下图所示，如何分析？如果电路如下图所示，如何分析？(15-73)I1I2IBRB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE1RE2a、静态分析：、静态分析：直流通路直流通路(15-74)RB1+UCCRCC1C2TR

40、B2CERE1RLuiuoRE2b、动态分析：、动态分析：交流通路交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1(15-75)交流通路：交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：微变等效电路：rbeRCRLRE1RB(15-76)问题：问题：Au 和和 Aus 的关系如何？的关系如何？放大电路的放大倍数定义放大电路的放大倍数定义放放大大电电路路RLRSri(15-77)15.6 射极输出器射极输出器RB+UCCC1C2RERLuiuoRB+UCCRE直流通路直流通路 对交流信号而言，由于集电极是输入与输出回路对交流信号而言，由于集电极是输入与输出回路对交流信号而言，由于集电极是输入

41、与输出回路对交流信号而言，由于集电极是输入与输出回路的公共端，故为的公共端，故为的公共端，故为的公共端，故为共集电极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路。 因从发射极输出，又称射极输出器。因从发射极输出，又称射极输出器。因从发射极输出，又称射极输出器。因从发射极输出，又称射极输出器。(15-78)一、静态分析一、静态分析IBIE折算折算RB+UCCRE直流通路直流通路(15-79)二、动态分析二、动态分析RB+UCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通路交流通路(15-80)RBRERLuiuo交流通路交流通路rbeRERLRB微变等效电路微变等效电路(15-

42、81)1. 电压放大倍数电压放大倍数rbeRERLRB(15-82)1. 通常通常所以所以虽然电压没放大，但输出电流虽然电压没放大，但输出电流Ie增加了。增加了。2.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称故称电压跟随器电压跟随器。结论：结论：(15-83)2. 输入电阻输入电阻 输入电阻较大。若作为前级的负载，对前级输入电阻较大。若作为前级的负载，对前级的放大倍数影响较小，且取得的输入信号大。的放大倍数影响较小，且取得的输入信号大。rbeRERLRBri(15-84)3. 输出电阻输出电阻用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。rbeRERBRSr

43、beRERLRBRS(15-85)通常：通常：所以：所以：射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。 所谓所谓带负载能力强带负载能力强带负载能力强带负载能力强，是指当负载变化时，放大，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。倍数基本不变。(15-86)射极输出器的应用射极输出器的应用1. 可将射极输出器放在电路的可将射极输出器放在电路的首级首级，以提，以提高输入电阻。高输入电阻。2. 可将射极输出器放在电路的可将射极输出器放在电路的末级末级，以降，以降 低输出电阻，提高带负载能力。低输出电阻，提高带负载能力。3. 可将射极输出器放在电路的可将射极输出器放在电路

44、的两级之间两级之间，以起到电路的匹配作用。以起到电路的匹配作用。(15-87)RB+UCCC1C2RERLuiuo例例1：已知射极输出器的参数如下：已知射极输出器的参数如下：RB=570k ， RE=5.6k ，RL=5.6k ， =100，UCC=12V1.求求Au 、 ri 和和 ro 。2.设：设：RS=1 k ，3. 求：求：Aus 、 ri 和和 ro 。3 . RL=1k 和和时，时， 求求Au 。(15-88)RB+UCCC1C2RERLuiuoRB=570k ，RE=5.6k ，RL=5.6k ， =100，UCC=12V(15-89)RB=570k ，RE=5.6k ，RL=

45、5.6k ， =100，UCC=12V1. 求求Au 、 ri和和ro 。rbeRERLRB微变等效电路微变等效电路rbe=2.8 k ，RS=0(15-90)rbeRERLRB微变等效电路微变等效电路2. 设：设：RS=1 k ， 求：求：Aus 、 ri和和roRB=570k ，RE=5.6k ，RL=5.6k ， =100，UCC=12Vrbe=2.8 k ，RS=1 k (15-91) RL=1k 时时3. RL=1k 和和 时，时，求求Au 。比较：比较：空载时空载时, Au=0.995 RL=5.6k 时时, Au=0.990 RL=1k 时时, Au=0.967 RL= 时时结论

46、：结论：射极输出器射极输出器带负载能力强。带负载能力强。(15-92)+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2例例2：阻容耦合电路阻容耦合电路如图如图, 设：设： 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k 。试求：。试求：Aus、 ri、ro 。前级前级后级后级耦合：耦合： 每两个每两个单级放大单级放大电路之间电路之间的连接方的连接方式。式。(15-93)关键关键: :考虑级间影响。考虑级间影响。一一. 静态静态: Q点同单级。点同单级。二二. 动态性能动态性能:方法方法:ri2

47、 = RL1+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2电路的性能分析电路的性能分析ri2(15-94)微变等效电路微变等效电路: :ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR1(15-95)ri = R1 / ri RL1 = RE1/ ri2= RE1/ R2 / R3 /rbe2 27 / 1.7 1.7k ri =1000/(2.9+511.7) 82k 2. 输出电阻：输出电阻：1.

48、输入电阻：输入电阻：RE1R2R3RC2RLRSR1riRL1= R1 / rbe1 +（1+ )RL1ro = RC2= 10k (15-96)3. 中频电压放大倍数中频电压放大倍数:RE1R2R3RC2RLRSR1U01Ui2(15-97)RE1R2R3RC2RLRSR1第一级放大倍数：第一级放大倍数：Au1RL1(15-98)第二级放大倍数：第二级放大倍数：Au2RE1R2R3RC2RLRSR1(15-99)耦合方式：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。多级放大电路对耦合电路要求：多级放大电路对耦合电路要求：1. 静态：保证各级静

49、态：保证各级Q点设置合适。点设置合适。2. 动态动态: 传送信号。传送信号。要求：要求：波形不波形不失真失真, 减少压减少压降损失。降损失。15.7 差分放大电路差分放大电路输输入入级级输输 入入 输输 出出第第二二级级输输出出级级多级放大电路方框图多级放大电路方框图(15-100)uiRC1R1T1措措 施：施：增加增加R2 、RE2 ，用于设置合适的用于设置合适的Q点。点。问题问题1：前后级前后级Q点相互影响。点相互影响。+UCCuoRC2T2R2RE2直接耦合电路存在的特殊问题直接耦合电路存在的特殊问题 前后极间直前后极间直接连接。它既接连接。它既可放大交流信可放大交流信号，也可放大号，

50、也可放大直流信号。直流信号。(15-101)= 0问题问题2：零点漂移。零点漂移。原原 因：因：如温度和参数的变化等。其中温度的影响如温度和参数的变化等。其中温度的影响 最严重。在多级电路中，尤以首级零漂的最严重。在多级电路中，尤以首级零漂的 影响最严重，因其可逐级放大。影响最严重，因其可逐级放大。uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2uot0有时会将有时会将信号淹没信号淹没措措 施：施：首级采用差分放大电路。首级采用差分放大电路。0(15-102)一、原理电路结构一、原理电路结构特点：特点：结构对称。结构对称。差分放大电路差分放大电路ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2R

51、B集成差集成差分对管分对管(15-103)二、二、 抑制零漂的原理抑制零漂的原理uo= UC1 - UC2 = 0uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0当当 ui1 = ui2 =0 时：时：当温度变化时：当温度变化时：+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2(15-104)三、三、 共模电压放大倍数共模电压放大倍数 AC+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2共模输入信号：共模输入信号： ui1 = ui2 = uC （大小相等，极性相同）（大小相等，极性相同）理想情况：理想情况：ui1 = ui2 uC1 = uC2 uo=

52、0, 等量同向变化等量同向变化 共模电压放大倍数：共模电压放大倍数：（很小（很小, 1)设设 uC1 =UC1 + uC1 ， uC2 =UC2 + uC2 。因因 ui1 = - ui2， uC1 = - uC2 ，等量异向变化，等量异向变化 uo= uC1 - uC2 = uC1- uC2 = 2 uC1 差模电压放大倍数：差模电压放大倍数：+UCC单管的单管的Au(15-106)五、共模抑制比五、共模抑制比(CMRR)的定义的定义例例: Ad = - 200， Ac = 0.1 KCMR = 20 lg (-200) / 0.1 = 66 dBCMRR Common Mode Rejec

53、tion Ratio KCMRR =KCMR (dB) =(分贝分贝) 其值越大，表明差其值越大，表明差放对差模信号的分辨放对差模信号的分辨能力越强，对共模信能力越强，对共模信号的抑制作用越好。号的抑制作用越好。(15-107)六、信号输入六、信号输入 共模输入：输入共模信号。共模输入：输入共模信号。 差模输入：输入差模信号。差模输入：输入差模信号。 比较输入：比较输入： u ui1 i1 、u ui2 i2 大小和极性是任意的，但大小和极性是任意的，但大小和极性是任意的，但大小和极性是任意的，但 均可分解为共模分量和差模分量。均可分解为共模分量和差模分量。均可分解为共模分量和差模分量。均可分

54、解为共模分量和差模分量。 电路仅电路仅放大两输放大两输入信号的入信号的差值差值-差差分放大电分放大电路。路。差模信号差模信号差模信号差模信号共模信号共模信号共模信号共模信号(15-108)1、结构、结构为了使左右平衡，可为了使左右平衡，可设置调零电位器设置调零电位器: 七、典型电路：双电源长尾式差放。七、典型电路：双电源长尾式差放。特点：加入射极电阻特点：加入射极电阻RE ；加入负电源；加入负电源 -UEE ， 采用正负双电源供电。采用正负双电源供电。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE(15-109)2、双电源的作用：、双电源的作用： IB1、IB2由负电源由负电源 U

55、EE 提供。提供。 使信号变化幅度加大。使信号变化幅度加大。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE(15-110)3、RE的作用的作用温度温度TICIE 2ICUEUBEIBIC a、静态时、静态时 设设 ui1 = ui2 = 0自动稳定自动稳定RE 具有强具有强负反馈作用负反馈作用 抑制温度抑制温度漂移，稳定漂移，稳定静态工作点静态工作点uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEIBRB + UBE + 0.5IERP + 2IERE UEE =0RP(15-111)b、动态时动态时RE 对对差模信号差模信号作用作用ui1 ui2ib1 , ic1ib2

56、 , ic2ic1 = - ic2iRE = ie1+ ie2 = 0uRE = 0RE对差模信号对差模信号不起不起作用作用RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBREUEEib2ib1ic2ic1iRE交流通路：交流通路： RE相当于相当于短路；短路； 0.5RL处相处相当于接地。当于接地。(15-112) RE对共模信号有抑制作用对共模信号有抑制作用（原理同静态分析。（原理同静态分析。即由于即由于RE的负反馈作用，使的负反馈作用，使IE基本不变）基本不变） 。uC ic1 、 ic2 iRE 、 uRE c、动态时动态时RE 对对共模信号共模信号作用作用+UCCuocRCT1RBRCT

57、2RBREUEEuC uoc2 uoc1ic1 ic2iREuRE(15-113)八、四种差分电路八、四种差分电路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE1、双端输入双端输出：、双端输入双端输出：Ad 同单管同单管Au2、双端输入单端输出：、双端输入单端输出：Ad 为单管为单管0.5Au3、单端输入双端输出：、单端输入双端输出：Ad 同单管同单管Au4、单端输入单端输出：、单端输入单端输出：Ad 为单管为单管0.5Au见见P69表表(15-114)例：例： 扩音系统扩音系统执行机构执行机构功率放大器的作用：功率放大器的作用： 用作放大电路的用作放大电路的输出级输出级，以，以驱

58、动驱动执行机构。如使扬执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。仪表指针偏转等。 功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取15.8 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路(15-115)一、对功率放大电路的基本要求一、对功率放大电路的基本要求在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。功功放电路常工作在极限状态，其电流、电压都放电路常工作在极限状态，其电流、电压都比较大，必须防止波形失真，注意电路参数比较大，必须防止波形失真，注意电路参数不能超过晶体管的极限值不能超过晶体管的极限值: PCM 、ICM 、 U(BR)

59、CEO 。ICMPCMU(BR)CEOIcuce(15-116)由于功率较大，所以必须提高效率。由于功率较大，所以必须提高效率。电源提供的电源提供的能量，应尽可能地转换给负载，以减少晶体管及能量，应尽可能地转换给负载，以减少晶体管及线路上的损失。线路上的损失。Pomax : 负载上得到的交流信号功率。负载上得到的交流信号功率。PE ： 电源提供的功率。电源提供的功率。提高效率方法：提高效率方法：1、增大放大电路的动态工作范围。、增大放大电路的动态工作范围。 2、减小电源供给的功率。、减小电源供给的功率。(15-117)甲甲 类：类：静态工作点静态工作点 Q 大致在交流负载线的中点。大致在交流负

60、载线的中点。 管耗大，理想情况下，管耗大，理想情况下，max = 50%。乙乙 类：类：静态工作点静态工作点 Q 位于位于 Ic 0 处。处。管耗更小，管耗更小， 效率较高，但会产生交越失真。效率较高，但会产生交越失真。甲乙类：甲乙类：静态工作点静态工作点 Q 偏下，靠近截止区。偏下，靠近截止区。管耗较管耗较 小，效率较高，但会产生失真。小，效率较高，但会产生失真。放大电路的三种工作状态放大电路的三种工作状态(15-118)如何解决效率低的问题？如何解决效率低的问题？办法：办法：降低降低Q点。点。 既降低既降低Q点又不会引起截止失真的办法：点又不会引起截止失真的办法： 采用采用互补对称射极输出

61、器，互补对称射极输出器，或或推挽推挽 输出电路。输出电路。缺点：缺点：但又会引起截止失真。但又会引起截止失真。(15-119) 互补对称功放的类型互补对称功放的类型 无输出电容形式无输出电容形式 （OCL电路）电路）无输出变压器形式无输出变压器形式 （OTL电路）电路）OCL: Output CapacitorLessOTL: Output TransformerLess 互补对称：互补对称：电路中采用两支晶体管，电路中采用两支晶体管，NPN、 PNP各一支；两管特性一致。各一支；两管特性一致。类型：类型：二、互补对称功率放大电路二、互补对称功率放大电路(15-120)1、无输出变压器的互补对

62、称、无输出变压器的互补对称 功放电路（功放电路（OTL）A、结构特点、结构特点RLuiT1T2+UCCCAuO+ +- -+ +- -1) 由由NPN型、型、PNP型三极型三极 管构成两个对称的射极管构成两个对称的射极输出器对接而成。输出器对接而成。2) 单电源供电。单电源供电。3) 输出端加有大电容。输出端加有大电容。(15-121)B、静态分析、静态分析因因 T1、T2 特性对称特性对称令：令：RLuiT1T2+UCCCAuO+ +- -+ +- -故：故：T1、T2均截止均截止 ，IC1 0， IC2 0 T1、T2 均不工作！均不工作！(15-122)RLuiT1T2+UCCCAuO+

63、 +- -+ +- -C、动态分析、动态分析令：输入端在令：输入端在 UCC / 2直流直流基础上加入正弦信号。基础上加入正弦信号。 若输出电容足够大若输出电容足够大, 其电压基本维持其电压基本维持UCC / 2, 负载可负载可得正负半周对称的交流信号得正负半周对称的交流信号, 但波形但波形存在交越失真存在交越失真。交越失真交越失真T1导通、导通、T2截止截止T1截止、截止、 T2导通导通0.5UCCuitic2uoic1同时电容被充电同时电容被充电电容放电，相当于电源电容放电，相当于电源(15-123)D、电路的改进：克服交越失真、电路的改进：克服交越失真产生原因：产生原因： 晶体管特性存在

64、非线性，晶体管特性存在非线性，ui 0V: T1导通，导通，T2截止截止, iL= ic1因此，不需要隔直电容。因此，不需要隔直电容。B、静态分析、静态分析：ui = 0V : T1、T2为微导通，为微导通， uo = 0Vic1ic2(15-129)三、三、 集成功率放大器集成功率放大器集成功放集成功放LM386接线图接线图特点特点: 工作可靠工作可靠使用方便。使用方便。只需在器件只需在器件外部适当连外部适当连线，即可向线，即可向负载提供一负载提供一定功率。定功率。+.3 32 2ui。+_+4 47 75 58 8+UCCLM386+uo+_R R1 1R R2 2C C4 4R R3 3C C3 3C C2 2C C1 1C C5 5相位补偿相位补偿, 消除消除自激振荡自激振荡, 改善改善高频负载特性高频负载特性.防止电路防止电路高频自激高频自激去耦，滤除电源去耦，滤除电源中高频交流分量中高频交流分量.(15-130)结结 束束 (15-131)结结 束束 (15-132)