第9章放大電路

第9章基本放大電路9.2放大電路的工作原理9.3放大電路的靜態(tài)分析9.1雙極型晶體管9.8多級放大電路10.3反饋的基本概念9.5雙極型晶體管基本放大電路9.10功率放大電路9.4放大電路的動(dòng)態(tài)分析補(bǔ)：放大電路中的頻率特性9.9差分放大電路2.理解單管交流放大電路的放大作用和共發(fā)射極、共集電極放大電路的性能特點(diǎn)。3.掌握靜態(tài)工作點(diǎn)的估算方法和放大電路的微變等效電路分析法。4.了解放大電路輸入、輸出電阻和多級放大的概念，了解放大電路的頻率特性、互補(bǔ)功率放大電路的工作原理。5.理解反饋的概念，了解負(fù)反饋對放大電路性能的影響。6.了解差動(dòng)放大電路的工作原理和性能特點(diǎn)。本章要求1.了解三極管的結(jié)構(gòu),掌握三極管的電流放大原理放大的概念:放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。放大的實(shí)質(zhì):用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。

對放大電路的基本要求：1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。2.盡可能小的波形失真。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標(biāo)。本章主要討論電壓放大電路，同時(shí)介紹功率放大電路。9.1雙極型晶體管9.1.1基本結(jié)構(gòu)NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECPNP型PPNBEC基極發(fā)射極集電極符號：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三極管PNP型三極管基區(qū)：最薄，摻雜濃度最低發(fā)射區(qū)：摻雜濃度最高載流子濃度最高發(fā)射結(jié)集電結(jié)BECNNP基極發(fā)射極集電極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：集電區(qū)：體積最大9.1.2電流分配和放大原理1.三極管放大的外部條件BECNNPEBRBECRC發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏PNP發(fā)射結(jié)正偏VB<VE集電結(jié)反偏VC<VB從電位的角度看：

NPN

發(fā)射結(jié)正偏VB>VE集電結(jié)反偏VC>VB

2.各電極電流關(guān)系及電流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.10<0.0010.701.502.303.103.165<0.0010.721.542.363.184.05結(jié)論:1）三電極電流關(guān)系IE=IB+IC2）IC

IB

，

IC

IE

3）IC

IB

把基極電流的微小變化能夠引起集電極電流較大變化的特性稱為晶體管的電流放大作用。

實(shí)質(zhì):用一個(gè)微小電流的變化去控制一個(gè)較大電流的變化，是CCCS器件。3.三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律BECNNPEBRBECIEIBEICEICBO

基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子不斷向基區(qū)擴(kuò)散，形成發(fā)射極電流IE。

進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBE，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。從基區(qū)擴(kuò)散來的電子作為集電結(jié)的少子，漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集，形成ICE。集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。3.三極管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律IC=ICE+ICBOICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBOIBEICE與IBE之比稱為共發(fā)射極電流放大倍數(shù)集－射極穿透電流,溫度ICEO(常用公式)若IB=0,則

ICICE09.1.3特性曲線即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。為什么要研究特性曲線：1）直觀地分析管子的工作狀態(tài)2）合理地選擇偏置電路的參數(shù)，設(shè)計(jì)性能良好的電路重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路測量晶體管特性的實(shí)驗(yàn)線路ICEBmAAVUCEUBERBIBECV++––––++1.輸入特性特點(diǎn):非線性（與二極管正向特性相似）死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.1V。正常工作時(shí)發(fā)射結(jié)電壓：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型鍺管

UBE0.2~0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO2.輸出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)1612O放大區(qū)輸出特性曲線通常分三個(gè)工作區(qū)：(1)放大區(qū)在放大區(qū):IC=IB稱為線性區(qū)--具有恒流特性。發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，UCE=

UCC-RCIC晶體管工作于放大狀態(tài)。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)1612O（2）截止區(qū)IB<0以下區(qū)域?yàn)榻刂箙^(qū)：IC0

,UCE

UCC

。發(fā)射結(jié)處于反向偏置，集電結(jié)處于反向偏置。飽和區(qū)截止區(qū)（3）飽和區(qū)UCE≈0

UBE，

IBIC≈UCC/RC，

發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于正向偏置

深度飽和時(shí)，硅管UCES0.3V，

鍺管UCES0.1V。晶體管工作于截止?fàn)顟B(tài)。（開關(guān)打開）（開關(guān)閉合）9.1.4主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)交流電流放大系數(shù)當(dāng)晶體管接成發(fā)射極電路時(shí)，表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶體管的參數(shù)也是設(shè)計(jì)電路、選用晶體管的依據(jù)。注意：和

的含義不同，但在特性曲線近于平行等距并且ICE0較小的情況下，兩者數(shù)值接近。常用晶體管的

值在20~200之間。例：在UCE=6V時(shí)，在Q1點(diǎn)IB=40A,IC=1.5mA；

在Q2點(diǎn)IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計(jì)算中，一般作近似處理：=。IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)16120Q1Q2在Q1點(diǎn)，有由Q1和Q2點(diǎn)，得2.集-基極反向截止電流ICBO

ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流，受溫度的影響大。溫度ICBOICBOA+–EC3.集-射極反向截止電流(穿透電流)ICEOAICEOIB=0+–

ICEO受溫度的影響大。溫度ICEO，所以IC也相應(yīng)增加。三極管的溫度特性較差。4.集電極最大允許電流ICM5.集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO集電極電流IC上升會導(dǎo)致三極管的值的下降，當(dāng)值下降到正常值的三分之二時(shí)的集電極電流即為ICM。當(dāng)集—射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時(shí)，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時(shí)的擊穿電壓U(BR)

CEO。6.集電極最大允許耗散功耗PCMPCM取決于三極管允許的溫升，消耗功率過大，溫升過高會燒壞三極管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允許結(jié)溫約為80C，鍺管約為70160C。ICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個(gè)極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū)ICUCEO晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系1、溫度每增加10C，ICBO增大一倍。硅管優(yōu)于鍺管。2、溫度每升高1C，UBE將減小–(2~2.5)mV，即晶體管具有負(fù)溫度系數(shù)。3、溫度每升高1C，增加0.5%~1.0%。9.2放大電路的工作原理9.2.1共發(fā)射極基本放大電路組成共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE9.2.2基本放大電路各元件作用晶體管T--放大電流。要保證發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏,使晶體管工作在放大區(qū)。基極電源EB與基極電阻RB--使發(fā)射結(jié)處于正偏，并提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流IB。ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE9.2放大電路的工作原理9.2放大電路的工作原理9.2.2基本放大電路各元件作用集電極電源EC--為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻RC--將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容C1、C2--隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時(shí)使信號順利輸入、輸出。信號源負(fù)載ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE9.2放大電路的工作原理單電源供電時(shí)常用的畫法共發(fā)射極基本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE9.2.3共射放大電路的電壓放大作用UBEIBICUCE無輸入信號(ui

=0)時(shí):uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuo=0ICUCEOIBUBEO結(jié)論：(1)無輸入信號電壓時(shí)，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和IC、UCE。

(IB、UBE)

和(IC、UCE)分別對應(yīng)于輸入、輸出特性曲線上的一個(gè)點(diǎn)，稱為靜態(tài)工作點(diǎn)。QIBUBEQUCEICUBEIB無輸入信號(ui

=0)時(shí):uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有輸入信號(ui

≠0)時(shí)uCE=UCC－iC

RCuo0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC9.2.3.共射放大電路的電壓放大作用+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO結(jié)論：(2)加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)交流量，但方向始終不變。+集電極電流直流分量交流分量動(dòng)態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析結(jié)論：(3)若參數(shù)選取得當(dāng)，輸出電壓可比輸入電壓大，即電路具有電壓放大作用。(4)輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180°，即共發(fā)射極電路具有反相作用。uitOuotO1.實(shí)現(xiàn)放大的條件

(1)晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。(2)正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使晶體管工作于放大區(qū)。(3)輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。(4)輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容耦合只輸出交流信號。2.直流通路和交流通路因電容對交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認(rèn)為它對交流分量不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無信號時(shí)電流（直流電流）的通路，用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。交流通路：有信號時(shí)交流分量（變化量）的通路，用來計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。例：畫出下圖放大電路的直流通路直流通路直流通路用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IB、IC、UCE)對直流信號電容C可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiERBRCuiuORLRSes++–+––對交流信號(有輸入信號ui時(shí)的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。短路短路對地短路交流通路用來計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE9.3放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)：放大電路無信號輸入（ui

=0）時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：估算法、圖解法。分析對象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設(shè)置Q點(diǎn)的目的：

(1)

使放大電路的放大信號不失真；(2)使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)。——靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE

。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。9.3.1用估算法確定靜態(tài)值1.直流通路估算IB根據(jù)電流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC當(dāng)UBE<<UCC時(shí)，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC例1：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：注意：電路中IB

和IC

的數(shù)量級不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB例2：用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。

由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB9.3.2用圖解法確定靜態(tài)值用作圖的方法確定靜態(tài)值步驟：

1.用估算法確定IB優(yōu)點(diǎn)：

能直觀地分析和了解靜態(tài)值的變化對放大電路的影響。2.由輸出特性確定IC

和UCEUCE

=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB直流負(fù)載線方程9.3.2用圖解法確定靜態(tài)值直流負(fù)載線斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流負(fù)載線Q由IB確定的那條輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)O9.4放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號輸入（ui

0）時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：

微變等效電路法，圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。動(dòng)態(tài)分析:計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對象：

各極電壓和電流的交流分量。目的：

找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。9.4.1微變等效電路法

微變等效電路：把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。當(dāng)信號很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。1.晶體管的微變等效電路UBEIB對于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。9.4.1微變等效電路法(1)輸入回路Q輸入特性晶體管的輸入電阻晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來確定ube和ib之間的關(guān)系。IBUBEO(2)輸出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計(jì)。晶體管的輸出電阻輸出特性ICUCEQ輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù)晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由來確定ic和ib之間的關(guān)系。一般在20～200之間，在手冊中常用hfe表示。OibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶體管的微變等效電路rbeBEC晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii分析時(shí)假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。微變等效電路2.放大電路的微變等效電路將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算當(dāng)放大電路輸出端開路(未接RL)時(shí)，因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。式中的負(fù)號表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出ui與ib的關(guān)系、uo與ic

的關(guān)系。4.放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路對信號源(或?qū)η凹壏糯箅娐?來說，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻來等效代替。這個(gè)電阻是信號源的負(fù)載電阻,也就是放大電路的輸入電阻。定義：輸入電阻是對交流信號而言的，是動(dòng)態(tài)電阻。+-信號源Au放大電路+-輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。放大電路信號源+-+-rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：riri5.放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路對負(fù)載(或?qū)蠹壏糯箅娐?來說，是一個(gè)信號源，可以將它進(jìn)行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無關(guān)。輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點(diǎn)：

1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.例3：求ro的步驟：1)斷開負(fù)載RL3)外加電壓4)求外加2)令或rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加例4：求ro的步驟：1)斷開負(fù)載RL3)外加電壓4)求2)令或動(dòng)態(tài)分析圖解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。9.4.2非線性失真如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過高，動(dòng)畫晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q2uo適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ19.4.2非線性失真若Q設(shè)置過低，動(dòng)畫晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成截止失真。適當(dāng)增加基極電流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q設(shè)置合適，信號幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號幅值可消除失真。9.5雙極型晶體管基本放大電路

9.5.1共射放大電路前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。1.電路組成iCuCEQ溫度升高時(shí)，輸出特性曲線上移Q′固定偏置電路的工作點(diǎn)Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC

增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。結(jié)論：

當(dāng)溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移，容易使晶體管T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。O（1）溫度變化對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響（2）分壓式偏置電路①穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理

基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–（2）分壓式偏置電路①穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理VB集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–從Q點(diǎn)穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但I(xiàn)2越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。而VB過高必使VE也增高，在UCC一定時(shí)，勢必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。在估算時(shí)一般選?。篒2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。②參數(shù)的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–③Q點(diǎn)穩(wěn)定的過程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICVEICVB固定

RE：溫度補(bǔ)償電阻

對直流：RE越大,穩(wěn)定Q點(diǎn)效果越好；

對交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。2.靜態(tài)分析估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–3.動(dòng)態(tài)分析對交流：旁路電容CE

將RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro？旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–去掉CE后的微變等效電路短路對地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri提高ro不變例1:在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω，RE2=2.7kΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩ

RL=6kΩ，晶體管β=50，UBE=0.6V,試求:(1)靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IC及

UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE2解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB(2)由微變等效電路求Au、ri、

ro。微變等效電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE19.5.2共集放大電路因?qū)涣餍盘柖裕姌O是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。因從發(fā)射極輸出，所以稱射極輸出器。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS1.電路組成求Q點(diǎn)：2.靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS3.動(dòng)態(tài)分析（1）電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)Au1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRErbeRBRLEBC+-+-+-RSRE（2）輸入電阻射極輸出器的輸入電阻高，對前級有利。ri與負(fù)載有關(guān)（3）輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE共集電極放大電路(射極輸出器)的特點(diǎn)：1.電壓放大倍數(shù)小于1，約等于1;2.輸入電阻高；3.輸出電阻低；4.輸出與輸入同相。射極輸出器的應(yīng)用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)。1.因輸入電阻高，它常被用在多級放大電路的第一級，可以提高輸入電阻，減輕信號源負(fù)擔(dān)。2.因輸出電阻低，它常被用在多級放大電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3.利用ri大、ro小以及Au1的特點(diǎn)，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級之間，起到阻抗匹配作用，這一級射極輸出器稱為緩沖級或中間隔離級。例1:.在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RE=2kΩ,

RB=200kΩ，RL=2kΩ，晶體管β=60，UBE=0.6V,信號源內(nèi)阻RS=100Ω，試求:(1)

靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IE及UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)

Au、ri和ro。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC(2)由微變等效電路求Au、ri、

ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微變等效電路RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––反饋：將放大電路輸出端的信號(電壓或電流)的一部分或全部通過某種電路引回到輸入端。10.3反饋的基本概念esRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–+++–RS通過RE將輸出電壓反饋到輸入通過RE將輸出電流反饋到輸入反饋放大電路的三個(gè)環(huán)節(jié)：基本放大電路比較環(huán)節(jié)反饋放大電路的方框圖反饋電路輸出信號輸入信號反饋信號反饋系數(shù)凈輸入信號放大倍數(shù)反饋電路F–基本放大電路A+反饋放大電路的方框圖凈輸入信號若三者同相，則:可見Xd<Xi，即反饋信號起了削弱凈輸入信號的作用（負(fù)反饋）。反饋電路F–基本放大電路A+Xd=Xi+Xf可見Xd>

Xi，即反饋信號起了增強(qiáng)凈輸入信號的作用（正反饋）。Xd=Xi–Xf負(fù)反饋：反饋削弱凈輸入信號，使放大倍數(shù)降低。在振蕩器中引入正反饋，用以產(chǎn)生波形。在放大電路中，出現(xiàn)正反饋將使放大器產(chǎn)生自激振蕩，使放大器不能正常工作。正反饋：反饋增強(qiáng)凈輸入信號，使放大倍數(shù)提高。10.3.1反饋的分類直流反饋：反饋只對直流分量起作用，反饋元件只能傳遞直流信號。交流反饋：反饋只對交流分量起作用，反饋元件只能傳遞交流信號。引入交流負(fù)反饋的目的：改善放大電路的性能引入直流負(fù)反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)負(fù)反饋的類型1)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。

電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。

電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻的作用。如果反饋信號取自輸出電壓，叫電壓反饋。如果反饋信號取自輸出電流，叫電流反饋。2)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。反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電壓形式作比較，稱為串聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電流形式作比較，稱為并聯(lián)反饋。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。負(fù)反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋的類型穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)10.3.2反饋的判斷3)判別是否負(fù)反饋？2)判別是交流反饋還是直流反饋？4)是負(fù)反饋！判斷是何種類型的負(fù)反饋？1)找出反饋網(wǎng)絡(luò)（一般是電阻、電容）。

1)判別反饋元件（一般是電阻、電容）(1)連接在輸入與輸出之間的元件。(2)為輸入回路與輸出回路所共有的元件。發(fā)射極電阻RE為輸入回路與輸出回路所共有，所以RE是反饋元件。例1：RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–2)判斷是交流反饋還是直流反饋交、直流分量的信號均可通過RE，所以RE引入的是交、直流反饋。

如果有發(fā)射極旁路電容，RE中僅有直流分量的信號通過，這時(shí)RE引入的則是直流反饋。ＣE例1：例1：3)判斷反饋類型凈輸入信號：

ui

與

uf串聯(lián),以電壓形式比較——串聯(lián)反饋

ui正半周時(shí),uf也是正半周,即兩者同相——負(fù)反饋

uf正比于輸出電流——電流反饋——串聯(lián)電流負(fù)反饋+uf–+–RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–ieube

ube

=ui-

uf

uf

=ieRE

Ube

=Ui-

Uf

可見

Ube

<

Ui,反饋電壓Uf削弱了凈輸入電壓

icRC結(jié)論：反饋過程：電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用反饋類型

——

串聯(lián)電流負(fù)反饋RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–IcUfUbeibIcuf

icRC+uf–+–ube

Ube

=Ui-

Uf電阻RF連接在輸入與輸出之間，所以RF是反饋元件。2)判斷是交流反饋還是直流反饋交、直流分量的信號均可通過RF，所以

RF引入的是交、直流反饋。例2：1)判反饋元件+UCCRCC1RF++––RS+–C2++RLeSuiuo3)判斷反饋類型例2：凈輸入信號：

ii與if并聯(lián)，以電流形式比較——并聯(lián)反饋

ii

正半周時(shí)，if也是正半周，即兩者同相——負(fù)反饋

if

正比于輸出電壓——電壓反饋if與

uo反相——并聯(lián)電壓負(fù)反饋

+UCCRCC1RF++––RS+–C2++RLeSuiuoiiibif

ib=

ii-if

Ib=

Ii-If

可見

Ib

<

Ii,反饋電流If削弱了凈輸入電流反饋過程：電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用反饋類型

——并聯(lián)電壓負(fù)反饋例2：+UCCRCC1RF++––RS+–C2++RLeSuiuoiiibifUoifibicUo

Ib=

Ii-If*利用瞬時(shí)極性法判斷負(fù)反饋++－+(1)設(shè)接“地”參考點(diǎn)的電位為零，在某點(diǎn)對“地”電壓（即電位）的正半周，該點(diǎn)交流電位的瞬時(shí)極性為正；在負(fù)半周則為負(fù)。(2)設(shè)基極瞬時(shí)極性為正，根據(jù)集電極瞬時(shí)極性與基極相反、發(fā)射極(接有發(fā)射極電阻而無旁路電容時(shí))瞬時(shí)極性與基極相同的原則，標(biāo)出相關(guān)各點(diǎn)的瞬時(shí)極性。*利用瞬時(shí)極性法判斷負(fù)反饋++－－

(3)若反饋信號與輸入信號加在同一電極上，

(4)若反饋信號與輸入信號加在兩個(gè)電極上，兩者極性相反為負(fù)反饋；極性相同為正反饋。兩者極性相同為負(fù)反饋；極性相反為正反饋。反饋到基極為并聯(lián)反饋反饋到發(fā)射極為串聯(lián)反饋判斷串、并聯(lián)反饋ib=ii–ifibiiifube=ui–uf++–ui–ube+–uf共發(fā)射極電路判斷電壓、電流反饋從集電極引出為電壓反饋從發(fā)射極引出為電流反饋uoRL+–RLioiE判斷反饋類型的口訣：共發(fā)射極電路共集電極電路為典型的電壓串聯(lián)負(fù)反饋。集出為壓，射出為流，基入為并，射入為串。10.3.3負(fù)反饋對放大電路性能的改善反饋放大電路的基本方程反饋系數(shù)凈輸入信號開環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)反饋電路F–基本放大電路A+1.降低放大倍數(shù)負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。則有：同相，所以

AF是正實(shí)數(shù)負(fù)反饋時(shí)，|1+AF|稱為反饋深度，其值愈大，負(fù)反饋?zhàn)饔糜鷱?qiáng)，Af也就愈小。射極輸出器、不帶旁路電容的共射放大電路的電壓放大倍數(shù)較低就是因?yàn)殡娐分幸肓素?fù)反饋。2.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性引入負(fù)反饋使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。放大倍數(shù)下降至1/(1+|AF|)倍，其穩(wěn)定性提高1+|AF|倍。若|AF|>>1，稱為深度負(fù)反饋，此時(shí)：在深度負(fù)反饋的情況下，閉環(huán)放大倍數(shù)僅與反饋電路的參數(shù)有關(guān)。例：|A|=300，|F|=0.01。3.改善波形失真Auiufud加反饋前加反饋后uo大略小略大略小略大負(fù)反饋是利用失真的波形來改善波形的失真，因此只能減小失真，而不能完全消除失真。uoAF小接近正弦波正弦波ui4.展寬通頻帶引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加無負(fù)反饋有負(fù)反饋BWfBWf|Au|O例：中頻放大倍數(shù)|A0|=103，反饋系數(shù)|F|=0.01在原上限、下限頻率處說明加入負(fù)反饋后，原上限、下限頻率仍在通頻帶內(nèi)，即通頻帶加寬了。uiubeib++––5.對輸入電阻的影響在同樣的

ib下，ui=ube+uf

>ube，所以

rif

提高。1)串聯(lián)負(fù)反饋無負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：uf+–使電路的輸入電阻提高if無負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：在同樣的ube下，ii

=ib+if>ib，所以rif

降低。2)并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻降低iiibube+–電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用，即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。1)電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻降低2)電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻提高6.對輸出電阻的影響補(bǔ)：放大電路的頻率特性

阻容耦合放大電路由于存在級間耦合電容、發(fā)射極旁路電容及三極管的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當(dāng)信號頻率不同時(shí)，放大電路的輸出電壓相對于輸入電壓的幅值和相位都將發(fā)生變化。頻率特性幅頻特性：電壓放大倍數(shù)的模|Au|與頻率f的關(guān)系相頻特性：輸出電壓相對于輸入電壓的相位移與頻率f的關(guān)系通頻帶f|Au

|0.707|Auo|fLfH|Auo|幅頻特性下限截止頻率上限截止頻率耦合、旁路電容造成。三極管結(jié)電容、

造成f–270°–180°–160°相頻特性O(shè)在中頻段

所以，在中頻段可認(rèn)為電容不影響交流信號的傳送，放大電路的放大倍數(shù)與信號頻率無關(guān)。(前面所討論的放大倍數(shù)及輸出電壓相對于輸入電壓的相位移均是指中頻段的)

三極管的極間電容和導(dǎo)線的分布電容很小，可認(rèn)為它們的等效電容CO與負(fù)載并聯(lián)。由于CO的電容量很小，它對中頻段信號的容抗很大，可視作開路。由于耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容量較大，故對中頻段信號的容抗很小，可視作短路。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS+-

由于信號的頻率較低，耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗較大，其分壓作用不能忽略。以至實(shí)際送到三極管輸入端的電壓

比輸入信號

要小，故放大倍數(shù)降低，并使產(chǎn)生越前的相位移（相對于中頻段）。在低頻段：所以，在低頻段放大倍數(shù)降低和相位移越前的主要原因是耦合電容和發(fā)射極旁路電容的影響。

CO的容抗比中頻段還大，仍可視作開路。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS+-C1C2由于信號的頻率較高，耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗比中頻段還小，仍可視作短路。在高頻段：所以，在高頻段放大倍數(shù)降低和相位移滯后的主要原因是三極管電流放大系數(shù)、極間電容和導(dǎo)線的分布電容的影響。CO的容抗將減小，它與負(fù)載并聯(lián)，使總負(fù)載阻抗減小，在高頻時(shí)三極管的電流放大系數(shù)也下降，因而使輸出電壓減小，電壓放大倍數(shù)降低，并使產(chǎn)生滯后的相位移（相對于中頻段）。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCo9.8多級放大電路耦合方式：信號源與放大電路之間、兩級放大電路之間、放大器與負(fù)載之間的連接方式。常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合。動(dòng)態(tài):傳送信號減少壓降損失靜態(tài)：保證各級有合適的Q點(diǎn)波形不失真第二級

推動(dòng)級

輸入級輸出級輸入輸出多級放大電路的框圖對耦合電路的要求9.8.1阻容耦合第一級第二級負(fù)載信號源兩級之間通過耦合電容

C2與下級輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T21.靜態(tài)分析

由于電容有隔直作用，所以每級放大電路的直流通路互不相通，每級的靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響，可以各級單獨(dú)計(jì)算。兩級放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T22.動(dòng)態(tài)分析微變等效電路第一級第二級rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1例2:

如圖所示的兩級電壓放大電路，已知β1=β2=50,T1和T2均為3DG8D。(1)計(jì)算前、后級放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);(2)求放大電路的輸入電阻和輸出電阻；

(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:(1)兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。第一級是射極輸出器:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第二級是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:第二級是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)計(jì)算

r

i和r

0由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻

ri等于第一級的輸入電阻ri1。第一級是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級輸入電阻

ri2。微變等效電路rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)計(jì)算

r

i和r

0(2)計(jì)算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)第一級放大電路為射極輸出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二級放大電路為共發(fā)射極放大電路總電壓放大倍數(shù)9.8.2直接耦合直接耦合：將前級的輸出端直接接后級的輸入端。可用來放大緩慢變化的信號或直流量變化的信號。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE22.零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移：指輸入信號電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。直接耦合存在的兩個(gè)問題：1.前后級靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響零點(diǎn)漂移的危害：直接影響對輸入信號測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓電壓放大倍數(shù)

只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時(shí)，放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分出來。由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。通頻帶f|Au

|0.707|Auo|OfH|Auo|幅頻特性抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問題。適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級間都是直接耦合。9.9差分放大電路9.9.1工作原理電路結(jié)構(gòu)對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差分放大原理電路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩管靜態(tài)工作點(diǎn)相同1.零點(diǎn)漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態(tài)時(shí)，ui1

=

ui2

=0當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC（兩管變化量相等）對稱差分放大電路對兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號輸入時(shí)的工作情況兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對共模信號沒有放大能力。(1)共模信號

ui1=ui2大小相等、極性相同差分電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點(diǎn)漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+–ui1ui2++––T2+–+–+–+–+–+–共模信號需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號輸入時(shí)的工作情況兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，(2)

差模信號

ui1=–ui2大小相等、極性相反uo=(VC1－VC1

)－(VC2+

VC１)=－2VC1即對差模信號有放大能力。+–+–+–+–+–+–差模信號是有用信號(3)比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號差模信號放大器只放大兩個(gè)輸入信號的差值信號—差分放大電路。這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見的。（CommonModeRejectionRatio)全面衡量差動(dòng)放大電路放大差模信號和抑制共模信號