模擬電子技術(shù)3章

1、第第3章章 常見實(shí)用單元電路常見實(shí)用單元電路3.13.1分壓式射極偏置放大電路分壓式射極偏置放大電路3.23.2差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路3.33.3功率放大電路功率放大電路3.43.4調(diào)諧放大電路調(diào)諧放大電路3.53.5電流源電路電流源電路 3.1 分壓式射極偏置放大電路分壓式射極偏置放大電路3.1.1 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的必要性 電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不但決定了電路是否會(huì)產(chǎn)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不但決定了電路是否會(huì)產(chǎn)生失真，而且還影響著電壓放大倍數(shù)、輸入電生失真，而且還影響著電壓放大倍數(shù)、輸入電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。實(shí)際上，電源電壓的波動(dòng)、元阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。實(shí)際上，電源電壓的波動(dòng)、元件的老化以及

2、溫度變化所引起的三極管參數(shù)的件的老化以及溫度變化所引起的三極管參數(shù)的變化，都會(huì)造成靜態(tài)工作點(diǎn)的不穩(wěn)定，影響放變化，都會(huì)造成靜態(tài)工作點(diǎn)的不穩(wěn)定，影響放大性能，有時(shí)甚至使電路無法正常工作。在引大性能，有時(shí)甚至使電路無法正常工作。在引起起Q點(diǎn)不穩(wěn)定的諸多因素中，溫度對三極管參點(diǎn)不穩(wěn)定的諸多因素中，溫度對三極管參數(shù)的影響是最為主要的。主要體現(xiàn)在下面三個(gè)數(shù)的影響是最為主要的。主要體現(xiàn)在下面三個(gè)方面。方面。溫度升高，使溫度升高，使ICBO和和增加，增加，UBEQ的減小的減小 ICBO是集電區(qū)少子漂移形是集電區(qū)少子漂移形成的，它會(huì)隨溫度升高而增成的，它會(huì)隨溫度升高而增加。一般溫度每升高加。一般溫度每升高10

3、C，ICBO增加一倍。硅半導(dǎo)體中增加一倍。硅半導(dǎo)體中少子濃度比鍺低，受溫度影少子濃度比鍺低，受溫度影響比鍺管小。響比鍺管小。 1溫度升高使溫度升高使UBEQ減小，減小，IBQ增加增加 三極管由半導(dǎo)體材料制成，而半導(dǎo)體具有熱敏性，溫度三極管由半導(dǎo)體材料制成，而半導(dǎo)體具有熱敏性，溫度升高時(shí)，少數(shù)載流子的濃度會(huì)明顯增加，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，從輸升高時(shí)，少數(shù)載流子的濃度會(huì)明顯增加，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，從輸入特性曲線上看，會(huì)導(dǎo)致輸入特性曲線左移，入特性曲線上看，會(huì)導(dǎo)致輸入特性曲線左移，UBEQ減小，減小，IBQ增增加。如圖加。如圖3-1所示，虛線表示溫度升高以后的輸入特性曲線。一所示，虛線表示溫度升高以后的輸入特性

4、曲線。一般溫度升高般溫度升高1C，UBEQ減小減小2 2.5mV。2溫度升高使溫度升高使ICBO增加增加圖圖3-1 溫度對輸入特性的影響溫度對輸入特性的影響uBEiB (mA)OQQ 2溫度升高使溫度升高使ICBO增加增加 ICBO是集電區(qū)少子漂移形成的，它會(huì)隨溫度升高而增是集電區(qū)少子漂移形成的，它會(huì)隨溫度升高而增加。一般溫度每升高加。一般溫度每升高10C，ICBO增加一倍。硅半導(dǎo)體中少增加一倍。硅半導(dǎo)體中少子濃度比鍺低，受溫度影響比鍺管小。子濃度比鍺低，受溫度影響比鍺管小。3溫度升高使溫度升高使增加，增加，ICQ增加增加 由于基區(qū)摻雜濃度很低，多子由于基區(qū)摻雜濃度很低，多子所占的比例相對很小

5、，溫度升高時(shí)，所占的比例相對很小，溫度升高時(shí)，多子所占的比例會(huì)更小。這樣，發(fā)多子所占的比例會(huì)更小。這樣，發(fā)射區(qū)多數(shù)載流子在從發(fā)射區(qū)運(yùn)動(dòng)到射區(qū)多數(shù)載流子在從發(fā)射區(qū)運(yùn)動(dòng)到集電區(qū)的過程中，被復(fù)合的機(jī)會(huì)相集電區(qū)的過程中，被復(fù)合的機(jī)會(huì)相對減小，使電流放大系數(shù)對減小，使電流放大系數(shù)增加，增加，并最終使集電極電流并最終使集電極電流IC增加。如圖增加。如圖3-2所示，虛線表示溫度升高以后所示，虛線表示溫度升高以后的輸入特性曲線。溫度每升高的輸入特性曲線。溫度每升高1C，增加增加0.5 1，輸出特性曲線間的，輸出特性曲線間的間隔隨溫度升高而加大。間隔隨溫度升高而加大。iC (mA)uCE (V)O圖圖3-2 溫

6、度對輸出特性的影響溫度對輸出特性的影響QQ3.1.2 分壓式射極偏置放大電路分壓式射極偏置放大電路+ReRSI1Rb1RLRc+C1C2+VT+VCCRb2CeI2IBQICQ圖圖3-3 分壓式負(fù)反饋放大電路分壓式負(fù)反饋放大電路uS1.電路組成及電路組成及Q點(diǎn)穩(wěn)定原理點(diǎn)穩(wěn)定原理 發(fā)射極上串接一個(gè)電阻發(fā)射極上串接一個(gè)電阻Re，當(dāng)溫度升高引起當(dāng)溫度升高引起ICQ增加時(shí)，增加時(shí)，Re上電壓隨之增加。由于基極上電壓隨之增加。由于基極電位電位UBQ基本不變，發(fā)射結(jié)上基本不變，發(fā)射結(jié)上的電壓的電壓UBEQ = UBQ - IEQRe將減將減小，使小，使IBQ自動(dòng)減小，結(jié)果抑自動(dòng)減小，結(jié)果抑制了制了ICQ的

7、增加，達(dá)到穩(wěn)定的增加，達(dá)到穩(wěn)定Q點(diǎn)的目的。該電路又叫分壓式點(diǎn)的目的。該電路又叫分壓式負(fù)反饋放大電路。負(fù)反饋放大電路。 基極偏置電路由基極偏置電路由Rb1和和Rb2組成，利用其分壓作用將基極電位基本上穩(wěn)組成，利用其分壓作用將基極電位基本上穩(wěn)定在某一數(shù)值上。適當(dāng)選擇定在某一數(shù)值上。適當(dāng)選擇Rb1和和Rb2的值，使的值，使I1IB，I2I1,可認(rèn)為基極電可認(rèn)為基極電位基本上為一固定值位基本上為一固定值UBQRb2VCC/(Rb1+Rb2)，不受溫度影響。，不受溫度影響。 與與Re并聯(lián)的電容并聯(lián)的電容Ce，稱為發(fā)射極旁路電容，稱為發(fā)射極旁路電容，用以短路交流，使用以短路交流，使Re對放大電路的電壓放對

8、放大電路的電壓放大倍數(shù)不產(chǎn)生影響，大倍數(shù)不產(chǎn)生影響，故要求它對信號(hào)呈現(xiàn)故要求它對信號(hào)呈現(xiàn)的容抗越小越好，因的容抗越小越好，因此，在低頻放大電路此，在低頻放大電路中中Ce通常也采用容量通常也采用容量較大的電解電容。較大的電解電容。us為為信號(hào)源電壓，信號(hào)源電壓，Rs為信號(hào)為信號(hào)源內(nèi)阻。源內(nèi)阻。+ReRSI1Rb1RLRc+C1C2+VT+VCCRb2CeI2IBQICQ圖圖3-3 分壓式負(fù)反饋放大電路分壓式負(fù)反饋放大電路uS2.靜態(tài)分析靜態(tài)分析ReI1Rb1RcVTRb2I2IBQICQ圖圖3-4 圖圖3-3的直流通路的直流通路VCC 將圖將圖3-1所示電路中所有電容所示電路中所有電容均斷開即可

9、得到該放大電路的直均斷開即可得到該放大電路的直流通路。流通路。 CCb2b1b2BQVRRRU eBEQBQEQCQRUUII )R(RIVRIRIVUecCQCCeEQcCQCCCEQ IICQBQ (3-1) (3-2)(3-3)(3-4) 鍺管）硅管）(20)I(10(10)I(5IBQBQ1 鍺管）硅管）(3)V(1(5)V(3UBQ3.放大性能分析放大性能分析 VT圖圖3-5 (a)交流通路交流通路 (b)交流等效電路交流等效電路圖圖3-2電路的交流等效電路電路的交流等效電路+RL_+RC_Rb2Rb1Rsus+RL_+RC_Rb2Rb1Rsusrbeuiuououii1ibici1

10、ibicbeb2b1/RRr coRR 1輸入電阻輸入電阻(3-6)(3-5)2輸出電阻輸出電阻 beib2ib1iiiiiRRRruuuuiu beLbeLciouR/RRArruu (3-7)3電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 信號(hào)源內(nèi)阻的存在，使得信號(hào)源電壓信號(hào)源內(nèi)阻的存在，使得信號(hào)源電壓us不可能全部加不可能全部加到放大電路的輸入端，利用率下降。到放大電路的輸入端，利用率下降。Rs超大，放大電路的超大，放大電路的輸入電阻越小時(shí)，輸入電阻越小時(shí)，us的利用率就越低?？紤]到的利用率就越低?？紤]到Rs對放大電對放大電路放大特性的影響，常引用路放大特性的影響，常引用源電壓放大倍數(shù)源電壓放大倍數(shù)Aus這

11、一指標(biāo)，這一指標(biāo)，它定義為輸出電壓它定義為輸出電壓uo與信號(hào)源電壓與信號(hào)源電壓us之比，即之比，即iosiusAuuuu usiiARRR ，souuAus (3-8)(3-9)3.2 差動(dòng)放大電路差動(dòng)放大電路圖圖3-6 差動(dòng)放大電路的組成差動(dòng)放大電路的組成(a) 工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的組合工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的組合 (b) 基本差動(dòng)放大電路基本差動(dòng)放大電路+VCCRb1VTRCRb2ReRb2RCRb1VTui1ui2+_+_uiuoVTC1_+VCC+Rb1C2+RCRb2C3ReRb2C3RCRb1Re+C2VTC1_+uiuo3.2.1 差動(dòng)放大電路的結(jié)構(gòu)及工作原理差動(dòng)放大電路的結(jié)構(gòu)及工作原理1.

12、差動(dòng)放大電路的組成差動(dòng)放大電路的組成 差動(dòng)放大電路由兩個(gè)完全對稱的共發(fā)射極電路組成，如圖差動(dòng)放大電路由兩個(gè)完全對稱的共發(fā)射極電路組成，如圖3-6所示。構(gòu)成所謂所示。構(gòu)成所謂雙入、雙出結(jié)構(gòu)。發(fā)射極電阻和電容用其并聯(lián)值代替。在靜態(tài)，兩個(gè)三極管集電雙入、雙出結(jié)構(gòu)。發(fā)射極電阻和電容用其并聯(lián)值代替。在靜態(tài)，兩個(gè)三極管集電極電位相等，故可將輸出耦合電容省掉。為了將輸入耦合電容也省掉，采取圖極電位相等，故可將輸出耦合電容省掉。為了將輸入耦合電容也省掉，采取圖3-6（b）的接法，成為直接耦合方式。電路組合后，后面將會(huì)看到去掉旁路電容，）的接法，成為直接耦合方式。電路組合后，后面將會(huì)看到去掉旁路電容，電路的性能

13、會(huì)更好。電路的性能會(huì)更好。2.差動(dòng)放大電路的工作原理差動(dòng)放大電路的工作原理圖圖3-7 差動(dòng)放大電路的直流通路差動(dòng)放大電路的直流通路VT+VCCRb1RCRb2Rb2RCReVTRb11) 靜態(tài)分析靜態(tài)分析EQeR2II CCb2b1b2BVRRRU 基極電位近似為基極電位近似為 IICQBQ (3-11)2R(RIV2RIRIVUecCQCCeEQcCQCCCEQ (3-12)(3-12)eBEQBREQCQ2RUUI21IIe (3-10) 發(fā)射極電阻發(fā)射極電阻Re中的電流為兩管發(fā)中的電流為兩管發(fā)射極電流之和射極電流之和2) 差模放大作用差模放大作用 當(dāng)兩個(gè)輸入端的信號(hào)大小相等，極性相反時(shí)，

14、稱為差當(dāng)兩個(gè)輸入端的信號(hào)大小相等，極性相反時(shí)，稱為差模輸入方式。此時(shí)，模輸入方式。此時(shí)，ui1 = uid1，ui2 = uid2 = -uid1，uid1、uid2稱稱為差模輸入信號(hào)。對差模信號(hào)而言，為差模輸入信號(hào)。對差模信號(hào)而言，Re相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路；有由于；有由于ui1 = -ui2，所以有，所以有uod1 = -uod2。兩個(gè)輸入信號(hào)之差稱為差模輸。兩個(gè)輸入信號(hào)之差稱為差模輸入電壓，用入電壓，用uid表示，即表示，即 uid = ui1-ui2 = 2 ui1兩個(gè)輸出信號(hào)之差稱為差模輸出電壓，用兩個(gè)輸出信號(hào)之差稱為差模輸出電壓，用uod表示，即表示，即 uod = uod1- uo

15、d2uod與與uid之比，稱為差模電壓放大倍數(shù)，用之比，稱為差模電壓放大倍數(shù)，用Aud表示，即表示，即u1i1od1i2i1od2od1idodudA22A uuuuuuuu 差模輸入、雙端輸出時(shí)，差模電壓放大倍數(shù)等于單管電差模輸入、雙端輸出時(shí)，差模電壓放大倍數(shù)等于單管電路的電壓放大倍數(shù)。路的電壓放大倍數(shù)。 當(dāng)兩個(gè)輸入端的信號(hào)大小相等，極性相同時(shí)，稱為共模輸入方式。當(dāng)兩個(gè)輸入端的信號(hào)大小相等，極性相同時(shí)，稱為共模輸入方式。此時(shí)，此時(shí)，ui1= ui2= uic， uic稱為共模輸入信號(hào)稱為共模輸入信號(hào)。在共模信號(hào)的作用下，流過公。在共模信號(hào)的作用下，流過公共發(fā)射極電阻共發(fā)射極電阻Re上的總電流

16、為一個(gè)三極管發(fā)射極電流的兩倍。上的總電流為一個(gè)三極管發(fā)射極電流的兩倍。Re上的電壓上的電壓為單管應(yīng)用時(shí)的兩倍。由于為單管應(yīng)用時(shí)的兩倍。由于ui1 = ui2 = uic，所以有，所以有uoc1 = uoc2，輸出，輸出 兩端的兩端的電壓電壓uoc等于零，等于零， uoc稱為共模輸出電壓稱為共模輸出電壓。uoc與與uic之比，稱為之比，稱為共模電壓放大共模電壓放大倍數(shù)倍數(shù)，用，用Auc表示即表示即3）共模抑制作用）共模抑制作用0Aicoc2oc1icocuc uuuuu差動(dòng)放大電路對共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用。差動(dòng)放大電路對共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制作用。 溫度變化或電源電壓波動(dòng)引起兩管集電極電流變化，

17、可以溫度變化或電源電壓波動(dòng)引起兩管集電極電流變化，可以等效地視為在輸入端加共模信號(hào)的結(jié)果?？梢?，等效地視為在輸入端加共模信號(hào)的結(jié)果?？梢?，差動(dòng)放大電差動(dòng)放大電路對溫度漂移具有很強(qiáng)的抑制作用。路對溫度漂移具有很強(qiáng)的抑制作用。另外，伴隨輸入信號(hào)一另外，伴隨輸入信號(hào)一起引入到兩個(gè)基極的外界干擾信號(hào)也都可以看作共模輸入信起引入到兩個(gè)基極的外界干擾信號(hào)也都可以看作共模輸入信號(hào)而被抑制。號(hào)而被抑制。4）任意雙輸入信號(hào)的分解）任意雙輸入信號(hào)的分解 當(dāng)兩個(gè)輸入端的信號(hào)既不是差模信號(hào)，又不是共模信號(hào)時(shí)，可以看當(dāng)兩個(gè)輸入端的信號(hào)既不是差模信號(hào)，又不是共模信號(hào)時(shí)，可以看作是差模信號(hào)與共模信號(hào)疊加的結(jié)果。作是差模信號(hào)

18、與共模信號(hào)疊加的結(jié)果。將任意雙輸入信號(hào)將任意雙輸入信號(hào)ui1、ui2分解分解為差模信號(hào)與共模信號(hào)的公式為為差模信號(hào)與共模信號(hào)的公式為i2i1iduuu 2i2i1icuuu icidi12uuu icidi22uuu ；反之反之； 如果一個(gè)差動(dòng)放大電路的共模電壓放大倍數(shù)不為零，共模信號(hào)的如果一個(gè)差動(dòng)放大電路的共模電壓放大倍數(shù)不為零，共模信號(hào)的輸出就會(huì)疊加在差模信號(hào)的輸出上，這也是產(chǎn)生誤差的重要原因。輸出就會(huì)疊加在差模信號(hào)的輸出上，這也是產(chǎn)生誤差的重要原因。 差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)Aud與共模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)Auc之比的絕對值，之比的絕對值，稱為稱為共模抑制比，共模抑制比

19、，記作記作 ucudCMRAA K 共模抑制比越大，差動(dòng)放大電路的性能越好。在電路參數(shù)理想對稱共模抑制比越大，差動(dòng)放大電路的性能越好。在電路參數(shù)理想對稱的情況下，的情況下， CMRK+VCCRb1VTRCRb2ReRb2RCRb1VTui1ui2+_+_uouic+_+_id21uid21u i2i1iduuu 2i2i1icuuu 4）任意雙輸入）任意雙輸入 信號(hào)的分解信號(hào)的分解T2+VCCT1RC1RC2-VEERLuoui1ui2+_+_Re3.2.2 3.2.2 長尾式差動(dòng)放大電路長尾式差動(dòng)放大電路1.長尾式差動(dòng)放大電路長尾式差動(dòng)放大電路 雙端輸入雙端輸入雙端輸出雙端輸出雙電源供電雙電

20、源供電T2+VCCT1RC1RC2-VEERLuoui1ui2+_+_Re 在差動(dòng)放大電路中，公共發(fā)射在差動(dòng)放大電路中，公共發(fā)射極電阻極電阻Re上的電壓是單管電路的上的電壓是單管電路的兩倍。這雖然對穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)兩倍。這雖然對穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)有利，但卻使靜態(tài)集有利，但卻使靜態(tài)集-射極電壓射極電壓UCEQ減小，進(jìn)而使電路輸出信號(hào)減小，進(jìn)而使電路輸出信號(hào)的幅度受到限制。為此，常引入的幅度受到限制。為此，常引入負(fù)電源負(fù)電源VEE，使，使Re上的壓降由負(fù)電上的壓降由負(fù)電源承擔(dān)。此時(shí)，基極偏置電阻源承擔(dān)。此時(shí)，基極偏置電阻Rb1和和Rb2可以省去不用，電路同樣可可以省去不用，電路同樣可以建立正常的放大條件

21、，如圖以建立正常的放大條件，如圖3-8(a)所示。通常將該電路稱為長所示。通常將該電路稱為長尾式差動(dòng)放大電路。尾式差動(dòng)放大電路。圖圖3-8 長尾式差動(dòng)放大電路長尾式差動(dòng)放大電路(a)原理電路原理電路 T2VCCT1RC2RC1ReVEEeeRBEQEERIUVBQER)I1 (2I2IeeEEeBEQEEBQR2V)R1 (2UVIBQCQIIBEQCCQCCCEQURIVU T2+VCCT1RC1RC2-VEERLuoui1ui2+_+_Re1) 靜態(tài)分析靜態(tài)分析由于電路結(jié)構(gòu)對稱，管子特性一致。由于電路結(jié)構(gòu)對稱，管子特性一致。IBQ1=IBQ2 = IBQICQ1=ICQ2=ICQUCEQ1

22、=UCEQ2 =UCEQ2) 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析（1）差模放大作用）差模放大作用ui1= -ui2即相當(dāng)于輸入一對差模信號(hào)即相當(dāng)于輸入一對差模信號(hào)ib1= -ib2 ie1= -ie2 uc1= -uc2流過流過Re上的交流電流：上的交流電流：ie=ie1+ie2= 0Re上交流壓降為上交流壓降為0。因此，畫交流通路時(shí)，因此，畫交流通路時(shí)，Re可視為短路，即兩管的發(fā)射極接地?？梢暈槎搪?，即兩管的發(fā)射極接地。由由uc1= -uc2可知可知RL兩端電位一端為正，一端為負(fù)，兩端電位一端為正，一端為負(fù)，RL的中點(diǎn)應(yīng)的中點(diǎn)應(yīng)是地電位，是地電位，即每管對地的負(fù)載電阻為即每管對地的負(fù)載電阻為RL/2.T2+V

23、CCT1RC1RC2-VEERLuoui1ui2+_+_Reib1ib2ic2ic1T1RC1ui1ui2+RC2T2uo1uo2uoduid+_LR21LR21beLcudRRA21r/beid2RrcodR2R差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù): 差模輸入電阻差模輸入電阻: 差模輸出電阻差模輸出電阻: +RC_uidib_ibicicrbeRCuodLR21LR21rbe2) 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析（1）差模放大作用）差模放大作用ui1=ui2=uicib1=ib2 ie1=ie2流過流過Re上的電流：上的電流：iRe=ie1+ie2=2 ie1Re上的電壓：上的電壓： uRe=ie1 2Reuo1=uo

24、22)動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析（2）共模抑制作用）共模抑制作用T2+VCCT1RC1RC2-VEERLuocui1ui2+_+_ReicocucuuA0ico2o1uuuT1RC1+_RC2T2uo1uocui cib1ib2ic2ic1Re2ieuo2LR21LR210AucR2)1 (21Rebeicrcoc2RR共模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù):共模輸入電阻共模輸入電阻:共模輸出電阻共模輸出電阻:（2）共模抑制作用）共模抑制作用2) 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 Re對每個(gè)晶體管的對每個(gè)晶體管的共模信號(hào)有共模信號(hào)有2Re的負(fù)反的負(fù)反饋效果，饋效果，即使單端輸出即使單端輸出時(shí)，共模信號(hào)也會(huì)得到時(shí)，共模信號(hào)也會(huì)得到很強(qiáng)

25、的抑制。容易求得很強(qiáng)的抑制。容易求得單端輸出時(shí)的共模放大單端輸出時(shí)的共模放大倍數(shù)為倍數(shù)為eLcebeLceibbeibLccicocuc2)(1212ARR/RRrR/RR)i(riR/Riuu 可見，單端輸出時(shí)，差動(dòng)放大電路對共模信號(hào)的抑制能可見，單端輸出時(shí)，差動(dòng)放大電路對共模信號(hào)的抑制能力與發(fā)射極公共電阻力與發(fā)射極公共電阻Re關(guān)系密切。關(guān)系密切。Re越大，越大， Auc越小，越小， 共模共模抑制作用越強(qiáng)。抑制作用越強(qiáng)。T1RC+RCT2uo1uocui cib1ib2ic2ic1Re2ieLR+-T2VCCT1RC2RC1ReVEET1RC1+_RC2T2uo1uocui cReuo2LR

26、21LR21beLcudRRA21r/beid2RrcodR2R0AucR2)1 (21RebeicrcocR2R差模參數(shù)：差模參數(shù)： 共模參數(shù)：共模參數(shù)： T1RC1ui1ui2+RC2T2uo1uo2uoduid+_LR21LR21eEEeBEQEEBQR2V)R1 (2UVIBQCQIIBEQCCQCCCEQURIVU 靜態(tài)參數(shù)：靜態(tài)參數(shù)： 小小 結(jié)結(jié) 小結(jié)小結(jié)ucudCMRAAK共模抑制比共模抑制比 :差動(dòng)放大電路對溫度漂移具有很強(qiáng)的抑制作用。另外，差動(dòng)放大電路對溫度漂移具有很強(qiáng)的抑制作用。另外，伴隨輸入信號(hào)一起引入到兩個(gè)基極的外界干擾信號(hào)也伴隨輸入信號(hào)一起引入到兩個(gè)基極的外界干擾信號(hào)

27、也都可以看作共模輸入信號(hào)而被抑制都可以看作共模輸入信號(hào)而被抑制。差動(dòng)放大電路對差模信號(hào)有良好的放大能力而對共差動(dòng)放大電路對差模信號(hào)有良好的放大能力而對共模信號(hào)有較強(qiáng)的抑制能力模信號(hào)有較強(qiáng)的抑制能力 在差模輸入、雙端輸出時(shí)，差模電壓放大倍數(shù)等于在差模輸入、雙端輸出時(shí)，差模電壓放大倍數(shù)等于單管電路的電壓放大倍數(shù)。單管電路的電壓放大倍數(shù)。(注意對負(fù)載的處理注意對負(fù)載的處理) 在共模輸入、雙端輸出時(shí)在共模輸入、雙端輸出時(shí),共模電壓放大倍數(shù)等于零共模電壓放大倍數(shù)等于零. 【例【例3.2.2】如】如 圖所示差動(dòng)放大電路圖所示差動(dòng)放大電路中，已知：中，已知：VCC = VEE = 12V，Rc= Re =1

28、0k ，晶體管的晶體管的 =100， ， VBEQ = 0.6V，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻RL =20k 。試求：試求：（1）放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；）放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）畫出放大電路的差模微變）畫出放大電路的差模微變 等效電路，并求差模電壓放大倍數(shù)，等效電路，并求差模電壓放大倍數(shù)，差模輸入電阻和輸出電阻。差模輸入電阻和輸出電阻。例題例題200bbrT2+VCCT1RCRC-VEERLuoui1ui2+_+_Re例題例題 解：（解：（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)）求靜態(tài)工作點(diǎn)A)(61010100212R2VI3eEEBQ(mA)606100IIBQCQ.(V)61010106012RIVU33cCQCC

29、CQ.V66UVUBEQCQCQ. （2）放大電路的差模微變等效電路（略）放大電路的差模微變等效電路（略）差模電壓放大倍數(shù)：差模電壓放大倍數(shù)：k534A6mV26200ImV26ImV26)1 (BQbbEQbbbe.rrr1105341010100R21RAbeLcud./r/k08954422Rbeid.rk20R2Rcod差模輸入電阻：差模輸入電阻：差模輸出電阻：差模輸出電阻：三極管發(fā)射結(jié)交流等效電阻為：三極管發(fā)射結(jié)交流等效電阻為：2. 2. 差分放大電路的四種接法差分放大電路的四種接法 雙入、雙出雙入、雙出 雙入、單出雙入、單出 單入、雙出單入、雙出 單入、單出單入、單出基于不同的應(yīng)用

30、場合，有基于不同的應(yīng)用場合，有雙雙、單端輸入和單端輸入和雙雙、單端輸出的情況。單端輸出的情況。所謂所謂“單端單端”指一端接地。指一端接地?！皢味藛味恕钡那闆r，還具有共模抑制能力嗎？的情況，還具有共模抑制能力嗎？(1) 靜態(tài)分析靜態(tài)分析IEQ= I IEQ1=I IEQ2=(VEEUBEQ)22Re UCEQ1= =UCQ1+VEE2R2ReI IEQ1) 1) 雙端輸入、單端輸出電雙端輸入、單端輸出電路路I IBQ=I IBQ1=I IBQ2=I IEQ/(1+ )注意：由于輸出回路的不對稱性，注意：由于輸出回路的不對稱性，UCEQ1UCEQ2。uo+T1 T2+VCCRCRCRe-VEERL

31、ui+_UCQ1=VCCR RL(R(RC C+R+RL)I)IC CR RLR RC C(R(RC C+R+RL) )UCEQ2=VCC+VEEICQ(RC+2Re)RRR(R21ALcLbeLud/r)/RRR(2RR)R2(1RALcLeLebeLucrbeid2RrcodRR(2)動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：1) 1) 雙端輸入、單端輸出電路雙端輸入、單端輸出電路（為雙端輸出的一半）（為雙端輸出的一半）（與雙端輸出相同）（與雙端輸出相同）（為雙端輸出的一半）（為雙端輸出的一半）（很小但不為零）（很小但不為零）beebeebeR2)R2(1rrrKCMR（很大但不為無窮大）（很大但不為無窮大）(

32、1)靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：與雙入雙出一樣與雙入雙出一樣2) 2) 單端輸入、雙端輸出單端輸入、雙端輸出 T2+VCCT1RCRCRe-VEERLuoui+_(2)動(dòng)態(tài)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)態(tài)分析：與雙入雙出一樣（略）與雙入雙出一樣（略）VT1VT2+VCCRCRCRe-VEERLuoui+(1)靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：與雙入單出的一樣（略）與雙入單出的一樣（略）3) 3) 單端輸入、單端輸出單端輸入、單端輸出(2)動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：與雙入單出的一樣。（略）與雙入單出的一樣。（略）)R/RR(rRLLbeLudc21A )2(ALcLbeLudR/RRrR 0Auc)/RRR(2RR)R2(1RALcLeLe

33、beLuc r CMRKbeid2rR cod2RR codRR beebeebeCMRR2)R2(1Krrr 主要主要用途用途差模放差模放大倍數(shù)大倍數(shù)共模放共模放大倍數(shù)大倍數(shù)共模共模抑制比抑制比差模輸差模輸出電阻出電阻差模輸差模輸入電阻入電阻輸入輸出均不接地輸入輸出均不接地對稱輸入輸出的場合對稱輸入輸出的場合將單端輸入轉(zhuǎn)換為將單端輸入轉(zhuǎn)換為雙端輸出的場合雙端輸出的場合將雙端輸入轉(zhuǎn)換為將雙端輸入轉(zhuǎn)換為單端輸出的場合單端輸出的場合輸入輸出需要有輸入輸出需要有公共輸出端的場合公共輸出端的場合典典型型電電路路連接連接方式方式雙雙 端端 輸輸 出出單單 端端 輸輸 出出+VCCRCRCRe-VEERL

34、uoui+_+VCCRCRCRe-VEERLuoui+_+VCCRCRCRe-VEERLuoui+VCCRCRCRe-VEERLuoui+_雙雙 入入 雙雙 出出單單 入入 雙雙 出出單單 入入 單單 出出雙雙 入入 單單 出出表表3.1差動(dòng)放大電路四種連接方式及其性能差動(dòng)放大電路四種連接方式及其性能 1輸入方式與放大性能無關(guān)輸入方式與放大性能無關(guān) 差動(dòng)放大電路單端輸入時(shí)，相當(dāng)于差動(dòng)放大電路單端輸入時(shí)，相當(dāng)于ui1 = ui，ui2 = 0，兩個(gè)輸入端之，兩個(gè)輸入端之間的差模輸人信號(hào)就等于間的差模輸人信號(hào)就等于ui，由此可見，不管是雙端輸人方式，還是單，由此可見，不管是雙端輸人方式，還是單端輸

35、人方式，差動(dòng)放大電路的差模輸入電壓始終是兩個(gè)輸入端電壓之差端輸人方式，差動(dòng)放大電路的差模輸入電壓始終是兩個(gè)輸入端電壓之差值。因此，差模電壓放大倍數(shù)與輸入端的連接方式無關(guān)。同理，差動(dòng)放值。因此，差模電壓放大倍數(shù)與輸入端的連接方式無關(guān)。同理，差動(dòng)放大電路的差模輸入電阻、輸出電阻以及共模抑制比等也與輸入端的連接大電路的差模輸入電阻、輸出電阻以及共模抑制比等也與輸入端的連接方式無關(guān)。方式無關(guān)。 2輸出方式?jīng)Q定放大性能輸出方式?jīng)Q定放大性能 （1）差動(dòng)放大電路單端輸出電壓僅為雙端輸出電壓的一半，所以）差動(dòng)放大電路單端輸出電壓僅為雙端輸出電壓的一半，所以單端輸出電路的差模電壓放大倍數(shù)為雙端輸出電路的一半單端

36、輸出電路的差模電壓放大倍數(shù)為雙端輸出電路的一半。當(dāng)負(fù)載電阻。當(dāng)負(fù)載電阻RL接于接于VT1管集電極與地之間時(shí)，由于輸出電壓與輸入電壓反相，稱為管集電極與地之間時(shí)，由于輸出電壓與輸入電壓反相，稱為反相輸出；若負(fù)載電阻反相輸出；若負(fù)載電阻RL接于接于VT2管集電極與地之間時(shí)，輸出電壓與輸管集電極與地之間時(shí)，輸出電壓與輸入電壓同相，稱為同相輸出。入電壓同相，稱為同相輸出。 （2）單端輸出時(shí)，由于兩管的零點(diǎn)漂移不能在輸出端互相抵消，）單端輸出時(shí)，由于兩管的零點(diǎn)漂移不能在輸出端互相抵消，所以其共模抑制比要比雙端輸出時(shí)小，但由于有發(fā)射極公共電阻對共模所以其共模抑制比要比雙端輸出時(shí)小，但由于有發(fā)射極公共電阻對

37、共模信號(hào)產(chǎn)生很強(qiáng)的抑制作用，其零點(diǎn)漂移仍然是很小的。信號(hào)產(chǎn)生很強(qiáng)的抑制作用，其零點(diǎn)漂移仍然是很小的。 （3）單端輸出時(shí)，差動(dòng)放大電路的差模輸入電阻與輸出方式無關(guān)，）單端輸出時(shí)，差動(dòng)放大電路的差模輸入電阻與輸出方式無關(guān)，而差模輸出電阻只為雙端輸出時(shí)的一半。而差模輸出電阻只為雙端輸出時(shí)的一半。小小 結(jié)結(jié)3.3 功率放大電路功率放大電路3.3.1功率放大電路概述功率放大電路概述 在電子設(shè)備中，多級放大電路通常由輸入級、中間級在電子設(shè)備中，多級放大電路通常由輸入級、中間級和輸出級三部分組成，且要求輸出級帶動(dòng)一定的負(fù)載，這和輸出級三部分組成，且要求輸出級帶動(dòng)一定的負(fù)載，這就使輸出級不但要求輸出高電壓，還

38、要求提供足夠的電流，就使輸出級不但要求輸出高電壓，還要求提供足夠的電流，即輸出級要求輸出足夠大的功率。這種用來放大功率的電即輸出級要求輸出足夠大的功率。這種用來放大功率的電路稱為功率放大電路，簡稱為路稱為功率放大電路，簡稱為“功放功放”。1功率放大電路的特點(diǎn)功率放大電路的特點(diǎn) （1）由于功率放大電路是給負(fù)載提供一定的功率，因而）由于功率放大電路是給負(fù)載提供一定的功率，因而輸出電壓和電流的幅度大。輸出電壓和電流的幅度大。 （2）由于輸出信號(hào)幅度大，使晶體管工作在飽和區(qū)和截）由于輸出信號(hào)幅度大，使晶體管工作在飽和區(qū)和截止區(qū)的邊沿，因而輸出信號(hào)存在一定程度的失真。止區(qū)的邊沿，因而輸出信號(hào)存在一定程度

39、的失真。 （3）功率放大電路功放管的管耗大，所以散熱要好。）功率放大電路功放管的管耗大，所以散熱要好。 （4）分析功率放大電路時(shí)，由于管子工作在大信號(hào)狀態(tài)，）分析功率放大電路時(shí)，由于管子工作在大信號(hào)狀態(tài)，放大電路的微變等效分析法不再適應(yīng)，通常采用圖解法。放大電路的微變等效分析法不再適應(yīng)，通常采用圖解法。2對功率放大電路的要求對功率放大電路的要求（1）要求輸出功率盡可能大）要求輸出功率盡可能大（2）效率要高）效率要高（3）非線性失真要?。┓蔷€性失真要?。?）晶體管的散熱和保護(hù)問題）晶體管的散熱和保護(hù)問題 在功放中，晶體管的集電結(jié)要消耗較大的功率而使溫度在功放中，晶體管的集電結(jié)要消耗較大的功率而使

40、溫度升高，因此要考慮晶體管的散熱問題，例如給功放管加裝散升高，因此要考慮晶體管的散熱問題，例如給功放管加裝散熱片。此外，由于管子承受的電壓高，通過的電流大，所以熱片。此外，由于管子承受的電壓高，通過的電流大，所以還必須考慮晶體管的保護(hù)問題，例如加過流保護(hù)電路等。還必須考慮晶體管的保護(hù)問題，例如加過流保護(hù)電路等。功率放大器的轉(zhuǎn)換效率。功率放大器的轉(zhuǎn)換效率。%100PPP100PPCooDo 式中式中P Po o為輸出功率，為輸出功率，P PD D為電源提供的功率，為電源提供的功率，P PC C為管耗。為管耗。(3) (3) 按工作頻率按工作頻率低頻功率放大電路低頻功率放大電路高頻功率放大電路高頻

41、功率放大電路iCo tICQ甲類甲類360導(dǎo)電導(dǎo)電ICEOiCo t乙類乙類180導(dǎo)電導(dǎo)電ICEOiCo tIBQ丙類丙類0，VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT2截止，截止，VT1管的發(fā)射極電流管的發(fā)射極電流ie1經(jīng)經(jīng)+VCC自上而下自上而下流過負(fù)載，在流過負(fù)載，在RL上形成正半周輸出電壓，上形成正半周輸出電壓，uo0。 輸入負(fù)半周，輸入負(fù)半周，ui0，VT1截止，截止，VT2導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT2管的發(fā)射極電流管的發(fā)射極電流ie2經(jīng)經(jīng)-VCC自下而上自下而上流過負(fù)載，在流過負(fù)載，在RL上形成負(fù)半周輸出電壓，上形成負(fù)半周輸出電壓，uo0.2Pom；反向擊穿電壓：反向擊穿電壓：U(BR)CEO2VCComCMC

42、2MC1M0.2PP21PP（3-49）omL2CC22CCLCCCCLCM0.4PRV2V22R1V2VR2P （3-48）每個(gè)管子的最大功耗：每個(gè)管子的最大功耗：最大允許集電極電流：最大允許集電極電流： 三極管選擇三極管選擇CCcemV2U當(dāng)當(dāng)時(shí)，三極管消耗的功率最大，其值為時(shí)，三極管消耗的功率最大，其值為L2cemcemCCLoDCRU21UVR2PPP （3-47） 管耗管耗PC ：選擇三極管時(shí)，應(yīng)滿足以下三個(gè)條件：選擇三極管時(shí)，應(yīng)滿足以下三個(gè)條件：（3）電路性能的改進(jìn)及輸入端點(diǎn)的選擇）電路性能的改進(jìn)及輸入端點(diǎn)的選擇（a）二極管偏置）二極管偏置 （b）輸入信號(hào)在）輸入信號(hào)在VT2基極基

43、極 （b）輸入信號(hào)在）輸入信號(hào)在VT1基極基極圖圖3-14 實(shí)用實(shí)用OCL電路及輸入端點(diǎn)的選擇電路及輸入端點(diǎn)的選擇+VCC-VCCVT1VT2RL+ui+VD1VD2Rb1Rb2Auoui+VCC-VCCVT1VT2RLuo+VDR2R1R3A+VCC-VCCVT1VT2RLuo+ui+VDR2R1R3A 由于由于R1和和R2的存在，在放大過程中，輸入信號(hào)會(huì)在電阻上有交流壓降，使實(shí)際的存在，在放大過程中，輸入信號(hào)會(huì)在電阻上有交流壓降，使實(shí)際加加 到三極管發(fā)射結(jié)上的電壓減小，并最終使輸出降低。要消除這種負(fù)面影響，最好到三極管發(fā)射結(jié)上的電壓減小，并最終使輸出降低。要消除這種負(fù)面影響，最好的辦法是尋

44、找一種元件，既能提供合理的靜態(tài)偏置電壓，又不產(chǎn)生動(dòng)態(tài)交流壓降。的辦法是尋找一種元件，既能提供合理的靜態(tài)偏置電壓，又不產(chǎn)生動(dòng)態(tài)交流壓降。 合理選擇輸入端點(diǎn)，以方便和前面電路連接。合理選擇輸入端點(diǎn)，以方便和前面電路連接。加電位器，以便調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。加電位器，以便調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)。 在圖在圖3-14（a）所示電路中，由于二極管上的正向電壓）所示電路中，由于二極管上的正向電壓只有大約只有大約0.7V，通常比電源電壓小的多，為了與前面電，通常比電源電壓小的多，為了與前面電路的配合方便，輸入端點(diǎn)一般選在路的配合方便，輸入端點(diǎn)一般選在VT1或或VT2管的基極，管的基極，只要電路參數(shù)選擇合理，便不會(huì)影響放大性

45、能。另外，只要電路參數(shù)選擇合理，便不會(huì)影響放大性能。另外，為了便于調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)，經(jīng)常將其中一個(gè)二極管用阻為了便于調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)，經(jīng)常將其中一個(gè)二極管用阻值較小的電位器代替，如圖值較小的電位器代替，如圖3-14（b）和（）和（c）所示。當(dāng)然，）所示。當(dāng)然，輸入信號(hào)改從基極送入后，還會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)三極管的輸入輸入信號(hào)改從基極送入后，還會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)三極管的輸入信號(hào)不平衡，但由于二極管的交流等效電阻及電位器的信號(hào)不平衡，但由于二極管的交流等效電阻及電位器的阻值很小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電路的輸入電阻，所以這種影響可阻值很小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電路的輸入電阻，所以這種影響可以忽略。以忽略。2）OTL功率放大電路功率放大電路圖圖3

46、-15 單電源互補(bǔ)對稱功率放大電路單電源互補(bǔ)對稱功率放大電路 單電源供電，輸出端直流電位為電源電壓的一半，輸單電源供電，輸出端直流電位為電源電壓的一半，輸出耦合電容同時(shí)充當(dāng)出耦合電容同時(shí)充當(dāng)VT2管的等效供電電源。單電源供電有管的等效供電電源。單電源供電有利于和前級電路的級聯(lián)。利于和前級電路的級聯(lián)。C1C2+VCCT1T2ui+ DR2R1R3ARLuo+ 輸入正半周，輸入正半周，VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT2截止，截止，VT1以射極輸出器形式，以射極輸出器形式，將正半周信號(hào)傳送給負(fù)載將正半周信號(hào)傳送給負(fù)載RL，同時(shí)對同時(shí)對C2充電；充電； 輸入負(fù)半周，輸入負(fù)半周，VT1截止，截止，VT2導(dǎo)通，電容

47、導(dǎo)通，電容C2放電，充當(dāng)放電，充當(dāng)VT2管管子的直流工作電源，使子的直流工作電源，使VT2也以也以射極輸出器形式將負(fù)半周信號(hào)傳射極輸出器形式將負(fù)半周信號(hào)傳送給負(fù)載送給負(fù)載RL。 負(fù)載負(fù)載RL得到一個(gè)完整的信號(hào)得到一個(gè)完整的信號(hào)波形。波形。（1）電路結(jié)構(gòu)及工作原理）電路結(jié)構(gòu)及工作原理2）OTL功率放大電路功率放大電路圖圖3-15 單電源互補(bǔ)對稱功率放大電路單電源互補(bǔ)對稱功率放大電路L2cemLomomoooRU21R2U2UIUP L2CComRV81P LCCcemCCcemCCceVRVU1VI1VIP L2CCVMR2VP CCcemVoVU2PP %.5784m C1C2+VCCT1T2

48、ui+ DR2R1R3ARLuo+（1）輸出功率和效率）輸出功率和效率3）自倒相型）自倒相型OTL放大電路放大電路+VCCVT1R1R3R4VT2R2圖圖3-16 自倒相型自倒相型OTL放大電路放大電路（a）自倒相型）自倒相型OTL原理圖；（原理圖；（b）直流偏置電路。）直流偏置電路。+VCCVT1VT2RLuo+_R3R2ui+_VDC2C1R4MNR1+ （1）靜態(tài)分析）靜態(tài)分析 在沒有輸入信號(hào)時(shí)，在沒有輸入信號(hào)時(shí)，+VCC經(jīng)經(jīng)R3給給VT1提供固定偏置，使提供固定偏置，使VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，ic1給給C2充電（極性為左正右負(fù)），充電（極性為左正右負(fù)），M點(diǎn)電位又經(jīng)點(diǎn)電位又經(jīng)R1、R2分壓給

49、分壓給VT2提供基極電位，達(dá)到一定值，使提供基極電位，達(dá)到一定值，使VT2導(dǎo)通。由于分導(dǎo)通。由于分流作用，流作用，VT1處于乙類狀態(tài)。處于乙類狀態(tài)。VT2處于甲乙類狀態(tài)，既作功放處于甲乙類狀態(tài)，既作功放管，又作管，又作VT1的倒相推動(dòng)管。的倒相推動(dòng)管。VD截止，此電路也稱為自倒相型截止，此電路也稱為自倒相型OTL電路。電路。 （2）動(dòng)態(tài)分析）動(dòng)態(tài)分析 輸入信負(fù)半周，對輸入信負(fù)半周，對VT2而言，而言，uB下降，下降，iC下降，致使下降，致使UN上升，上升，VT1導(dǎo)通，且導(dǎo)通，且VD截止，截止，VT1經(jīng)經(jīng)C2將電流向負(fù)載輸出。電將電流向負(fù)載輸出。電流流向如圖中實(shí)線所示。流流向如圖中實(shí)線所示。 輸

50、入信號(hào)為正半周時(shí)，輸入信號(hào)為正半周時(shí)，VT2導(dǎo)通，導(dǎo)通，iC升高，升高，UN下降，下降，VT1截止，截止，VD導(dǎo)通，導(dǎo)通，C2上的直流電壓作為電源，使上的直流電壓作為電源，使VT2向負(fù)載向負(fù)載輸出電流。電流流向如圖中虛線所示。這樣，負(fù)載上可以得到輸出電流。電流流向如圖中虛線所示。這樣，負(fù)載上可以得到完整的輸出信號(hào)。完整的輸出信號(hào)。+VCCRLVT1VT2uo+_VT4VT3ui1ui2+_i3,2i1,4BA+VCCRLVT1VT2uo+_VT4VT3ui1ui2+_i3,2i1,4BA-VCC4） BTL功率放大電路功率放大電路（a）雙電源）雙電源BTL原理電路原理電路 （b）單電源）單電源

51、BTL原理電路原理電路 兩個(gè)一樣的兩個(gè)一樣的OCL功放組成差分電路功放組成差分電路，又稱橋接推挽式放大器。，又稱橋接推挽式放大器。 對角位置上的晶體管工作狀態(tài)相同，對角位置上的晶體管工作狀態(tài)相同，V1、V4導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通時(shí)，V2、V3截止，反截止，反之亦然。之亦然。 在同樣電源和負(fù)載情況下，輸出信號(hào)幅度是在同樣電源和負(fù)載情況下，輸出信號(hào)幅度是OCL的的2倍，倍， OTL的的4倍。倍。輸出功率分別為輸出功率分別為OCL的的4倍，倍， OTL的的16倍，電源功率得到充分利用。最倍，電源功率得到充分利用。最高效率仍為高效率仍為78.5%。BTL功放也可以用單電源供電功放也可以用單電源供電3.4 調(diào)諧放

52、大電路調(diào)諧放大電路 在無線電通信、廣播以及電視系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對單在無線電通信、廣播以及電視系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對單一頻率的信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)對偏離該頻率的信號(hào)進(jìn)行很強(qiáng)一頻率的信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)對偏離該頻率的信號(hào)進(jìn)行很強(qiáng)的抑制，只有這樣，我們才能夠正常收到需要的電臺(tái)的廣播的抑制，只有這樣，我們才能夠正常收到需要的電臺(tái)的廣播或電視節(jié)目。這種放大單一頻率信號(hào)的電路，稱為選頻放大或電視節(jié)目。這種放大單一頻率信號(hào)的電路，稱為選頻放大電路，又叫調(diào)諧放大電路。電路，又叫調(diào)諧放大電路。 與其它放大電路的主要不同是，調(diào)諧放大電路以與其它放大電路的主要不同是，調(diào)諧放大電路以LC并聯(lián)諧振回路作負(fù)載，主要用于放大幾百并

53、聯(lián)諧振回路作負(fù)載，主要用于放大幾百kHz以上的中、高以上的中、高頻信號(hào)。頻信號(hào)。 調(diào)諧放大電路的性能主要取決于調(diào)諧放大電路的性能主要取決于LC并聯(lián)諧振回路的特并聯(lián)諧振回路的特性，因此首先討論性，因此首先討論LC并聯(lián)諧振回路的特點(diǎn)。并聯(lián)諧振回路的特點(diǎn)。3.4.1 LC并聯(lián)諧振回路的選頻特性并聯(lián)諧振回路的選頻特性1.理想理想LC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路 (a) 理想并聯(lián)諧振回路理想并聯(lián)諧振回路LCSI CI LI LLjXLjZ CCjXCjCjZ 11電感支路的復(fù)阻抗為電感支路的復(fù)阻抗為電容支路的復(fù)阻抗為電容支路的復(fù)阻抗為并聯(lián)回路兩端的復(fù)阻抗為并聯(lián)回路兩端的復(fù)阻抗為圖圖3-18LCo1 LC21

54、o f，即，即是由電路本身參數(shù)決定的常數(shù)，稱為固有頻率。是由電路本身參數(shù)決定的常數(shù)，稱為固有頻率。 ooooLCCLCLffffCLjCLjLCLCCLjLCCLCLjLCCLjXXXXjZ/ZZ 111（3-50） 1) 阻抗頻率特性阻抗頻率特性 有（有（3.50）式可知，）式可知，LC并聯(lián)諧振回路的復(fù)阻抗是與并聯(lián)諧振回路的復(fù)阻抗是與頻率有關(guān)的函數(shù)頻率有關(guān)的函數(shù) （1）當(dāng)）當(dāng) 0 ，即，即 f f0時(shí)，時(shí)，XL 0 ，即，即 f f0時(shí)，時(shí)，XLXC ，阻抗角，阻抗角 = - /2 ，電路呈純電容性。，電路呈純電容性。 （3）當(dāng)）當(dāng) = 0 ，即，即 f = f0時(shí)，時(shí)，XL=XC ，阻抗角

55、，阻抗角 = 0 ，電路呈純電阻性。，電路呈純電阻性。 通常稱電路此時(shí)所處的狀態(tài)為諧振狀態(tài)。通常稱電路此時(shí)所處的狀態(tài)為諧振狀態(tài)。ooooCLffffCLjCLjZ/ZZ （3-50） (a) 理想并聯(lián)諧振回路理想并聯(lián)諧振回路LCSI CI LI 圖圖3-18LSLSLZZIZUI CSCSCZZIZUI LoosLosoLoLZZIZUII 當(dāng)外加信號(hào)的頻率與回路固有頻率相等時(shí)，電路處在并聯(lián)諧振狀態(tài)。當(dāng)外加信號(hào)的頻率與回路固有頻率相等時(shí)，電路處在并聯(lián)諧振狀態(tài)。產(chǎn)生諧振時(shí)，電路具有以下特性產(chǎn)生諧振時(shí)，電路具有以下特性電感呈現(xiàn)的感抗與電容呈現(xiàn)的容抗相等，稱為特性阻抗，用電感呈現(xiàn)的感抗與電容呈現(xiàn)的容

56、抗相等，稱為特性阻抗，用 表示表示CLXXCL （3-52）（3）諧振電流）諧振電流（2）諧振阻抗）諧振阻抗LCffo 21 （3-51）2)諧振特性諧振特性（1）諧振頻率）諧振頻率諧振時(shí)信號(hào)源的頻率等于固有頻率諧振時(shí)信號(hào)源的頻率等于固有頻率電路產(chǎn)生諧振時(shí)，阻抗角電路產(chǎn)生諧振時(shí)，阻抗角 = 0 ，電路呈純電阻性，總阻抗，電路呈純電阻性，總阻抗Z=Z0= .諧振時(shí)諧振時(shí)（3-53） cooscosococZZIZUII 電路產(chǎn)生諧振時(shí)，在理想情況下，電感和電容支路中的電流均趨于無窮電路產(chǎn)生諧振時(shí)，在理想情況下，電感和電容支路中的電流均趨于無窮大，這顯然是不允許的。事實(shí)上，在實(shí)際應(yīng)用中，理想元件是

57、不存在的，大，這顯然是不允許的。事實(shí)上，在實(shí)際應(yīng)用中，理想元件是不存在的，實(shí)際電流源的內(nèi)阻不可能無窮大，實(shí)際電容存在一定的漏電阻，而實(shí)際電實(shí)際電流源的內(nèi)阻不可能無窮大，實(shí)際電容存在一定的漏電阻，而實(shí)際電感也存在一定的損耗電阻。也就是說，在實(shí)際感也存在一定的損耗電阻。也就是說，在實(shí)際LC并聯(lián)諧振回路產(chǎn)生諧振并聯(lián)諧振回路產(chǎn)生諧振時(shí)，電感和電容支路的電流雖然很大，但都是有限值。時(shí)，電感和電容支路的電流雖然很大，但都是有限值。2.實(shí)際實(shí)際LC并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路ROCL(b)考慮信號(hào)源內(nèi)阻及電容漏電考慮信號(hào)源內(nèi)阻及電容漏電阻的情況阻的情況SI CI LI RI 圖圖3-18 當(dāng)考慮實(shí)際電流源的內(nèi)阻

58、及電容的當(dāng)考慮實(shí)際電流源的內(nèi)阻及電容的漏電阻時(shí)，漏電阻時(shí)，LC并聯(lián)諧振回路可等效為圖并聯(lián)諧振回路可等效為圖3-18（b）所示的電路，）所示的電路，Ro為等效損耗電阻，為等效損耗電阻，它等于電流源的內(nèi)阻它等于電流源的內(nèi)阻RS和電容的漏電阻和電容的漏電阻RC的并聯(lián)。則可求得回路復(fù)阻抗為的并聯(lián)。則可求得回路復(fù)阻抗為1）考慮電流源的內(nèi)阻及電容的漏電阻）考慮電流源的內(nèi)阻及電容的漏電阻)ffff(LCjR1R)(LCjR1R)C1(jRCLCRLj1/j/jRZooooooooooo （3-55） LCffo 21 ooRZZ CLXXCoLo （1）諧振頻率）諧振頻率（2）諧振阻抗）諧振阻抗特性阻抗特性

59、阻抗（3）諧振電流）諧振電流考慮電流源的內(nèi)阻及電容的漏電阻時(shí)的諧振特性考慮電流源的內(nèi)阻及電容的漏電阻時(shí)的諧振特性LCRIXRIXUIoscooscosoco (3-57)LCRILRIXRIXZIXUIoSooSLoosLoosLosoLo (3-56)sosoRoIRUI (3-58) 理想電感和電容是不消耗能量的，只進(jìn)行能量暫時(shí)存儲(chǔ)，理想電感和電容是不消耗能量的，只進(jìn)行能量暫時(shí)存儲(chǔ)，而電阻是耗能元件，通常將處在諧振狀態(tài)時(shí)，電路中存儲(chǔ)而電阻是耗能元件，通常將處在諧振狀態(tài)時(shí)，電路中存儲(chǔ)或交換的能量（無功能量）與消耗能量（有功能量）的比或交換的能量（無功能量）與消耗能量（有功能量）的比值定義為電

60、路的品質(zhì)因數(shù)，并記為值定義為電路的品質(zhì)因數(shù)，并記為Q ,則則 LCRLRRUXUPPQoooo2sL2oRoLo (3-59)諧振時(shí)，諧振時(shí)，SoSLOLOQILCRIII 電感支路和電容支路的電流是總電流的電感支路和電容支路的電流是總電流的Q倍，所以并聯(lián)諧倍，所以并聯(lián)諧振又叫電流諧振。將振又叫電流諧振。將3.59式代入式代入3.55式得式得)jQ(1RZoffffoo (3-60) 考慮電感支路的損耗電考慮電感支路的損耗電阻時(shí)，阻時(shí)，LC并聯(lián)諧振回路可等并聯(lián)諧振回路可等效為圖效為圖3-18（c）所示的電路）所示的電路。R為等效損耗電阻。則可為等效損耗電阻。則可求得回路復(fù)阻抗為求得回路復(fù)阻抗為