課題3-幾種常見放大電路

電子技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)課題三放大電路及其應(yīng)用任課教師：課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路放大器的偏置電路偏置電路是各種放大器的必不可少的組成部分。我們在進(jìn)行電路設(shè)計時，設(shè)置的偏置電路必須滿足兩個要求：一是給放大管提供所需的靜態(tài)工作點(diǎn)電壓和電流；二是在環(huán)境溫度、電源電壓等因素變化時，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)當(dāng)保持穩(wěn)定。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路放大器的偏置電路在諸多因素中尤其以環(huán)境溫度的變化對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響最大。一些放大器在常溫下，其靜態(tài)工作點(diǎn)若確定合適，則能正常工作，但是在高溫或低溫條件下則不能，這是因為靜態(tài)工作點(diǎn)隨溫度變化引起的。下面我們結(jié)合環(huán)境溫度問題介紹幾種常用的偏置電路。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路放大器的偏置電路——固定偏置電路電路如圖所示?，F(xiàn)通過分析溫度變化對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響,來說明偏置電路熱穩(wěn)定性的重要性。用近似估算法可求得該電路提供的IBQ、ICQ和UCEQ：UCEQ=UCC-ICQRC課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路放大器的偏置電路——固定偏置電路由上述各式可知，當(dāng)UCC和Rb一定時，ICQ與晶體管參數(shù)β以及UBE、ICBQ有關(guān)。UCEQ=UCC-ICQRC課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路放大器的偏置電路——固定偏置電路我們知道這三個參數(shù)均與溫度有關(guān)。溫度每升高10℃,ICBQ約增加一倍，溫度每升高10℃,UBE約降低2.5mV，隨溫度每升高1℃，β相對值增加（0.5-1.0）%。所以討論偏置電路熱穩(wěn)定性實際上就是討論這三個參數(shù)隨溫度變化而引起ICQ變化的特性。

課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路放大器的偏置電路——固定偏置電路例在上述固定偏置電路中，假設(shè)晶體管為鍺NPN管，室溫時β=50，UBE=0.25V，ICBQ=1μA,偏置電路的UCC=6V，Rb=180kΩ，Rc=2kΩ。試計算溫度由室溫升高30℃時ICQ和UCEQ的變化情況。根據(jù)公式IBQ=32μA，ICQ=1.65mA,UCEQ=2.7V當(dāng)溫度升高30℃后，β’=65,UBE=0.175V,I’CBQ=8μA,那么I’BQ=32.4μA,I’CQ=2.6mA,U’CEQ=0.73V課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路放大器的偏置電路——固定偏置電路根據(jù)公式IBQ=32μA，ICQ=1.65mA,UCEQ=2.7V當(dāng)溫度升高30℃后，β’=65,UBE=0.175V,I’CBQ=8μA,那么I’BQ=32.4μA,I’CQ=2.6mA,U’CEQ=0.73V集電極靜態(tài)電流變化的相對值為：課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路放大器的偏置電路——固定偏置電路上例可知，溫度升高30℃后，ICQ將明顯增大，而UCEQ則明顯減小。原本處于放大區(qū)中心的靜態(tài)工作點(diǎn)如圖a所示，將沿直流負(fù)載線上升到靠近飽和區(qū)，如圖b所示。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路放大器的偏置電路——固定偏置電路課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路放大器的偏置電路——固定偏置電路這時，加上基極輸入正弦信號電流，當(dāng)它變化到正半周期間，晶體三極管就會進(jìn)入飽和區(qū)，使得集電極電流iC和電壓uCE的波形產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。因此，為了保證放大器在很寬的溫度范圍內(nèi)正常工作，就必須采用熱穩(wěn)定性高的偏置電路。提高偏置電路熱穩(wěn)定性有許多措施，常采用分壓式偏置電路和恒流源偏置電路。下面介紹這兩種電路。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路固定偏置電路——分壓式偏置電路分壓式偏置電路如圖所示。此電路既能提供靜態(tài)電流，又能穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路固定偏置電路——分壓式偏置電路如果Rb1和Rb2的電阻值較小，通過它們的電流遠(yuǎn)比IBQ大，則可認(rèn)為UBQ恒定而與IBQ無關(guān)。根據(jù)UBEQ=UBQ-UEQ，則UBEQ必然減小，從而使IEQ、ICQ趨于減小。使IEQ、ICQ基本穩(wěn)定。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路固定偏置電路——分壓式偏置電路根據(jù)UBEQ=UBQ-UEQ，則UBEQ必然減小，從而使IEQ、ICQ趨于減小，使IEQ、ICQ基本穩(wěn)定。這個自動調(diào)整過程可表示如下：T（溫度）↑→ICQ(IEQ)↑→UEQ↑→UBEQ↓→ICQ(IEQ)↓

課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路固定偏置電路——分壓式偏置電路這個自動調(diào)整過程可表示如下：T（溫度）↑→ICQ(IEQ)↑→UEQ↑→UBEQ↓→ICQ(IEQ)↓反之亦然。由上分析可知分壓式偏置電路穩(wěn)定工作點(diǎn)的實質(zhì)是：先恒定UBQ，然后通過Re把輸出量（ICQ）的變化引回到輸入回路，使輸出量變化減小。

課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路固定偏置電路——分壓式偏置電路由上面的分析知道，要想使穩(wěn)定過程能夠?qū)崿F(xiàn)，必須滿足以下兩個條件：（1）基極電位恒定。這樣才能使UBEQ真實地反映ICQ(IEQ)的變化。那么，只要滿足I2IBQ，就可以認(rèn)為

UBQ≈也就是說UBQ基本恒定，不受溫度影響。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路固定偏置電路——分壓式偏置電路由上面的分析知道，要想使穩(wěn)定過程能夠?qū)崿F(xiàn)，必須滿足以下兩個條件：（1）基極電位恒定。當(dāng)然，為了實現(xiàn)I2>>IBQ，Rb1、Rb2的值應(yīng)取得小些。但太小功耗大，且也增大對輸入信號源的旁路作用。工程上，一般取I2≥(5-10)IBQ。

課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路固定偏置電路——分壓式偏置電路由上面的分析知道，要想使穩(wěn)定過程能夠?qū)崿F(xiàn)，必須滿足以下兩個條件：（2）Re足夠大。這樣才能使ICQ(IEQ)的變化引起UEQ更大的變化，更能有效地控制UBEQ。但從電源電壓利用率來看，Re不宜過大，否則，UCC實際加到管子兩端的有效壓降UCEQ就會過小。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路固定偏置電路——分壓式偏置電路由上面的分析知道，要想使穩(wěn)定過程能夠?qū)崿F(xiàn)，必須滿足以下兩個條件：（2）Re足夠大。工程上，一般取UEQ=0.2UCC或UEQ=1-3V。

課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路固定偏置電路——分壓式偏置電路分壓式偏置電路不僅提高了靜態(tài)工作點(diǎn)的熱穩(wěn)定性，而且對于換用不同晶體管時，因參數(shù)不一致而引起的靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，同樣也具有自動調(diào)節(jié)作用。分壓式偏置電路主要用在交流耦合的分立元件放大電路中。在交流耦合放大電路中，不論采用哪種組態(tài)電路，分壓式偏置電路都具有相同的形式。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——概念凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端、與輸入信號疊加，就稱為反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負(fù)反饋。若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為正反饋。這里所說的信號一般指交流信號，因此判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系。即相同是正反饋，相反是負(fù)反饋。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——概念反饋框圖放大器輸出輸入取+加強(qiáng)輸入信號正反饋用于振蕩器取-削弱輸入信號負(fù)反饋用于放大器開環(huán)閉環(huán)反饋網(wǎng)絡(luò)±疊加反饋信號實際被放大信號課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——概念負(fù)反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶。放大器輸出輸入開環(huán)閉環(huán)反饋網(wǎng)絡(luò)±疊加反饋信號實際被放大信號課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——概念負(fù)反饋框圖基本放大電路Ao反饋回路F+–輸出信號輸入信號反饋信號差值信號課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——概念負(fù)反饋框圖反饋電路的三個環(huán)節(jié)：放大：反饋：疊加：課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——概念基本放大電路Ao反饋回路F+–——開環(huán)放大倍數(shù)課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——概念基本放大電路Ao反饋回路F+–——閉環(huán)放大倍數(shù)課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——概念基本放大電路Ao反饋回路F+–——反饋系數(shù)課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——概念基本放大電路Ao反饋回路F+–課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——概念反饋深度定義：課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——類型（1）電壓反饋和電流反饋根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓信號。電流反饋：反饋信號取自輸出電流信號。電壓負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻。電流負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——類型（2）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋電壓信號與輸入信號電壓比較。并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號電流與輸入信號電流比較。串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大；并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。課題三放大電路及其應(yīng)用——幾種常見放大電路負(fù)反饋放大電路——類型（3）直流反饋和