五--三極管放大電路

1、放大器將輸入的信號放大放大器將輸入的信號放大揚聲器由揚聲器由放大后的放大后的信號驅動信號驅動5.3 三極管放大電路三極管放大電路放大的概念放大的概念在生產實踐中常常需要將微弱的在生產實踐中常常需要將微弱的電信號電信號放大，放大，使之變成較大的信號。使之變成較大的信號。例如：擴音機電路。例如：擴音機電路。擴音機的主要組成部分是放大器。擴音機的主要組成部分是放大器。放放大大器器話筒將聲音話筒將聲音信號轉換成信號轉換成微微弱電信號弱電信號電路工作電源電路工作電源u放大的對象：變化量放大的對象：變化量u放大的本質：能量的控制放大的本質：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要

2、求：不失真，放大的前提放大的基本要求：不失真，放大的前提判斷電路能否放判斷電路能否放大的基本出發(fā)點大的基本出發(fā)點放大元件放大元件T：工工作在放大區(qū)，要作在放大區(qū)，要保證發(fā)射結正偏保證發(fā)射結正偏集電結反偏。集電結反偏。5.3.1 基本放大電路的組成基本放大電路的組成ui輸入輸入uo輸出輸出RBECEBRCC1C2VT使發(fā)射結正偏，使發(fā)射結正偏，并提供適當?shù)撵o并提供適當?shù)撵o態(tài)工作點。態(tài)工作點?；鶚O電源與基極電源與基極電阻基極電阻RBECEBRCC1C2VT為電路提供為電路提供能量。并保能量。并保證集電結反證集電結反偏。偏。RBECEBRCC1C2VT集電極集電極電源電源變化的電流轉變化的電流轉變?yōu)?/p>

3、變化的電變?yōu)樽兓碾妷骸?。RBECEBRCC1C2VT集電極電阻集電極電阻RBECEBRCC1C2VT耦合電容：耦合電容：隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出。單電源供電單電源供電可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2VTRB+ECRCC1C2VT單電源供電單電源供電5.3.1 基本放大電路的工作原理基本放大電路的工作原理交流電壓放大器交流電壓放大器: :輸入：交流小信號輸入：交流小信號 ui輸出：交流大信號輸出：交流大信號 uo正常工作時，直流電源供電正常工作時，直流電源供電各極的電壓、電流為：各極的電壓、電流為：iB，uBE，iC，uCE均為均為直流直流與與交流交流

4、的疊加！的疊加！RB+ECRCC1C2uiuoiBiCuBEuCEui=0時時由于電源由于電源的存在的存在IB 0IC 0IBICIE=IB+ICRB+ECRCC1C2VT1. 靜態(tài)：當靜態(tài)：當 ui=0時時IB、UBE， IC、UCE 均為均為直流直流信號信號！RB+ECRCC1C2VTIBICUBEUCE( IC,UCE )(IB,UBE)iBtIBuBEtUBEiCtICuCEtUCE均為直流均為直流！(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分別對應于輸入輸出分別對應于輸入輸出特性曲線上的一個點稱為特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC

5、IBUBEQICUCEuiibibicuCE怎么變化怎么變化假設假設uBE有一微小的變化有一微小的變化2. 動態(tài)：當動態(tài)：當 輸入輸入ui時時ICUCEicuCE的變化沿一條直線的變化沿一條直線: :負載線負載線ucuCE相位如何相位如何uCE與與uBE反相反相！RB+VCCRCC1C2uiuoiBiCuBEuCE滿足滿足：uCE=UCC-iCRCRB+ECRCC1C2uiiBiCuCEuo各點波形各點波形各點波形各點波形表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量表示直流量iBtIBiCtICuCEtUCE均為直流均為直流+ +交流交流！uBEtUBEiB = IB

6、 + ib uBE = UBE + ube iC = IC + ic uCE = UCE + uce 表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量表示交流量ibubeuceic3. 靜態(tài)工作點的作用靜態(tài)工作點的作用1.當當ui=0時時IBQ=0，ICQ= IBQ =0，UCEQ=VCC晶體管處于晶體管處于截止截止狀態(tài)。狀態(tài)。RB+VCCRCC1C2uiuO若其峰值小于若其峰值小于b-e間的開啟電壓間的開啟電壓Uon,則在信號的整則在信號的整個周期內晶體管始終工作在截止狀態(tài)，輸出電壓毫個周期內晶體管始終工作在截止狀態(tài)，輸出電壓毫無變化。無變化。uit0Uontuo0VC

7、C2.當當ui0時時RB+VCCRCC1C2若信號幅度足夠大，晶體管只可能在信號正半周大若信號幅度足夠大，晶體管只可能在信號正半周大于于Uon的時間間隔內導通，導致輸出電壓嚴重失真的時間間隔內導通，導致輸出電壓嚴重失真。Uontuo0VCCt0uiRB+VCCRCC1C2 只有在信號的整只有在信號的整個周期內晶體管始終個周期內晶體管始終工作在放大狀態(tài)，輸工作在放大狀態(tài)，輸出信號才不會產生失出信號才不會產生失真。這就真。這就必須設置合必須設置合適的靜態(tài)工作點適的靜態(tài)工作點。歸納歸納1、放大器正常工作時，需設置合適的、放大器正常工作時，需設置合適的靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點，目的是避免非線性，目的是避免

8、非線性失真失真；2、放大器正常工作時，所有的電壓、放大器正常工作時，所有的電壓、電流均為電流均為直流直流+交流交流；3、基本放大器正常工作時，輸出電壓、基本放大器正常工作時，輸出電壓與輸入電壓與輸入電壓反相位反相位。放大電路的主要性能指標：放大電路的主要性能指標：放大倍數(shù)放大倍數(shù)A；輸入電阻；輸入電阻Ri；輸出電阻；輸出電阻 Ro；oI Rs+-+-RL+-放大放大電路電路RiRo+-iI iU oU sU oU 信號源信號源信號源信號源內阻內阻輸入電壓輸入電壓輸出電壓輸出電壓輸入電流輸入電流輸出電流輸出電流5.3. 2 基本放大電路的性能指標基本放大電路的性能指標1、電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)

9、AuiouUUA = =Ui：輸入電壓輸入電壓。電壓放大倍數(shù)反映了電壓放大倍數(shù)反映了放大器的放大能力。放大器的放大能力。電壓放大倍數(shù)與放大電壓放大倍數(shù)與放大器的結構和器件參數(shù)器的結構和器件參數(shù)有關。有關。一級放大器的電壓放一級放大器的電壓放大倍數(shù)有限。大倍數(shù)有限。Uo：輸輸出出電壓電壓。采用放大器級連的方法，可取得大電壓放采用放大器級連的方法，可取得大電壓放大倍數(shù)。大倍數(shù)。uiuoAu1Au2AunAu3uo1ui2uo2ui3Au = Au1 Au2 Au3 Aun多級放大多級放大2、輸入電阻輸入電阻 ri放大電路一定要有前級（信號源）為放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，那么就要從

10、信號源取電流。其提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電流輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級取大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小，對前級的影響越小。得的電流越小，對前級的影響越小。Au輸入電阻輸入電阻：USIiUiiiiIUr = =電路的輸入電阻越大，從信號源取電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因此一般總是希望得到得的電流越小，因此一般總是希望得到較大的的輸入電阻。較大的的輸入電阻。3、輸出電阻輸出電阻 ro放大電路對其負載而言，相當于信號源，放大電路對其負載而言，相當于信號源，我們可以將它等效為戴維南等

11、效電路，這個戴我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內阻就是輸出電阻。維南等效電路的內阻就是輸出電阻。rosU AuUS輸出電阻大一些好還是小一些好？輸出電阻大一些好還是小一些好？UOrosU RL輸出電阻越小，在負載變化時，引起輸輸出電阻越小，在負載變化時，引起輸出電壓的變化越小，即輸出電壓越穩(wěn)定出電壓的變化越小，即輸出電壓越穩(wěn)定所以，輸出電壓所以，輸出電壓越小越小，帶負載能力，帶負載能力越強越強！5.3.3 5.3.3 基本放大電路的分析基本放大電路的分析5.3.3.1 5.3.3.1 直流通路與交流通路直流通路與交流通路5.3.3.2 5.3.3.2 基本放大電路的靜態(tài)分

12、析基本放大電路的靜態(tài)分析5.3.3.3 5.3.3.3 基本放大電路的動態(tài)分析基本放大電路的動態(tài)分析32放大電路的分析方法放大電路的分析方法分析原則：分析原則：先靜后動，動靜分開先靜后動，動靜分開靜態(tài)分析：靜態(tài)分析： 估算靜態(tài)工作點估算靜態(tài)工作點動態(tài)分析：動態(tài)分析： 放大倍數(shù)；輸入輸出電阻；放大倍數(shù)；輸入輸出電阻；通頻帶；分析失真通頻帶；分析失真使用交使用交流通路流通路使用直流使用直流通路通路5.3.3.1 5.3.3.1 直流通路與交流通路直流通路與交流通路1 1、直流通路：、直流通路：信號源視為短路，但應保留其內阻。信號源視為短路，但應保留其內阻。在直流電源作用下靜態(tài)（直在直流電源作用下靜

13、態(tài)（直流）電流流經的通路。流）電流流經的通路。畫法：畫法：電容視為開路；電容視為開路；電感線圈視為短路（即忽略線圈電阻）電感線圈視為短路（即忽略線圈電阻）估算靜態(tài)工作點估算靜態(tài)工作點用直流通路用直流通路注意注意！開路開路開路開路Rb+VCCRC直流通路直流通路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C22 2、交流通路、交流通路容量大的電容（如耦合電容）視為短路；容量大的電容（如耦合電容）視為短路；輸入信號作用下交流信輸入信號作用下交流信號流經的通路號流經的通路畫法：畫法：無內阻的直流電源（如無內阻的直流電源（如+VCC）視為短路。）視為短路。動態(tài)分析用動態(tài)分析用交交流流通路通路注意

14、注意！交流通路交流通路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2Rb+-+-RLOUiUTRcic1、靜態(tài)工作點的估算：、靜態(tài)工作點的估算：UBEQ已知！已知！畫出放大電路的直流通路畫出放大電路的直流通路由直流通路列方程求解由直流通路列方程求解6.2.2 6.2.2 基本放大電路的靜態(tài)分析基本放大電路的靜態(tài)分析Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2直流通路直流通路RbRc+VCCTRc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2直流通路直流通路RbRc+VCCTCECCCcUVI R=CCBEBBVUIR=CBII=(IB,UBE) 和和( IC,UCE )分

15、別對應于輸入輸出分別對應于輸入輸出特性曲線上的一個點稱為特性曲線上的一個點稱為靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點。IBUBEQIBUBEICUCEQUCEIC2、靜態(tài)工作點的影響：、靜態(tài)工作點的影響：BRILCQiciBuoIBQQuCEiC0ICQUCEQt合適的工作點在負載合適的工作點在負載線的中間。正常工作線的中間。正常工作時不會產生失真。時不會產生失真。靜態(tài)工作點合適：靜態(tài)工作點合適： uCEiCQIBQ0uBEiBttibuiUBEQQ0icuotibt基本共射放大電路的基本共射放大電路的截止失真截止失真Q Q點過低，信號進入截止區(qū)。點過低，信號進入截止區(qū)。產生截止失真的原因：產生截止失真的原因：

16、ICQUCEQuCEiCQIBQ0uBEiBttibuiUBEQQ0icuotibt消除消除截止失真的方法截止失真的方法工作點上移：工作點上移：-減小減小RbICQUCEQQQQuCEiC0UCEQICQibuotQIBQttibuiUBEQ基本共射放大電路的基本共射放大電路的飽和失真飽和失真0uBEiBQ Q點過高，信號進入飽和區(qū)。點過高，信號進入飽和區(qū)。產生飽和的原因：產生飽和的原因：消除飽和失真的方法消除飽和失真的方法消除方法：增大消除方法：增大Rb。 Q Q歸納：歸納：Q點過低（點過低（IB小，小，IC小，小，UCE大），產生截止失真；輸出波大），產生截止失真；輸出波形被削掉正半周；形

17、被削掉正半周；Q點過高（點過高（IB大，大，IC大，大，UCE小），產生飽和失真；輸出波?。?，產生飽和失真；輸出波形被削掉負半周；形被削掉負半周；調：調： Rb IB IC Q點點調：調： Rb IB IC Q點點Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2調整工作點調整工作點通過調整通過調整Rb實現(xiàn)實現(xiàn)！注意注意！畫出放大電路畫出放大電路的交流通路的交流通路估算：電壓放估算：電壓放大倍數(shù)大倍數(shù)輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻在靜態(tài)工作點已知的前提在靜態(tài)工作點已知的前提下，疊加一交流小信號下，疊加一交流小信號5.3.4 5.3.4 基本放大電路的動態(tài)分析基本放大電路的動態(tài)分析畫出放大

18、電路的畫出放大電路的微變等效電路微變等效電路1 1、三極管的微變等效電路、三極管的微變等效電路 在放大電路中在放大電路中, ,在在低頻小信號低頻小信號作用下作用下, ,將三極管工作在線性區(qū)。將三極管工作在線性區(qū)。在此條件下，可以用一個線性模在此條件下，可以用一個線性模型代替三極管，即三極管的微變型代替三極管，即三極管的微變等效電路。該模型只能用于放大等效電路。該模型只能用于放大電路電路動態(tài)小信號動態(tài)小信號參數(shù)分析。參數(shù)分析。bece輸輸入入端端口口輸輸出出端端口口+-uBEiBiC+-uCEberbI+-+-bIcIbeUceU輸入端近似一電阻。輸入端近似一電阻。晶體管輸入電阻晶體管輸入電阻r

19、be輸出端近似一受控恒流源。輸出端近似一受控恒流源。 ibberbI+-+-bIcIbeUceUiBuCE=UCEQ0uBEQIBQUBEQuBEiBBBEbeIUr=rbe與與 Q點有關點有關; Q點愈高，即點愈高，即IC愈愈大，大， rbe愈小愈小!注意注意！估算公式：估算公式：26300beCrI=IBQQuCEiC0ICQUCEQiCiBberbI+-+-bIcIbeUceUBCII=2、利用交流（微變）等效電路進行放大電、利用交流（微變）等效電路進行放大電路動態(tài)分析路動態(tài)分析畫出放大電路畫出放大電路的交流通路的交流通路估算：電壓放估算：電壓放大倍數(shù)大倍數(shù)輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電

20、阻畫出放大電路的畫出放大電路的微變等效電路微變等效電路Rc+VCCuiT+-+-uoRbRLC1+-+-C2交流通路交流通路RbT+_iURc+_OURL+-+-iUoURc微變等效電路微變等效電路berbIRbRLbBECCBRUVI=BCII=畫出直流通路計算畫出直流通路計算ICQ IEQ，計算計算rbeRbRc+VCCTIBQICQ26300beCrI)/( )/(LcbLccoRRIRRIU = = = bebirIU = =)R/RR(rRUUALcLbeLiou= = = = = +-+-iUoURc微變等效電路微變等效電路berbIRbRL電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)ibebiiii

21、IrRIIUR)/(=放大電路的輸入電阻與信號源內阻無關，輸出電阻與負放大電路的輸入電阻與信號源內阻無關，輸出電阻與負載無關。載無關。+-+-iUoURc微變等效電路微變等效電路berbIRbRL輸入電阻輸入電阻輸出電阻輸出電阻5.3.5 5.3.5 分壓式穩(wěn)定靜態(tài)工作點偏置電路分壓式穩(wěn)定靜態(tài)工作點偏置電路 (1)增加一個偏流電阻增加一個偏流電阻 RB2， 可以固定基極電位?？梢怨潭ɑ鶚O電位。 RB2 RB1RB2 UB = UCC 選擇參數(shù)時，一般取選擇參數(shù)時，一般取 I2(510) IB。 RB1RC+ UCC uo ui C1C2RB2RECE共射放大電路共射放大電路I1I2IB(2)

22、增加發(fā)射極電阻增加發(fā)射極電阻 RE，可以穩(wěn)定，可以穩(wěn)定 IC。 只要滿足只要滿足 UB UBE UBREUEREIE = IC = 1 IE 選擇參數(shù)時選擇參數(shù)時, ,一般取一般取 UB(510)UBE。 溫度溫度 IE URE IC IC UBE (3) 增加增加 CE , 避免避免 Au下降。下降。 RB1RC+ UCC uo ui C1C2RB2RECE共射放大電路共射放大電路 IB RB1RC+ UCC uo ui C1C2RB2RECE畫直流通路畫直流通路 RB1RC+ UCCRB2RE UBUBE REIE = = IB = = 1 1 IE IC = = IB UCE = = U

23、CCRC ICRE IE UCC(RCRE) IC RB2 RB1RB2 UB = = UCC 共射放大電路的直流通路共射放大電路的直流通路共射放大電路共射放大電路RB1RC+ UCC uo ui C1C2RB2RECE+_USRSRL IiIbIcIoRB2RC Uo Ui IeRB1BEC Ib IiIcIoBrbeC IbRB1RCEUo Ui RB2共射放大電路的交流通路共射放大電路的交流通路 共射放大電路共射放大電路共射放大電路的微變等效電路共射放大電路的微變等效電路 Au = = Uo Ui其中：其中：RL= RCRL Ic (RCRL)Ib rbe = = RL rbe= = r

24、i Ui Ii = =Ii (RB1RB2rbe ) Ii = = = = RB1RB2rbe rbe UOC ISC ro = =IcRC Ic = = = = RC +_USRSRL Ib IiIcIoBrbeC IbRB1RCEUo Ui RB2共射放大電路的微變等效電路共射放大電路的微變等效電路 4VURRRVCCB2B1B2B= = = = Rs us + + ui RL + uo +UCC RC C1 C2 V RB1 RB2 RE CE + + + 圖示電路，已知圖示電路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。試估算靜態(tài)工

25、。試估算靜態(tài)工作點，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻作點，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。（1 1）用估算法計算靜態(tài)工作點）用估算法計算靜態(tài)工作點1.65mARUUIIEBEQBEQCQ= = = = A A33mA501.65IICQBQ= = = =3.75V)R(RIUUECCQCCCEQ= = = =解：解：例例0.95k120/10/1./r/RRRbeB2B1i = = =(2)用微變等效電路法計算電壓放大倍數(shù)用微變等效電路法計算電壓放大倍數(shù)Au及輸入、輸出電阻及輸入、輸出電阻RB1RCRB2rbe1.1k1.65mA26mV50)(1300rbe = =681.13/3

26、50r/RRAbeLCu = = = =3kRRC0= = =64 級間級間耦合方式耦合方式 阻容耦合、直接耦合、變壓器耦合。阻容耦合、直接耦合、變壓器耦合。 耦合耦合 RB1RC ui C1C2RB2RE1CERB3+ UCC uO C3RE2阻容耦合阻容耦合優(yōu)點：優(yōu)點：(1) 前、后級直流電路互不相通，靜態(tài)工作點相互前、后級直流電路互不相通，靜態(tài)工作點相互獨立；獨立；(2) 選擇足夠大電容，可以做到前一級輸出信號幾選擇足夠大電容，可以做到前一級輸出信號幾乎不衰減地加到后一級輸入端，使信號得到充分乎不衰減地加到后一級輸入端，使信號得到充分利用。利用。不足：不足： (1) 不適合傳送緩慢變化的

27、信號；不適合傳送緩慢變化的信號；(2) 無法實現(xiàn)線性集成電路。無法實現(xiàn)線性集成電路。66US+_RSRL UO Io IbIoIc IbUi rbe IbRE2RB Ii Ib IirbeRB1RCRB2RB1RC ui C1C2RB2RE1CERB3+ UCC uO C3RE2微變等效電路微變等效電路阻容耦合阻容耦合67 Au = Au1Au2 其中其中：RL1 = ri2, ri = ri1 ro = ro2 RL1= RC1ri2 。US+_RSRL UO Io IbIoIc IbUi rbe IbRE2RB Ii Ib IirbeRB1RCRB2 阻容耦合放大電路，只能放大交流信號，阻

28、容耦合放大電路，只能放大交流信號， 無法傳遞直流信號。無法傳遞直流信號。微變等效電路微變等效電路68如圖所示放大電路如圖所示放大電路, 已知已知 RB1 = 33 k ， RB2 = RB3 = 10 k , RC = 2 k , RE1 = RE2 = 1.5 k , 兩晶體兩晶體管的管的 1 = 2 = 60, rbe1 = rbe2 = 0.6 k 。求總電壓放大倍數(shù)。求總電壓放大倍數(shù)。RL1 = ri2 解解第一級為共射放大電路第一級為共射放大電路, 它的負載電阻即第它的負載電阻即第二級的輸入電阻。二級的輸入電阻。= RB3rbe2(1 2)RE2 RB1RC ui C1C2RB2RE

29、1CERB3+ UCC uO C3RE2例例69= k 100.6(160)1.5100.6(160)1.5= 8.46 k = k 21038.4610321038.46103= 1.62 k Au1 = = 1RL1 rbe1.620.6= =60 = =162 第二級為共集放大電路第二級為共集放大電路, 可取可取 Au = = 1， Au = = Au1Au2 = =1621 = =162 RL1 = RCRL1 RL1 = RB3rbe2(1 2)RE2 解解70 前后級靜態(tài)工作點相互影響，相互制約；不能前后級靜態(tài)工作點相互影響，相互制約；不能獨立設置。獨立設置。 分析方法同阻容耦合放

30、大電路。分析方法同阻容耦合放大電路。 可以放大直流信號?？梢苑糯笾绷餍盘?。 RB1RC ui C1RB2RE1RB3+ UCC uo RE2直接耦合直接耦合零點漂移零點漂移直接耦合時，輸入電壓為零，但輸出電壓離開零直接耦合時，輸入電壓為零，但輸出電壓離開零點，并緩慢地發(fā)生不規(guī)則變化的現(xiàn)象。點，并緩慢地發(fā)生不規(guī)則變化的現(xiàn)象。原因：原因：放大器件的參數(shù)受溫度影響而使放大器件的參數(shù)受溫度影響而使 Q 點不穩(wěn)定。點不穩(wěn)定。零點漂移現(xiàn)象零點漂移現(xiàn)象uOtOuItO放大電路級數(shù)愈多，放大電路級數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈高，零點漂移放大倍數(shù)愈高，零點漂移問題愈嚴重。問題愈嚴重。抑制零點漂移的措施：抑制零點漂移的措施

31、：(1) 引入直流負反饋以穩(wěn)定引入直流負反饋以穩(wěn)定 Q 點；點；(2) 利用熱敏元件補償放大器的零漂；利用熱敏元件補償放大器的零漂；(3) 采用差分放大電路。采用差分放大電路。三、變壓器耦合三、變壓器耦合選擇恰當?shù)淖儽龋稍谪撦d上得到盡可能大的輸選擇恰當?shù)淖儽?，可在負載上得到盡可能大的輸出功率。出功率。變壓器耦合放大電路變壓器耦合放大電路優(yōu)點：優(yōu)點：(1) 能實現(xiàn)阻抗變換；能實現(xiàn)阻抗變換；(2) 靜態(tài)工作點互相獨立。靜態(tài)工作點互相獨立。缺點：缺點：(1) 變壓器笨重；變壓器笨重；(2) 無法集成化；無法集成化；(3) 直流和緩慢變化信號不能通過變壓器。直流和緩慢變化信號不能通過變壓器。三種耦合

32、方式的比較三種耦合方式的比較阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合變壓器耦合變壓器耦合特點特點各級工作點互不各級工作點互不影響；影響；結構簡單結構簡單能放大緩慢變化能放大緩慢變化的信號或直流成的信號或直流成分的變化；分的變化；適合集成化適合集成化有阻抗變換作用；有阻抗變換作用；各級直流通路互各級直流通路互相隔離。相隔離。存在存在問題問題不能反應直流成不能反應直流成分的變化，分的變化，不適合集成化不適合集成化有零點漂移現(xiàn)象；有零點漂移現(xiàn)象；各級工作點互相各級工作點互相影響影響不能反應直流成不能反應直流成分的變化；不適分的變化；不適合放大緩慢變化合放大緩慢變化的信號；的信號；不適合集成化不適合集成化適合

33、適合場合場合分立元件交流放分立元件交流放大電路大電路集成放大電路，集成放大電路，直流放大電路直流放大電路低頻功率放大，低頻功率放大，調諧放大調諧放大四、多級放大電路的分析四、多級放大電路的分析1、電壓放大倍數(shù)、電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積，總電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積，即即unu2u1uAAAA = =其中，其中， n 為多級放大電路的級數(shù)。為多級放大電路的級數(shù)。2、 輸入電阻和輸出電阻輸入電阻和輸出電阻 多級放大電路不僅僅決定于本級參數(shù)，也與后多級放大電路不僅僅決定于本級參數(shù)，也與后級或前級的參數(shù)有關。前一級的輸出信號就是后一級或前級的參數(shù)有關。前一級的輸

34、出信號就是后一級的輸入信號；后一級的輸入電阻就是前一級的負級的輸入信號；后一級的輸入電阻就是前一級的負載。載。一、一、 反饋的基本概念反饋的基本概念 從放大電路輸出回路中取出部分或全部的輸出信從放大電路輸出回路中取出部分或全部的輸出信號，通過適當?shù)耐緩交厮偷捷斎攵耍瑢斎胄盘栠M行號，通過適當?shù)耐緩交厮偷捷斎攵?，對輸入信號進行調控的過程稱為反饋。調控的過程稱為反饋。基本放大電路基本放大電路A A取樣取樣Xid比較比較X0Xi反饋電路反饋電路FXF 基本放大電路的輸入基本放大電路的輸入信號信號( (凈輸入信號凈輸入信號) )放大電路放大電路輸出信號輸出信號 反饋信號反饋信號含反饋的放大含反饋的放大

35、電路輸入信號電路輸入信號反饋放大電路的方框圖反饋放大電路的方框圖 能使凈輸入信號增強的反饋稱為能使凈輸入信號增強的反饋稱為正反饋正反饋；使凈；使凈輸入信號削弱的反饋稱為輸入信號削弱的反饋稱為負反饋負反饋。放大電路中普遍。放大電路中普遍采用的形式是采用的形式是負反饋負反饋。 根據(jù)反饋網絡與基本放大電路在輸出、輸入端連根據(jù)反饋網絡與基本放大電路在輸出、輸入端連接方式的不同，負反饋放大電路的反饋形式可分為接方式的不同，負反饋放大電路的反饋形式可分為四種類型：四種類型：1、電壓串聯(lián)負反饋；、電壓串聯(lián)負反饋；2、電壓并聯(lián)負反饋；、電壓并聯(lián)負反饋；3、電流串聯(lián)負反饋；、電流串聯(lián)負反饋；4、電流并聯(lián)負反饋。

36、、電流并聯(lián)負反饋。二、負反饋的基本類型及其判別二、負反饋的基本類型及其判別反饋分有反饋分有正反饋正反饋和和負反饋負反饋兩種形式：兩種形式：79判斷反饋類型的方法判斷反饋類型的方法：電壓反饋：電壓反饋：凡反饋信號取自輸出電壓信號凡反饋信號取自輸出電壓信號電流反饋：電流反饋：凡反饋信號取自輸出電流信號凡反饋信號取自輸出電流信號串聯(lián)反饋：串聯(lián)反饋：反饋信號在輸入端與輸入信號相串聯(lián)反饋信號在輸入端與輸入信號相串聯(lián)并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：反饋信號在輸入端與輸入信號相并聯(lián)反饋信號在輸入端與輸入信號相并聯(lián)ui電壓反饋電壓反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋u0RL串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋ui電壓反饋電壓反饋電壓并聯(lián)負反饋電

37、壓并聯(lián)負反饋u0RL并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋ui電流反饋電流反饋電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋i0串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋RLui電流反饋電流反饋電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋RLi0反饋形式判斷舉例反饋形式判斷舉例三、負反饋放大電路的方框圖三、負反饋放大電路的方框圖信號流向單方向！信號流向單方向！idoXXA= =開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)ofXXF= =反饋系數(shù)反饋系數(shù) idX負反饋放大電路的基本負反饋放大電路的基本放大電路放大電路反饋網絡反饋網絡反饋元件所組成反饋元件所組成的網絡的網絡82FA1AXFAXXAXFXXAXXXAXXAidididoididfididiof = = = = = =

38、 = = =環(huán)路放大倍數(shù)環(huán)路放大倍數(shù)FA1 FA反饋深度反饋深度反饋放大電路閉環(huán)放大倍數(shù)反饋放大電路閉環(huán)放大倍數(shù)四、負反饋對放大電路性能的影響四、負反饋對放大電路性能的影響 放大電路引入負反饋，一般都會造成電壓放大倍放大電路引入負反饋，一般都會造成電壓放大倍數(shù)數(shù)Au的下降。雖然負反饋引起的下降。雖然負反饋引起Au的下降，但換來的卻的下降，但換來的卻是放大電路穩(wěn)定性的提高。對放大電路來講，提高穩(wěn)是放大電路穩(wěn)定性的提高。對放大電路來講，提高穩(wěn)定性至關重要。定性至關重要。 采用負反饋提高放大電路的穩(wěn)定性，從本質上講，采用負反饋提高放大電路的穩(wěn)定性，從本質上講，是利用失真的波形來改善波形的失真。實際上

39、并不能使是利用失真的波形來改善波形的失真。實際上并不能使波形失真完全消除。波形失真完全消除。oddfddiofxFxxAxxxAxxA = = = = =00FAA001 = =FAAdAAdAff00011 = =1.集成運算放大器簡介集成運算放大器簡介 集成運算放大器簡稱集成運放，是具有高增集成運算放大器簡稱集成運放，是具有高增益的深度負反饋直接耦合多級放大電路。益的深度負反饋直接耦合多級放大電路。任務任務5. 4 集成運算放大器在汽車中的應用集成運算放大器在汽車中的應用5. 4. 1集成運算放大器集成運算放大器集成運算放大器內部是由集成運算放大器內部是由多極放大電路多極放大電路組成。運組

40、成。運算放大器的基本放大電路由四部分組成算放大器的基本放大電路由四部分組成:輸入極、輸入極、中間極、輸出極和偏置電路。中間極、輸出極和偏置電路。 現(xiàn)在，集成運放已廣泛應用于汽車信號處理、現(xiàn)在，集成運放已廣泛應用于汽車信號處理、信號測量以及波形產生等各個方面。信號測量以及波形產生等各個方面。集成運放的組成集成運放的組成輸入極輸入極:是決定集成運算放大器性能關鍵的一是決定集成運算放大器性能關鍵的一級，要求它的零點漂移少，輸入電阻高，所以級，要求它的零點漂移少，輸入電阻高，所以都采用差分放大電路都采用差分放大電路輸出極輸出極:直接與負載相連，所以這一級要求有直接與負載相連，所以這一級要求有足夠的電壓

41、放大幅度和輸出功率，滿足負載足夠的電壓放大幅度和輸出功率，滿足負載的需要。同時要求輸出電阻小，帶負載能力的需要。同時要求輸出電阻小，帶負載能力強。一般由互補對稱電路或射極輸出器組成。強。一般由互補對稱電路或射極輸出器組成。中間極中間極:將輸入極輸出的信號電壓加以放大，將輸入極輸出的信號電壓加以放大，一般由共發(fā)射極放大電路構成。一般由共發(fā)射極放大電路構成。偏置電路偏置電路:為上述三個級電路提供穩(wěn)定和合適的偏置電流，確為上述三個級電路提供穩(wěn)定和合適的偏置電流，確定各級的靜態(tài)工作點。定各級的靜態(tài)工作點。作為集成電路作為集成電路 雖然其內部結構相當復雜，但其外部電路并雖然其內部結構相當復雜，但其外部電

42、路并不復雜，學習時，我們要重點掌握它的不復雜，學習時，我們要重點掌握它的引腳定義引腳定義、性能參數(shù)性能參數(shù)和和應用方法應用方法。圓殼式圓殼式雙列直插式雙列直插式空腳空腳+UCC-UEE輸出輸出u-u+12345678 A741 12876345 A7413. 3. 集成運放的管腳集成運放的管腳接調零電位器接調零電位器接調零電位器接調零電位器5.3.6 差動放大電路差動放大電路電路結構對稱；雙電源；雙端輸入、電路結構對稱；雙電源；雙端輸入、雙端（單端）輸出雙端（單端）輸出1. 1. 電路結構電路結構RP : 調零電位器。調整左右平衡調零電位器。調整左右平衡ui1+UCCui2-UEERCVT1R

43、B1RCVT2RB1REuORP2. 輸入信號分類輸入信號分類1 差模輸入差模輸入:ui1 = -ui2共模輸入共模輸入:2ui1 = ui2(differential mode)( common mode) 3任意輸入任意輸入: ui1 , ui2差模分量差模分量:共模分量共模分量:UduC分解分解2ui1 + ui2=ui1 - ui2差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù):共模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù): 共模抑制比共模抑制比:（Common - Mode Rejection Ratio)dodduuA = =coccuuA = =cdAA=KCMRR3. 主要性能指標主要性能指標大！大！

44、0！兩邊完兩邊完全對稱全對稱差放放大的是兩輸入端的差差放放大的是兩輸入端的差：uo=Au（ui1-ui2）兩輸入端中一個為兩輸入端中一個為同相輸入端同相輸入端（輸出與輸入同相位），（輸出與輸入同相位）， 一個為一個為反相輸入端反相輸入端（輸出與輸入反相位）（輸出與輸入反相位） 。ui1+UCCui2-UEERCVT1RB1RCVT2RB1REuORP差動放大電路差動放大電路放大差模信號，抑制共模信號，放大差模信號，抑制共模信號，02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQ=UUuUUUIIIIIIIII=1,22EQBQeBEQEEEQBQbeEQBEQbB

45、QEEIIRUVIIRRIURIV很小，所以小，且一般1.靜態(tài)分析靜態(tài)分析Q點：令點：令uI1= uI2=0BEQcCQCCCEQURIVU三、差動放大電路的分析三、差動放大電路的分析BEQBEQbBQEQ)(UURIU=0 )()(C2CQ2C1CQ1C2C1O=uuuuuuu0 cIcOcc=AuuA，參數(shù)理想對稱時共模放大倍數(shù)C21CC21CB21Buuiiii=2.動態(tài)分析動態(tài)分析對于每一邊電對于每一邊電路，路，Re=?等效電阻等效電阻2ReICI2I1uuu=（1）輸入共模信號）輸入共模信號uic（數(shù)值相等、極性相同數(shù)值相等、極性相同的輸入信號）的輸入信號）Re的共模負反饋作用：的共

46、模負反饋作用：抑制共模信號抑制共模信號 溫度變化所引起的兩個管子的變化是溫度變化所引起的兩個管子的變化是同方向同方向的，的，可以等效為共模信號，因此可以等效為共模信號，因此Re具有具有抑制共模信號、抑抑制共模信號、抑制零漂制零漂的作用。的作用。如如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 RC+UCC uo ui1 RERC ui2 UEE T1T2C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiii=iE1= iE2，Re中電流不變，中電流不變， uE=0。即即Re 對差模信號無反饋作用。對差模信號無反饋作用。2/IdI2I1uuu=（2）輸入差模信號）輸入差模信號uid（

47、數(shù)值相等，極性相反數(shù)值相等，極性相反的輸入信號）的輸入信號） uid加入后，電路對加入后，電路對稱，兩輸入端相對于發(fā)稱，兩輸入端相對于發(fā)射極射極E，相當于加上了，相當于加上了數(shù)值相等，極性相反數(shù)值相等，極性相反的的輸入信號。輸入信號。E等效為等效為交流地交流地。 )(2bebBIdrRiu=)2(2LcCOdRRiu= )(2bebirRR=差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)bebLcd1I1C1IdOdd)2( 22rRRRAuuuuA=IdOdduuA= 2coRR =雖然用了兩個晶體雖然用了兩個晶體管，管，差模電壓放大差模電壓放大能力能力僅相當于單管僅相當于單管共射電路。但是溫共射電路。但是溫漂降

48、低了。漂降低了。差模輸入差模輸入交流分析交流分析（3）動態(tài)參數(shù)：）動態(tài)參數(shù)：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR。下，在參數(shù)理想對稱的情況=CMRcdCMR KAAK在實際應用時，信號源需要有在實際應用時，信號源需要有“ 接地接地”點，以避點，以避免干擾；或負載需要有免干擾；或負載需要有“ 接地接地”點，以安全工作。點，以安全工作。共模抑制比共模抑制比KCMR：綜合考察差分放大電路綜合考察差分放大電路放大差模信號放大差模信號的能力和的能力和抑制抑制共模信號共模信號的能力。的能力。雙端輸入雙端輸出（雙端輸入雙端輸出（雙入雙出雙入雙出）雙端輸入單端輸出（雙端輸入單端輸出（雙入單出雙入單出）單端輸入

49、雙端輸出（單端輸入雙端輸出（單入雙出單入雙出）單端輸入單端輸出（單端輸入單端輸出（單入單出單入單出）根據(jù)信號源和負載的接地情況，差分放大電根據(jù)信號源和負載的接地情況，差分放大電路有四種接法：路有四種接法：4. 四種接法的比較：電路四種接法的比較：電路參數(shù)參數(shù)理想對稱條件下理想對稱條件下輸入方式：輸入方式： Ri均為均為2(Rb+rbe)；雙端差模輸入時無共模信號輸入，單端輸入時有共模信號輸入。雙端差模輸入時無共模信號輸入，單端輸入時有共模信號輸入。輸出方式：輸出方式：Q點、點、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均與之有關。均與之有關。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA=雙端輸

50、出： 長尾式差分放大電路中，長尾式差分放大電路中，Re 越大，共模負反饋越強，單端越大，共模負反饋越強，單端輸出時的輸出時的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放大電路的性能越好。越大，差分放大電路的性能越好。 但在保持靜態(tài)電流不變時，但在保持靜態(tài)電流不變時，Re 越大，越大，VEE越大，越大，不合適不合適。五五、具有恒流源的差分放大電路、具有恒流源的差分放大電路為什么要采用電流源？為什么要采用電流源？既想提高長尾電阻既想提高長尾電阻Re ，又想不用很高的電源又想不用很高的電源VEE，怎么辦？，怎么辦？解決方法：采用電流源替換解決方法：采用電流源替換Re ！電流源內阻為電流源內阻為。近似為恒流近

51、似為恒流3BEQEE2123C3EB32RUVRRRIIII，恒流源恒流源式式差分放大電路差分放大電路靜態(tài)分析計算：靜態(tài)分析計算：23EE21IIIE=理想時，理想時，IC3恒定，恒定，T3等效交流電阻為等效交流電阻為。對于共模信號負反饋無窮大，使對于共模信號負反饋無窮大，使C=。 實際上，由于電路元件參數(shù)難以理想對稱，管子實際上，由于電路元件參數(shù)難以理想對稱，管子T1和和T2難難以絕對平衡，為此，常在以絕對平衡，為此，常在T1和和T2發(fā)射極之間接一個電位器發(fā)射極之間接一個電位器RW進行進行調零調零（ ui1=ui2=0時，時，uo=0 ）。）。1) RW取值應大些？還是小些？取值應大些？還是

52、小些？2) RW對動態(tài)參數(shù)的影響？對動態(tài)參數(shù)的影響？3) 若若RW滑動端在中點，寫出滑動端在中點，寫出Ad、Ri的表達式。的表達式。2)1 (WbebcdRrRRA=Wbebi)1 ()(2RrRR=六、差分放大電路的改進六、差分放大電路的改進1. 加調零電位器加調零電位器RW2. 場效應管差分放大電路場效應管差分放大電路doidmd2 RRRRgA=若若uI1=10mV，uI2=5mV，則則uId=？ uIc=？uId=5mV ，uIc=7.5mV討論討論 u u+ uo A u 0 ：開環(huán)電壓放大倍數(shù)開環(huán)電壓放大倍數(shù)5.4.2. 5.4.2. 集成運放集成運放u ：反相輸入端反相輸入端；u

53、+ ：同相輸入端同相輸入端；uo ：輸出端輸出端。)(0 = =uuAuuo符號：符號：集成運算放大器的應用舉例集成運算放大器的應用舉例RT-UCC (-15V)R1UT510kR2+-+A110kR310kR410kR5+-+A2+UCC (15V)R2RRP1220KRRP210K4.7kR6Uo1Uo210kR7+-+A3Uo3R810kR9R5-+A4R10R12Uo4VR11RRP3RRP3RRP3UR10kR13+-+A5R1410kR15R16+UCC (+15V)VDER2R17FUFU溫度檢測控制電路溫度檢測控制電路溫度傳感器溫度傳感器跟隨器跟隨器變換、定標電路變換、定標電路

54、跟隨器跟隨器遲滯比較器遲滯比較器反相器反相器光耦、繼電器、加熱器光耦、繼電器、加熱器集成運算放大器的傳輸特性集成運算放大器的傳輸特性正飽和區(qū)正飽和區(qū)： = =uuuiouomUomU線性區(qū)線性區(qū)：)( = =uuAuuoo,oomuu uU= 負飽和區(qū)負飽和區(qū)：,oomuu uU= 理想運算放大器理想運算放大器1 1、理想運放理想運放： rid KCMRR ro 0Au 2 2、理想運放的理想運放的傳輸特性傳輸特性 uo=f（ui）uoui = u+ - u- +Uom -Uom理想運放理想運放有無線性有無線性區(qū)？區(qū)？3 3、理想運放的分析依據(jù)理想運放的分析依據(jù)因為因為： ri d = u u

55、+ uo ii+1） i = i+ =0因為因為： u+ - u- = uo / A u 02） u+ = u-uo 為有限值為有限值， A u 0 為為 結論結論2 2只適用于理想運放閉環(huán)線性應用時！只適用于理想運放閉環(huán)線性應用時！注意注意！“虛斷虛斷”“虛短虛短”結論結論1 1適用于理想運放工作在線性和飽和時！適用于理想運放工作在線性和飽和時！在實際中，集成運放的在實際中，集成運放的Au0， ri d不可能是無窮大不可能是無窮大 ，所以所以“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”是兩個近似的結論。是兩個近似的結論。理想運放的線性區(qū)趨近于理想運放的線性區(qū)趨近于0，所以，所以運放要工作在線性區(qū)，必須引入運

56、放要工作在線性區(qū)，必須引入深度負反饋。深度負反饋。虛地虛地1. 1. 比例運算電路比例運算電路1 1） 反相比例運算電路反相比例運算電路uiuo0uu= = = i1=ifi+= i- = 0i1ifi-i+u+u-基本運算電路基本運算電路_+ + RfR1R2foiRuRu = =1ifouRRu1 = =1RRuuAfiouf = = = uo 與與 ui 為比例關系為比例關系 uo 與與 ui 反相位反相位 若若Rf=R1，則為，則為 反相器反相器 R2 ： 平衡電阻，保平衡電阻，保持運放輸入級電路的對持運放輸入級電路的對稱性稱性 R2=R1/Rf_+ + RfR1R2uiuoifouRRu1 = =電位為電位為0 0，虛地，虛地2 2） 同相比例運算電路同相比例運算電路uiuo_+ + RfR1R2u-= u+= ui沒有虛地概念。沒有虛地概念。i1ifi-i+u+u-i+= i- = 0i1= if = = （ui - uo ）/ Rf- ui / R1ifouRRu)1(1 = = uo 與與 ui 為比例關系為比例關系 uo 與與 ui 同相位同相位 R2 ： 平衡電阻平衡電阻 R2=R1/Rf_+ + RfR1R2uiuoifouRRu)1(1 = =同相比例系數(shù)也即電壓同相比例系數(shù)也即電壓放大倍數(shù)