模块二分立元件放大电路ppt课件全

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1、模块二模块二 分立元件放大电路路分立元件放大电路路 放大电路概述放大电路概述 共射放大电路共射放大电路 共集放大电路共集放大电路 MOS管及放大电路管及放大电路 本本 模模 块块 主主 要要 内内 容容 多级放大电路多级放大电路 功率放大电路功率放大电路2.12.1放大电路概述放大电路概述2.1.1 放大电路的概念放大电路的概念放大电路是由三极管（或场效应管）、电阻器、电容器及电源等一放大电路是由三极管（或场效应管）、电阻器、电容器及电源等一些元件组成的。主要功能是对输入信号进行放大些元件组成的。主要功能是对输入信号进行放大 。 三种三极管放大电路三种三极管放大电路 (三种组态三种组态)共射极

2、放大电路共射极放大电路共基极放大电路共基极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路2.1.2 2.1.2 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1放大倍数放大倍数2输入电阻输入电阻i 3输出电阻输出电阻RO最大输出功率和效率最大输出功率和效率2.2 2.2 共射放大电路共射放大电路2.2.1 2.2.1 放大电路的组成放大电路的组成与元件作用与元件作用1.放大电路的组成放大电路的组成2. 放大电路中各元件的作用放大电路中各元件的作用三极管三极管VT 电源电源 偏置电阻和偏置电阻和 集电极电阻集电极电阻 耦合电容耦合电容C1和和C2 2.2.2 放大电路中电流、电压的符号及波形放大电路中电

3、流、电压的符号及波形1.1.电路中电流、电压的符号规定电路中电流、电压的符号规定 名名 称称 总电总电流流或或总电压总电压 直直 流流 量量（静（静态值态值） 交交 流流 量量基基 本本关关 系系 式式瞬瞬时值时值有效有效值值基极基极电电流流集集电电极极电电流流基基射射电压电压集集射射电压电压IB大写字母、大写下标，表示直流量。大写字母、大写下标，表示直流量。iB小写字母、大写下标，表示总量。小写字母、大写下标，表示总量。ib小写字母、小写下标，表示交流量。小写字母、小写下标，表示交流量。交直流量交直流量i iB B交流分量交流分量i ib btI IB B直流分量直流分量 举例举例: :放大

4、电路中既含有直流又含有交流，是交直流共存的电路放大电路中既含有直流又含有交流，是交直流共存的电路。 2放大电路中电流、电压的波形放大电路中电流、电压的波形UBEIB无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？有输入信号有输入信号有输入信号有输入信号( (u ui i 0) 0)时时时时 uCE = UCC iC Rc uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRbRcC1C2T+ui+uo+ + uBEuCE iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO例：例： 对直流信号（只有对直流信号

5、（只有+UCC）开路开路开路开路Rb+UCCRcC1C2VT直流通路直流通路+UCCRbRcVT由直流通路可知由直流通路可知: :（1）直流通路）直流通路 指放大电路中直流电流通过的路径。计算放大电指放大电路中直流电流通过的路径。计算放大电路的静态工作点时用直流通路。路的静态工作点时用直流通路。 2.2.3 放大电路分析放大电路分析1. 放大电路中的直流通路与交流通路放大电路中的直流通路与交流通路（2）交流通路）交流通路 交流通路是指放大电路中交流电流通过的路径。交流通路是指放大电路中交流电流通过的路径。 计算放大倍数、输入电阻、输出电阻等时用交流通路。计算放大倍数、输入电阻、输出电阻等时用交

6、流通路。 例例: 对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零Rb+UCCRcC1C2VTRbRcRLuiuo交交 流流 通通 路路VT2. 图解分析法图解分析法1. 三极管的输出特性。三极管的输出特性。2. UCE=UCCICRC 。ICUCE直直 流流 通通 道道 路路Rb+UCCRcICUCEUCCQ直流直流负载线负载线与输出特性的与输出特性的交点就是交点就是Q Q点点IB（1 1）静态分析）静态分析先估算先估算 IB ，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与，然后在输出特性曲线上作出直流负载线，与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是对应的输出特性曲线

7、与直流负载线的交点就是Q点。点。ICUCEQUCCI ICQCQU UCEQCEQI IBQBQ在左图中在左图中, ,通过通过Q Q点分别作点分别作横轴与纵轴的平行线横轴与纵轴的平行线, ,可可求得求得I ICQCQ与与U UCEQCEQ. .例：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点。已知：已知：UCC=20V，RC=6.8 ，RB=500k ， =45。解：解：请注意电路中请注意电路中I IBQ BQ 和和I ICQ CQ 的数量级。的数量级。(2)(2)动态工作情况分析动态工作情况分析动态分析的目的动态分析的目的: 了解放大电路各极电流、电压的波形，并求出输出了解放大电路各极

8、电流、电压的波形，并求出输出电压的幅值，从而确定放大电路的电压放大倍数。电压的幅值，从而确定放大电路的电压放大倍数。等效负载电阻为等效负载电阻为: ，故，故交流负载线的斜率为交流负载线的斜率为 。因为因为 ， ,所以交流负载线比所以交流负载线比直流负载线要陡一些。直流负载线要陡一些。 交流负载线是一条经过交流负载线是一条经过Q点，斜率为点，斜率为 的直线。的直线。 动态图解分析的过程是：动态图解分析的过程是：首先在输入特性曲线上，根据输入信号画出基极电首先在输入特性曲线上，根据输入信号画出基极电 流的波形，然后在输出特性曲线上，由画出和的波形。流的波形，然后在输出特性曲线上，由画出和的波形。

9、动态工作情况如下图所示动态工作情况如下图所示:动态分析图解法动态分析图解法动态分析图解法动态分析图解法QuCE/VttiB B/ AIBtiC C/mAICiB B/ AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo 由由由由u uo o和和和和u ui i的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。的峰值（或峰峰值）之比可得放大电路的电压放大倍数。（3）静态工作点与波形失真的关系）静态工作点与波形失真的关系当当Q点位置选得太高，点位置选得

10、太高， 容易出现饱和失真容易出现饱和失真。 当当Q点位置选得太低，点位置选得太低， 容易出现截止失真容易出现截止失真。 演示数据比较演示数据比较Rb适当适当Rb增大增大Rb减小减小项目项目输入输入输出输出波形波形0V0V0VE3.48V4.99V0.3V(小)C0.76V0.63V0.8VB三三极极管管各各极极电电压压3. 微变等效电路分析法微变等效电路分析法从输入回路看当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。从输入回路看当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。对输入的小交流信号而言，三极管的对输入的小交流信号而言，三极管的发射极可以等效为一个电阻发射极可以等效为一个电阻r rbebe

11、。对于小功率三极管：对于小功率三极管：(1)(1)三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路iBuBE uBE iB0从上式可见从上式可见, ,rbe与静态工作点有关。一般的值在几百欧到几千欧之间，对与静态工作点有关。一般的值在几百欧到几千欧之间，对于常用高频小功率管，当于常用高频小功率管，当1 12mA2mA时，时， rbe为左右。为左右。从输出回路看从输出回路看所以：所以： 由于三极管的电流放大作用，在输由于三极管的电流放大作用，在输出回路将有，即集电极电流只受基极电出回路将有，即集电极电流只受基极电流控制。因此，从输出端流控制。因此，从输出端C C、E E间看三极间看三极管是一个受控电流源

12、。管是一个受控电流源。 考虑考虑 uCE对对 iC的影响，输出端还的影响，输出端还要并联一个大电阻要并联一个大电阻rce。rce的含义的含义iCuCE iC uCEibicicBCEib ib晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间可用之间可用rbe等效代替。等效代替。 晶体管的晶体管的C、E之间可用一受之间可用一受控电流源控电流源ic= ib等效代替。等效代替。(2)(2) 共射放大电路的微变等效电路共射放大电路的微变等效电路共射放大电路的微变等效电路共射放大电路的微变等效电路

13、 将交流通路中的晶体管用将交流通路中的晶体管用将交流通路中的晶体管用将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可晶体管微变等效电路代替即可晶体管微变等效电路代替即可晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。得放大电路的微变等效电路。得放大电路的微变等效电路。得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbe ibRbRcRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSii交流通路交流通路交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路RbRcuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEii（3 3）指标计算）指标计算a电压放大倍数电压放大

14、倍数设放大电路的输入信号是正弦波信号，所以图中的各电量均用相量表示。设放大电路的输入信号是正弦波信号，所以图中的各电量均用相量表示。 b.放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻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。个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：输入电阻的定义：是动态电阻。是动态电阻。 rbeRbRcRL 电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。是希望得到较大的的输入电阻。c放大电

15、路的输出电阻放大电路的输出电阻 先将输入端信号源先将输入端信号源 短接，并保留信号源内阻短接，并保留信号源内阻RS，再将输出端的，再将输出端的负载负载 拿掉，然后在输出端加入探察电压拿掉，然后在输出端加入探察电压 ，在，在 的作用下，输的作用下，输出端将产生一相应的探察电流出端将产生一相应的探察电流 , ,则输出电阻为则输出电阻为: :求输出电阻的方法求输出电阻的方法:(所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法)由图可知，当由图可知，当 0时，时， 0， 0（电流源开路），由（电流源开路），由 得得 的大小反映了放大器带负载的能力。的大小反映了放大器带负

16、载的能力。 越小，带负载的能力就越强。越小，带负载的能力就越强。 2.2.4 分压式偏置稳定电路分压式偏置稳定电路为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。 在固定偏置放大电路中，在固定偏置放大电路中，当温度升高时，当温度升高时， UBE 、 、 ICBO 。 上式表明，当上式表明，当UCC和和 Rb一定时，一定时， IC与与 UBE、 以及以及 ICEO 有关有关，而，而这三个参数随温度而变化。这三个参数随温度而变化。温度升高时，温度升高时，

17、IC将增加，使将增加，使Q点沿负载线上移。点沿负载线上移。iCuCEQ温度升高时，输温度升高时，输温度升高时，输温度升高时，输出特性曲线上移出特性曲线上移出特性曲线上移出特性曲线上移Q 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升高使当温度升高使 IC 增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变化，点的变化，保持保持Q点基本稳定。点基本稳定。 结结结结 论论论论 当温度升高时，当温度升高时，当温度升高时，当温度升高时， I IC C将增加，将增加，将增加，将增加，使使使使Q Q点沿负载线

18、上移，容易点沿负载线上移，容易点沿负载线上移，容易点沿负载线上移，容易使晶体管使晶体管使晶体管使晶体管 T T进入饱和区造成进入饱和区造成进入饱和区造成进入饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧饱和失真，甚至引起过热烧饱和失真，甚至引起过热烧饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。坏三极管。坏三极管。坏三极管。O常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点分压式偏置电路分压式偏置电路分压式偏置电路分压式偏置电路1. 1. 稳定稳定稳定稳定QQ点的原理点的原理点的原理点的原理 基极电位基本恒定，不随温基极电位基本恒定，不随温度变化。度变化。UBRb1RcC1C2Rb2CeReR

19、LI1I2IB+UCCuiuo+ICRsuS+ 集电极电流基本恒定，不随温度变化。集电极电流基本恒定，不随温度变化。集电极电流基本恒定，不随温度变化。集电极电流基本恒定，不随温度变化。Rb1RcC1C2Rb2CeReRLI1I2IB+UCCuiuo+ICRsuS+Q Q点稳定的过程点稳定的过程点稳定的过程点稳定的过程TUBEIBICUEICUB 固定固定 R R R Re e e e ：温度补偿电阻：温度补偿电阻：温度补偿电阻：温度补偿电阻 对直流：对直流：对直流：对直流： R Re e越大越大越大越大, , , ,稳定稳定稳定稳定Q Q Q Q点点点点效果越好；效果越好；效果越好；效果越好；

20、 对交流：对交流：对交流：对交流： R Re e越大越大越大越大, , , ,交流损交流损交流损交流损失越大失越大失越大失越大, , , ,为避免交流损失加旁为避免交流损失加旁为避免交流损失加旁为避免交流损失加旁路电容路电容路电容路电容C C C Ce e e e。Rb1RcC1C2Rb2CeReRLI1I2IB+UCCuiuo+ICRsuS+ 静态工作点的估算静态工作点的估算静态工作点的估算静态工作点的估算Rb1RcC1C2Rb2CeReRLI1I2IB+UCCuiuo+ICRsuS+动态分析动态分析动态分析动态分析 对交流：对交流：旁路电容旁路电容 C CE E 将将R RE E E E

21、短路，短路， R RE E E E不起作用，不起作用， A Au u，r ri i，r ro o与固定偏置电路相同。与固定偏置电路相同。如果去掉如果去掉CeCe ，A Au u，r ri i，r ro o ？旁路电容旁路电容Rb1RcC1C2Rb2CeReRL+UCCuiuo+RSuS+去掉去掉去掉去掉C Ce e后的微变等效电路后的微变等效电路后的微变等效电路后的微变等效电路如果去掉如果去掉如果去掉如果去掉C CE E ，A Au u，r ri i，r ro o ? ?Rb1RcC1C2Rb2CeReRL+UCCuiuo+RSuS+短路短路短路短路对地对地对地对地短路短路短路短路r rbeb

22、eR Rb bR Rc cR RL LE EB BC C+ + + +- - - -+ + + +- - - -+ + + +- - - -R Rs sR Re e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 eA Au u减小减小减小减小R Ri i 提高提高提高提高R Ro o不变不变不变不变2.3 共集放大电路共集放大电路共集放大电路的组成共集放大电路的组成1静态工作点比较稳定静态工作点比较稳定 因对交流信号而言，集电因对交流信号而言，集电因对交流信号而言，集电因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，极是输入与输出回路的公

23、共端，极是输入与输出回路的公共端，极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。所以是共集电极放大电路。所以是共集电极放大电路。所以是共集电极放大电路。 因从发射极输出，所以称因从发射极输出，所以称因从发射极输出，所以称因从发射极输出，所以称射极输出器。射极输出器。射极输出器。射极输出器。usRb+UCCC1C2Re eRLui+uo+RS+UCCReRe e+UCE+UBEIE EIBIC直流通路直流通路直流通路直流通路微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路rbeRbRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RsRe2. 电压放大倍数小于电压放大倍数小于1（近似为（近似为

24、1）电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数A Au u 1 1 1 1且输入输且输入输且输入输且输入输出同相出同相出同相出同相rbeRbRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RsRe3. 3. 输入电阻高输入电阻高输入电阻高输入电阻高rbeRbRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSRe4输出电阻低输出电阻低 由输出端看进去，有三条支路并联：即发射极支路、基极支路和受控由输出端看进去，有三条支路并联：即发射极支路、基极支路和受控源支路。源支路。 发射极支路电阻为发射极支路电阻为基极支路电阻为基极支路电阻为 受控源支路的电流是基极电流的受控源支路的电流是基极电流的倍，

25、所以此支路的等效电阻应为倍，所以此支路的等效电阻应为基极支路电阻的基极支路电阻的/倍。倍。若不计信号源内阻（若不计信号源内阻（RSRS0 0），则有），则有射极输出器的应用射极输出器的应用射极输出器的应用射极输出器的应用主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。 1. 1. 因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高因输入电阻高，它常被用在多级

26、放大电路的第一级，可以提高输入电阻，输入电阻，输入电阻，输入电阻，减轻信号源负担减轻信号源负担减轻信号源负担减轻信号源负担。 2. 2. 因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，出电阻，出电阻，出电阻，提高带负载能力。提高带负载能力。提高带负载能力。提高带负载能力。 3. 3. 利用利用利用利用 r ri i 大、大、大、大、 r ro o小以及小以及小以及小以及 A Au u 1 1 1 1 的特点，也可将射极

27、输出器放在放的特点，也可将射极输出器放在放的特点，也可将射极输出器放在放的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，这一级射极输出器称为缓冲这一级射极输出器称为缓冲这一级射极输出器称为缓冲这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。级或中间隔离级。级或中间隔离级。级或中间隔离级。射极输出器的应用举例射极输出器的应用举例例例例例1:1: 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, Rb= 200k， RL= 2k ，晶体管，晶体管=60，

28、 UBE=0.6V, 信号源内阻信号源内阻RS= 100，试求试求: :(1) 静态工作点静态工作点 IB、IE 及及 UCE；(2)(2) 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) Au、ri 和和 ro 。Rb+UCCC1C2Re eRLui+uo+us+RS解解解解: : : :(1)(1)由直流通路求静态工作点。由直流通路求静态工作点。由直流通路求静态工作点。由直流通路求静态工作点。直流通路直流通路直流通路直流通路+UCCReRe e+UCE+UBEIE EIBIC(2) (2) 由微变等效电路求由微变等效电路求由微变等效电路求由微变等效电路求A A A Au u u u、 r r

29、r ri i i i 、 r r r ro o o o。rbeRbRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSRe微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路2.4 场效应管基本放大电路场效应管基本放大电路(1)(1) 共源放大电路共源放大电路共源放大电路共源放大电路MOSMOS场效应管构成的放大电路也要建立合适的静态工作点，即场效应管构成的放大电路也要建立合适的静态工作点，即场效应管构成的放大电路也要建立合适的静态工作点，即场效应管构成的放大电路也要建立合适的静态工作点，即栅栅偏压偏压。 产生栅偏压的偏置电路有两种：产生栅偏压的偏置电路有两种：产生栅偏压的偏置电路有两种：产生栅偏压

30、的偏置电路有两种：自偏压电路和分压式偏置电路。自偏压电路和分压式偏置电路。自偏压电路和分压式偏置电路。自偏压电路和分压式偏置电路。 因流过因流过因流过因流过 R Rg g 的电流为零的电流为零的电流为零的电流为零, , , ,所以有所以有所以有所以有: : : : 、 是栅极分压电阻，是栅极分压电阻，适当选择和的阻值，就可获得正、适当选择和的阻值，就可获得正、负及零三种栅偏压。负及零三种栅偏压。 分压式共源放大电路如右图所示分压式共源放大电路如右图所示。性能指标估算性能指标估算电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数电压放大倍数输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻 R Rg g是为了提是为了提是为了提

31、是为了提高输入电阻高输入电阻高输入电阻高输入电阻R Ri i而设置的。而设置的。而设置的。而设置的。从图中不难求出放大电路的从图中不难求出放大电路的三个动态指标三个动态指标电压放大倍数电压放大倍数 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 (2)共漏放大电路共漏放大电路+UDD RSC2C1Rg1Rg2Rg+RLuiuo+Rg1RSRg2Rg+RL+SDGT+交流通路交流通路电压放大倍数电压放大倍数特点与晶体管的特点与晶体管的特点与晶体管的特点与晶体管的射极输出器一样射极输出器一样射极输出器一样射极输出器一样2.5 多级放大电路多级放大电路 耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大耦合

32、方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。器与负载之间的连接方式。器与负载之间的连接方式。器与负载之间的连接方式。常用的耦合方式常用的耦合方式常用的耦合方式常用的耦合方式第二级第二级第二级第二级 推动级推动级推动级推动级 输入级输入级输入级输入级 输出级输出级输出级输出级输输输输入入入入输输输输出出出出多级放大电路的框图多级放大电路的框图多级放大电路的框图多级放大电路的框图2.5.1 级间耦合方式级间耦合方式 直接耦合直接耦合直接耦合直接耦合 阻容耦合阻容

33、耦合阻容耦合阻容耦合变压器耦合变压器耦合变压器耦合变压器耦合(1)(1)阻容耦合阻容耦合第一级第一级第一级第一级第二级第二级第二级第二级负载负载负载负载信号源信号源信号源信号源阻容耦合：阻容耦合：两级之间通过耦合电容两级之间通过耦合电容 C2 与与RC1电阻连接电阻连接R11RC1C1C2R12Ce1Re1+RS+RC2C3Ce2Re2RL+UCC+T1T2(2)直接耦合直接耦合直接耦合：直接耦合：直接耦合：直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。但各级静态工作点相互牵

34、制，但各级静态工作点相互牵制，使静态工作点调整困难。使静态工作点调整困难。 （3）变压器耦合）变压器耦合变压器耦合：变压器耦合：两级之间通过变压器连结起来。变压器可以隔断两级之间通过变压器连结起来。变压器可以隔断直流量，又可传递交流信号。直流量，又可传递交流信号。 变压器比较笨重，体积大，成本高，无法集成，应用范围较窄。变压器比较笨重，体积大，成本高，无法集成，应用范围较窄。 2.5.2 多级放大电路的分析方法多级放大电路的分析方法第一级第一级第二级第二级rbeR12RC1EBC+ +- -+ +- -+ +- -RSrbeRC2RLEBC+ +- -R11推广到推广到级放大电路，总的电压放大

35、倍数为级放大电路，总的电压放大倍数为 通通通通 频频频频 带带带带f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅频特性幅频特性下限截止频下限截止频下限截止频下限截止频率率率率上限截止频上限截止频上限截止频上限截止频率率率率耦合、旁路电容造耦合、旁路电容造耦合、旁路电容造耦合、旁路电容造成。成。成。成。三极管结电容、三极管结电容、三极管结电容、三极管结电容、 造成造成造成造成O O单级共射放大电路的幅频特性曲线如下图所示。单级共射放大电路的幅频特性曲线如下图所示。 BWBWf fH Hf fL L 由于一般有由于一般有f fL Lf fH H , , 故故 BWBWf fH H（3

36、）多级放大电路的频率响应）多级放大电路的频率响应多级放大电路的通频带总是比单级的通频带要窄。多级放大电路的通频带总是比单级的通频带要窄。放大电路的频率特性放大电路的频率特性 阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，三极管的结电容等，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。频频频频率率率率特特特特性性性性幅频特性：幅频特性：幅频特性：幅频特性：电压放大倍

37、数的模电压放大倍数的模电压放大倍数的模电压放大倍数的模| |A Au u| |与频率与频率与频率与频率 f f 的关系的关系的关系的关系相频特性：相频特性：相频特性：相频特性：输出电压相对于输入电压的输出电压相对于输入电压的输出电压相对于输入电压的输出电压相对于输入电压的 相位移相位移相位移相位移 与频率与频率与频率与频率 f f 的关系的关系的关系的关系（2）单级共射放大电路的频率特性）单级共射放大电路的频率特性 （1）基本概念）基本概念2.6 功率放大电路功率放大电路2.6.1 概述概述(1)功率放大电路的功能和特点功率放大电路的功能和特点功率放大电路输入的是大信号电压，以获得尽可能大而失

38、真又较功率放大电路输入的是大信号电压，以获得尽可能大而失真又较小的输出功率为主，讨论的主要指标有小的输出功率为主，讨论的主要指标有输出信号功率输出信号功率、功率放大、功率放大电路的电路的效率效率、三极管的、三极管的管耗管耗等。等。 (2)对功率放大电路的基本要求对功率放大电路的基本要求对功率放大电路的基本要求对功率放大电路的基本要求a.a.a.a.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。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。b.b.b.b.由于功率较大，就要求提高效率。由于功率较大，就要求提高效率。由于功率较大，就要求提

39、高效率。由于功率较大，就要求提高效率。ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO(3)(3)功率放大器的分类功率放大器的分类功率放大器的分类功率放大器的分类甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态晶体管在输入信号的整晶体管在输入信号的整个周期都导通个周期都导通, ,静态静态I IC C较较大，波形好大，波形好, , 管耗大效管耗大效率低。率低。乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态晶体管只在输入信号的晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态半个周期内导通，静态IC=0，波形严重失真，波形严重失真, 管管耗小效率高。耗小效率高。甲乙类工作状态甲乙类工作状

40、态甲乙类工作状态甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于半晶体管导通的时间大于半个周期，静态个周期，静态IC 0，一般，一般功放常采用。功放常采用。2.6.2 2.6.2 互补对称射极输出功率放大电路互补对称射极输出功率放大电路(1) OCL(1) OCL乙类互补对称电路乙类互补对称电路uiuo+UCCVT1VT2+UCCRLic1ic2静态时：静态时：静态时：静态时：u ui i = 0V,= 0V,i iC1C1 0 0， i iC2C2 0 0u uo o = 0V = 0V。动态时：动态时：动态时：动态时：u ui i 0V 0VT T1 1导通，导通，导通，导通，T T2 2截止截止截止截

41、止特点：双电源供电、输出无电容器。特点：双电源供电、输出无电容器。特点：双电源供电、输出无电容器。特点：双电源供电、输出无电容器。uoOCLOCL原理电路原理电路原理电路原理电路电路组成电路组成分析计算分析计算 确输出功率确输出功率 : : 最大输出功率：最大输出功率： VT1 VT1的管耗的管耗P PT1T1： 两管的管耗为两管的管耗为 ：直流电源供给的功率直流电源供给的功率电源供给的最大功率为电源供给的最大功率为 效率效率 78.5 当当U UomomU UCCCC时，则时，则这个结论是理想值，实际效率比这个数值要低。这个结论是理想值，实际效率比这个数值要低。由于该电路工作在乙类状态，所以

42、它不能使输出波形很好地由于该电路工作在乙类状态，所以它不能使输出波形很好地反映输入的变化反映输入的变化, ,产生了失真。产生了失真。 交越失真交越失真交越失真交越失真 当输入信号当输入信号u ui i为正弦波时，输为正弦波时，输出波形在信号过零附近衔接不好出波形在信号过零附近衔接不好出现的失真称为交越失真。出现的失真称为交越失真。 交越失真产生的原因是交越失真产生的原因是交越失真产生的原因是交越失真产生的原因是由于由于晶晶体管特性存在非线性，体管特性存在非线性， ui 死区死区电压晶体管导通不好。电压晶体管导通不好。交越失真交越失真采用各种电路以产生有不大的偏采用各种电路以产生有不大的偏采用各

43、种电路以产生有不大的偏采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，流，使静态工作点稍高于截止点，流，使静态工作点稍高于截止点，流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。即工作于甲乙类状态。即工作于甲乙类状态。即工作于甲乙类状态。克服交越失真的措施克服交越失真的措施克服交越失真的措施克服交越失真的措施ui tO Ouo tO O 动态时，设动态时，设动态时，设动态时，设u ui i 加入正弦信加入正弦信加入正弦信加入正弦信号。正半周号。正半周号。正半周号。正半周T T2 2 截止，截止，截止，截止，T T1 1基极基极基极基极电位进一步提高，进入良好电位进一步提高，进入良好

44、电位进一步提高，进入良好电位进一步提高，进入良好的导通状态。负半周的导通状态。负半周的导通状态。负半周的导通状态。负半周T T1 1截止，截止，截止，截止，T T2 2基极电位进一步降低，进基极电位进一步降低，进基极电位进一步降低，进基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。入良好的导通状态。入良好的导通状态。入良好的导通状态。 静态时静态时T1、T2 两管发射两管发射结电压分别为二极管结电压分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致使两管的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态。均处于微弱导通状态。 克服交越失真的克服交越失真的克服交越失真的克服交越失真的电路电路电路电路R1RLuIVT1VT

45、2+UCCCAuo+ +- -+ +- -VR2VD1VD2(2) OTL乙类互补对称电路乙类互补对称电路1.1. OTLOTL电路电路电路电路 特点特点特点特点VT1、VT2的特性一致；的特性一致；一个一个NPN型、一个型、一个PNP型型两管均接成射极输出器；两管均接成射极输出器；输出端有大电容；输出端有大电容；单电源供电。单电源供电。 静态时静态时静态时静态时( ( ( (ui= 0) ) ) ), IC1 0， IC2 0OTL原理电路原理电路电容两端的电压电容两端的电压电容两端的电压电容两端的电压RLuIVT1VT2+UCCCAuo+ +- -+ +- -RLuiVT1VT2Auo+

46、+- -+ +- - 动态时动态时动态时动态时 设输入端在设输入端在UCC/2 直流直流基础上加入正弦信号。基础上加入正弦信号。T T1 1导通导通导通导通、T T2 2截止截止截止截止；同时给电容充电同时给电容充电同时给电容充电同时给电容充电T T2 2导通导通导通导通、T T1 1截止截止截止截止；电容放电，相当于电源电容放电，相当于电源电容放电，相当于电源电容放电，相当于电源若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。流信号正负半周对称。ic1ic2交流通路交流通路uo输入交流信号输入交流信号输入交流

47、信号输入交流信号u ui i的正半周的正半周的正半周的正半周输入交流信号输入交流信号输入交流信号输入交流信号u ui i的负半周的负半周的负半周的负半周电路的最大输出功率为电路的最大输出功率为忽略忽略时，则有时，则有 对对于于单单电电源源供供电电的的乙乙类类功功放放电电路路, ,与与乙乙类类对对称称功功放放分分析析类类似似，将将乙乙类类功功放放所所有有公公式式中的中的V VCCCC替换成替换成V VCC CC /2/2即可。即可。 OTL甲乙类互补对称甲乙类互补对称功放如左图所示功放如左图所示2.6.3 集成功率放大电路集成功率放大电路 集成功率放大电路是在集成功率放大电路是在集成运算放大器的

48、基础上发集成运算放大器的基础上发展起来的，是一种单片集成展起来的，是一种单片集成电路，应用十分广泛。其内电路，应用十分广泛。其内部结构也由部结构也由前置放大级、中前置放大级、中间级、输出级和偏置电路间级、输出级和偏置电路等等四大部分组成。四大部分组成。芯片如图所芯片如图所示。示。(1)LM386(1)LM386集成功率放大器集成功率放大器LM386LM386是一种小功率通用型集成功率放大器。下图所示是它的引是一种小功率通用型集成功率放大器。下图所示是它的引脚排列图，它采用双列直插式塑料封装。其典型参数为：电源脚排列图，它采用双列直插式塑料封装。其典型参数为：电源电压范围电压范围；额定输出功率；

49、额定输出功率660mW660mW；带宽；带宽 输入电阻为输入电阻为5050，（管脚，（管脚和和开路）。开路）。 LM386引脚排列图引脚排列图 LM386实用电路实用电路用用LM386LM386组成的组成的OTLOTL实用电路如上图所示。实用电路如上图所示。是输入耦合电容，是输入耦合电容，、为电源去耦电容为电源去耦电容，、音圈电感在高频下的不良影响，改善功放的高频特性，防止自激。音圈电感在高频下的不良影响，改善功放的高频特性，防止自激。是频率补偿电路，以抵消扬声器是频率补偿电路，以抵消扬声器(2)TDA2040(2)TDA2040集成功率放大器集成功率放大器TDA2040是一种质量较好的音频集

50、成功率放大器。是一种质量较好的音频集成功率放大器。 主要参数主要参数 电源电压电源电压:频率响应：频率响应：输入阻抗：输入阻抗：电源电流小于电源电流小于输入信号为零时：输入信号为零时：开环增益开环增益80dB 80dB ； 。 当电源电压为当电源电压为，负载，负载时：时： 输出功率达输出功率达22W22W，失真度小于，失真度小于0.5% 0.5% TDA2040TDA2040引线端子排列及应用电路引线端子排列及应用电路 TDA2040引线端子排列图引线端子排列图 TDA2040构成构成OCL电路电路思考：思考：该电路的该电路的最大输出最大输出功率功率为多少？为多少？这是理论值，实际值要小些。这

51、是理论值，实际值要小些。该电路的最大输出功率为：该电路的最大输出功率为：主主要要公公式式 缺缺点点优优点点OTLOCL结构简单，效率高，结构简单，效率高，频率响应好，易集成频率响应好，易集成结构简单，效率高，频率结构简单，效率高，频率响应好，易集成，单电源响应好，易集成，单电源双电源，双电源，电源利用率不高电源利用率不高输出需大电容，输出需大电容，电源利用率不高电源利用率不高最大输出功率最大输出功率直流电源消耗功率直流电源消耗功率效率效率最大管耗最大管耗比比 较较 本本 章章 小小 结结 交流放大电路是在直流基础上放大交流信号的电路，是交直交流放大电路是在直流基础上放大交流信号的电路，是交直流

52、共存的电路。放大的实质是能量的控制和转换作用，即用小能流共存的电路。放大的实质是能量的控制和转换作用，即用小能量的输入信号控制输出信号，将直流电源提供的能量转换为交流量的输入信号控制输出信号，将直流电源提供的能量转换为交流电能输出。电能输出。 组成放大电路的基本原则是：要有极性连接正确的直流电源组成放大电路的基本原则是：要有极性连接正确的直流电源和合理的元件参数，确保三极管发射结正偏、集电结反偏和合适和合理的元件参数，确保三极管发射结正偏、集电结反偏和合适的静态工作点，使三极管工作在放大区。的静态工作点，使三极管工作在放大区。 放大电路有三种基本组态：半导体三极管和场效应管分别为共射、放大电路

53、有三种基本组态：半导体三极管和场效应管分别为共射、共集、共基和共源、共漏、共栅几种形式。共集、共基和共源、共漏、共栅几种形式。 放大电路的基本分析方法有两种：图解分析法和微变等效电放大电路的基本分析方法有两种：图解分析法和微变等效电路分析法。图解分析可以直观地、全面地了解放大电路的工作状路分析法。图解分析可以直观地、全面地了解放大电路的工作状态，适用于信号动态范围较大的场合。微变等效电路法只能用于态，适用于信号动态范围较大的场合。微变等效电路法只能用于分析放大电路的动态情况，不能确定静态工作点。主要分析的指分析放大电路的动态情况，不能确定静态工作点。主要分析的指标有标有 、和和 MOS MOS

54、场效应管（又称单极型器件）是电压控制元件，而双场效应管（又称单极型器件）是电压控制元件，而双极型三极管是电流控制元件。极型三极管是电流控制元件。MOSMOS管具有输入电阻高、噪声小、管具有输入电阻高、噪声小、集成度高等优点，但跨导较低。集成度高等优点，但跨导较低。 多级放大电路的级间耦合方式有三种：阻容耦合、直接多级放大电路的级间耦合方式有三种：阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。多级放大电路的电压放大倍数等于各级耦合和变压器耦合。多级放大电路的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。电压放大倍数的乘积。 功率放大器分为甲类、乙类和甲乙类三种工作状态。由单功率放大器分为甲类、乙类和甲乙类三种工作状

55、态。由单管组成的功放电路中，甲类失真最小，但静态功耗大，效率最管组成的功放电路中，甲类失真最小，但静态功耗大，效率最低；乙类、甲乙类电路虽然减小了静态功耗，提高了效率，但低；乙类、甲乙类电路虽然减小了静态功耗，提高了效率，但又都现了严重失真。采用互补对称电路解决了上述矛盾。乙类又都现了严重失真。采用互补对称电路解决了上述矛盾。乙类互补对称电路存在交越失真。克服交越失真的办法是采用甲乙互补对称电路存在交越失真。克服交越失真的办法是采用甲乙类电路。类电路。 集成功放的主要优点是：体积小、功耗低、工作电压范围集成功放的主要优点是：体积小、功耗低、工作电压范围宽、外接元件少、调整方便。宽、外接元件少、调整方便。休息一会儿!