第10章基本放大電路

1、電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院1第第1010章章 基本放大電路基本放大電路電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院210.1 10.1 基本放大電路的組成基本放大電路的組成 放大器的目的是將微弱的放大器的目的是將微弱的交流電信號交流電信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為 較強的電信號。較強的電信號。放大器實現(xiàn)放大的條件：放大器實現(xiàn)放大的條件： 1. 晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。 2. 正確設置靜態(tài)工正確設置靜態(tài)工 作點，使整個波形處于放大區(qū)。作點，使整個波形處于放大區(qū)。 3. 輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)

2、化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號?；募姌O電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院3uiuo 共射極放大電路共射極放大電路1. 晶體管晶體管T的作用的作用RB+UCCRCC1C2 放大元件滿足放大元件滿足 iC= iB，T應工作在放大區(qū)，應工作在放大區(qū)，即保證集電結(jié)反即保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。偏，發(fā)射結(jié)正偏。ibicie電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院42. 集電極電源集電極電源 UCC作用作用 共射極放大電路共射極放大電路RB+UCCRCC1C2 集電極電集電極電源作用，是為源作用，是為電路提供能量。電路提供能量。并保證集電結(jié)并保證

3、集電結(jié)反偏。反偏。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院53. 集電極負載電阻集電極負載電阻 RC作用作用 共射極放大電路共射極放大電路RB+UCCRCC1C2 集電極電集電極電阻的作用是將阻的作用是將變化的電流轉(zhuǎn)變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾娮優(yōu)樽兓碾妷?。壓。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院64. 基極電阻基極電阻RB的作用的作用+UCCRCC1C2TRB 共射極放大電路共射極放大電路 基極電阻能提基極電阻能提供適當?shù)撵o態(tài)工作供適當?shù)撵o態(tài)工作點。并保證發(fā)射結(jié)點。并保證發(fā)射結(jié)正偏。正偏。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院7可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2T電氣與自動化工程

4、學院電氣與自動化工程學院85. 耦合電容耦合電容C1和和C2作用作用(1) 隔直作用隔直作用 隔離輸入隔離輸入.輸出輸出與電路的直流與電路的直流通道。通道。(2)交流耦合作用交流耦合作用 能使交流信號能使交流信號順利通過。順利通過。 共射極放大電路共射極放大電路RB+UCCRCC1C2電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院910.2.1 10.2.1 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。放大電路中各點的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。電路中電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認為電路中電容對交、直流的作用不同。如果電容容

5、量足夠大，可以認為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。所走的通道是不同的。交流通道交流通道-只考慮交流信號的分電路。只考慮交流信號的分電路。直流通道直流通道 -只考慮直流信號的分電路。只考慮直流信號的分電路。不同的信號可以在不同的通道進行分析。不同的信號可以在不同的通道進行分析。10.2 10.2 放大電路的放大電路的靜態(tài)靜態(tài)分析分析電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院101. 用放大電路直流通路確定靜態(tài)值：用放大電路直流通路確定靜態(tài)值：RB+UCCRCICUCEIBT 將電

6、路中的隔直將電路中的隔直電容電容C1、C2開路，直開路，直流通道的簡化電路如流通道的簡化電路如圖所示。圖所示。直流通道的簡化電路直流通道的簡化電路電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院11 IB = UCC - UBERB基極電流基極電流集電極電流集電極電流IC = IB 集集-射極電壓射極電壓UCE= UCC - RCIC當當UBE UCC時時BCCBRUI電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院12解解根據(jù)直流通道可得出根據(jù)直流通道可得出IC = IB =37.5 0.04 = 1.5 mAUCE = UCC ICRC=12 - 1.5 10-3 4103= 6 VRB+UCCRCUCE

7、IBUBE+-+-BCEICT=12300103IB = UCCRBA 已知已知UCC=12V , RC=4k, RB=300k, =37.5 , 試求放大電路的靜態(tài)值。試求放大電路的靜態(tài)值。例題例題10.110.1電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院132. 2. 用圖解法確定靜態(tài)值用圖解法確定靜態(tài)值 電路的工作情況由負載線與非線性元件的電路的工作情況由負載線與非線性元件的 伏安特性曲線的交點確定。伏安特性曲線的交點確定。這個交點稱為工作點。這個交點稱為工作點。 RC的直流負載線與晶體管的某條（由的直流負載線與晶體管的某條（由IB確定）輸出特性曲線的交點確定）輸出特性曲線的交點Q，稱為放

8、大電稱為放大電路的路的靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點，由它確定放大電路的電壓，由它確定放大電路的電壓和電流的靜態(tài)值。和電流的靜態(tài)值。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院14IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ 如圖所示，如圖所示，(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分別對應于輸入輸出特性曲線分別對應于輸入輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點上的一個點，稱為靜態(tài)工作點Q。 輸入輸出特性曲線輸入輸出特性曲線1. 輸入輸出特性曲線輸入輸出特性曲線電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院15UCE= UCC ICRCQIBICUCEUCCUCCRC2. 直流負載線直流負載線C

9、CCRURUICCEC電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院16QUCC（1）作直流負載線）作直流負載線解解IC = 0 時時 UCE=UCC可在圖上作直流負載線。可在圖上作直流負載線。ICUCEQ1Q2IB = 20AIB = 0IB = 40AIB = 60AIB = 80AIB = 100A1.531206(V)(mA)3mAA104123CCCCRUIUCE= 0 時時根據(jù)根據(jù) UCE=UCC - RCICCCCRU 已知已知UCC=12V, RC=4k, RB=300k, =37.5 。 （1）作直流負載線；（）作直流負載線；（2）求靜態(tài)值。）求靜態(tài)值。例題例題10.210.2電氣

10、與自動化工程學院電氣與自動化工程學院17（2）求靜態(tài)值）求靜態(tài)值基極電流基極電流= 40 A IB = 40A IC = 1.5mA UCE = 6V由圖中由圖中Q點得點得:集電極電流集電極電流發(fā)射極電流發(fā)射極電流IC = IB =37.5 4010-61=1.5mAIE = ( 1+)IB = 1.5mA63BCCB10401030012*RUI電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院18RB為偏置電阻。為偏置電阻。RB發(fā)射結(jié)發(fā)射結(jié)“地地”Q Q RB+ECRCIBUBEICUCE若改變?nèi)舾淖僐B,則則IB 改變改變,Q點在直流負載曲線上移點在直流負載曲線上移動動,如圖所示。如圖所示。)(B

11、CBREI ICUCEECCCRE36912123020uA406080100Q IB為偏置電流，簡稱偏流。產(chǎn)生偏流的電路為偏置電流，簡稱偏流。產(chǎn)生偏流的電路 為偏置電路，為偏置電路， 其路徑為其路徑為EC電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院UBEIB無輸入信號無輸入信號(ui = 0)時時: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO10.2.2 10.2.2 動

12、態(tài)分析動態(tài)分析電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院+集電極電流集電極電流直流分量直流分量交流分量交流分量動態(tài)分析動態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析靜態(tài)分析電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院21iBUBE 當輸入信號很小時，在靜態(tài)工作點當輸入信號很小時，在靜態(tài)工作點Q附近的工作附近的工作段可認為是直線。段可認為是直線。對輸入的小交流信號而言，三極管相當于電阻對輸入的小交流信號而言，三極管相當于電阻rbe，表，表示輸入特性。示輸入特性。 UBE IBCECEUUiuiurbbeBBEbe（1） 晶體管的微變等效電路晶體管的微變等效電路（a）輸入段微變等效）輸入段微變等效Q1

13、、微變等效電路法電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院22iCuCEbcii 輸出端相當于一個受輸出端相當于一個受 ib控制的電控制的電流源流源。 輸出端還等效并聯(lián)一個大電阻輸出端還等效并聯(lián)一個大電阻rce。（b）輸出端微變等效輸出端微變等效在線性工作區(qū)是一族平行直線。在線性工作區(qū)是一族平行直線。ibiC電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院23 對于低頻小功率晶體管的輸入電阻估算為：對于低頻小功率晶體管的輸入電阻估算為：)mA()mV(26)1 ()(200EbeIr 式中，式中， IE ：發(fā)射極電流的靜態(tài)值發(fā)射極電流的靜態(tài)值; ：晶體管的放大倍數(shù)；：晶體管的放大倍數(shù)； rbe：輸入電阻

14、，其值一般為幾百歐到幾千歐輸入電阻，其值一般為幾百歐到幾千歐(動態(tài)電阻動態(tài)電阻)。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院24iCuCE iC uCECCECCEceiuIUr在小信號的條件下，在小信號的條件下， rce也是一個常數(shù)。阻值很也是一個常數(shù)。阻值很高，約為幾十到幾百高，約為幾十到幾百k。在后面微變等效電路中，在后面微變等效電路中，可忽略不計?？珊雎圆挥?。輸出電阻輸出電阻rce電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院25ube ibibicicubeibuce+-+-BCEucerbe rce+-+-CB三極管的微變等效電路如下：三極管的微變等效電路如下：電氣與自動化工程學院電氣與自

15、動化工程學院26(2) 放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路 將放大電路交流通道中的三極管用微變等效電路代替。將放大電路交流通道中的三極管用微變等效電路代替。rbe ibibrceiiicuiuoRBRCRL+-bebirIULboRIULCL/ RRR 電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院27bIrUbeibLLiIRIRU式中式中LCL/RRR故放大電路的電壓放大倍數(shù)故放大電路的電壓放大倍數(shù)beLi0urRUUA輸出端開路時輸出端開路時beCurRA（3）電壓放大倍數(shù)的計算）電壓放大倍數(shù)的計算以上圖微變等效電路來計算。以上圖微變等效電路來計算。 顯然負載電阻顯然負載電阻RL越小

16、，放大倍數(shù)越低。越小，放大倍數(shù)越低。Au還與還與和和rBE 有關。有關。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院28解解已求得已求得 IC= 1.5mA IERL = RC RL = 2kk867. 01.5(mA)mV)(26)5 .371 (200ber5 .86867. 025 .37beLurRA 已知已知UCC=12V , RC=4k, RB=300k, =37.5， RL=4k ，試求電壓放大倍數(shù)，試求電壓放大倍數(shù)。例題例題10.310.3電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院29（4）放大電路輸入電阻的計算）放大電路輸入電阻的計算 放大電路對信號源來說，是一個負載，可放大電路對

17、信號源來說，是一個負載，可用一個電阻等效代替，這個電阻是信號源的負用一個電阻等效代替，這個電阻是信號源的負載電阻，也就是放大電路的輸入電阻載電阻，也就是放大電路的輸入電阻ri ri ，即，即iiIUri輸入電阻對交流而言是動態(tài)電阻。輸入電阻對交流而言是動態(tài)電阻。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院30iiIUribeBrR /ber 電路的輸入電阻越大，從信號源取得的電流越小，因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較大的輸入電阻。此一般總是希望得到較大的輸入電阻。rbeRBRCRLiU iI bI cI oU BI 電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院31（

18、5）放大電路輸出電阻的計算）放大電路輸出電阻的計算 對于負載而言，放大電路相當于信號源對于負載而言，放大電路相當于信號源(可以將它進行戴維寧定理等效），可以將它進行戴維寧定理等效），等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻，它也是動態(tài)電阻。等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻，它也是動態(tài)電阻。 (1) 將信號源短路（將信號源短路（ Ui=0）和輸出端開路從輸出端看進去的電）和輸出端開路從輸出端看進去的電阻。阻。 (2)將信號源短路（將信號源短路（ Ui=0）保留受控源，輸入端加電壓（）保留受控源，輸入端加電壓（ U0）以）以產(chǎn)生電流產(chǎn)生電流 I0。r0 RC 000IUr電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院32解

19、解 放大電路對負載來說，是一信號源，可用等效電放大電路對負載來說，是一信號源，可用等效電動勢動勢E0和內(nèi)阻和內(nèi)阻r0表示。等效電源的內(nèi)阻即為輸出電阻。表示。等效電源的內(nèi)阻即為輸出電阻。0EUo輸出端開路時輸出端開路時輸出端接上負載電阻時輸出端接上負載電阻時由上列兩式可得出由上列兩式可得出LOL00) 1(RUUr本例中本例中)106() 134(30r2kLLoLRRrEU0o 已知已知U0O=4V , RL=6k, U0L=3V , 求放大電路的輸出電阻。放大電路同上圖。求放大電路的輸出電阻。放大電路同上圖。例題例題10.410.4電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院33 直流負載線反映

20、靜態(tài)時電流直流負載線反映靜態(tài)時電流IC和和UCE的變化關系的變化關系, 由于由于C2的隔直作的隔直作用用, 不考慮負載電阻不考慮負載電阻RL。2 2、圖解法、圖解法1.交流負載線交流負載線 交流負載線交流負載線反映動態(tài)時電流反映動態(tài)時電流 iC和和uCE的變化關系視的變化關系視C2為短路，為短路，RL 與與RC并聯(lián)并聯(lián) ，所以交流負載線比直流負載線要陡些。為了得到盡量大的輸出，所以交流負載線比直流負載線要陡些。為了得到盡量大的輸出信號，要把信號，要把Q設置在交流負載線的中間部分。如果設置在交流負載線的中間部分。如果Q設置不合適，信號進設置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，會造成非線性失真入截止區(qū)

21、或飽和區(qū)，會造成非線性失真。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院34（1）交流負載）交流負載RLRBRCRLuiuoicuceLcec1Rui其中：其中：CLL/RRR 電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院35ICUCEUCCQIB交流負載線比直流負載線交流負載線比直流負載線要陡要陡, 斜率為斜率為:LR1 交流負載線交流負載線（2）交流負載線的作法）交流負載線的作法CCRE電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院36IBUBEQICUCEuiibibic2. 圖解分析圖解分析Q由圖可見，電壓和電流都含有直流分量和交流分量。由圖可見，電壓和電流都含有直流分量和交流分量。電氣與自動化工程

22、學院電氣與自動化工程學院37iCuCEuoibQ 合適的靜態(tài)工合適的靜態(tài)工作點可輸出最大的作點可輸出最大的不失真信號，輸出不失真信號，輸出電壓與輸入信號反電壓與輸入信號反相。相。 2. 圖解分析圖解分析電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院38iCuCEuo稱為截止失真稱為截止失真3.非線性失真非線性失真Q (1) Q點過低，信點過低，信號進入截止區(qū)號進入截止區(qū)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院39iCuCEuo稱為飽和失真稱為飽和失真Q (2) Q點過高，點過高，信號進入飽和區(qū)信號進入飽和區(qū)3.非線性失真非線性失真電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院40結(jié)結(jié) 論論（1）交流信號的

23、傳輸情況）交流信號的傳輸情況ui (即即ube)ibiCu0（即即uce ）（2）電壓和電流都含有直流分量和交流分量）電壓和電流都含有直流分量和交流分量uBE = UBE+ ubeuCE = UCE+ uceiB = IBE+ ibiC = IC+ ic（3）輸入信號電壓）輸入信號電壓ui和輸出電壓和輸出電壓u0相位相反相位相反（4）電壓放大倍數(shù)等于圖中輸出正弦電壓的幅值與輸）電壓放大倍數(shù)等于圖中輸出正弦電壓的幅值與輸入正弦電壓的幅值之比。入正弦電壓的幅值之比。RL的阻值愈小，交流負載線的阻值愈小，交流負載線愈陡，電壓放大倍數(shù)下降得也愈多。愈陡，電壓放大倍數(shù)下降得也愈多。電氣與自動化工程學院電

24、氣與自動化工程學院4110.3 10.3 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的穩(wěn)定 為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。但是，溫度的變化會嚴重影響靜態(tài)工作點工作點。但是，溫度的變化會嚴重影響靜態(tài)工作點Q 。 對于固定偏置電路，靜態(tài)工作點是由對于固定偏置電路，靜態(tài)工作點是由UBE、 和和ICEO決定，決定，這三個參數(shù)易隨溫度而變化，所以溫度對靜態(tài)工作點這三個參數(shù)易隨溫度而變化，所以溫度對靜態(tài)工作點Q的影響比的影響比較大。較大。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院421. 溫度對溫度對UBE的影響的影響iBuBE25 C50C

25、TUBEIBICBCCBBECCRURUUIB- - - - -UBE1UBE2顯然顯然 UBE2 UBE1IB電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院432. 溫度對溫度對 值及值及ICEO的影響的影響T 、 ICEOICiCuCEQQ1 總的效果是：總的效果是： 溫度上升時，輸溫度上升時，輸出特性曲線上移，出特性曲線上移，造成造成Q點上移。點上移。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院44RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBB2II B21BCC21RRUIIB22BRIV CC2BB1B2URRR采用分壓式偏置電路采用分壓式偏置電路VB（1）RB2的作用的作

26、用VB不受溫度變化的影響。不受溫度變化的影響。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院45RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBEBEBERUVIIC RE越大，穩(wěn)定越大，穩(wěn)定性越好。但太大將性越好。但太大將使輸出電壓降低。使輸出電壓降低。一般取幾百歐一般取幾百歐幾幾k。ICIEEBRVTUBEIBICVEICEEBEBBERIVUVU（2）RE的作用的作用VBVEVB一定電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院46RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB（3）CE的的作用作用 CE將將RE短路，短路，RE對交流不起作對交流不起作用，放大倍數(shù)不

27、用，放大倍數(shù)不受影響。受影響。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院47RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2 IrbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR RE電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院48rbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR REEbeibb)1 (RIrIULboRIUEbeL0)1 (RrRA無電容無電容CE會有何結(jié)果？會有何結(jié)果？無電容無電容CE的的微變等效電路。微變等效電路。A0)1 (/EbeBiRrRrCoRr 電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院49 解解 應用戴維南定理法應用戴維南定理法 將輸入電路在將

28、輸入電路在“”斷開斷開, ,求求BOBO間開路間開路電電壓壓UBO，即戴維寧等效電路的，即戴維寧等效電路的EB為為a.a.直流通路直流通路= 4V等效電路的等效電路的EBB212RRUREBCCBB3310)1020(121010RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBBCE 分壓式偏置放大電路中分壓式偏置放大電路中, 已知已知UCC =12V， RC =2k， RE =2k， RB1 =20k， RB2=10k， =37.5。試求靜態(tài)值。試求靜態(tài)值。例題例題16.516.5電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院50求求B BO O間的等效內(nèi)阻間的等效內(nèi)阻R Rb(b

29、(將電源短路將電源短路) ) EB = RB IB + UBE + RE IE = RB IB + UBE + (1+)RE IB IC = IB = 37.50.04 mA = 1.5mAUCE = UCC - RC IC - RE IE = UCC - (RC + RE) IC = 12 (2+2)1031.5103 V = 6V= 6.7103 = 6.7kB212121/RRRRRRRBBBBBb或或= 0.04103 A= 0.04mABbBEBBIRRUEIE)1 (電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院5110.4 10.4 射極輸出器射極輸出器RB+UCCRCC1C2RERL

30、uiuouCEuBE 放大電路是從發(fā)射極輸出，在接法上是一個放大電路是從發(fā)射極輸出，在接法上是一個共集電極電路共集電極電路（UCC對交流信號相當于短路）。對交流信號相當于短路）。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院52RB+UCCREIEEBBECCB)1 (RRUUIBE)1 (IIEECCCERIUU10.4.1 10.4.1 靜態(tài)分析靜態(tài)分析IBTUCEUBE+-+-IC電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院53LEL/RRR LeoRIULb1RI）（LebebiRIrIULbbeb)1 (RIrI1. 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)rbeiU iI bI cI oU bI BRRER

31、L10.4.2 10.4.2 動態(tài)分析動態(tài)分析LbbebLbu)1 ()1 (RIrIRIALbeL)1 (1RrR）（1電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院542. 輸入電阻（輸入電阻（ri)1 (/LbeBiRrRrrbeiU iI bI cI oU bI BRRERL輸入電阻高輸入電阻高其中：其中：LELRRR/電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院55oUoIrbeiU iI bI bI BRRERseI 3、輸出電阻、輸出電阻(ro) 用加壓求流法求輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻r0。將信號源置。將信號源置0，求，求各支路電流。各支路電流。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學

32、院5600oIUrEsbe111RRr)()1 ()(sbeSbeEERrRRrRebbIIIIEsbesbeRURrURrUBss/ RRR 其中其中電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院57通常通常sbeE1RrR）（故故1sbeoRrr 射極輸出器的輸出電阻很低，帶負載能力強射極輸出器的輸出電阻很低，帶負載能力強, 說明具有說明具有恒壓輸出特性。恒壓輸出特性。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院58結(jié)結(jié) 論論 (1) 將射極輸出器放在電路的首級，可以提高放大器的輸入電將射極輸出器放在電路的首級，可以提高放大器的輸入電阻，阻，減少對前級的影響減少對前級的影響。 (2) 將射極輸出器放

33、在電路的末級，可以降低放大器的輸出電將射極輸出器放在電路的末級，可以降低放大器的輸出電阻，阻，提高帶負載能力提高帶負載能力。 (3) 將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的阻抗阻抗變換作用變換作用，這一級稱為緩沖級或中間隔離級。，這一級稱為緩沖級或中間隔離級。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院59+UCCRS1M(+24V)RB120kUi27kC2C3RB3RB2RLRE282k43k10k8kUo10kC1T1RE1CET2US前級前級后級后級已知已知: 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7k求求:(

34、1):(1)微變等微變等 效效 電路電路; (2) ri 、 r0 （3）Au 。例題例題10.510.5電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院60解解: （1） 微變等效電路微變等效電路RE1R2R3RC2RLRSR1sU iU 1ber2ber1bi1bi 2bi1bi 2bi oU ir2iror電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院61（2）ri 、 r0 21111/1/iEbeBirRrRr其中其中k6 . 1/2322beBBirRRrk58k6 . 1/k27501k9 . 2/M1/1/21111iEbeBirRrRr故故k102CoRr電氣與自動化工程學院電氣與自動化工

35、程學院62（3）Au 146)147(99. 0/1/122221111211beLCiEEuuurRRrRrRAAAbei i2 2r r在計算多級放大電路中前級放大電路的放大倍數(shù)時一定要注意：后級放大電路的輸入電阻也是前級放大電路負載電阻的一部分！后級放大電路的輸入電阻電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院631.零點漂移的抑制零點漂移的抑制對稱放大電路對稱放大電路10.5.1 10.5.1 差動放大電路的工作情況差動放大電路的工作情況uoui1+UCCRCR1T1RBRCR1T2RBui210.5 10.5 差動放大電路差動放大電路電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院64uo= u

36、i1 - ui2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) - (VC2 + VC2 ) = 0當當ui1 = ui2 = 0 時：時：當溫度變化時當溫度變化時：IC1=IC2 ；VC1 =VC2u0=VC1 VC2=0IC1 =IC2 ； VC1 =VC2 零點漂移被完全抑制。零點漂移被完全抑制。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院652. 2. 信號輸入信號輸入(1)(1)共模輸入共模輸入 兩個兩個信號輸入電壓的信號輸入電壓的大小相等大小相等, ,極性相同極性相同, ,即即uiui1= 1= uiui2 2 , ,這樣的輸入這樣的輸入稱為稱為共模輸入共模輸入。(2)(2)差模輸入差模輸入

37、 兩個兩個信號輸入電壓的信號輸入電壓的大小相等大小相等, ,極性相反極性相反, ,即即uiui1= -1= -uiui2 2 , ,這樣的輸這樣的輸入稱為入稱為差模輸入差模輸入。u0= VC1 -VC2(3)(3)比較輸入比較輸入 兩個兩個輸入信號電壓既非共模，又非差模。它們的輸入信號電壓既非共模，又非差模。它們的大小和相對極性任意，大小和相對極性任意，稱為稱為比較輸入比較輸入。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院66放大原理放大原理 為了使左右平衡，可設置調(diào)零電位為了使左右平衡，可設置調(diào)零電位器器R P 。10.5.2 10.5.2 典型差動放大電路典型差動放大電路 RP+UCCRCT1

38、RBRCT2RBEEREui1ui2u0+-RP電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院67 零點漂移的抑制零點漂移的抑制ui1 = ui2 = 0RE : 對對共模信號有很共模信號有很強負反饋作用強負反饋作用, 抑制溫度漂移。抑制溫度漂移。 對對差模信號差模信號基本上基本上不影響放大效果。不影響放大效果。溫度溫度IC1IC2IE UBEUBE1UBE2IB2IB1IC1IC2電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院681.1.雙端輸入雙端輸入- -雙端輸出雙端輸出iiuu211iiuu212差模信號差模信號ui1uo+UCCRCT1RBRCT2RBui2-UEERE+_-+ui電氣與自動化工

39、程學院電氣與自動化工程學院69IEICIB-+UBET1RBRERCEE+UCCUCE+-（1）靜態(tài)分析）靜態(tài)分析IB1= IB2= IBIC1= IC2= IC= IB EEECREII2IC1= IC2= ICEEEBEBBEIRUIR2UE1= UE2 =IBRBUBE UCE1= UCE2 = UC1UE1EECBREII2UC1= UC2= UCCICRC 電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院70（2 2）動態(tài)分析）動態(tài)分析 R RE E 對差模信號不起作用，其單管差模電壓放大倍數(shù)為：對差模信號不起作用，其單管差模電壓放大倍數(shù)為：beBCbeBbCbidrRRrRiRiuuA)(

40、2011iBiCu01ui1RCT1RB+-12022dbeBCidArRRuuAiduidididuAuuAuAuAuuu1211221102010)(雙端輸出電壓雙端輸出電壓電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院71差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)beBLddrRRAuuA120式中式中LCLRRR21/差模輸入電阻為差模輸入電阻為)(2beBirRr差模輸出電阻為差模輸出電阻為CRr20電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院722.2.單端輸入單端輸入- -單端輸出單端輸出+UCCRCT1RBRCT2RBuiEEREui1ui2uC1uC2+-RBRBui+-rberbeiiuu21

41、1iiuu212+-對稱理想的對稱理想的單端輸入的單端輸入的等效輸入電等效輸入電路如圖所示。路如圖所示。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院73 單端輸入信號為：單端輸入信號為：iiuu211iiuu212RE 足夠大時，兩管取得的信號認為是一對足夠大時，兩管取得的信號認為是一對差模信號差模信號. .同相輸出同相輸出beBCiidrRRuuuuA21210101單端輸出的電壓放大倍數(shù)為雙端輸出的一半單端輸出的電壓放大倍數(shù)為雙端輸出的一半. .反相輸出反相輸出beBCiidrRRuuuuA21220202共模抑制比共模抑制比CdCMRRAAK)(20dBAAIKCdgCMR或或電氣與自動化工

42、程學院電氣與自動化工程學院74電電源源供供給給的的直直流流功功率率率率負負載載得得到到的的交交流流信信號號功功 電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院75ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管在輸入信號晶體管在輸入信號的整個周期都導通的整個周期都導通靜態(tài)靜態(tài)IC較大，波形好較大，波形好, 管耗大管耗大效率低。效率低。晶體管只在輸入信號晶體管只在輸入信號的半個周期內(nèi)導通，的半個周期內(nèi)導通， 靜態(tài)靜態(tài)IC=0，波形嚴重失真波形嚴重失真, 管耗小效率高。管耗小效率高。晶體管導通的時間大于半個周期，靜晶體管導通的時間大于半個周期，靜態(tài)態(tài)IC 0，一般功放常采用。，一

43、般功放常采用。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院76 互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本形式。當它通過容量較大的互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本形式。當它通過容量較大的電容與負載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器電容與負載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器()電路，簡稱電路，簡稱OTL電路。若互補對稱電路直接與負載相連，輸出電路。若互補對稱電路直接與負載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容電容也省去，就成為無輸出電容(電路，簡稱電路，簡稱OCL電路。電路。 OTL電路采用單電源供電，電路采用單電源供電， OCL電路采用雙電源供電。電路采用雙電源供電

44、。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院77T1、T2的特性一致；的特性一致；一個一個NPN型、一個型、一個PNP型型兩管均接成射極輸出器；兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；輸出端有大電容；單電源供電。單電源供電。ui= 02 CCCUu 2CCAUV , IC1 0， IC2 0OTL原理電路原理電路RLuIT1T2+UCCCAuo+ +- -+ +- -電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院78RLuiT1T2Auo+ +- -+ +- - 設輸入端在設輸入端在UCC/2 直流直流基礎上加入正弦信號?；A上加入正弦信號。 若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負載上得到的交流信

45、號若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負載上得到的交流信號正負半周對稱。正負半周對稱。ic1ic2交流通路交流通路uo電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院79 當輸入信號當輸入信號ui為正弦波時，為正弦波時，輸出信號在過零前后出現(xiàn)的輸出信號在過零前后出現(xiàn)的失真稱為交越失真。失真稱為交越失真。 由于晶體管特性存在非線性，由于晶體管特性存在非線性， ui 0 時，時，P P型襯底中的電子受到電場力的吸引到達表層，填補空穴形型襯底中的電子受到電場力的吸引到達表層，填補空穴形成負離子的耗盡層；成負離子的耗盡層；N型導電溝道型導電溝道電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院88EGP型硅襯底型

46、硅襯底N+N+GSD+UGSED+N型導電溝道型導電溝道當當UGS UGS(th(th）后，場效應管才）后，場效應管才形成導電溝道，開始導通，形成導電溝道，開始導通，若漏若漏源源之間加上一定的電壓之間加上一定的電壓UDS，則有漏極，則有漏極電流電流ID產(chǎn)生。在一定的產(chǎn)生。在一定的UDS下下漏極電漏極電流流ID的大小與柵源電壓的大小與柵源電壓UGS有關。所有關。所以，場效應管是一種電壓控制電流的以，場效應管是一種電壓控制電流的器件。器件。 在一定的漏在一定的漏源電壓源電壓UDS下，使管子由不導通變?yōu)閷ǖ呐R界柵源電壓稱下，使管子由不導通變?yōu)閷ǖ呐R界柵源電壓稱為開啟電壓為開啟電壓UGS(thth

47、）。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院89有導電溝道有導電溝道無導電無導電溝道溝道UDSUGS/ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4V2GS(th)GSD0D1)-(UUII 電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院90N型襯底型襯底P+P+GSD符號：符號：結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)SiO2絕緣層絕緣層加電壓才形成加電壓才形成 P型導電溝道型導電溝道 增強型場效應管只有當增強型場效應管只有當時才形成導電溝道。時才形成導電溝道。電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院91GSD符號：符號：SiO2絕緣層中絕緣層中摻有正離子摻有正離子予埋了予埋了N型型 導電溝道導電溝道電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院92 由于耗盡型場效應管預埋了導電溝道，所以在由于耗盡型場效應管預埋了導電