勞動第三版電子電路基礎---第二章放大器基礎

1、第二章第二章 放大器基礎放大器基礎2-1 共射極基本放大器共射極基本放大器2-2 放大器的分析方法放大器的分析方法2-3 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2-4 放大器的三種基本接法放大器的三種基本接法2-5 多級放大器多級放大器2-6 差分放大器和集成運算放大器差分放大器和集成運算放大器2-1 共射極基本放大電路共射極基本放大電路一、概述一、概述 二、共射極基本放大電路的組成二、共射極基本放大電路的組成三、共射極基本放大電路的工作原三、共射極基本放大電路的工作原理理一、概述一、概述放大器的基本結(jié)構(gòu)放大器的基本結(jié)構(gòu)可能是某種用電設可能是某種用電設備，也可能是一級備，也可能是一級放大器放大器也可

2、能是一也可能是一級放大電路級放大電路放大電路的種類放大電路的種類分類方法分類方法種種 類類應應 用用信號的大小小信號放大器位于多級放大電路的前級,專門用于小信號的放大大信號放大器位于多級放大電路的后級，如功率放大器，專門用于大信號的放大所放大的信號頻率直流放大器專門用于放大直流信號和變化緩慢的信號，集成電路采用的就是直流放大器低頻放大器專門用于低頻信號的放大高頻放大器專門用于高頻信號的放大三極管的連接方式共射極放大器最常用的放大器，具有電壓和電流放大能力，是唯一能夠同時放大電流和電壓的放大器共集電極放大器常用放大器，只有電流放大能力，沒有電壓放大能力，又稱為射極輸出器或射極跟隨器。共基極放大器

3、用于高頻放大電路中，只有電壓放大能力，沒有電流放大能力，很少用元件集約程度分立元件放大器是由單個分立的元器件組成的電子線路集成放大器將電子元器件和連線按照電子線路的連接方法，集中制作在一小塊晶片上的電子器件二、共射極基本放大電路的組成二、共射極基本放大電路的組成1放大電路組成及各元件的作用放大電路組成及各元件的作用輸入耦合電容其作用一是隔直流；二是通交流輸出耦合電容其作用一是隔直流；二是通交流基極偏置電阻其作用為電路提供靜態(tài)偏流IBQ。集電極電阻其作用將三極管的電流放大作用變換成電壓放大作用。 直流電源其作用一是為電路提供能源；二是為電路提供工作電壓。 三極管其作用可以將微小的基極電流轉(zhuǎn)換成較

4、大的集電極電流，它是放大器的核心。 2、放大器中電壓、電流符號及正方向的規(guī)定、放大器中電壓、電流符號及正方向的規(guī)定物物 理理 量量表表 示示 符符 號號直流量直流量用大寫字母帶大寫下標。如：IB、IC、IE、UBE、UCE交流量交流量用小寫字母帶小寫下標。如：ib、ic、ie、ube、uce、ui、uo交直流疊加量交直流疊加量用小寫字母帶大寫下標。如：iB、iC、iE、uBE、uCE交流分量的有效值交流分量的有效值用大寫字母帶小寫下標。如：Ib、Ic、Ie、Ube、Uce電壓電壓用用“+”、“-”表示表示電流電流用用箭頭箭頭表示。表示。（1）電壓、電流符號：）電壓、電流符號：（2）電壓、電流的

5、正方向：）電壓、電流的正方向：1、靜態(tài)工作點的設置、靜態(tài)工作點的設置（1）靜態(tài)工作點）靜態(tài)工作點直流通路直流通路輸入、輸出特性曲線上的輸入、輸出特性曲線上的Q點點三極管的三極管的IB、IC、UBE和和UCE值叫靜態(tài)值。值叫靜態(tài)值。這些靜態(tài)值分別在輸入這些靜態(tài)值分別在輸入、輸出特性曲線上對應著一點、輸出特性曲線上對應著一點Q，稱為靜態(tài)工，稱為靜態(tài)工作點，或簡稱作點，或簡稱Q點。點。靜態(tài)：靜態(tài)：ui=0用用IBQ、ICQ和和UCEQ表示。（表示。（UBEQ為常數(shù)）為常數(shù)）三、共射極基本放大電路的工作原理三、共射極基本放大電路的工作原理（2）靜態(tài)工作點的作用）靜態(tài)工作點的作用未設靜態(tài)工作點時未設靜態(tài)

6、工作點時ui和和iB波形波形設置靜態(tài)工作點的目的設置靜態(tài)工作點的目的：使放大器能不失真放大交流信號。Q具有合適靜態(tài)工作點時具有合適靜態(tài)工作點時ui和和iB波形波形思考：思考：放大電路為什么要設置靜態(tài)工作點？放大電路為什么要設置靜態(tài)工作點？2、靜態(tài)和動態(tài)、靜態(tài)和動態(tài)工作原理工作原理ui共射極基本放大電路共射極基本放大電路靜態(tài)時電路的工作情況靜態(tài)時電路的工作情況所謂靜態(tài)指的是放大器在沒有交流信號輸所謂靜態(tài)指的是放大器在沒有交流信號輸入（即入（即ui=0）時的工作狀態(tài)。）時的工作狀態(tài)。靜態(tài)：靜態(tài)：uiuBEiBiCuCEuoiB+-uBEiC+-uCEuiuo+-+-（2）動態(tài)工作情況動態(tài)工作情況u

7、BEUBEQui iB=IBQibiC=ICQ+ic uCEUCEQ（icRC）輸出輸出 uouce=icRC 即即 uCEUCEQuce輸入輸入 ui uCEVCCiCRC=VCCICQRCicRC用示波器觀察到的輸入輸出電壓波形 只要電路參數(shù)能使三級管工作在放大區(qū)，且RC足夠大，則uo的變化幅度將比ui變化幅度大很多倍。如輸入信號電壓波形如下圖a所示，那么用示波器觀察到的輸出電壓波形如圖b所示。a b （1）輸出電壓）輸出電壓uo的幅度比輸入電壓的幅度比輸入電壓ui大，說明放大器實現(xiàn)了電大，說明放大器實現(xiàn)了電壓放大。壓放大。ui、ib、ic三者頻率相同，相位相同，而三者頻率相同，相位相同，

8、而uo與與ui相位相反相位相反,這叫這叫做共射極放大器的做共射極放大器的“反相反相”作用。作用。從工作波形我們可以看出：從工作波形我們可以看出： （2）動態(tài)時，）動態(tài)時，uBE、iB、iC、uCE都是直流分量和交流分量的疊加，都是直流分量和交流分量的疊加，波形也是兩種分量的合成。波形也是兩種分量的合成。 （3）雖然動態(tài)時各部分電壓和電流大小隨時間變化，但方向卻）雖然動態(tài)時各部分電壓和電流大小隨時間變化，但方向卻始終保持和靜態(tài)時一致，所以靜態(tài)工作點始終保持和靜態(tài)時一致，所以靜態(tài)工作點IBQ、ICQ、UCEQ是交流放大是交流放大的基礎。的基礎。一、近似估算法一、近似估算法二、圖解法二、圖解法2-2

9、 放大器的分析方法放大器的分析方法1、近似估算法近似估算法 已知電路各元器件的參數(shù)，利用公式通過近似計算已知電路各元器件的參數(shù)，利用公式通過近似計算來分析放大器性能的方法稱為近似估算法。來分析放大器性能的方法稱為近似估算法。 （1）近似估算近似估算放大器的靜態(tài)工作點放大器的靜態(tài)工作點直流通路直流通路所謂直流通路是指直流信號流通的路徑。所謂直流通路是指直流信號流通的路徑。 畫法畫法: 把把電容電容看作開看作開路，電感看作短路，路，電感看作短路， 輸入輸入信號源看作短路，保留內(nèi)阻。信號源看作短路，保留內(nèi)阻。IIBQCQRIVUCCQCCCEQBCCBBEQCCBQRVRUVI靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點直

10、流通路直流通路VRIUUmAIIAmAIcccccebcb3 .14101107 . 9247 . 9194. 050194194. 0101207 . 024333試求題各電路的靜態(tài)工作點。設圖中的所有三極管都是硅管。試求題各電路的靜態(tài)工作點。設圖中的所有三極管都是硅管。 圖圖(b)和圖和圖(c)的發(fā)射結(jié)反向偏置，三極管截止，所以的發(fā)射結(jié)反向偏置，三極管截止，所以Ib=0，Ic=Ib0，三極管工作在截止區(qū)，三極管工作在截止區(qū)，UceUcc。解：圖解：圖(a)靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 +24V +12V +24V +6V -6V +24V Rb Rc Rc Rc 120k 1k 2k 2k Re

11、Rc Rb2 30k 2k 12k 60k Rb =50 =20 =100 =100 =80 3V 6V Re Rb1 Re 2k 30k 2k (a) (b) (c) (d) (e) 1 .3712(10)212(1065. 212)()6(665. 226026. 0165. 21027 . 06333eccceecebeRRIUmAIIAmAIImAIVRIUUmAIIIImAIVUeeccceebeceB3 .161021085. 3240475. 018085. 3185. 31027 . 08810310)6030(2433333依此依此Ic電流，在電阻上的壓降高于電源電壓，這是不

12、可能電流，在電阻上的壓降高于電源電壓，這是不可能的，由此可知電流要小于此值，即三極管工作在飽和狀態(tài)。的，由此可知電流要小于此值，即三極管工作在飽和狀態(tài)。 圖圖(e)的靜態(tài)工作點的靜態(tài)工作點 圖圖(d)的靜態(tài)工作點的靜態(tài)工作點（2）近似估算放大器的輸入電阻、輸出電阻和電壓近似估算放大器的輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù) 交流通路交流通路所謂交流通路是指交流信號流通的路徑。所謂交流通路是指交流信號流通的路徑。 畫法畫法: 把把電容視為短路，電感視為開路，直流電電容視為短路，電感視為開路，直流電源視為接地源視為接地。 電路圖電路圖交流通路交流通路 1）輸入電阻）輸入電阻Ri放大器的輸入電阻是

13、指從放大放大器的輸入電阻是指從放大器的輸入端看進去的交流等效器的輸入端看進去的交流等效電阻。電阻。Ri=RBrbeRBrbe Rirbe 2）輸出電阻）輸出電阻Ro 對負載來說，放大器又相當于一對負載來說，放大器又相當于一個具有內(nèi)阻的信號源，這個內(nèi)阻個具有內(nèi)阻的信號源，這個內(nèi)阻就是放大電路的輸出電阻。就是放大電路的輸出電阻。 RoRC 3）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)Au 放大器的電壓放大倍數(shù)是指放大器輸出電壓與輸入電壓的比放大器的電壓放大倍數(shù)是指放大器輸出電壓與輸入電壓的比值。值。iouuuA bebiriu其中，其中，LCL/RRR LcoRiubeLurRA特殊地特殊地：空載時，：空載時，

14、LRbeCurRA即：即：由交流等效電路可知：由交流等效電路可知：那么，電壓放大倍數(shù)為：那么，電壓放大倍數(shù)為：電壓放大倍數(shù)為：電壓放大倍數(shù)為：）（A40)mA(04. 010300123BCCBQRVI【例例】在共射極基本放大電路中，設在共射極基本放大電路中，設VCC12V，RB300k，RC2 k，50，RL=2 k。試求靜態(tài)工作點、輸入電阻。試求靜態(tài)工作點、輸入電阻Ri、輸出電阻輸出電阻Ro及空載與帶載兩種情況下的電壓放大倍數(shù)。及空載與帶載兩種情況下的電壓放大倍數(shù)。解解：靜態(tài)偏置電流：靜態(tài)偏置電流：靜態(tài)集電極電流：靜態(tài)集電極電流：)mA(204.050BQCQII靜態(tài)集電極電壓：靜態(tài)集電極

15、電壓：)V( 82212CCQCCCEQRIVU三極管的交流輸入電阻：三極管的交流輸入電阻：)k(96. 0)(963226)501 (30026)1 (300EQbeIrRirbe=0.96 kRoRC=2 k空載時，放大器的電壓放大倍數(shù)：空載時，放大器的電壓放大倍數(shù)：10496.0250beCurRA有載時，等效負載電阻：有載時，等效負載電阻：k1LCLCLRRRRR放大器的電壓放大倍數(shù)：放大器的電壓放大倍數(shù)：5296.0150beLurRA放大器的輸出電阻：放大器的輸出電阻：放大器的輸入電阻：放大器的輸入電阻：BCCBBEQCCBQRVRUVI2、圖解分析法圖解分析法 利用三極管的輸入、

16、輸出特性曲線和電路參數(shù)，通過利用三極管的輸入、輸出特性曲線和電路參數(shù)，通過作圖來分析放大器性能的方法，稱為圖解分析法，簡稱圖作圖來分析放大器性能的方法，稱為圖解分析法，簡稱圖解法。解法。1）求）求IBQ由直流通路知：由直流通路知：2）作直流負載線）作直流負載線UCEVCCICRC由回路電壓定律可知：由回路電壓定律可知：直流通路直流通路（1）利用圖解法進行動態(tài)情況分析的具體作法為利用圖解法進行動態(tài)情況分析的具體作法為：3）根據(jù)直流負載線和輸出特性曲線確定靜態(tài)工作點根據(jù)直流負載線和輸出特性曲線確定靜態(tài)工作點4）過靜態(tài)工作點作交流負過靜態(tài)工作點作交流負載線輔助線載線輔助線6）隨輸入電壓隨輸入電壓ui

17、的變化的變化，uBE將以將以UBEQ為基礎而變?yōu)榛A而變化，化，對應的對應的iB以以IBQ為基礎為基礎而變化，在而變化，在Ibmax和和Ibmin之之間變化，從而得出間變化，從而得出ic與與uCE的變化。的變化。放大器輸入圖解分析放大器輸入圖解分析QABIBQUBEQ05）過靜態(tài)工作點作輔助線過靜態(tài)工作點作輔助線平行線即為交流負載線平行線即為交流負載線（2）圖解分析放大器的動態(tài)工作情況）圖解分析放大器的動態(tài)工作情況1）畫交流負載線）畫交流負載線 作交流負載線的輔助線。輔作交流負載線的輔助線。輔助線與橫軸的交點坐標為助線與橫軸的交點坐標為 N（VCC，0），與縱軸的交點），與縱軸的交點坐標為坐標

18、為L（0，VCC/ RL） 過過Q點作輔助線的平行線，點作輔助線的平行線，即為交流負載線。即為交流負載線。L（0，UCC/ RL）HJ輔助線輔助線交流負載線交流負載線提示：提示：交流負載線過靜交流負載線過靜態(tài)工作點，比直流負載態(tài)工作點，比直流負載線陡線陡。2）在輸出特性曲線上找出）在輸出特性曲線上找出IBQ及及Ibmax和和Ibmin對應的特性曲線和對應的特性曲線和交流負載線的交點交流負載線的交點Q，可得到相對應的集電極電流的動態(tài)范圍，可得到相對應的集電極電流的動態(tài)范圍和集電極與發(fā)射極間電壓的動態(tài)范圍。和集電極與發(fā)射極間電壓的動態(tài)范圍。3）求電壓放大倍數(shù)。）求電壓放大倍數(shù)。放大器輸出圖解分析放

19、大器輸出圖解分析 Q Qib已知輸入交流電壓已知輸入交流電壓Uim，求出輸出電壓求出輸出電壓 Uom。Uom根據(jù)電壓放大倍數(shù)的根據(jù)電壓放大倍數(shù)的定義可求電壓放大倍定義可求電壓放大倍數(shù)為：數(shù)為：imomuUUA 由圖解分析可知：由圖解分析可知：uo與與ui相位相反。相位相反。Q0uCE （V）t0t）（A30)mA(03. 01040123BCCBQRVI【例】【例】在共射極基本放大電路中，已知在共射極基本放大電路中，已知VCC=12V，RB=40k，RC=3k，三極管的輸出特性曲線下圖所示。，三極管的輸出特性曲線下圖所示。試利用圖解法求電路的靜態(tài)工作點。試利用圖解法求電路的靜態(tài)工作點。（2）在

20、輸出特性曲線簇中找到在輸出特性曲線簇中找到IBQ=30A對應的對應的曲線。曲線。解：解：（1）求靜態(tài)基極電流）求靜態(tài)基極電流UCE=VCC-ICRC=12-3 IC畫直流負載線畫直流負載線MN。直流負載線直流負載線MN與與IBQ所在的輸出特性曲線的交所在的輸出特性曲線的交點點Q即為靜態(tài)工作點。即為靜態(tài)工作點。IBQ=30A， ICQ2mA，UCEQ6V。（3） 由直流輸出回路，由直流輸出回路，列關于列關于IC與與UCE的線性方程的線性方程式式（4）確定靜態(tài)工作點確定靜態(tài)工作點Q2-3 靜態(tài)工作點的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的穩(wěn)定一、影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定的因素一、影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定的因素二、波形失真與靜態(tài)工作

21、點的關系二、波形失真與靜態(tài)工作點的關系三、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點位置的影三、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點位置的影響響四、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的偏置電路四、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的偏置電路主要主要因素因素是是溫度變化溫度變化45C45時電路時電路的靜態(tài)工作的靜態(tài)工作點點25時電路的時電路的靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點0/BI20A40AQ例：溫度升高例：溫度升高Q點上移點上移反之，反之，Q點下點下移移Q點過高，易發(fā)生飽點過高，易發(fā)生飽和失真和失真反之，易發(fā)生截止反之，易發(fā)生截止失真失真一、影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定的因素一、影響靜態(tài)工作點穩(wěn)定的因素1、溫度變化、溫度變化 2.電源電壓的波動電源電壓的波動 3.元件參數(shù)變化元件參數(shù)變化二

22、、波形失真與靜態(tài)工作點的關系二、波形失真與靜態(tài)工作點的關系1 1、工作點偏高引起飽和失真、工作點偏高引起飽和失真 現(xiàn)象：現(xiàn)象：Rb =Q點 =輸出信號電壓波形負半周被部分削平=飽和失真。 原因：原因：由于Q點偏高，輸入信號電壓的正峰值的一部分進入了飽和區(qū)，從而使輸出信號電壓的負峰值附近被削平。 方法：方法：增大Rb，減小IBQ，使Q點適當下移。(a) 飽和失真0uCEiCQICQiCt0tQQuCEUCEQ02.2.工作點偏低引起截止失真工作點偏低引起截止失真 現(xiàn)象：Rb =Q點 =輸出信號電壓波形正半周被部分削平=截止失真。 原因：由于Q點偏低，輸入信號電壓的負峰值的一部分進入了截止區(qū)，從而

23、使輸出信號電壓的正峰值附近被削平。 方法：減小Rb，增大IBQ，使Q點適當上移。(b) 截止失真0uCEiCQICQiCt0tQQUCEQ0uCE三、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點位置的影響三、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點位置的影響1） RC、VCC不變，改變不變，改變RB RB增大增大QQRB增大增大Q沿直流負載線沿直流負載線向下移動向下移動RB減小減小Q沿直流負載線沿直流負載線向上移動向上移動RB減小減小例如例如:Q沿直流負載沿直流負載線向下移動線向下移動Q沿直流負載線向上移動沿直流負載線向上移動QIBQ2）RB、VCC不變，改變不變，改變RC例如：例如：RC增大增大RC減小減小QRC增大，增大，Q沿沿特性

24、曲線向特性曲線向左移動左移動RC減小，減小，Q沿特性曲線沿特性曲線向右移動向右移動Q沿特性曲線向左沿特性曲線向左移動移動Q沿特性曲線向右移沿特性曲線向右移動動Q3）RB、RC不變，改變不變，改變VCC例如例如:VCC增大增大Q向右上方移動向右上方移動VCC減小減小Q向左下方移動向左下方移動VCC增大，增大，Q向向右上方移動右上方移動VCC減小，減小，Q向左下方移向左下方移動動 提示：提示：在實際應用中，一般在實際應用中，一般RC和和VCC一定情況一定情況下，調(diào)整靜態(tài)工作點是通過改變下，調(diào)整靜態(tài)工作點是通過改變RB的阻值來實現(xiàn)。的阻值來實現(xiàn)。QIBQ4）波形失真與靜態(tài)工作點的關系）波形失真與靜態(tài)

25、工作點的關系1）工作點）工作點偏高偏高2）工作點）工作點偏低偏低uouo飽和飽和失真失真截止截止失真失真飽和失真和截飽和失真和截止失真統(tǒng)稱為止失真統(tǒng)稱為“非線性失非線性失真真”。易引起易引起飽和失真飽和失真 易引起易引起截止失真截止失真QQ 前面學習的共發(fā)射極基本放大電路稱為固定偏置電路。即VCC和Rb為定值，IBQ也是固定值。 這種電路工作穩(wěn)定性差，受溫度影響較大。思考思考：怎樣才能保怎樣才能保證靜態(tài)工作點不受證靜態(tài)工作點不受溫度變化的影響？溫度變化的影響？四、分壓式射極偏置電路四、分壓式射極偏置電路分壓式射極偏置電路分壓式射極偏置電路直流通路直流通路1、電路結(jié)構(gòu)特點、電路結(jié)構(gòu)特點 （1）利

26、用上偏置電阻）利用上偏置電阻RB1和下偏置電阻和下偏置電阻RB2組成串聯(lián)分壓器，為基極提供穩(wěn)定組成串聯(lián)分壓器，為基極提供穩(wěn)定的靜態(tài)工作電壓的靜態(tài)工作電壓UBQ。IIBQ2VRRRUCCB2B1B2BQI1= I2+ IBQ （2）利用發(fā)射極電阻）利用發(fā)射極電阻RE，自動使靜態(tài)，自動使靜態(tài)電流電流IEQ穩(wěn)定不變。穩(wěn)定不變。 UBQ=UBEQ +UEQUUBEQBQRUIEBQEQ上偏置電阻上偏置電阻下偏置電阻下偏置電阻集電極電阻集電極電阻射極電阻射極電阻旁路電容旁路電容輸入耦合電容輸入耦合電容輸出耦合電容輸出耦合電容I1I2IBQUBQUBEQUEQ+-IEQ2、靜態(tài)工作點穩(wěn)定原理、靜態(tài)工作點穩(wěn)

27、定原理IICQBQ溫度升高（t） ICQIEQUBEQ=（UBQ-IEQRE）IBQICQ條件：條件：IIBQ2UUBEQBQIBQICQUBQUBEQIEQ+-+UEQ-例如例如:UBQ固定固定3、估算靜態(tài)工作點、估算靜態(tài)工作點VRRRUCCB2B1B2BQ)(EBQEQEBEQBEEQRUURURUIICQIEQ IICQBQUCEQ=VCC-ICQ（RC+RE） 直流通路直流通路直流通路直流通路交流通路交流通路4、估算輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)、估算輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數(shù) 交流通路與共射極基本放大電路的交流通路相似，等效電路也相似，其中RB= RB1/ RB2。輸入電阻、

28、輸出電阻和電壓放大倍數(shù)的估算公式完全相同。 【例【例2-5】在分壓式射極偏置電路中在分壓式射極偏置電路中，若，若RB1=7.6 k，RB2=2.4k， RC=2 k，RL=2 k，RE=1 k，VCC=12V，三極管的，三極管的=60。求：（。求：（1）放大電路的靜態(tài)工）放大電路的靜態(tài)工作點；（作點；（2）放大電路的輸入電阻）放大電路的輸入電阻Ri、輸出電阻、輸出電阻Ro及電壓放大倍數(shù)及電壓放大倍數(shù)AuL。解：解： （1）估算靜態(tài)工作點）估算靜態(tài)工作點基極電壓：基極電壓： )V(88.26.74.2124.2CCB2B1B2BQVRRRU靜態(tài)集電極電流：靜態(tài)集電極電流：)mA(88.21018

29、8.23EBQEQCQRUII 靜態(tài)偏置電流：靜態(tài)偏置電流：)A(486088.2CQBQII靜態(tài)集電極電壓：靜態(tài)集電極電壓：)V(36.3)21 (88.212)(ECCQCCCEQRRIVU（2）估算輸入電阻）估算輸入電阻Ri、輸出電阻、輸出電阻Ro及電壓放大倍數(shù)及電壓放大倍數(shù)Au)k(85.0)(85088.226)601 (30026)1 (300EQbeIr放大器的輸入電阻：放大器的輸入電阻：k12222LCLCLRRRRR58.7085. 0160beLuLrRA放大器的輸出電阻：放大器的輸出電阻： 放大器的電壓放大倍數(shù)：放大器的電壓放大倍數(shù)： Rirbe=0.85k RoRC=2

30、 k因因2-4 放大器的三種基本接法放大器的三種基本接法一、共集放大器一、共集放大器二、共基放大器二、共基放大器三、放大器三種接法比較三、放大器三種接法比較四、改進型放大器四、改進型放大器五、共源、共漏、共柵放大器五、共源、共漏、共柵放大器一、共集放大電路一、共集放大電路（射極輸出器）（射極輸出器）C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+sUoU基本基本共集放大電路共集放大電路1、電路的組成、電路的組成信號從基極與集電信號從基極與集電極之間輸入，極之間輸入，從發(fā)射極與集電極從發(fā)射極與集電極之間輸出之間輸出2、靜態(tài)工作點、靜態(tài)工作點C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+SUOU由基極回路求得靜態(tài)基

31、極電流由基極回路求得靜態(tài)基極電流ebBEQCCBQ)1(RRUVI BQCQII 則則eCQCCeEQCCCEQRIVRIVU ( (a) )電路圖電路圖共集電極放大電路共集電極放大電路直流通路直流通路Rb+VCCRe+3、電壓放大倍數(shù)、電壓放大倍數(shù) Rs us + + ui RL + uo V Rb Re c) 交流通路 由圖知：由圖知： ui = uo ube通常，通常，ui ube可近似認為：可近似認為： uo ui Au= uo / ui1即：即：無電壓放大作用無電壓放大作用有電流放大作用有電流放大作用有功率放大作用有功率放大作用)1 (beioiIIIIA共集放大器無電壓放大倍數(shù)共集

32、放大器無電壓放大倍數(shù)4、輸入電阻、輸入電阻eebebiRiriuebeii/)1 (Rriuri共集放大器的輸入電阻較大。共集放大器的輸入電阻較大。Rs us + + ui RL + uo V Rb Re c) 交流通路 若先不考慮若先不考慮RbRb的作用的作用若考慮若考慮RbRb的作用的作用/i/ibrRr 5、輸出電阻、輸出電阻bsssbebo/ )( RRRRriu式中1)1 (sbeooobeoRriuriii所以而 輸出電阻低，故帶載能力比較強。輸出電阻低，故帶載能力比較強。如如輸出端加上發(fā)射極電阻輸出端加上發(fā)射極電阻Re1/sbeeoRrRR如輸出端無發(fā)射極電阻如輸出端無發(fā)射極電阻

33、ReLS0oooRuiurRs us + + ui RL + uo V Rb Re c) 交流通路 6.射極輸出器的特點射極輸出器的特點電壓放大倍數(shù)小于電壓放大倍數(shù)小于1，但約等于，但約等于1，即電壓跟隨。即電壓跟隨。輸入電阻較高。輸入電阻較高。輸出電阻較低，帶負載能力強。輸出電阻較低，帶負載能力強。7.7.射極輸出器的用途射極輸出器的用途用作輸入級：用作輸入級： 輸入電阻高，可減輕信號源的負擔，輸入電阻高，可減輕信號源的負擔，提高放大器的輸入電壓。提高放大器的輸入電壓。用作輸出級：用作輸出級： 輸出電阻低，可減小負載變化對輸出輸出電阻低，可減小負載變化對輸出電壓的影響，并易于與低阻負載相匹電

34、壓的影響，并易于與低阻負載相匹 配，向負載盡可能大的傳送功率。配，向負載盡可能大的傳送功率。用于中間隔離級：對前后級影響都很用于中間隔離級：對前后級影響都很小小二、共基極放大電路二、共基極放大電路共基極放大電路共基極放大電路 電路采用一個電源電路采用一個電源 VCC ，用用 Rb1、Rb2 分壓提供基分壓提供基極正偏電壓。極正偏電壓。C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiURc1、靜態(tài)工作點、靜態(tài)工作點( (IBQ , ICQ , UCEQ) )實際電路實際電路C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiURcCQBEQCCb2b1b1eeBEQBQEQ)(1IUVRRRRRUU

35、I 1EQBQII)(ecCQCCeEQcCQCCCEQRRIVRIRIVU Rb2Rb12、電流放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)由圖可得：由圖可得：coei,iiii所以所以ecioiiiiAi由于由于 小于小于 1 而近似等于而近似等于 1 ，所以共基極放大電路，所以共基極放大電路 沒有電流放大作用。沒有電流放大作用。3、電壓放大倍數(shù)、電壓放大倍數(shù)由微變等效電路可得由微變等效電路可得beLioLbobebi rRuuARiuriuu所以共基極放大電路沒有電流放大作用，但是共基極放大電路沒有電流放大作用，但是具有電壓放具有電壓放大作用大作用。電壓放大倍數(shù)與共射電路相等，但沒有負號，說。電壓放大倍數(shù)與共

36、射電路相等，但沒有負號，說明該電路明該電路輸入、輸出信號同相位。輸入、輸出信號同相位。+_+_OUiURerbeLR iIeICIOIbIbI becLCL/RRR 4、輸入電阻、輸入電阻暫不考慮電阻暫不考慮電阻 Re 的作用的作用1)1 (bebbebiiirIriiur5、輸出電阻、輸出電阻暫不考慮電阻暫不考慮電阻 RC 的作用的作用 ro rcb . 已知共射輸出電阻已知共射輸出電阻 rce ，而而 rcb 比比 rce大大 得多，可認為得多，可認為rcb (1 + )rce如果考慮集電極負載電阻，則共基極放大電路的輸如果考慮集電極負載電阻，則共基極放大電路的輸出電阻為出電阻為ro =

37、Rc / rcb Rc如考慮電阻如考慮電阻 Re 的作用的作用1/beeiiirRiur三、三種基本組態(tài)的比較三、三種基本組態(tài)的比較大大( (數(shù)值同共射數(shù)值同共射電路，但同相電路，但同相) )小小( (小于、近于小于、近于 1 ) )大大( (十幾十幾 一幾百一幾百) ) 小小 大大( (幾十幾十 一百以上一百以上) ) 大大( (幾十幾十 一百以上一百以上) )電電路路組態(tài)組態(tài)性能性能共共 射射 組組 態(tài)態(tài)共共 集集 組組 態(tài)態(tài)共共 基基 組組 態(tài)態(tài)C1C2OUVCCRb2Rb1+_ReCbRLiUC1Rb+VCCC2RL+Re+iUOUC1Rb+VCCC2RL+iUOURciAuA )1(

38、 beLrR ebee)1()1(RrR beLrR 頻率頻率響應響應大大( (幾百千歐幾百千歐 幾兆幾兆歐歐) )小小( (幾歐幾歐 幾十歐幾十歐) )中中( (幾十千歐幾十千歐幾百千幾百千歐歐) )rce小小( (幾歐幾歐 幾十歐幾十歐) )大大( (幾十千歐以上幾十千歐以上) )中中(幾百歐幾百歐幾千歐幾千歐) rbe組態(tài)組態(tài)性能性能共共 射射 組組 態(tài)態(tài)共共 集集 組組 態(tài)態(tài)共共 基基 組組 態(tài)態(tài)iRoR 1sbeRrce)1(r 1berebe)1(Rr 差差較好較好好好四、改進型放大器四、改進型放大器1、組合放大器2、接有發(fā)射極電阻的共射放大器3、采用有源負載的共射放大器五、共源、

39、共漏和共柵放大器五、共源、共漏和共柵放大器2-5 2-5 多級放大器多級放大器多級放大電路的組成多級放大電路的組成一一、多級放大器級、多級放大器級間耦合方式間耦合方式二二、阻容耦合多級放大器的動態(tài)分析、阻容耦合多級放大器的動態(tài)分析多級放大電路一、級間耦合方式一、級間耦合方式1、阻容耦合、阻容耦合（1）用一只容量足夠大用一只容量足夠大的耦合電容進行連接的耦合電容進行連接，傳，傳遞交流信號。遞交流信號。（2）前、后級放大器之前、后級放大器之間的直流電路被隔離，靜間的直流電路被隔離，靜態(tài)工作點彼此獨立，互不態(tài)工作點彼此獨立，互不影響。影響。它的低頻特性不很好，不能用于直流它的低頻特性不很好，不能用于

40、直流放大器中。一般應用在低頻電壓放大放大器中。一般應用在低頻電壓放大電路中。電路中。VCCR3R1R2R4RSvS+- - -+CBviT1+R7R5R6R8CCT2+（1）通過變壓器進行連接，通過變壓器進行連接，將前級輸出的交流信號通過將前級輸出的交流信號通過變壓器耦合到后級。變壓器耦合到后級。（2） 耦合變壓器有阻抗變耦合變壓器有阻抗變換作用，有利于提高放大器換作用，有利于提高放大器的輸出功率。的輸出功率。 （3）能夠隔離前、后級的能夠隔離前、后級的直流聯(lián)系。各級電路的靜態(tài)直流聯(lián)系。各級電路的靜態(tài)工作點彼此獨立，互不影響。工作點彼此獨立，互不影響。 由由于變壓器體積大，于變壓器體積大，低頻

41、特性差，又無法集低頻特性差，又無法集成，因此一般應用于高成，因此一般應用于高頻調(diào)諧放大器或功率放頻調(diào)諧放大器或功率放大器中。大器中。2、變壓器耦合、變壓器耦合3、直接耦合、直接耦合（1）無耦合元器件，信號通過無耦合元器件，信號通過導線直接傳遞，可放大緩慢的直導線直接傳遞，可放大緩慢的直流信號。流信號。（2）直流放大器必須采用這種直流放大器必須采用這種耦合方式。耦合方式。（3）前、后級的靜態(tài)工作點互前、后級的靜態(tài)工作點互相影響，給電路的設計和調(diào)試增相影響，給電路的設計和調(diào)試增加了難度。加了難度。應用：直接耦合便于電路的應用：直接耦合便于電路的集成化，因此廣泛應用于集集成化，因此廣泛應用于集成電路

42、中。成電路中。VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn4、光電耦合、光電耦合（1）以光電耦合器為媒介以光電耦合器為媒介來實現(xiàn)電信號的耦合和傳輸。來實現(xiàn)電信號的耦合和傳輸。（2）光電耦合既可傳輸交光電耦合既可傳輸交流信號又可傳輸直流信號，流信號又可傳輸直流信號，而且抗干擾能力強，易于集而且抗干擾能力強，易于集成化。成化。應用：廣泛應用在集成電路中應用：廣泛應用在集成電路中多級放大器可拆分成單級電路進行分析多級放大器可拆分成單級電路進行分析: : 將后級輸入電阻作為前級的負載電阻。將后級輸入電阻作為前級的負載電阻。 RLvS+- -voRS+- -A1vi+- -A2 將前

43、級帶負載后的輸出電壓作為后級輸入電壓。將前級帶負載后的輸出電壓作為后級輸入電壓。 Ri2+- -+- -vo1= vi221io1i2oiovvvAAvvvvvvA1 iiRR 2ooRR Ri2Ri = Ri1Ro = Ro21、估算多級放大器的電壓放大倍數(shù)、估算多級放大器的電壓放大倍數(shù)AuAuAu1Au2Aun2、估算多級放大器的輸入電阻、估算多級放大器的輸入電阻Ri和輸出電阻和輸出電阻RoRo=RonRi=Ri11 1、頻率響應、頻率響應放大器的電壓放大倍數(shù)與頻率的關系放大器的電壓放大倍數(shù)與頻率的關系)()( |)(ffAfAUU 其中：其中： 稱為放大器的稱為放大器的幅頻響應幅頻響應)

44、( |fAU 稱為放大器的稱為放大器的相頻響應相頻響應)( f 單管共射放大器的頻率特性單管共射放大器的頻率特性 fOAum0.707AumfOAuf L 下限下限截止截止頻率頻率 f H 上限截止頻率上限截止頻率 通頻帶通頻帶( (帶寬帶寬) )BW( (Band Width) )fBW = f H f LfLfH低頻段，中頻段，高頻段2、多級放大器的頻率特性、多級放大器的頻率特性 兩級放大器的通頻帶比每個單級放大器的通頻帶要窄。：電壓放大倍數(shù)近似為常數(shù)。：耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗增大，以致不可視為短路，因而造成電壓放大倍數(shù)減小。：晶體管的結(jié)電容以及電路中的分布電容等的容抗減小，以致不

45、可視為開路，也會使電壓放大倍數(shù)降低。3、頻率、頻率失真失真 若放大電路的通頻帶不夠?qū)挘瑒t對信號中各種頻率的正弦波成分的放大倍數(shù)和附加相移會產(chǎn)生影響，使輸出信號波形產(chǎn)生失真，這種現(xiàn)象稱為頻率失真頻率失真。 由于放大倍數(shù)的值隨頻率變化所產(chǎn)生的波形失真稱為幅幅頻失真頻失真，如圖(b)所示。由于相位差 隨頻率而變所產(chǎn)生的波形失真稱為相頻失真相頻失真。如圖 (c)所示。 $2-6 $2-6 差分放大電路差分放大電路一、差分放大器一、差分放大器三、集成運算放大器三、集成運算放大器零點漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因零點漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因（1）零點漂移現(xiàn)象：零點漂移現(xiàn)象：uI0（靜態(tài)）（靜態(tài)），uO0的現(xiàn)象。的現(xiàn)

46、象。 （2 2）產(chǎn)生原因：靜態(tài)時，溫度變化、）產(chǎn)生原因：靜態(tài)時，溫度變化、V VCCCC波動等因素，會波動等因素，會使工作點電壓使工作點電壓( (即即U UCEQCEQ) )偏離設定值而緩慢地上下漂動，也稱偏離設定值而緩慢地上下漂動，也稱為溫漂。溫漂電壓會被逐級放大，第一級影響最大。為溫漂。溫漂電壓會被逐級放大，第一級影響最大。 （3 3）克服溫漂方法：引入直流負反饋；溫度補償；）克服溫漂方法：引入直流負反饋；溫度補償； 改進電路改進電路差分放大電路差分放大電路。 差分放大器具有抑制零點漂移的作用，廣泛用于集成電差分放大器具有抑制零點漂移的作用，廣泛用于集成電路的輸入級，是另一類基本放大器。路

47、的輸入級，是另一類基本放大器。由兩完全對稱的共發(fā)電路，經(jīng)射極電阻由兩完全對稱的共發(fā)電路，經(jīng)射極電阻REE耦合而成。耦合而成。采用正負雙電源供電：采用正負雙電源供電：VEE= -VCC具有兩種輸出方式：雙端輸出、單端輸出。具有兩種輸出方式：雙端輸出、單端輸出。雙入雙出：雙入雙出：靜態(tài)時（靜態(tài)時（ui0），電路完全對稱，則），電路完全對稱，則UCQ1UCQ2所以所以uo UCQ1-UCQ2 0外界環(huán)境變化，外界環(huán)境變化，V1、V2變化相同，所以變化相同，所以 UCQ1UCQ2 uo0 差分放大電路一般有兩個輸入端：差分放大電路一般有兩個輸入端： 同相輸入端，同相輸入端， 反相輸入端。反相輸入端。

48、差分放大電路可以有兩個輸出端，一個是集差分放大電路可以有兩個輸出端，一個是集電極電極C1，另一個是集電極另一個是集電極C2。 從從C1 和和C2輸出稱為輸出稱為雙端輸出雙端輸出，僅從集電極，僅從集電極 C1或或C2 對地輸出稱為對地輸出稱為單端輸出單端輸出。 根據(jù)規(guī)定的正方向，在一個根據(jù)規(guī)定的正方向，在一個輸入端加上一定極性的信號，如輸入端加上一定極性的信號，如果所得到的輸出信號極性與其相果所得到的輸出信號極性與其相同，則該輸入端稱為同相輸入端。同，則該輸入端稱為同相輸入端。 反之，如果所得到的輸出反之，如果所得到的輸出信號的極性與其相反，則該輸信號的極性與其相反，則該輸入端稱為反相輸入端。入

49、端稱為反相輸入端。 信號的輸入方式：若信號同時加到同相輸入端信號的輸入方式：若信號同時加到同相輸入端和反相輸入端，稱為和反相輸入端，稱為雙端輸入；雙端輸入； 若信號僅從一個若信號僅從一個輸入端輸入端對地對地加入，稱為加入，稱為單端輸入。單端輸入。共模信號和差模信號示意圖共模信號和差模信號示意圖2 2、差模信號和共模信號、差模信號和共模信號 差分放大電路僅對差模信號具有放大能力，對差分放大電路僅對差模信號具有放大能力，對共模信號不予放大。共模信號不予放大。 差分放大電路是模擬集成運算放大器輸入級所差分放大電路是模擬集成運算放大器輸入級所采用的電路形式。采用的電路形式。 差模信號差模信號 共模信號

50、共模信號 是指在兩個是指在兩個輸入端加上幅度輸入端加上幅度相等，極性相反相等，極性相反的信號。的信號。 是指在兩個是指在兩個輸入端加上幅度輸入端加上幅度相等，極性相同相等，極性相同的信號。的信號。比較輸入方式可轉(zhuǎn)化為：比較輸入方式可轉(zhuǎn)化為：2221211iiiiiuuuuu2221212iiiiiuuuuuq 差模特性差模特性q 共模特性共模特性q 動態(tài)參數(shù)動態(tài)參數(shù)差分放大器差分放大器C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiiiiE1= iE2，Re中電流不變，即中電流不變，即Re 對差模信號無反饋作用。對差模信號無反饋作用。2/IdI2I1uuu差模信號：數(shù)值相等，極性相反差模信號：數(shù)

51、值相等，極性相反的輸入信號，即的輸入信號，即q 放大差模信號放大差模信號bebLcd)2( rRRRA差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)IdOdduuA 2 )(2cobebiRRrRR，輸入輸出電阻：輸入輸出電阻： Q點：令點：令uI1= uI2=002CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIIIeBEQEEEQBQbeEQBEQBQEE22RUVIIRRIURIVb很小，所以小，且因為Rb是必要的嗎？是必要的嗎？靜態(tài)分析靜態(tài)分析 q Q點點eEQBEQBQEE2RIURIVbBEQcCQCCCEQEQBQ1URIVUII，晶體管輸入回路方

52、程：晶體管輸入回路方程：eBEQEEEQ2RUVI通常，通常，Rb較小，且較小，且IBQ很小，故很小，故抑制共模信號抑制共模信號 ：Re的共模負反饋作用的共模負反饋作用0 cIcOccAuuA參數(shù)理想對稱時共模放大倍數(shù)Re的共模負反饋作用：溫度變化所引起的變化等效為共模信號的共模負反饋作用：溫度變化所引起的變化等效為共模信號如如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。動態(tài)參數(shù)：動態(tài)參數(shù)：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR 共模抑制比共模抑制比KCMR：綜合考察差分放大電路放大差綜合考察差分放

53、大電路放大差模信號的能力和抑制共模信號的能力。模信號的能力和抑制共模信號的能力。下，在參數(shù)理想對稱的情況CMRcdCMRKAAK 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，以避免點，以避免干擾；或負載需要有干擾；或負載需要有“ 接地接地”點，以安全工作。點，以安全工作。 根據(jù)信號源和負載的接地情況，差分放大電路有根據(jù)信號源和負載的接地情況，差分放大電路有四種四種接法接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。入雙端輸出、單端輸入單端輸出。REE KCMR IEE Q T1VCCvi1voV

54、EEvi2RCRCT2R1R2R3T3 采用有源負載采用有源負載可以抑制零點漂移?？梢砸种屏泓c漂移。 有源負載：可有源負載：可以等效成恒流源的以等效成恒流源的元件或電路。元件或電路。為了使差分放大器零為了使差分放大器零輸入零輸出，可設置輸入零輸出，可設置調(diào)零電位器調(diào)零電位器: uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE差分放大器的調(diào)零差分放大器的調(diào)零 R Ridid與電路輸入、輸出方式無關。與電路輸入、輸出方式無關。 R Rodod僅與電路輸出方式有關。僅與電路輸出方式有關。 A Av vd d僅與電路輸出方式有關。僅與電路輸出方式有關。 A Av vc c僅僅與電路輸出方式有

55、關。與電路輸出方式有關。beidr2R2R1i雙端輸出雙端輸出C1ood22RRR單端輸出單端輸出C1ood1RRR雙端輸出雙端輸出Ld1bevvRAAr 單端輸出單端輸出Lvd1d2be2vRAAr 雙端輸出雙端輸出ocic0vcvAv單端輸出單端輸出oc1c1vc21icvvvAAAvLEE2RR )2/(LCLRRR 其中其中LCL/ RRR 其中其中二、集成運算放大電路二、集成運算放大電路 集成電路是集成電路是“管管”和和“路路”的緊密結(jié)合，以半導的緊密結(jié)合，以半導體單晶硅微芯片，采用專門的制造工藝，把晶體管、體單晶硅微芯片，采用專門的制造工藝，把晶體管、場效應管、二極管、電阻和電容等元件及它們之間的場效應管、二極管、電阻和電容等元件及它們之間的連線所組成的完整電阻制作在一起，使之具有特定的連線所組成的完整電阻制作在一起，使之具有特定的功能。功能。集成電路簡稱集成電路簡稱 IC ( (Integrated Circuit) )集成電路按集成電路按其功能分其功能分數(shù)字集成電路數(shù)字集成電路模擬集成電路模擬集成電路集成放大電路最初多用于各種模擬信號的比例、集成放大電路最初多用于各種模擬信號的比例、求和、求差、積分、微分等運算，故被稱為求和、求差、積分、微分等運算，故被稱為運算運算放大電路放大電路，簡稱，簡稱集成運放集成運放。模擬集成模擬