第2章雙極型晶體管及其放大電路

1、第二章：雙極型晶體管及其放第二章：雙極型晶體管及其放 大電路大電路 北京郵電大學(xué)北京郵電大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院信息與通信工程學(xué)院 電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理、雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)、工作原理、 特性曲線(xiàn)和主要參數(shù)特性曲線(xiàn)和主要參數(shù) 雙極型模擬集成電路中常用的雙極型模擬集成電路中常用的基基 本單元電路的組成本單元電路的組成、工作原理、工作原理、 性能指標(biāo)和分析計(jì)算方法：性能指標(biāo)和分析計(jì)算方法： 三種基本組態(tài)放大電路三種基本組態(tài)放大電路 電流源電路電流源電路 差放電路差放電路 功率放大電路功率放大電路 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路 概述概述 雙極型晶體三極管

2、，簡(jiǎn)稱(chēng)晶體管，雙極型晶體三極管，簡(jiǎn)稱(chēng)晶體管， 常稱(chēng)三常稱(chēng)三極極管管，具有三個(gè)電極，具有三個(gè)電極 稱(chēng)為雙極型的原因：參與導(dǎo)電的有稱(chēng)為雙極型的原因：參與導(dǎo)電的有 空穴和電子兩種載流子空穴和電子兩種載流子 由于由由于由兩個(gè)兩個(gè)PNPN結(jié)結(jié)構(gòu)成，所以被稱(chēng)為構(gòu)成，所以被稱(chēng)為 雙極型結(jié)型晶體管雙極型結(jié)型晶體管 特點(diǎn)：具有特點(diǎn)：具有對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的作用的作用 從結(jié)構(gòu)來(lái)看，可以分為從結(jié)構(gòu)來(lái)看，可以分為NPNNPN與與PNPPNP兩兩 種類(lèi)型，其工作原理類(lèi)似種類(lèi)型，其工作原理類(lèi)似 分類(lèi)：按材料，按頻率，按功率分類(lèi)：按材料，按頻率，按功率 三極管示意圖三極管示意圖 NPNNPN型三極管的結(jié)構(gòu)型三極管

3、的結(jié)構(gòu) 集電極集電極C C 基極基極B B 發(fā)射極發(fā)射極E E 薄薄 高摻雜濃度高摻雜濃度 與基區(qū)的較與基區(qū)的較 大接觸面積大接觸面積 集電結(jié)集電結(jié) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 集電區(qū)集電區(qū) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) N N P P N N+ + PNPPNP型三極管的結(jié)構(gòu)型三極管的結(jié)構(gòu) P P N N P P+ + 集電區(qū)集電區(qū) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) 集電極集電極C C 基極基極B B 發(fā)射極發(fā)射極E E 集電結(jié)集電結(jié) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) PNPPNP型晶體管各極的電壓極型晶體管各極的電壓極 性和電流方向與前者相反性和電流方向與前者相反 疑問(wèn)疑問(wèn) 集電區(qū)集電區(qū) 基區(qū)基區(qū) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū) N N P P N N+

4、+ 集電極集電極C C 基極基極B B 發(fā)射極發(fā)射極E E 薄薄 高摻雜濃度高摻雜濃度 與基區(qū)的較與基區(qū)的較 大接觸面積大接觸面積 集電結(jié)集電結(jié) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 從組成結(jié)從組成結(jié) 構(gòu)上來(lái)看，構(gòu)上來(lái)看， 三極管由三極管由 兩個(gè)背靠?jī)蓚€(gè)背靠 背的背的PNPN結(jié)結(jié) 構(gòu)成構(gòu)成 那么，能那么，能 否反過(guò)來(lái)否反過(guò)來(lái) 用兩個(gè)用兩個(gè)PNPN 結(jié)或者二結(jié)或者二 極管構(gòu)成極管構(gòu)成 三極管？三極管？ 晶體管的四種工作狀態(tài)及其應(yīng)用場(chǎng)合晶體管的四種工作狀態(tài)及其應(yīng)用場(chǎng)合 集電結(jié)集電結(jié) 發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié) 正偏正偏反偏反偏 正偏正偏 反偏反偏倒置倒置 飽和飽和放大放大 截止截止 放大電路中，主要應(yīng)用放大電路中，主要應(yīng)用放大放大工作

5、狀態(tài)工作狀態(tài) 脈沖和數(shù)字電路中，主要應(yīng)用脈沖和數(shù)字電路中，主要應(yīng)用飽和飽和及及 截止截止工作狀態(tài)工作狀態(tài) N N P P N N+ + C C B B E E 晶體管放大狀態(tài)下的載流子運(yùn)動(dòng)晶體管放大狀態(tài)下的載流子運(yùn)動(dòng)( (一一) ) 發(fā)射區(qū)發(fā)射區(qū)基區(qū)基區(qū)集電區(qū)集電區(qū) 發(fā)射極和集電極電流主要為電子電流，基發(fā)射極和集電極電流主要為電子電流，基 區(qū)電流主要是空穴電流。兩種載流子都起區(qū)電流主要是空穴電流。兩種載流子都起 作用，故稱(chēng)為作用，故稱(chēng)為“雙極型雙極型”晶體管晶體管 1.1.發(fā)射過(guò)程發(fā)射過(guò)程 2.2.復(fù)合和擴(kuò)復(fù)合和擴(kuò) 散過(guò)程散過(guò)程 3.3.收集過(guò)程收集過(guò)程 晶體管放大狀態(tài)下的載流子運(yùn)動(dòng)晶體管放大

6、狀態(tài)下的載流子運(yùn)動(dòng)( (二二) ) 發(fā)射過(guò)程發(fā)射過(guò)程 復(fù)合和擴(kuò)散過(guò)程復(fù)合和擴(kuò)散過(guò)程 收集過(guò)程收集過(guò)程 晶體管放大狀態(tài)下的載流子運(yùn)動(dòng)晶體管放大狀態(tài)下的載流子運(yùn)動(dòng)( (三三) ) 總結(jié)：總結(jié)： 晶體管內(nèi)部構(gòu)造特點(diǎn)的影響晶體管內(nèi)部構(gòu)造特點(diǎn)的影響 晶體管三個(gè)區(qū)的作用晶體管三個(gè)區(qū)的作用 晶體管的正向控制作用是通過(guò)載流晶體管的正向控制作用是通過(guò)載流 子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程而實(shí)現(xiàn)的：發(fā)射結(jié)正子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程而實(shí)現(xiàn)的：發(fā)射結(jié)正 偏電壓控制偏電壓控制 ( (和和 ) )， ( (其中其中 ) ) 通過(guò)注入、擴(kuò)散、收集而轉(zhuǎn)化為通過(guò)注入、擴(kuò)散、收集而轉(zhuǎn)化為 ， 這種轉(zhuǎn)化幾乎不受集電結(jié)反偏電壓這種轉(zhuǎn)化幾乎不受集電結(jié)反偏電壓 的影響

7、。正是這種正向控制作用使的影響。正是這種正向控制作用使 晶體管具有了放大作用晶體管具有了放大作用 舉例：三極管結(jié)電壓變化對(duì)電流舉例：三極管結(jié)電壓變化對(duì)電流 的影響的影響 例題例題 測(cè)得甲乙丙三只硅測(cè)得甲乙丙三只硅NPNNPN晶體管的極間電晶體管的極間電 壓壓 、 如下表所示。試分析其工如下表所示。試分析其工 作狀態(tài)作狀態(tài)( (放大、截止或飽和放大、截止或飽和) )，填入表，填入表 中中 甲甲 乙乙 丙丙 工作工作 狀態(tài)狀態(tài) 截止截止 飽和飽和 放大放大 晶體管的三種連接方式示意圖晶體管的三種連接方式示意圖 晶體管內(nèi)部載流子的分晶體管內(nèi)部載流子的分 布和運(yùn)動(dòng)過(guò)程以及各極布和運(yùn)動(dòng)過(guò)程以及各極 電流

8、不隨晶體管的組態(tài)電流不隨晶體管的組態(tài) 變化而變化，但不同組變化而變化，但不同組 態(tài)對(duì)電流傳輸關(guān)系和放態(tài)對(duì)電流傳輸關(guān)系和放 大特性有影響大特性有影響 共基電流傳輸關(guān)系共基電流傳輸關(guān)系 公共端公共端 ：共基極直流共基極直流 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) ：共基極直流：共基極直流 電流傳輸方程電流傳輸方程 通常通常 只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)，只與管子的結(jié)構(gòu)尺寸和摻雜濃度有關(guān)， 而與外加電壓無(wú)關(guān)，一般取值為而與外加電壓無(wú)關(guān)，一般取值為0.95-0.990.95-0.99 共射電流傳輸關(guān)系共射電流傳輸關(guān)系 公共端公共端 ：穿透電流：穿透電流 ：共發(fā)射極直流電流放大共發(fā)射極直流電流放大 系數(shù)系數(shù)，一般

9、為幾十幾百，一般為幾十幾百 忽略忽略 后，后， 共集電流傳輸關(guān)系共集電流傳輸關(guān)系 公共端公共端 ：共集電極電流傳：共集電極電流傳 輸方程輸方程 無(wú)論哪種連接方式，輸入電流對(duì)無(wú)論哪種連接方式，輸入電流對(duì) 輸出電流皆有正向控制作用，這輸出電流皆有正向控制作用，這 是能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)放大的機(jī)理是能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)放大的機(jī)理 總結(jié)：三極管的各極電流關(guān)系總結(jié)：三極管的各極電流關(guān)系 反向飽和電流：反向飽和電流： 共基直流電流放大系共基直流電流放大系 數(shù)：數(shù)： 共射直流電流放大系共射直流電流放大系 數(shù)：數(shù)： 穿透電流：穿透電流： 三極管各極電流關(guān)系示例三極管各極電流關(guān)系示例 三極管的電流放大作用三極管的電流放大作用

10、注意注意 組態(tài)和工作狀態(tài)的區(qū)別？組態(tài)和工作狀態(tài)的區(qū)別？ 例題例題 測(cè)得工作在放大狀態(tài)下的兩個(gè)晶體管的兩測(cè)得工作在放大狀態(tài)下的兩個(gè)晶體管的兩 個(gè)電極無(wú)交流信號(hào)輸入時(shí)的電流大小及流個(gè)電極無(wú)交流信號(hào)輸入時(shí)的電流大小及流 向如下圖所示。求：向如下圖所示。求： 另一個(gè)電極電流，并標(biāo)出實(shí)際方向另一個(gè)電極電流，并標(biāo)出實(shí)際方向 標(biāo)出三個(gè)管腳各是什么管腳標(biāo)出三個(gè)管腳各是什么管腳 判斷它們各是判斷它們各是NPNNPN型還是型還是PNPPNP型，并估算其型，并估算其 晶體管的特性曲線(xiàn)晶體管的特性曲線(xiàn) 靜態(tài)特性曲線(xiàn)：指各極電壓與電流靜態(tài)特性曲線(xiàn)：指各極電壓與電流 之間的關(guān)系曲線(xiàn)。是晶體管內(nèi)部載之間的關(guān)系曲線(xiàn)。是晶體管

11、內(nèi)部載 流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，故也稱(chēng)流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，故也稱(chēng)外部外部 特性特性 對(duì)于不同的組態(tài)對(duì)于不同的組態(tài)( (共集、共基、共共集、共基、共 射射) )來(lái)說(shuō)，均可以有：來(lái)說(shuō)，均可以有： 用于描述輸入電壓與電流關(guān)系的用于描述輸入電壓與電流關(guān)系的 輸入特性曲線(xiàn)輸入特性曲線(xiàn)( (族族) ) 用于描述輸出電壓與電流關(guān)系的用于描述輸出電壓與電流關(guān)系的 輸出特性曲線(xiàn)輸出特性曲線(xiàn)( (族族) ) 特性曲線(xiàn)具有一定的離散性特性曲線(xiàn)具有一定的離散性 共發(fā)射極的輸入特性曲線(xiàn)共發(fā)射極的輸入特性曲線(xiàn)- -定義定義 當(dāng)維持當(dāng)維持 恒定恒定( (作作 為參變量為參變量) )時(shí)，基極時(shí)，基極 電流電流 ( (輸入電流輸入

12、電流) ) 隨隨 ( (輸入電壓輸入電壓) ) 的變化曲線(xiàn)稱(chēng)為共的變化曲線(xiàn)稱(chēng)為共 發(fā)射極輸入特性曲發(fā)射極輸入特性曲 線(xiàn)線(xiàn) 當(dāng)當(dāng) 取不同的值時(shí)，可以畫(huà)出取不同的值時(shí)，可以畫(huà)出一族一族 輸入特性曲線(xiàn)輸入特性曲線(xiàn) 共發(fā)射極輸入特性曲線(xiàn)共發(fā)射極輸入特性曲線(xiàn)- -理想狀態(tài)理想狀態(tài) 集電結(jié)進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)集電結(jié)進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi) 始收集電子，基區(qū)復(fù)合減始收集電子，基區(qū)復(fù)合減 小。特性曲線(xiàn)右移小。特性曲線(xiàn)右移 輸入電路相當(dāng)于兩個(gè)并聯(lián)輸入電路相當(dāng)于兩個(gè)并聯(lián) 的的PNPN結(jié)結(jié) 共發(fā)射極輸入特性曲線(xiàn)共發(fā)射極輸入特性曲線(xiàn)- -實(shí)際輸入特性實(shí)際輸入特性 產(chǎn)生區(qū)別的原因在產(chǎn)生區(qū)別的原因在 于基區(qū)調(diào)寬效應(yīng)于基區(qū)調(diào)寬效應(yīng) 關(guān)

13、于發(fā)射結(jié)關(guān)于發(fā)射結(jié) 的反向擊穿的反向擊穿 共發(fā)射極輸出特性曲線(xiàn)共發(fā)射極輸出特性曲線(xiàn)- -定義定義 以輸入電壓以輸入電壓 或或 電流電流 為參變量，為參變量， 集電極電流集電極電流 ( (輸輸 出電流出電流) )隨隨 ( (輸輸 出電壓出電壓) )的變化曲線(xiàn)的變化曲線(xiàn) 為共發(fā)射極輸出特為共發(fā)射極輸出特 性曲線(xiàn)性曲線(xiàn) 以輸入電壓為以輸入電壓為 參變量時(shí)：參變量時(shí)： 以輸入電流為以輸入電流為 參變量時(shí)：參變量時(shí)： 共發(fā)射極輸出特性曲線(xiàn)共發(fā)射極輸出特性曲線(xiàn)- -以輸入電流為參變量以輸入電流為參變量 飽和狀態(tài)時(shí)：飽和狀態(tài)時(shí)： 截止?fàn)顟B(tài)時(shí)：截止?fàn)顟B(tài)時(shí)： 放大狀態(tài)時(shí)：放大狀態(tài)時(shí)： 共發(fā)射極輸出特性曲線(xiàn)共發(fā)射

14、極輸出特性曲線(xiàn)- -實(shí)際輸出特性曲線(xiàn)實(shí)際輸出特性曲線(xiàn) 考慮到基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)考慮到基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng) 和集電結(jié)反向擊穿效應(yīng)和集電結(jié)反向擊穿效應(yīng) 輸出特性斜率的倒數(shù)為輸出特性斜率的倒數(shù)為 晶體管的輸出電阻：晶體管的輸出電阻： 集電結(jié)擊集電結(jié)擊 穿電壓穿電壓 特性曲線(xiàn)的其它問(wèn)題特性曲線(xiàn)的其它問(wèn)題 關(guān)于關(guān)于 和和 的關(guān)系的關(guān)系 關(guān)于晶體管的反向應(yīng)關(guān)于晶體管的反向應(yīng) 用用 溫度對(duì)晶體管特性的影響溫度對(duì)晶體管特性的影響 與二極管的伏安特性曲線(xiàn)類(lèi)似，如果與二極管的伏安特性曲線(xiàn)類(lèi)似，如果 保持輸入電流不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，保持輸入電流不變，當(dāng)溫度升高時(shí)， 晶體管的輸入特性曲線(xiàn)左移。晶體管的輸入特性曲線(xiàn)左移。 與

15、二極管伏安特性曲線(xiàn)類(lèi)似，溫度升與二極管伏安特性曲線(xiàn)類(lèi)似，溫度升 高時(shí)，反向飽和電流和反向穿透電流高時(shí)，反向飽和電流和反向穿透電流 亦升高。亦升高。 溫度升高時(shí)，溫度升高時(shí)， 值值 增大增大 晶體管的參數(shù)晶體管的參數(shù)- -電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 共發(fā)射極直流共發(fā)射極直流 電流放大系數(shù)電流放大系數(shù) 共基極直流電共基極直流電 流放大系數(shù)流放大系數(shù) 共發(fā)射極交流共發(fā)射極交流 ( (短路短路) )電流放電流放 大系數(shù)大系數(shù) 手冊(cè)中常用手冊(cè)中常用 表示表示 隨工作點(diǎn)電流隨工作點(diǎn)電流 而變化的規(guī)律與而變化的規(guī)律與 相仿相仿 共基極交流電共基極交流電 流放大系數(shù)流放大系數(shù) 例題例題 一個(gè)三極管的輸出特性曲線(xiàn)

16、見(jiàn)下圖，一個(gè)三極管的輸出特性曲線(xiàn)見(jiàn)下圖， 試在圖上求出試在圖上求出 處的各處的各 電流放大系數(shù)，并進(jìn)行比較。電流放大系數(shù)，并進(jìn)行比較。 晶體管的參數(shù)晶體管的參數(shù)- -極間反向電流極間反向電流 反向飽和電流反向飽和電流 發(fā)射極開(kāi)路時(shí)集電結(jié)的反向飽和電流發(fā)射極開(kāi)路時(shí)集電結(jié)的反向飽和電流 反向飽和電流反向飽和電流 集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射結(jié)的反向飽和電流集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射結(jié)的反向飽和電流 穿透電流穿透電流 基極開(kāi)路時(shí)集電極和發(fā)射極之間的穿透基極開(kāi)路時(shí)集電極和發(fā)射極之間的穿透 電流電流 晶體管的參數(shù)晶體管的參數(shù)- -極限參數(shù)極限參數(shù) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流 ，為，為 下降至下降至 最高值的最高值的

17、2/32/3時(shí)所對(duì)應(yīng)的集電極電流時(shí)所對(duì)應(yīng)的集電極電流 反向擊穿電壓反向擊穿電壓 、 、 集電極最大允許集電極最大允許 耗散功率耗散功率 晶體管的安全工晶體管的安全工 作范圍由以上三作范圍由以上三 者共同決定者共同決定 晶體管的參數(shù)晶體管的參數(shù)- -高頻參數(shù)高頻參數(shù) 截止頻率截止頻率 和和 截止頻率截止頻率 使使 和和 下降為下降為 和和 時(shí)時(shí) 的頻率的頻率 和和 稱(chēng)為晶體管的共基截稱(chēng)為晶體管的共基截 止頻率和共射截止頻率止頻率和共射截止頻率 特征頻率特征頻率 硅管與鍺管的比較硅管與鍺管的比較 請(qǐng)自行閱讀課本請(qǐng)自行閱讀課本 集成電路中元、器件的特點(diǎn)集成電路中元、器件的特點(diǎn) 單個(gè)元件的參數(shù)精度不高

18、，且受溫單個(gè)元件的參數(shù)精度不高，且受溫 度影響較大，但參數(shù)對(duì)稱(chēng)性及溫度對(duì)度影響較大，但參數(shù)對(duì)稱(chēng)性及溫度對(duì) 稱(chēng)性較好。批量間差異較大稱(chēng)性較好。批量間差異較大 集成電路工藝制造出的電阻阻值受集成電路工藝制造出的電阻阻值受 限，應(yīng)盡量避免使用高阻值電阻。常限，應(yīng)盡量避免使用高阻值電阻。常 使用有源器件代替電阻，特別是大電使用有源器件代替電阻，特別是大電 阻阻 不適于制造幾十皮法以上的電容，不適于制造幾十皮法以上的電容， 電路中應(yīng)盡量避免采用或少用電容電路中應(yīng)盡量避免采用或少用電容 無(wú)電感元件無(wú)電感元件 寄生參量影響嚴(yán)重寄生參量影響嚴(yán)重 放大電路的基本概念放大電路的基本概念 放大電路的作用：將放大電路

19、的作用：將微弱微弱輸入信輸入信 號(hào)號(hào)不失真不失真地增強(qiáng)地增強(qiáng)( (放大到需要的數(shù)放大到需要的數(shù) 值值) ) 放大的本質(zhì)：放大的本質(zhì)： 實(shí)現(xiàn)能量的控實(shí)現(xiàn)能量的控 制制 放大的對(duì)放大的對(duì) 象：對(duì)變象：對(duì)變 化量進(jìn)行化量進(jìn)行 放大放大 基本共發(fā)射極放大電路的原理：靜態(tài)基本共發(fā)射極放大電路的原理：靜態(tài) 直流工作直流工作 點(diǎn)的設(shè)置點(diǎn)的設(shè)置 設(shè)置靜態(tài)工設(shè)置靜態(tài)工 作點(diǎn)的電路作點(diǎn)的電路 稱(chēng)為放大電稱(chēng)為放大電 路的偏置電路的偏置電 路路 設(shè)置設(shè)置合適的直流工作點(diǎn)合適的直流工作點(diǎn)是保證晶體管是保證晶體管 始終工作于放大區(qū)始終工作于放大區(qū)實(shí)現(xiàn)信號(hào)不失真實(shí)現(xiàn)信號(hào)不失真 放大的必要條件放大的必要條件 基本共發(fā)射極放大

20、電路的原理：動(dòng)態(tài)基本共發(fā)射極放大電路的原理：動(dòng)態(tài) 直流直流Q Q 點(diǎn)是基點(diǎn)是基 礎(chǔ)，交礎(chǔ)，交 流放大流放大 是目的是目的 放大電路的組成原則放大電路的組成原則 提供大小和極性都提供大小和極性都 合適的直流電源，合適的直流電源， 為電路設(shè)置合適的為電路設(shè)置合適的 直流直流Q Q點(diǎn)，使晶體管點(diǎn)，使晶體管 工作于放大區(qū)，同工作于放大區(qū)，同 時(shí)作為電路的能源時(shí)作為電路的能源 交流待放大輸入信交流待放大輸入信 號(hào)能夠順利地加至號(hào)能夠順利地加至 放大電路的輸入端放大電路的輸入端 被放大的交流輸出信號(hào)能夠順利地送至被放大的交流輸出信號(hào)能夠順利地送至 負(fù)載，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大負(fù)載，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大 注意：輸入信

21、號(hào)必注意：輸入信號(hào)必 須加在發(fā)射結(jié)上須加在發(fā)射結(jié)上 例題例題- -判別以下電路能否放大正弦交流信判別以下電路能否放大正弦交流信 號(hào)號(hào) A B C D 放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)：綜述放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)：綜述 使用正弦信號(hào)來(lái)測(cè)試的原因使用正弦信號(hào)來(lái)測(cè)試的原因 在正弦穩(wěn)態(tài)分析中，使用復(fù)數(shù)來(lái)在正弦穩(wěn)態(tài)分析中，使用復(fù)數(shù)來(lái) 表示信號(hào)電壓、電流表示信號(hào)電壓、電流 圖中各信號(hào)的含義圖中各信號(hào)的含義 輸入阻抗和輸出阻抗輸入阻抗和輸出阻抗 放大電路工作在中頻放大電路工作在中頻 區(qū)時(shí)可視為純阻網(wǎng)絡(luò)區(qū)時(shí)可視為純阻網(wǎng)絡(luò) 輸入輸入 阻抗阻抗 輸出輸出 阻抗阻抗 是衡量放大電路帶負(fù)是衡量放大電路帶負(fù) 載能力的一項(xiàng)指標(biāo)載能

22、力的一項(xiàng)指標(biāo) 輸入輸入 電阻電阻 以上所指為線(xiàn)性運(yùn)用下的交流電阻以上所指為線(xiàn)性運(yùn)用下的交流電阻 增益增益 增益，又稱(chēng)放大倍數(shù)，用來(lái)衡量放增益，又稱(chēng)放大倍數(shù)，用來(lái)衡量放 大電路對(duì)信號(hào)的放大能力：大電路對(duì)信號(hào)的放大能力： 電壓電壓 增益增益 源電壓源電壓 增益增益 電流電流 增益增益 源電流源電流 增益增益 功率功率 增益增益 注意各種注意各種分貝分貝(dB)(dB) 的概念，如的概念，如 以及以及 、 等等 通頻帶通頻帶 幅頻幅頻 特性特性 相頻相頻 特性特性 中頻區(qū)、低頻中頻區(qū)、低頻 區(qū)、高頻區(qū)區(qū)、高頻區(qū) 上下截止頻上下截止頻 率及帶寬率及帶寬 非線(xiàn)性失真及最大輸出幅度非線(xiàn)性失真及最大輸出幅度

23、 非線(xiàn)性失真非線(xiàn)性失真的基本特征：輸出信號(hào)的基本特征：輸出信號(hào) 中產(chǎn)生了輸入信號(hào)中所沒(méi)有的新的中產(chǎn)生了輸入信號(hào)中所沒(méi)有的新的 頻率分量頻率分量 在負(fù)載阻抗對(duì)各次在負(fù)載阻抗對(duì)各次 諧波都相同時(shí)，非諧波都相同時(shí)，非 線(xiàn)性失真系數(shù)為：線(xiàn)性失真系數(shù)為： 最大輸出幅度：非線(xiàn)性失真系數(shù)最大輸出幅度：非線(xiàn)性失真系數(shù) 達(dá)到某一規(guī)定值達(dá)到某一規(guī)定值( (例如例如5%5%或或10%)10%)時(shí)時(shí) 的輸出幅值，用的輸出幅值，用 或或 表示表示 最大輸出功率與效率最大輸出功率與效率 最大輸出功率最大輸出功率 ：在輸出信號(hào)非：在輸出信號(hào)非 線(xiàn)性失真系數(shù)符合規(guī)定的情況下線(xiàn)性失真系數(shù)符合規(guī)定的情況下 放大電路輸出的最大信號(hào)

24、功率放大電路輸出的最大信號(hào)功率 放大電路的效率放大電路的效率 ：最大輸出功：最大輸出功 率率 與直流電源消耗的功率與直流電源消耗的功率 之比之比 基本共射放大電路的工作原理基本共射放大電路的工作原理 的作用的作用 當(dāng)當(dāng) 時(shí)可時(shí)可 做靜態(tài)分析，做靜態(tài)分析， 求出靜態(tài)工求出靜態(tài)工 作點(diǎn)作點(diǎn) 當(dāng)當(dāng) 時(shí)有時(shí)有 注意晶體管各極電流注意晶體管各極電流 電壓的電壓的方向始終保持方向始終保持 不變不變，只有大小的變，只有大小的變 化化 放大電路的分析方法放大電路的分析方法 放大電路的特性曲線(xiàn)放大電路的特性曲線(xiàn) 非線(xiàn)性特性？非線(xiàn)性特性？ 圖解法圖解法 等效電路法等效電路法 計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真 示例電路簡(jiǎn)介示例

25、電路簡(jiǎn)介 V VCC CC：簡(jiǎn)化畫(huà)法 ：簡(jiǎn)化畫(huà)法 C C1 1、C C2 2：隔直電容，又稱(chēng)耦合電容：隔直電容，又稱(chēng)耦合電容 阻容耦合單管阻容耦合單管 共射放大電路共射放大電路 注意電容注意電容 的極性的極性 圖解法：靜態(tài)工作點(diǎn)分析圖解法：靜態(tài)工作點(diǎn)分析( (一一) ) X X X X 直直 流流 通通 路？路？ 圖解法：靜態(tài)工作點(diǎn)分析圖解法：靜態(tài)工作點(diǎn)分析( (二二) ) 圖解法：動(dòng)態(tài)圖解分析圖解法：動(dòng)態(tài)圖解分析( (一一) ) 電容交流短路電容交流短路 電感交流開(kāi)路電感交流開(kāi)路 電壓源交流短路電壓源交流短路 圖解法：動(dòng)態(tài)圖解分析圖解法：動(dòng)態(tài)圖解分析( (二二) ) 圖解法：動(dòng)態(tài)圖解分析圖解

26、法：動(dòng)態(tài)圖解分析( (三三) ) 交流負(fù)交流負(fù) 載線(xiàn)必載線(xiàn)必 通過(guò)通過(guò)Q Q 點(diǎn)點(diǎn) 圖解法：交直流負(fù)載線(xiàn)的區(qū)別圖解法：交直流負(fù)載線(xiàn)的區(qū)別 直流負(fù)載線(xiàn)表示直流負(fù)載線(xiàn)表示 直流電壓、電流直流電壓、電流 的關(guān)系，的關(guān)系，只能只能用用 來(lái)確定直流工作來(lái)確定直流工作 點(diǎn)點(diǎn) 交流負(fù)載線(xiàn)表示交流負(fù)載線(xiàn)表示 交流電壓、電流交流電壓、電流 的關(guān)系，是動(dòng)態(tài)的關(guān)系，是動(dòng)態(tài) 時(shí)工作點(diǎn)移動(dòng)的時(shí)工作點(diǎn)移動(dòng)的 軌跡。軌跡。動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 時(shí)應(yīng)使用交流負(fù)時(shí)應(yīng)使用交流負(fù) 載線(xiàn)載線(xiàn) 圖解法：工作點(diǎn)的選擇及動(dòng)態(tài)范圍圖解法：工作點(diǎn)的選擇及動(dòng)態(tài)范圍 動(dòng)態(tài)范圍：在不動(dòng)態(tài)范圍：在不 出現(xiàn)飽和和截止出現(xiàn)飽和和截止 失真這兩種失真這兩種非線(xiàn)

27、非線(xiàn) 性失真性失真的情況下，的情況下， 放大電路能夠輸放大電路能夠輸 出的最大信號(hào)的出的最大信號(hào)的 幅度。詳細(xì)計(jì)算幅度。詳細(xì)計(jì)算 方法參見(jiàn)課本方法參見(jiàn)課本 飽飽 和和 失失 真真 截截 止止 失失 真真 請(qǐng)自行思考在這兩請(qǐng)自行思考在這兩 種失真情況下，基種失真情況下，基 極電流的波形如何極電流的波形如何 例：用圖解法分析改變電路參數(shù)對(duì)工作點(diǎn)的影響例：用圖解法分析改變電路參數(shù)對(duì)工作點(diǎn)的影響 圖解法的特點(diǎn)圖解法的特點(diǎn) 圖解法的優(yōu)點(diǎn)：可以直觀形象地研圖解法的優(yōu)點(diǎn)：可以直觀形象地研 究放大電路的直流工作點(diǎn)及波形失究放大電路的直流工作點(diǎn)及波形失 真、動(dòng)態(tài)范圍等問(wèn)題，特別真、動(dòng)態(tài)范圍等問(wèn)題，特別適用適用在

28、在 輸入信號(hào)幅度較大輸入信號(hào)幅度較大( (大信號(hào)工作大信號(hào)工作) )的的 情況下情況下 圖解法的限制：圖解法的限制： 不適用于分析頻率較高時(shí)的電路工不適用于分析頻率較高時(shí)的電路工 作情況作情況 不能分析電路的輸入輸出電阻不能分析電路的輸入輸出電阻 在放大電路帶有負(fù)反饋時(shí)也很難用在放大電路帶有負(fù)反饋時(shí)也很難用 圖解法分析圖解法分析 等效電路法的基本思路及簡(jiǎn)化直流模型等效電路法的基本思路及簡(jiǎn)化直流模型 一種解析分析法。將晶體管用合適的一種解析分析法。將晶體管用合適的 模型代替，與其它元件一起組成模型代替，與其它元件一起組成線(xiàn)性線(xiàn)性 電路電路，用解電路的方法進(jìn)行分析計(jì)算，用解電路的方法進(jìn)行分析計(jì)算

29、將左圖中的晶體管用將左圖中的晶體管用 簡(jiǎn)化直流模型代替即簡(jiǎn)化直流模型代替即 可計(jì)算直流工作點(diǎn)可計(jì)算直流工作點(diǎn) 注意所有注意所有 等效電路等效電路 中電流電中電流電 壓的方向壓的方向 例題例題( (一一) ) 晶體管電路直流分析的基本思路：晶體管電路直流分析的基本思路： 用這種假設(shè)分析線(xiàn)性電路用這種假設(shè)分析線(xiàn)性電路 若初始假定被證明為不正確，則若初始假定被證明為不正確，則 應(yīng)重新假設(shè)，并再次進(jìn)行分析應(yīng)重新假設(shè)，并再次進(jìn)行分析 假設(shè)晶體管處于放大狀態(tài)，此時(shí)假設(shè)晶體管處于放大狀態(tài)，此時(shí) 有有 ， ， 若初始假設(shè)的參數(shù)值和若初始假設(shè)的參數(shù)值和 的假設(shè)與分析結(jié)果一致，說(shuō)明初始的假設(shè)與分析結(jié)果一致，說(shuō)明初

30、始 假設(shè)是正確的。若假設(shè)是正確的。若 ，說(shuō)明晶體，說(shuō)明晶體 管是截止的；若管是截止的；若 ，說(shuō)明晶體管，說(shuō)明晶體管 是飽和的是飽和的 晶體管混合晶體管混合 模型的導(dǎo)出模型的導(dǎo)出 ：基區(qū)體電阻：基區(qū)體電阻 ：跨導(dǎo)：跨導(dǎo) 晶體管混合晶體管混合 模型的簡(jiǎn)化使用模型的簡(jiǎn)化使用 低低 頻頻 時(shí)時(shí) 高高 頻頻 時(shí)時(shí) 注注 意意 適適 用用 的的 頻頻 率率 范范 圍圍 混合混合 模型參數(shù)的計(jì)算及特點(diǎn)模型參數(shù)的計(jì)算及特點(diǎn) ：基區(qū)體電阻，一般在器件手冊(cè)中：基區(qū)體電阻，一般在器件手冊(cè)中 給出給出 用混合用混合 模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)( (一一) ) 常用步驟：常用步驟： 確

31、定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn) 求出求出 點(diǎn)處的混合點(diǎn)處的混合 模型參數(shù)，模型參數(shù)， 如如 和和 畫(huà)出放大電路的交流通路，將畫(huà)出放大電路的交流通路，將 電路中的晶體管用相應(yīng)模型代替，電路中的晶體管用相應(yīng)模型代替， 即得到小信號(hào)交流等效電路即得到小信號(hào)交流等效電路 求解放大電路的各種性能指標(biāo)求解放大電路的各種性能指標(biāo) 用混合用混合 模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)( (二二) ) 用混合用混合 模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)( (三三) ) 思考：思考： 如何如何 提高提高 電壓電壓 放大放大 倍數(shù)倍數(shù) 用混合用混合 模型

32、分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)模型分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)( (四四) ) 例題例題 下圖電路中，設(shè)某一參數(shù)變化時(shí)其余下圖電路中，設(shè)某一參數(shù)變化時(shí)其余 參數(shù)不變，求表中各值的變化情況。參數(shù)不變，求表中各值的變化情況。 圖解法與等效電路法的對(duì)比圖解法與等效電路法的對(duì)比 圖解法圖解法 優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn) 直觀、形象直觀、形象 可分析大信號(hào)可分析大信號(hào) 缺缺 點(diǎn)點(diǎn) 對(duì)特性曲線(xiàn)的要求對(duì)特性曲線(xiàn)的要求 作圖過(guò)程麻煩，誤作圖過(guò)程麻煩，誤 差大差大 無(wú)法求解復(fù)雜電路無(wú)法求解復(fù)雜電路 無(wú)法求解高頻特性無(wú)法求解高頻特性 無(wú)需作圖，簡(jiǎn)單無(wú)需作圖，簡(jiǎn)單 方便方便 可計(jì)算許多小信號(hào)可計(jì)算許多小信號(hào) 參數(shù)參數(shù) 不能分析大信號(hào)特性

33、不能分析大信號(hào)特性 微變等效電路法微變等效電路法 可分析復(fù)雜電路可分析復(fù)雜電路 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的意義穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的意義 靜態(tài)工作點(diǎn)在電路中的影響：失真、靜態(tài)工作點(diǎn)在電路中的影響：失真、 增益、輸入輸出電阻、動(dòng)態(tài)范圍等增益、輸入輸出電阻、動(dòng)態(tài)范圍等 固定偏流電路：容易固定偏流電路：容易 受到環(huán)境溫度變化或受到環(huán)境溫度變化或 晶體管更換的影響晶體管更換的影響 溫度變化對(duì)三極管特溫度變化對(duì)三極管特 性的影響：性的影響： 溫度升高時(shí)，溫度升高時(shí)， 減小減小 溫度升高時(shí)，溫度升高時(shí)， 增大增大 溫度升高時(shí)，溫度升高時(shí)， 增大增大 溫度上升將導(dǎo)致集電極電流增大，反之則溫度上升將導(dǎo)致集電極電流增大，反之則

34、 集電極電流降低，從而在原有正常工作的集電極電流降低，從而在原有正常工作的 工作點(diǎn)也可能無(wú)法正常工作工作點(diǎn)也可能無(wú)法正常工作 分壓式電流負(fù)反饋偏置電路分析分壓式電流負(fù)反饋偏置電路分析( (一一) ) 分壓式電流負(fù)反饋偏置電路分析分壓式電流負(fù)反饋偏置電路分析( (二二) ) 輸出電阻可用輸出電阻可用 外加電壓法求外加電壓法求 分壓式電流負(fù)反饋偏置電路分析分壓式電流負(fù)反饋偏置電路分析( (三三) ) 負(fù)反饋負(fù)反饋的定義的定義 及其作用及其作用 接入負(fù)反饋電接入負(fù)反饋電 阻后的影響及阻后的影響及 消除方法消除方法 請(qǐng)自行計(jì)算接請(qǐng)自行計(jì)算接 入發(fā)射極旁路入發(fā)射極旁路 電容后的參數(shù)電容后的參數(shù) 例題例題

35、 下圖電路中，熱敏電阻具有負(fù)溫度系下圖電路中，熱敏電阻具有負(fù)溫度系 數(shù)，問(wèn)能否起到穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用。數(shù)，問(wèn)能否起到穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用。 共集放大電路的原理電路及交流通路共集放大電路的原理電路及交流通路 共集共集(CC)(CC)放大電路放大電路 又稱(chēng)為射極輸出器又稱(chēng)為射極輸出器 靜態(tài)分析方法靜態(tài)分析方法 放大電路組態(tài)判放大電路組態(tài)判 別方法的復(fù)習(xí)別方法的復(fù)習(xí) 共集放大電路的交流分析共集放大電路的交流分析( (一一) ) 同相放大同相放大 電壓放大倍數(shù)小于且電壓放大倍數(shù)小于且 接近接近1 1，射極跟隨器射極跟隨器 電流放大倍數(shù)較高電流放大倍數(shù)較高 共集放大電路的交流分析共集放大電路的交流分析( (二

36、二) ) 輸入電阻遠(yuǎn)高于共輸入電阻遠(yuǎn)高于共 發(fā)射極放大電路發(fā)射極放大電路 很小的很小的 輸出電輸出電 阻，帶阻，帶 負(fù)載能負(fù)載能 力強(qiáng)力強(qiáng) 共集放大電路的特點(diǎn)及主要應(yīng)用共集放大電路的特點(diǎn)及主要應(yīng)用 共集放大電路的特點(diǎn)：共集放大電路的特點(diǎn)： 輸入電阻高、輸出電阻低、電流驅(qū)動(dòng)輸入電阻高、輸出電阻低、電流驅(qū)動(dòng) 能力強(qiáng)能力強(qiáng) 共集放大電路的應(yīng)用：共集放大電路的應(yīng)用： 作為多級(jí)放大電路的輸入級(jí)作為多級(jí)放大電路的輸入級(jí) 作為級(jí)聯(lián)放大電路間的緩沖作為級(jí)聯(lián)放大電路間的緩沖( (隔離隔離) )級(jí)級(jí) 作為多級(jí)放大電路的輸出級(jí)作為多級(jí)放大電路的輸出級(jí) 共基放大電路的原理電路及交流通路共基放大電路的原理電路及交流通路

37、 CBCB放大電路放大電路 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 注意全電路時(shí)的注意全電路時(shí)的 表示形式表示形式 共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析共基放大電路的動(dòng)態(tài)分析 同相放大同相放大 輸入輸入 電阻電阻 很低很低 忽略忽略 后，后， 晶體管三種基本組態(tài)的比較晶體管三種基本組態(tài)的比較 共射共射 不好不好 高頻高頻 特性特性 共集共集 好好 共基共基 好好 主要主要 用途用途 輸出與輸出與 輸入電輸入電 壓相位壓相位 特點(diǎn)特點(diǎn) 反相反相同相同相同相同相 電壓、電電壓、電 流都放大流都放大 只放大只放大 電流電流 只放大只放大 電壓電壓 輸入輸出輸入輸出 電阻適中電阻適中 大大 小小 小小 適中適中 功率增益功率增益 最大，

38、運(yùn)最大，運(yùn) 用最廣泛用最廣泛 輸入級(jí)、輸入級(jí)、 輸出級(jí)和輸出級(jí)和 緩沖級(jí)緩沖級(jí) 用于高用于高 頻電路頻電路 對(duì)電流源的主要要求對(duì)電流源的主要要求 能夠輸出符合要求的直流電流能夠輸出符合要求的直流電流 輸出電阻盡可能大輸出電阻盡可能大 對(duì)溫度的靈敏度低對(duì)溫度的靈敏度低 受電源電壓等因素的影響要小受電源電壓等因素的影響要小 構(gòu)成恒流電路的構(gòu)成恒流電路的基本方法基本方法是利用三是利用三 極管的集電極電壓對(duì)電流的影響小，極管的集電極電壓對(duì)電流的影響小， 再加電流負(fù)反饋提高器件輸出電流再加電流負(fù)反饋提高器件輸出電流 的恒定性。在必要時(shí)，還采用特殊的恒定性。在必要時(shí)，還采用特殊 電路進(jìn)行穩(wěn)定補(bǔ)償電路進(jìn)行穩(wěn)

39、定補(bǔ)償 單管電流源及其伏安特性單管電流源及其伏安特性 為保證電流源具有恒流特性，為保證電流源具有恒流特性，T T管必管必 須工作于放大區(qū)，即須工作于放大區(qū)，即 可以看出直流電阻小，交流電阻大是可以看出直流電阻小，交流電阻大是 電流源的突出特點(diǎn)電流源的突出特點(diǎn) 基本鏡像電流源基本鏡像電流源- -原理原理 ：輸出管，：輸出管， ：參考支路，提供：參考支路，提供 設(shè)設(shè) 參數(shù)對(duì)稱(chēng)參數(shù)對(duì)稱(chēng)且兩管且兩管距距 離非常近離非常近 忽略晶體管忽略晶體管 對(duì)對(duì) 的影響的影響 基本鏡像電流源的特點(diǎn)及不足之處基本鏡像電流源的特點(diǎn)及不足之處 做不到很小，因?yàn)樵谧霾坏胶苄。驗(yàn)樵?集成電路中難以制作高阻集成電路中難以制作

40、高阻 值電阻值電阻 受受 的影響大的影響大 輸出電阻輸出電阻 不夠大不夠大 與與 的鏡像精度決定的鏡像精度決定 于晶體管的于晶體管的 此外，還需要考慮到此外，還需要考慮到 對(duì)對(duì) 的影響的影響 不足之處：不足之處： 溫度補(bǔ)償過(guò)程簡(jiǎn)介溫度補(bǔ)償過(guò)程簡(jiǎn)介 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，元件少優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，元件少 對(duì)基本鏡像電流源的改進(jìn)對(duì)基本鏡像電流源的改進(jìn) 增加緩沖管增加緩沖管 T T3 3的目的的目的 具有更好具有更好 的恒流和的恒流和 溫度特性溫度特性 威爾遜電流源威爾遜電流源 T T3 3為放大管，且三管為放大管，且三管 值一樣值一樣 利用負(fù)反饋原理構(gòu)成，利用負(fù)反饋原理構(gòu)成， 具有良好的溫度特性及具有良好的溫度特性

41、及 很高的輸出電阻很高的輸出電阻 負(fù)反饋的過(guò)程負(fù)反饋的過(guò)程 威爾遜電流源的優(yōu)威爾遜電流源的優(yōu) 點(diǎn)及存在的缺點(diǎn)點(diǎn)及存在的缺點(diǎn) 比例電流源比例電流源 需要注意的是，需要注意的是， 在基本鏡像電在基本鏡像電 流源中，若流源中，若T T1 1、 T T2 2兩管參數(shù)不兩管參數(shù)不 同也可構(gòu)成比同也可構(gòu)成比 例電流源例電流源 微電流源微電流源 用小電阻即可獲得微電流用小電阻即可獲得微電流 的負(fù)反饋?zhàn)饔盟鶐?lái)的的負(fù)反饋?zhàn)饔盟鶐?lái)的 好處好處 受受 的影響很小的影響很小 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 多路電流源多路電流源 另一種方法為使用多集電極晶體管另一種方法為使用多集電極晶體管 例題例題 估算基準(zhǔn)電流估算基準(zhǔn)電流 分析電

42、路中各三極管組分析電路中各三極管組 成何種電流源成何種電流源 鏡像電流源鏡像電流源 微電流源微電流源 估算估算VTVT13 13的集電極電流 的集電極電流 若要求若要求 , ,試估算電阻試估算電阻R4R4的值的值 電流源的應(yīng)用電流源的應(yīng)用- -作直流偏置電路作直流偏置電路 T T1 1、T T2 2為鏡像電為鏡像電 流源流源 電流源的應(yīng)用電流源的應(yīng)用- -作有源負(fù)載作有源負(fù)載 以電流源取代電阻以電流源取代電阻 作放大電路的負(fù)載，作放大電路的負(fù)載， 稱(chēng)為有源負(fù)載稱(chēng)為有源負(fù)載 利用電流源直流電利用電流源直流電 阻小、交流電阻大阻小、交流電阻大 的特性，可在不提的特性，可在不提 高電源電壓的條件高電

43、源電壓的條件 下獲得較高的電壓下獲得較高的電壓 增益和較寬的動(dòng)態(tài)增益和較寬的動(dòng)態(tài) 范圍范圍 T T1 1為放大管為放大管 T T2 2、T T3 3為鏡像電流為鏡像電流 源，作為負(fù)載使用源，作為負(fù)載使用 例題例題 求以下各圖中的求以下各圖中的 、 、 設(shè)圖中各晶體管的參數(shù)相等，且設(shè)圖中各晶體管的參數(shù)相等，且 滑動(dòng)變阻器的阻值為滑動(dòng)變阻器的阻值為 ，且抽頭，且抽頭 位于滑動(dòng)變阻器的中間位于滑動(dòng)變阻器的中間 差分放大電路的組成差分放大電路的組成( (一一) ) 兩種輸入兩種輸入( (輸出輸出) )方方 式及其四種組合式及其四種組合 靜態(tài)分析：靜態(tài)分析： 電路結(jié)構(gòu)說(shuō)明電路結(jié)構(gòu)說(shuō)明 差分放大電路的組成

44、差分放大電路的組成( (二二) ) 差模差模輸入信號(hào)輸入信號(hào) 共模共模輸入信號(hào)輸入信號(hào) 將信號(hào)分開(kāi)的意義將信號(hào)分開(kāi)的意義 差分放大電路的直流傳輸特性差分放大電路的直流傳輸特性( (一一) ) 差分放大電路的直流傳輸特性差分放大電路的直流傳輸特性( (二二) ) 靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí) 差模放大作用差模放大作用 共模信號(hào)的抑制共模信號(hào)的抑制 差放的線(xiàn)性區(qū)差放的線(xiàn)性區(qū) 差放的限幅區(qū)差放的限幅區(qū) 差分放大電路的直流傳輸特性差分放大電路的直流傳輸特性( (三三) ) 放大差模信號(hào)放大差模信號(hào)( (有用信有用信 號(hào)號(hào)) )，抑制共模信號(hào)，抑制共模信號(hào)( (有有 害信號(hào)害信號(hào)) )是差放的基本是差放的基本 特性特性

45、 對(duì)差放兩管基極作用相對(duì)差放兩管基極作用相 同的信號(hào)都是共模輸入同的信號(hào)都是共模輸入 信號(hào)，常見(jiàn)的有：信號(hào)，常見(jiàn)的有： 干擾信號(hào)干擾信號(hào) 零點(diǎn)零點(diǎn)( (工作點(diǎn)工作點(diǎn)) )的漂移的漂移 時(shí)時(shí) 差分放大電路的大信號(hào)工作狀態(tài)差分放大電路的大信號(hào)工作狀態(tài) 最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓 受截止管發(fā)射結(jié)反向擊受截止管發(fā)射結(jié)反向擊 穿電壓穿電壓 的限制的限制 最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓 也將受到不能使三極管也將受到不能使三極管 進(jìn)入至飽和區(qū)的限制進(jìn)入至飽和區(qū)的限制 差放線(xiàn)性區(qū)擴(kuò)展的方法差放線(xiàn)性區(qū)擴(kuò)展的方法 注意加入注意加入 后的影響后的影響 差分放大電路的小信號(hào)放大差分放大電路的小信號(hào)放大- -綜

46、述綜述 在交流在交流小信號(hào)小信號(hào)條件下，差放可近似為條件下，差放可近似為 線(xiàn)性線(xiàn)性放大電路，因此可應(yīng)用放大電路，因此可應(yīng)用疊加定理疊加定理 分差模輸入和共模輸入兩種情況分別分差模輸入和共模輸入兩種情況分別 進(jìn)行分析進(jìn)行分析 設(shè)設(shè) 為差模電壓增益為差模電壓增益 設(shè)設(shè) 為共模電壓增益為共模電壓增益 要盡量減小共模輸出的影響要盡量減小共模輸出的影響 差模交流通路差模交流通路- -雙端輸入雙端輸出雙端輸入雙端輸出 兩管公共射極電位不變，對(duì)差模輸兩管公共射極電位不變，對(duì)差模輸 入相當(dāng)于接地。入相當(dāng)于接地。R RL L的中點(diǎn)交流接地的中點(diǎn)交流接地 差模交流通路差模交流通路- -雙端輸入單端輸出雙端輸入單端

47、輸出 忽略基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)后忽略基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)后 雙端輸入差模交流指標(biāo)的計(jì)算雙端輸入差模交流指標(biāo)的計(jì)算( (一一) ) 雙端輸入差模交流指標(biāo)的計(jì)算雙端輸入差模交流指標(biāo)的計(jì)算( (二二) ) 雙端輸入差模交流指標(biāo)的計(jì)算雙端輸入差模交流指標(biāo)的計(jì)算( (三三) ) 單端輸入時(shí)的差模交流指標(biāo)計(jì)算單端輸入時(shí)的差模交流指標(biāo)計(jì)算 時(shí)為單端輸入時(shí)為單端輸入 方式方式 此時(shí)此時(shí) ，等效，等效 于于T T1 1的基極作用的基極作用 有有 ，T T2 2的基極的基極 作用有作用有 ，這，這 也是差模輸入方式。也是差模輸入方式。 因此可以同樣使用因此可以同樣使用 雙端輸入方式的計(jì)雙端輸入方式的計(jì) 算方法及公式算方法

48、及公式 差模交流指標(biāo)計(jì)算：結(jié)論差模交流指標(biāo)計(jì)算：結(jié)論 單、雙端輸出時(shí)的電壓放大倍數(shù)單、雙端輸出時(shí)的電壓放大倍數(shù) 單、雙端輸出時(shí)的輸出電阻單、雙端輸出時(shí)的輸出電阻 單端輸出時(shí)的不同輸出端選擇可單端輸出時(shí)的不同輸出端選擇可 使輸出電壓與輸入電壓同相或反相使輸出電壓與輸入電壓同相或反相 單端輸入時(shí)，由于引入了很強(qiáng)的單端輸入時(shí)，由于引入了很強(qiáng)的 共模負(fù)反饋，兩個(gè)三極管基本上仍共模負(fù)反饋，兩個(gè)三極管基本上仍 工作在差分狀態(tài)工作在差分狀態(tài) 單、雙端輸入時(shí)的差模輸入電阻單、雙端輸入時(shí)的差模輸入電阻 共模交流通路共模交流通路- -雙端輸出雙端輸出 發(fā)射極負(fù)反饋電阻的等效發(fā)射極負(fù)反饋電阻的等效 R RL L的等

49、效的等效 電壓增電壓增 益為零益為零 共模交流通路共模交流通路- -單端輸出單端輸出 共模交流指標(biāo)的計(jì)算共模交流指標(biāo)的計(jì)算( (一一) ) 若電路及晶體管若電路及晶體管 參數(shù)理想對(duì)稱(chēng)，參數(shù)理想對(duì)稱(chēng)， 雙端輸出的雙端輸出的 共模交流指標(biāo)的計(jì)算共模交流指標(biāo)的計(jì)算( (二二) ) 若若 值很大，晶體管的值很大，晶體管的 均不能均不能 忽略，則忽略，則 雙端輸出時(shí)：雙端輸出時(shí)：?jiǎn)味溯敵鰰r(shí)：?jiǎn)味溯敵鰰r(shí)： 共模抑制比共模抑制比 對(duì)于理想對(duì)稱(chēng)的差放，雙端輸出時(shí)，對(duì)于理想對(duì)稱(chēng)的差放，雙端輸出時(shí)， 有：有： 單端輸出時(shí)，有：?jiǎn)味溯敵鰰r(shí)，有： 例：某雙端輸入、單端輸出差動(dòng)電路的差模電例：某雙端輸入、單端輸出差動(dòng)電

50、路的差模電 壓放大倍數(shù)為壓放大倍數(shù)為150150。當(dāng)兩個(gè)輸入端并接且。當(dāng)兩個(gè)輸入端并接且 時(shí)，時(shí)， 。求該電路的共模抑制比。求該電路的共模抑制比 例題例題 求：求： 差模電壓增益及差模電壓增益及 差模輸入電阻差模輸入電阻 靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn) 共模電壓增益及共模電壓增益及 例題例題 例題例題 例題例題 例題例題- -強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào) 注意直流通路中的電流關(guān)注意直流通路中的電流關(guān) 系與交流通路中的接地點(diǎn)系與交流通路中的接地點(diǎn) 有源負(fù)載差分放大電路有源負(fù)載差分放大電路 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 雖然電路為單端輸出，輸出端獲得的雖然電路為單端輸出，輸出端獲得的 信號(hào)電流是單管信號(hào)電流的兩倍。該信號(hào)

51、電流是單管信號(hào)電流的兩倍。該 電路差模電壓增益與雙端輸出時(shí)一樣電路差模電壓增益與雙端輸出時(shí)一樣 設(shè)各管的設(shè)各管的 足夠大足夠大 非理想對(duì)稱(chēng)差放電路的共模抑制特性非理想對(duì)稱(chēng)差放電路的共模抑制特性 請(qǐng)自行閱讀課本請(qǐng)自行閱讀課本 差放的輸入失調(diào)電壓及其溫漂差放的輸入失調(diào)電壓及其溫漂( (一一) ) 理想對(duì)稱(chēng)的差放，當(dāng)輸入信號(hào)理想對(duì)稱(chēng)的差放，當(dāng)輸入信號(hào) 為零時(shí)雙端輸出電壓也為零，為零時(shí)雙端輸出電壓也為零， 稱(chēng)為零輸入稱(chēng)為零輸入- -零輸出。但在實(shí)零輸出。但在實(shí) 際電路中，晶體管的參數(shù)和電際電路中，晶體管的參數(shù)和電 阻值不可能完全匹配，零輸入阻值不可能完全匹配，零輸入 時(shí)雙端輸出并不為零，這種現(xiàn)時(shí)雙端輸

52、出并不為零，這種現(xiàn) 象稱(chēng)為象稱(chēng)為差放的失調(diào)差放的失調(diào)。其輸出電。其輸出電 壓稱(chēng)為壓稱(chēng)為輸出失調(diào)電壓輸出失調(diào)電壓，且溫度，且溫度 變化時(shí)它會(huì)隨之漂移變化時(shí)它會(huì)隨之漂移 差放的輸入失調(diào)電壓及其溫漂差放的輸入失調(diào)電壓及其溫漂( (二二) ) 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓 主要是由差主要是由差 分放大管發(fā)射結(jié)分放大管發(fā)射結(jié) 正向壓降正向壓降 及及 集電極電阻集電極電阻 的的 失配造成失配造成 差放的輸入失調(diào)電壓及其溫漂差放的輸入失調(diào)電壓及其溫漂( (三三) ) 失調(diào)電壓的溫漂由失調(diào)電壓的溫漂由 以下三項(xiàng)組成：以下三項(xiàng)組成： 失配產(chǎn)生的溫漂失配產(chǎn)生的溫漂 差動(dòng)管差動(dòng)管 不匹配不匹配 產(chǎn)生的溫漂產(chǎn)生的溫漂 電

53、阻電阻 溫度系數(shù)不溫度系數(shù)不 同產(chǎn)生的溫漂同產(chǎn)生的溫漂 差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂( (一一) ) 若差放的兩管基極接有較大的電阻若差放的兩管基極接有較大的電阻 ( (也包括信號(hào)源內(nèi)阻也包括信號(hào)源內(nèi)阻) )，其基極電流不，其基極電流不 等等 使兩管基極電位不等，則使兩管基極電位不等，則 在兩輸入端之間產(chǎn)生差模輸入電壓。在兩輸入端之間產(chǎn)生差模輸入電壓。 當(dāng)該電壓比當(dāng)該電壓比 大得多時(shí)，輸出失調(diào)電大得多時(shí)，輸出失調(diào)電 壓則主要由它決定。這說(shuō)明忽略壓則主要由它決定。這說(shuō)明忽略 的的 貢獻(xiàn)之后，如果用一個(gè)恒流源加至運(yùn)貢獻(xiàn)之后，如果用一個(gè)恒流源加至運(yùn) 放的輸入端作補(bǔ)償，可使輸出

54、失調(diào)電放的輸入端作補(bǔ)償，可使輸出失調(diào)電 壓為零，這個(gè)補(bǔ)償電流就是壓為零，這個(gè)補(bǔ)償電流就是輸入失調(diào)輸入失調(diào) 電流電流，用，用 表示表示 差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂( (二二) ) 差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂( (三三) ) 進(jìn)一步推導(dǎo)可得：進(jìn)一步推導(dǎo)可得： 可通過(guò)加大可通過(guò)加大 值和值和 減小基極偏置電流減小基極偏置電流 來(lái)減小來(lái)減小 差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂( (四四) ) 降低差放的基極偏降低差放的基極偏 置電流是減小輸入置電流是減小輸入 失調(diào)電流并降低其失調(diào)電流并降低其 溫漂的有效辦法溫漂的有效辦法 的溫漂實(shí)際

55、上的溫漂實(shí)際上 是由于兩管是由于兩管 及其及其 的溫度系數(shù)的溫度系數(shù) 不同造成的不同造成的 減小減小 影響的方法影響的方法 差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂差放的輸入失調(diào)電流及其溫漂( (五五) ) 注意：通過(guò)調(diào)零電路可以使輸出失調(diào)電注意：通過(guò)調(diào)零電路可以使輸出失調(diào)電 壓為零，但是這種調(diào)零不能跟蹤溫度的壓為零，但是這種調(diào)零不能跟蹤溫度的 變化，因而也就不能消除失調(diào)的溫漂變化，因而也就不能消除失調(diào)的溫漂 射射 極極 調(diào)調(diào) 零零 集集 電電 極極 調(diào)調(diào) 零零 綜述綜述 功率放大電路：能夠向負(fù)載提供足功率放大電路：能夠向負(fù)載提供足 夠信號(hào)功率的放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)功放夠信號(hào)功率的放大電路，簡(jiǎn)稱(chēng)功放 小信號(hào)放大電

56、路與功率放大電路的小信號(hào)放大電路與功率放大電路的 比較：比較： 從能量控制和轉(zhuǎn)換的角度看，這從能量控制和轉(zhuǎn)換的角度看，這 些電路在本質(zhì)上沒(méi)有根本區(qū)別些電路在本質(zhì)上沒(méi)有根本區(qū)別 功放追求的是在電源電壓確定的功放追求的是在電源電壓確定的 情況下，輸出盡可能大的功率情況下，輸出盡可能大的功率 功放通常工作在大信號(hào)狀態(tài)，故其功放通常工作在大信號(hào)狀態(tài)，故其 組成和分析方法以及元器件的選擇組成和分析方法以及元器件的選擇 都有著特殊性都有著特殊性 功放的主要特點(diǎn)功放的主要特點(diǎn) 對(duì)功放的要求是：在保證功率管安對(duì)功放的要求是：在保證功率管安 全工作的條件下和失真允許的范圍全工作的條件下和失真允許的范圍 內(nèi)，輸出

57、盡量大的功率；同時(shí)還要內(nèi)，輸出盡量大的功率；同時(shí)還要 減小功率管的損耗以提高其效率：減小功率管的損耗以提高其效率： 輸出功率要盡可能大，故功率管輸出功率要盡可能大，故功率管 往往在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作往往在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作 效率要高效率要高 非線(xiàn)性失真要小。輸出功率和非非線(xiàn)性失真要小。輸出功率和非 線(xiàn)性失真是一對(duì)主要矛盾線(xiàn)性失真是一對(duì)主要矛盾 要考慮功率管的保護(hù)和散熱問(wèn)題要考慮功率管的保護(hù)和散熱問(wèn)題 在分析方法上，通常采用圖解法在分析方法上，通常采用圖解法 功率放大電路的分類(lèi)功率放大電路的分類(lèi) 甲類(lèi)放大的甲類(lèi)放大的 定義與導(dǎo)通定義與導(dǎo)通 角的概念角的概念 甲類(lèi)放大的甲類(lèi)放大的 效率最高

58、為效率最高為 50%50% 提高放大效提高放大效 率的思路率的思路 甲乙類(lèi)、乙甲乙類(lèi)、乙 類(lèi)、丙類(lèi)放類(lèi)、丙類(lèi)放 大電路大電路 不同電路的不同電路的 非線(xiàn)性失真非線(xiàn)性失真 乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路的電路組成乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路的電路組成( (一一) ) NPNNPN管與管與PNPPNP 管特性對(duì)稱(chēng)管特性對(duì)稱(chēng) 輸入與輸出輸入與輸出 信號(hào)的連接信號(hào)的連接 采用正、負(fù)采用正、負(fù) 電源供電電源供電 靜態(tài)分析：靜態(tài)分析： 動(dòng)態(tài)分析，忽略管子發(fā)射結(jié)閾值電壓：動(dòng)態(tài)分析，忽略管子發(fā)射結(jié)閾值電壓： 正半周時(shí)正半周時(shí)T T1 1導(dǎo)通導(dǎo)通T T2 2截止；反之。截止；反之。 設(shè)輸入為正設(shè)輸入為正 弦波弦波 乙類(lèi)互補(bǔ)功率放

59、大電路的電路組成乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路的電路組成( (二二) ) 實(shí)際上是兩實(shí)際上是兩 個(gè)輪流工作個(gè)輪流工作 的互補(bǔ)的互補(bǔ)共集共集 電路的組合電路的組合 導(dǎo)通角：導(dǎo)通角： 乙類(lèi)乙類(lèi)工作工作 狀態(tài)狀態(tài) 乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路的主要參數(shù)乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路的主要參數(shù)( (一一) ) 輸出電壓的正向輸出電壓的正向 動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍： 輸出電壓的負(fù)向輸出電壓的負(fù)向 動(dòng)態(tài)范圍：動(dòng)態(tài)范圍： 乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路的主要參數(shù)乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路的主要參數(shù)( (二二) ) 輸出功率：輸出功率： 設(shè)輸出電壓幅度為設(shè)輸出電壓幅度為 效率：效率： 電源供給的功率：電源供給的功率： 乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路功率管參數(shù)選擇乙類(lèi)

60、互補(bǔ)功率放大電路功率管參數(shù)選擇 最大管耗：最大管耗： 注意當(dāng)注意當(dāng) 時(shí)管耗最大，而不時(shí)管耗最大，而不 是說(shuō)是說(shuō) 最大或者最大或者 最大時(shí)管耗最大。最大時(shí)管耗最大。 為了安全，要求為了安全，要求 乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路中的交越失真乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路中的交越失真 為了消除為了消除交越失真交越失真，可以給兩管安排合，可以給兩管安排合 適的工作點(diǎn)，使得晶體管的導(dǎo)通時(shí)間略適的工作點(diǎn)，使得晶體管的導(dǎo)通時(shí)間略 大于半個(gè)周期，導(dǎo)通角介于大于半個(gè)周期，導(dǎo)通角介于90-18090-180度之度之 間，稱(chēng)為間，稱(chēng)為甲乙類(lèi)工作狀態(tài)甲乙類(lèi)工作狀態(tài) 甲乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路的工作原理甲乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路的工作原理 甲乙類(lèi)互補(bǔ)輸甲