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1、第三章第三章 几种常用的放大电路几种常用的放大电路 3.1 3.1 多级放大电路多级放大电路多级放大电路多级放大电路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入输入输入输入输出输出输出输出3.1.1 3.1.1 3.1.1 3.1.1 耦合方式耦合方式耦合方式耦合方式 常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。耦合。耦合。耦合。3.1.2 3.1.2 RCRCRCRC阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路阻容
2、耦合放大电路阻容耦合放大电路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两级之间通过耦合电容两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T21 1、 静态分析静态分析静态分析静态分析 由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不每级的静态工作点互相独立，互不每级的静态工作点互相独立，互不每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算影响，可以各
3、级单独计算影响，可以各级单独计算影响，可以各级单独计算。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T22 2、 动态分析动态分析动态分析动态分析微变等效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路第一级第一级第二级第二级rbeRB2RC1EBC+ +- -+ +- -+ +- -RSrbeRC2RLEBC+ +- -RB1例例例例1:1: 如图所示的两级电压放大电路，如图所示的两级电压放大电路，已
4、知已知1= 2 =50, T1和和T2均为均为3DG8D。(1) (1) 计算前、后级放大电路的静态值计算前、后级放大电路的静态值计算前、后级放大电路的静态值计算前、后级放大电路的静态值( ( ( (U UBEBE=0.6V);=0.6V);(2) (2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻；求放大电路的输入电阻和输出电阻；求放大电路的输入电阻和输出电阻；求放大电路的输入电阻和输出电阻； (3)(3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V
5、+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 解解: : (1) 两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。第一级是射极输出器第一级是射极输出器第一级是射极输出器第一级是射极输出器: : : : RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路解解: : RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电
6、路第二级是分压式偏置电路第二级是分压式偏置电路解解: : RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)(2) 计算计算计算计算 r r i i和和和和 r r 0 0 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等等于第一级的输入电阻于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它第一级是射极输出器，它的输入电阻的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻是第二级输入电阻 ri2。微变等
7、效电路微变等效电路微变等效电路微变等效电路rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2) 计算计算 r i和和 r 0(2)(2) 计算计算计算计算 r r i i和和和和 r r 0 0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器第一级放大电路为射极输出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二
8、级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数总电压放大倍数直接耦合：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。 3.2 3.2 差分放大电路差分放大电路+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2(2) (2) (2) (2) 零点漂移零点漂移零点漂移零点漂移零点漂移：零点漂移：零点漂移：零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生指输入信号电压为零时
9、，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。缓慢地、无规则地变化的现象。uotO产生的原因：产生的原因：产生的原因：产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。波动、电路元件参数的变化。直接耦合存在的两个问题：直接耦合存在的两个问题：直接耦合存在的两个问题：直接耦合存在的两个问题：(1) (1) 前后级静态工作点相互影响前后级静态工作点相互影响3.2.1 3.2.1 差放放大电路的基本形式差放放大电路的基本形式差放放大电路的基本形式差放放大电路的基本形式 1 1、零点漂移的抑制、零点漂移的抑制、零点漂移的抑制、零点漂移的抑制uo= (VC
10、1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2 2 2、信号输入方式、信号输入方式 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即电压为零，即电压为零，即电压为零，即对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力。(1) (1) 共模信号共模信号共模信号共模信号 u ui1 i1 = = u ui2i2大小相等、极性相同大小相等、极性相同大小相等、极性相同大小相等、
11、极性相同+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，(2)(2) 差模信号差模信号差模信号差模信号 u ui1 i1 = = u ui2i2大小相等、极性相反大小相等、极性相反大小相等、极性相反大小相等、极性相反u uo o= (= (V VC1C1 V VC1C1 ) )( (V VC2 C2 + + V VC C ) =) =2 2 V VC1 C1 即即即即对差模信号有放大能力对差模信号有放大能力对差模信号有
12、放大能力对差模信号有放大能力。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2(3) (3) (3) (3) 比较输入比较输入比较输入比较输入 u ui1 i1 、u ui2 i2 大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。例例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 8 mV + 2 mV共模信号共模信号共
13、模信号共模信号差模信号差模信号差模信号差模信号 放大器只放大器只放大器只放大器只 放大两个放大两个放大两个放大两个 输入信号输入信号输入信号输入信号 的差值信的差值信的差值信的差值信 号号号号差动差动差动差动 放大电路。放大电路。放大电路。放大电路。 3 3、存在问题：、存在问题：不全对称、单输出时无法抑制零漂不全对称、单输出时无法抑制零漂不全对称、单输出时无法抑制零漂不全对称、单输出时无法抑制零漂3.2.2 典型差分放大电路（长尾）典型差分放大电路（长尾）+UCCCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2 2EE+R RE E的作用：的作用：的作用：的作用：稳定静态工作点，限制每
14、个管子的漂移。稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。EE：用于补偿用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。上的压降，以获得合适的工作点。电位器电位器 RP : 起调零作用。起调零作用。静静态分析态分析发射极电位发射极电位 VE 0每管的基极电流每管的基极电流每管的集每管的集 射极电压射极电压RC+UCCRB1T1RE -EEIB2IEICIE+UCE+UBE+单管单管直流通路直流通路动动态分析态分析单管单管差模信号通路差模信号通路同理可得同理可得T1RCibic+uo1RB+ ui1 单管差模电压放大倍数单管差模电压放大倍数双端双端输入输入双端输出差分电路的差模电压放大倍数为双端输出差分电路的
15、差模电压放大倍数为当在当在两管的两管的集电极之间接入负载电阻时集电极之间接入负载电阻时式中式中两两输入端之间的差模输入电阻为输入端之间的差模输入电阻为两两集电极之间的差模输出电阻为集电极之间的差模输出电阻为即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出差分电路的一半。差分电路的一半。 共模抑制比共模抑制比共模抑制比共模抑制比 KCMR越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。 3.3 3.3 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路3.3.13.3.1对功率放大电
16、路的基本要求对功率放大电路的基本要求 功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：功率放大电路的作用：是放大电路的是放大电路的是放大电路的是放大电路的输出级输出级输出级输出级，去推，去推，去推，去推动负载工作。动负载工作。动负载工作。动负载工作。(1) (1) 输出的功率输出的功率输出的功率输出的功率尽可能大尽可能大尽可能大尽可能大。(2)(2)效率效率效率效率要高。要高。要高。要高。(3)(3)非线性失真要小。非线性失真要小。非线性失真要小。非线性失真要小。ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管的工作状态晶体管的工作状态晶体管的工作状态晶体管
17、的工作状态甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态3.3.2 3.3.2 3.3.2 3.3.2 OTLOTL电路电路电路电路1 1 1 1、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RLuiT1T2+UCCCAuO+ +- -+ +- -cRLuiT1T2Auo+ +- -+ +- -2 2 2 2、动态时、动态时、动态时、动态时ic1ic2交流通路交
18、流通路uo3、交越失真、交越失真 当输入信号当输入信号ui为正弦波时，为正弦波时，输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。失真称为交越失真。 交越失真产生的原因交越失真产生的原因 由于晶体管特性存在非线性，由于晶体管特性存在非线性， ui 死区电压晶体管导通不好死区电压晶体管导通不好。交越失真交越失真工作于甲乙类状态。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ui tO Ouo tO O4、 克服交越失真的克服交越失真的OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 OtuiOtuoiC2iC1 RLRRD1D2T1T2+
19、UCCAC+uo+ +CL+ B5、输出最大不失真功率：、输出最大不失真功率：3.3.3 无输出电容无输出电容( (OCL) )的互补对称放大电路的互补对称放大电路 OCL电路需用正负电路需用正负两路电源。其工作原理两路电源。其工作原理与与OTL电路基本相同。电路基本相同。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uo UCC +输出最大不失真功率：输出最大不失真功率：3.3.4 复合管复合管复合管的构成复合管的构成方式方式 1C CB BE ET1NPNT2NPNibicieBECib bic cieNPN 复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数 1 2复合管的类型与复合管中第一
20、只管子的类型相同复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同方式方式方式方式2 2EBCT T1 1PNPPNPT2NPNibicieBCEib bic ciePNP3.4 3.4 集成运算放大器集成运算放大器 1. 1. 集成电路集成电路集成电路集成电路特点特点特点特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠：体积小、重量轻、功耗低、可靠 性性高、价格低。高、价格低。 集成电路：集成电路：集成电路：集成电路：是是把整个电路的各个元件以及相互把整个电路的各个元件以及相互之间的之间的 联接联接同时制造在一块半导体芯片上，组成一同时制造在一块半导体芯片上，组成一个不个不 可分可分的的整体。整体。3.4.1 集
21、成运放特点、组成、符号集成运放特点、组成、符号输出端输出端2.2.组成组成偏置偏置电路电路输入级输入级中间级中间级输出级输出级输入端输入端3. 3.运算放大器运算放大器运算放大器运算放大器的符号的符号的符号的符号反相反相输入端输入端uo+uu +同相同相输入端输入端信号传信号传输方向输方向输出端输出端+Auo理想理想运放开环运放开环电压放大倍数电压放大倍数实际运放开环实际运放开环电压放大倍数电压放大倍数3.4.23.4.2主要参数主要参数 P P555555551. 最大输出最大输出电压电压UOPP2. 开环开环电压电压放大倍数放大倍数Auo3. 输入失调电压输入失调电压UIO4. 输入失调电
22、流输入失调电流IIO5. 输入偏置电流输入偏置电流IIB6. 共模输入电压范围共模输入电压范围UICM 理想的理想的运算放大器。运算放大器。1 1、理想化的主要条件：、理想化的主要条件：1.开环电压放大倍数开环电压放大倍数 2.差模输入电阻差模输入电阻3.开环输出电阻开环输出电阻4.共模抑制比共模抑制比3.4.3 3.4.3 理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据 在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是在分析运算放大器的电路时，一般将它看成是2 2、分析依据、分析依据 表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的表示运算放大器输出电压与输入电压之间关系的曲线称为曲线称为传输特性传
23、输特性。uooU UO(satO(sat) ) U UO(satO(sat) )U Uimim U Uimim线性区线性区正饱和区正饱和区 负饱和区负饱和区 运放要工作在线性运放要工作在线性区必须有负反馈。区必须有负反馈。uou+uAuo理想运放电压传输特性理想运放电压传输特性理想运放电压传输特性理想运放电压传输特性理想运算放大器及其分析依据理想运算放大器及其分析依据uooU UO(satO(sat) ) U UO(satO(sat) )正饱和区正饱和区 负饱和区负饱和区 因为理想运放因为理想运放开环电压放大倍数开环电压放大倍数 所以，当所以，当时，时，uo发生跃变发生跃变uou+u运放器工作
24、在线性区的分析依据运放器工作在线性区的分析依据 相当于两输入端之间相当于两输入端之间短路短路, 但又未真正短路，但又未真正短路，故称故称 “虚短路虚短路” . . . . 相当于两输入端之间相当于两输入端之间断路断路，但又未真正断路，但又未真正断路，故称故称 “虚断路虚断路”。2. id 0 1. u+ u,而而uo是有限值是有限值,运放开环输入电阻运放开环输入电阻id 由于运放由于运放故从式故从式,可知可知uou+uriduo+uu +运放器工作在非线性区的分析依据运放器工作在非线性区的分析依据2. id 0 1. u+ u由于运放工作在非线性区由于运放工作在非线性区rididuooU UO(satO(sat) ) U UO(satO(sat) )不再成立不再成立非线性区非线性区 非线性区非线性区 所以所以当当时，时，uo发生跃变发生跃变依然成立依然成立
