放大電路分析基礎(chǔ)

放大電路分析基礎(chǔ)第1頁(yè)/共132頁(yè)6.1共發(fā)射極基本放大電路6.1.1放大電路的組成原理

(1）必須保證BJT工作在放大區(qū)

（2）必須保證信號(hào)的放大第2頁(yè)/共132頁(yè)T：放大元件TUBB：保證發(fā)射結(jié)正偏Rb：使輸入信號(hào)能加到三極管輸入端UCC：保證集電結(jié)反偏Rc：使電流變化轉(zhuǎn)換為電壓變化C1、C2：通交隔直，一般選大容量電解電容，對(duì)交流可視為短路第3頁(yè)/共132頁(yè)T第4頁(yè)/共132頁(yè)6.1.2放大電路的工作原理第5頁(yè)/共132頁(yè)第6頁(yè)/共132頁(yè)大第7頁(yè)/共132頁(yè)直流電流通過的電路——直流通路直流通路對(duì)于直流通路來說，電容可視為開路，電感可視為短路；6.1.3直流通路和交流通路1.直流通路第8頁(yè)/共132頁(yè)交流電流通過的電路——交流通路。交流通路

對(duì)于交流通路來說，電容可視為短路；電源對(duì)地的交流電壓為0，可視為對(duì)地短路。2.交流通路第9頁(yè)/共132頁(yè)動(dòng)態(tài)分析：確定電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri、輸出電阻R06.2共發(fā)射極放大電路的分析放大電路分析靜態(tài)分析：確定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IBQ、ICQ、UCEQ)方法：圖解法和解析法方法：圖解法和微變等效電路法第10頁(yè)/共132頁(yè)6.2.1靜態(tài)分析1.解析法硅管UBEQ=(0.6~0.7)V鍺管UBEQ=(0.2~0.3)VICQ

=

IBQUCEQ=UCC–ICQ

RC靜態(tài)分析依據(jù)：直流通路。bceIBQICQUCEQT+UCC第11頁(yè)/共132頁(yè)2.圖解法在三極管的輸入、輸出特性曲線上直接用作圖的方法確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。a.先由輸入回路計(jì)算IBQ；bceIBQICQUCEQT+UCCb.由IBQ確定出一條輸出特性曲線；第12頁(yè)/共132頁(yè)uCE=UCC

-iCRcc.用圖解法確定輸出回路靜態(tài)值ICQ、UCEQ。UCCQICQUCEQ直流負(fù)載線斜率UCCMN第13頁(yè)/共132頁(yè)

【例】圖示單管共射放大電路及特性曲線中，已知Rb=280k，Rc=3k

，集電極直流電源UCC=12V，試用圖解法確定靜態(tài)工作點(diǎn)。解：首先估算IBQ做直流負(fù)載線，確定Q

點(diǎn)根據(jù)uCE=UCC–iC

RciC=0，uCE=12V；uCE=0，iC=4mA.+UCC第14頁(yè)/共132頁(yè)0iB

=0μA20μA40μA60μA80μA134224681012MQ靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ=40μA，ICQ=2mA，UCEQ=6V.uCE

/V由Q

點(diǎn)確定靜態(tài)值為：iC

/mA第15頁(yè)/共132頁(yè)3.圖解法分析電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響(1)Rb對(duì)Q點(diǎn)的影響OIBiCuCE

Q1Rb增大，Rb減小，Q點(diǎn)下移；Q點(diǎn)上移；Q2Q3（2）Rc對(duì)Q點(diǎn)的影響增大Rc，直流負(fù)載線斜率改變，則Q點(diǎn)向飽和區(qū)移近。OIBiCuCE

Q1Q2第16頁(yè)/共132頁(yè)OIBiCuCE

Q1（3）UCC對(duì)Q點(diǎn)的影響

升高UCC，直流負(fù)載線平行右移，動(dòng)態(tài)工作范圍增大，但管子的動(dòng)態(tài)功耗也增大。Q2（4）對(duì)Q點(diǎn)的影響OIBiCuCE

Q1Q2增大，ICQ增大，UCEQ減小，則Q點(diǎn)移近飽和區(qū)。第17頁(yè)/共132頁(yè)

6.2.2動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析：確定電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。分析方法：圖解法和微變等效電路法。1.圖解法動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析依據(jù)：交流通路交流負(fù)載線OIBiC

/mAuCE

/VQ靜態(tài)工作點(diǎn)第18頁(yè)/共132頁(yè)動(dòng)態(tài)工作情況圖解分析0.680.72uBEiBtQ000.7t6040200uBE/ViB/μAuBE/ViBUBE第19頁(yè)/共132頁(yè)交流負(fù)載線直流負(fù)載線4.57.5uCE912t0ICQiC

/mA0IB=40μA2060804Q260uCE/ViC

/mA0tuCE/VUCEQiC電壓放大倍數(shù)第20頁(yè)/共132頁(yè)2.圖解法分析放大電路的非線性失真

非線性失真：由于三極管進(jìn)入非線性區(qū)造成的輸出波形的失真，稱之為非線性失真。產(chǎn)生的原因：靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置得不合適。靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置過低產(chǎn)生的失真——截止失真靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置過高產(chǎn)生的失真——飽和失真第21頁(yè)/共132頁(yè)a.靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置過低ibui結(jié)論：iB波形失真OQOttOuBE/ViB/μAuBE/ViB/μAIBQ第22頁(yè)/共132頁(yè)uo=

uceOiCtOOQ

tuCE/VuCE/ViC

/mAICQUCEQQ點(diǎn)過低，引起的波形失真—截止失真第23頁(yè)/共132頁(yè)uo頂部失真消除方法：減小Rb，提高Q點(diǎn)——截止失真第24頁(yè)/共132頁(yè)OIB=0QtOO

tiCuCE/VuCE/ViC

/mAuo=

uceib(不失真)ICQUCEQb.靜態(tài)工作點(diǎn)Q設(shè)置過高Q點(diǎn)過高，引起

的波形失真—飽和失真第25頁(yè)/共132頁(yè)uo波形底部失真——飽和失真消除方法：增大Rb，降低Q點(diǎn)第26頁(yè)/共132頁(yè)

用示波器觀察NPN管共射單極放大器輸出電壓，得到下圖所示三種削波失真的波形，試分別寫出失真的類型。uoωtuoωtuoωt截止失真飽和失真輸入信號(hào)過大引起的削波失真思考題第27頁(yè)/共132頁(yè)動(dòng)態(tài)分析：確定電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro根據(jù)微變等效電路確定。3.微變等效電路法分析動(dòng)態(tài)ibuce+－ube+－icibube+－icuce+－線性電路第28頁(yè)/共132頁(yè)微變等效條件研究的對(duì)象僅僅是變化量信號(hào)的變化范圍很小

（1）三極管微變等效電路

1）三極管線性化條件當(dāng)輸入信號(hào)變化范圍很小（微?。r(shí)，三極管的特性曲線可近視看作為直線。因此，在小信號(hào)條件下，三極管可用線性電路等效替代，稱之為微變等效電路。第29頁(yè)/共132頁(yè)iBuBE晶體管的輸入特性曲線rbe：晶體管的輸入電阻。

在小信號(hào)的條件下，rbe是一常數(shù)。晶體管的輸入電路可用rbe等效代替。Q點(diǎn)附近的工作段近似地看成直線可認(rèn)為uBE與iB成正比QOiB

uBE

2）輸入回路的線性等效電路第30頁(yè)/共132頁(yè)對(duì)于小功率三極管：無特別說明，rbb′=300Ωibuce+－ube+－ibube+－rbe第31頁(yè)/共132頁(yè)3）輸出回路的線性等效電路a.近似水平，即iC

與uCE無關(guān)——電流源iBiBuCE

QiC

O由輸出特性曲線確定。輸出特性曲線特點(diǎn)：c.uce變化時(shí)會(huì)引起ic微小的變化——受控電流源具有一定內(nèi)阻rceb.iC

=

iB——受控電流源第32頁(yè)/共132頁(yè)4）三極管的微變等效電路icibrbeibibrce等效rbeibibbcerce很大，一般忽略。icube+－uce+－ube+－uce+－第33頁(yè)/共132頁(yè)（2）放大電路的微變等效電路將交流通路中的三極管用微變等效電路代替。交流通路RbRcRLuiuo+-+-第34頁(yè)/共132頁(yè)（3）利用微變等效電路計(jì)算動(dòng)態(tài)參數(shù)特點(diǎn)：負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小。1）電壓放大倍數(shù)的計(jì)算－rbeRbRCRL++－第35頁(yè)/共132頁(yè)討論

1.當(dāng)IEQ

一定時(shí)，愈大則

rbe也愈大，選用值較大的三極管其Au

并不能按比例地提高；因：

2.當(dāng)值一定時(shí)，IEQ愈大則rbe

愈小，可以得到較大的Au

，這種方法比較有效。第36頁(yè)/共132頁(yè)源電壓放大倍數(shù)第37頁(yè)/共132頁(yè)2）輸入電阻Ri

一個(gè)放大器總是要從輸入信號(hào)源處或前一級(jí)的放大電路處取得電流的，所以，對(duì)于信號(hào)源(或前級(jí)放大電路)來說，放大器就相當(dāng)于一個(gè)負(fù)載電阻，這個(gè)負(fù)載電阻就是放大器的輸入電阻Ri。Ri——從放大器的輸入端兩端向右邊看進(jìn)去的等效電阻第38頁(yè)/共132頁(yè)－rbeRbRCRL++－第39頁(yè)/共132頁(yè)3）輸出電阻Ro

對(duì)于負(fù)載電阻RL或后一級(jí)的放大電路來說，放大器相當(dāng)于是一個(gè)有內(nèi)阻的信號(hào)源，這個(gè)內(nèi)阻就是放大器的輸出電阻Ro。Ro就是從放大器的輸出端向左邊看進(jìn)去的戴維南等效電阻。其定義為第40頁(yè)/共132頁(yè)Ro的測(cè)量：

測(cè)出空載時(shí)輸出電壓，再測(cè)出有載時(shí)輸出電壓。第41頁(yè)/共132頁(yè)－rbeRbRCRL++－rbeRbRCRL+－第42頁(yè)/共132頁(yè)（4）微變等效電路法的應(yīng)用例：接有發(fā)射極電阻的單管放大電路，計(jì)算電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻。C1RcRb+UCCC2RL+++VT+Re1）計(jì)算電壓放大倍數(shù)Aurbe

bcRcRLRb+Ree+引入發(fā)射極電阻后，降低了。第43頁(yè)/共132頁(yè)2)放大電路的輸入電阻引入Re后，輸入電阻增大了3)放大電路的輸出電阻rbe

bcRcRLRb+Ree+rbe

bcRcRLRb+Ree+第44頁(yè)/共132頁(yè)6.3工作點(diǎn)穩(wěn)定電路溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

三極管是一種對(duì)溫度十分敏感的元件。溫度變化對(duì)管子參數(shù)的影響主要表現(xiàn)有：

1.UBE

改變。UBE

的溫度系數(shù)約為–2mV/C，即溫度每升高1C，UBE約下降2mV。

2.改變。溫度每升高1C，值約增加0.5%~1%，溫度系數(shù)分散性較大。3.ICBO改變。溫度每升高10C，ICBO大致將增加一倍，說明ICBQ

將隨溫度按指數(shù)規(guī)律上升。第45頁(yè)/共132頁(yè)溫度升高將導(dǎo)致IC

增大，Q上移。波形容易失真。iCuCEOiBQVCCT=20C

T=50C第46頁(yè)/共132頁(yè)靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路1.電路特點(diǎn)——分壓式偏置電路（1）UB

電位固定當(dāng)I1>>IB時(shí)C1RcRb1+UCCC2RL+++++CeuoRb2ReuiRcRb1+UCCRb2ReIBI1第47頁(yè)/共132頁(yè)（2）存在直流電流負(fù)反饋——電流負(fù)反饋式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路UE=UB–UBERcRb1+UCCRb2ReIBI1T

ICIEUEUBE

(=UB–UE)IBIC第48頁(yè)/共132頁(yè)（3）穩(wěn)定條件RcRb1+UCCRb2ReIBI1

要保證UB基本穩(wěn)定，I1>>IB，則需要Rb1、Rb2

小一些，但這會(huì)使電阻消耗功率增大，且電路的輸入電阻降低。實(shí)際選用Rb1、Rb2

值。取：

I1=(5~10)IBUB=(5~10)UBE第49頁(yè)/共132頁(yè)說明：C1RcRb1+UCCC2RL+++++CeuoRb2Reui1.Re愈大，同樣的IE

產(chǎn)生的UE愈大，則溫度穩(wěn)定性愈好。但Re

增大，UE增大，要保持輸出量不變，必須增大UCC。2.接入Re

，電壓放大倍數(shù)將大大降低。在Re兩端并聯(lián)大電容Ce，交流電壓降可以忽略，則Au

基本無影響。

Ce——旁路電容第50頁(yè)/共132頁(yè)2.靜態(tài)分析RcRb1+UCCRb2ReIBI1第51頁(yè)/共132頁(yè)C1RcRb2+UCCC2RL+++++CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb1+UCCRL++uiuoRb2Re3.動(dòng)態(tài)分析rbe

ebcRcRL++Rb2Rb1第52頁(yè)/共132頁(yè)6.4其他類型放大電路三種基本接法共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)6.4.1共集電極放大電路C1Rb+UCCC2RL+Re++RS+1.電路結(jié)構(gòu)b——輸入端e——輸出端c——公共端第53頁(yè)/共132頁(yè)2.靜態(tài)分析C1Rb+UCCC2RL+Re++RS+~Rb+UCCRe第54頁(yè)/共132頁(yè)3.動(dòng)態(tài)分析C1Rb+UCCC2RL+Re++RS+++__+rbebec_第55頁(yè)/共132頁(yè)（1）電壓放大倍數(shù)結(jié)論：電壓放大倍數(shù)恒小于1，而接近1，且輸出電壓與輸入電壓同相，又稱射極跟隨器。++__+rbebec_第56頁(yè)/共132頁(yè)（2）輸入電阻輸入電阻較大。Ri++__+rbebec_第57頁(yè)/共132頁(yè)（3）輸出電阻

輸出電阻低，故帶載能力比較強(qiáng)。++__+rbebec_+_rbebec第58頁(yè)/共132頁(yè)4.電路特點(diǎn)（1）輸入電阻高；（2）輸出電阻低；（3）電壓放大倍數(shù)<≈1，且輸出與輸入同相。第59頁(yè)/共132頁(yè)6.4.2共基極放大電路(a)原理電路UEE:保證發(fā)射結(jié)正偏

UCC:保證集電結(jié)反偏三極管工作在放大區(qū)(b)實(shí)際電路實(shí)際電路采用一個(gè)電源UCC，用Rb1、Rb2分壓提供基極正偏電壓。C1C2+++_+_ReUEEUCCRcRLVTC1C2UCCRb1Rb2+++++__ReCbRLRc第60頁(yè)/共132頁(yè)1.靜態(tài)工作點(diǎn)(IBQ,ICQ,UCEQ)+UCCRb1Rb2ReRc第61頁(yè)/共132頁(yè)2.動(dòng)態(tài)分析由微變等效電路可得共基極放大電路具有電壓放大作用。電壓放大倍數(shù)與共射電路相等，但輸出與輸入信號(hào)同相位。+_+_Rerbebec1）電壓放大倍數(shù)第62頁(yè)/共132頁(yè)2）輸入電阻3）輸出電阻Ro=Rc+_+_Rerbebec第63頁(yè)/共132頁(yè)6.4.3三種基本組態(tài)的比較大(數(shù)值同共射電路，但同相)小(小于、近于

1)大(十幾~一幾百)

小

大(幾十~一百以上)

大(幾十~一百以上)電路組態(tài)性能共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)C1C2VCCRb2Rb1+++++__ReCbRLC1Rb+VCCC2RL+Re+++C1Rb+VCCC2RL++++Rc第64頁(yè)/共132頁(yè)三種基本組態(tài)的比較

頻率響應(yīng)中(幾十千歐~幾百千歐)小(幾歐~幾十歐)中(幾十千歐~幾百千歐)RC小(幾歐

~幾十歐)大(幾十千歐以上)中(幾百歐~幾千歐)

rbe組態(tài)性能共射組態(tài)共集組態(tài)共基組態(tài)差較好好第65頁(yè)/共132頁(yè)6.6.1概述在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要把微弱的毫伏或微伏級(jí)輸入信號(hào)放大到足夠大的輸出信號(hào)，例如，放大幾千倍、甚至幾萬倍，以推動(dòng)負(fù)載工作。因?yàn)閱渭?jí)放大電路的放大倍數(shù)只有幾十~一百多倍，輸出的電壓和功率不大，所以需要采用多級(jí)放大電路。一般多級(jí)放大電路的框圖如下圖所示。6.6多級(jí)放大電路第66頁(yè)/共132頁(yè)三種耦合方式阻容耦合直接耦合變壓器耦合（1）阻容耦合C1RC1Rb1+VCCC2RL++VT1++Rc2Rb2C3VT2+第一級(jí)第二級(jí)1.多級(jí)放大電路的耦合方式第67頁(yè)/共132頁(yè)優(yōu)點(diǎn)：前、后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立；(2)選擇電容足夠大，可使前一級(jí)輸出信號(hào)幾乎不衰減地加到后一級(jí)，使信號(hào)得到充分利用。不足：(1)不適合傳送緩慢變化的信號(hào)；(2)無法實(shí)現(xiàn)線性集成電路。C1RC1Rb1+VCCC2RL++VT1++Rc2Rb2C3VT2+第68頁(yè)/共132頁(yè)（2）直接耦合Rc1Rb1+VCC+VT1+Rc2Rb2VT2優(yōu)點(diǎn)：(1)

可以放大交流和緩慢變化及直流信號(hào)；(2)

便于集成化。(1)各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響；基極和集電極電位會(huì)隨著級(jí)數(shù)增加而上升；(2)零點(diǎn)漂移。缺點(diǎn)：第69頁(yè)/共132頁(yè)（3）變壓器耦合選擇恰當(dāng)?shù)淖儽?，可在?fù)載上得到盡可能大的輸出功率。第二級(jí)VT2、VT3組成推挽式放大電路，信號(hào)正負(fù)半周VT2、VT3

輪流導(dǎo)電。第70頁(yè)/共132頁(yè)優(yōu)點(diǎn)：(1)

能實(shí)現(xiàn)阻抗變換；(2)

靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立。缺點(diǎn)：(1)

變壓器笨重；(2)

無法集成化；(3)

直流和緩慢變化信號(hào)不能通過變壓器。第71頁(yè)/共132頁(yè)三種耦合方式的比較阻容耦合直接耦合變壓器耦合特點(diǎn)各級(jí)工作點(diǎn)互不影響；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單能放大緩慢變化的信號(hào)或直流成分的變化；適合集成化有阻抗變換作用；各級(jí)直流通路互相隔離。存在問題

不能反應(yīng)直流成分的變化，不適合集成化有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象；各級(jí)工作點(diǎn)互相影響不能反應(yīng)直流成分的變化；不適合放大緩慢變化的信號(hào)；不適合集成化適合場(chǎng)合分立元件交流放大電路集成放大電路，直流放大電路低頻功率放大，調(diào)諧放大第72頁(yè)/共132頁(yè)2.多級(jí)放大電路前后級(jí)關(guān)系（1）前級(jí)是后級(jí)的信號(hào)源，后級(jí)是前級(jí)的負(fù)載。（2）前級(jí)輸出電阻相當(dāng)于后級(jí)信號(hào)源內(nèi)阻。（3）后級(jí)的輸入電阻是前級(jí)負(fù)載電阻。uo2′Ro2uoRi2ui2uiusuo1uo1′uo1Ro1前級(jí)后級(jí)第73頁(yè)/共132頁(yè)3.直接耦合放大電路中的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象直接耦合時(shí)，輸入電壓為零，但輸出電壓離開零點(diǎn)，并緩慢地發(fā)生不規(guī)則變化的現(xiàn)象——零點(diǎn)漂移原因：放大器件的參數(shù)受溫度影響而使Q點(diǎn)不穩(wěn)定。所以有時(shí)也稱為溫度漂移

uOtOuItO第74頁(yè)/共132頁(yè)

零點(diǎn)漂移的危害：直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)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(hào)電壓，無法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。放大電路級(jí)數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈高，零點(diǎn)漂移問題愈嚴(yán)重。

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)。

衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)：輸入端的等效漂移電壓

只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號(hào)小許多時(shí)，放大后的有用信號(hào)才能被很好地區(qū)分出來。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。第75頁(yè)/共132頁(yè)6.6.2多級(jí)放大電路分析1.電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)的乘積，即其中，n

為多級(jí)放大電路的級(jí)數(shù)。電壓放大倍數(shù)增益（dB）多級(jí)注意：計(jì)算前級(jí)放大電路放大倍數(shù)時(shí)，要講后一級(jí)作為前一級(jí)的負(fù)載來考慮！第76頁(yè)/共132頁(yè)2.輸入電阻和輸出電阻

輸入電阻:輸入級(jí)的輸入電阻；輸出電阻:輸出級(jí)的輸出電阻。

具體計(jì)算時(shí)，有時(shí)它們不僅僅決定于本級(jí)參數(shù)，也與后級(jí)或前級(jí)的參數(shù)有關(guān)。

注意：（1）若輸入級(jí)是共集組態(tài)，計(jì)算輸入電阻時(shí)，要將后一級(jí)作為前一級(jí)的負(fù)載來考慮；

（2）若輸出級(jí)是共集組態(tài)，計(jì)算輸出電阻時(shí)，要將前一級(jí)作為后一級(jí)的信號(hào)源來考慮；第77頁(yè)/共132頁(yè)例題放大電路如圖所示。試求。已知=50。

解：第78頁(yè)/共132頁(yè)第79頁(yè)/共132頁(yè)

例10兩級(jí)阻容耦合放大電路，如圖所示。求：

(1)各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)；

(2)簡(jiǎn)化微變等效電路；

(3)輸入電阻和輸出電阻；

(4)各級(jí)電壓放大倍數(shù)和兩級(jí)總的電壓放大倍數(shù)(設(shè)信號(hào)源s的內(nèi)阻Rs=0)。

(5)如果信號(hào)源內(nèi)阻Rs=100Ω，試問當(dāng)信號(hào)電壓

=1mV(有效值)時(shí)，放大電路的輸出電壓為多大?第80頁(yè)/共132頁(yè)第81頁(yè)/共132頁(yè)例：如圖電路，求（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）rbe（3）電壓放大倍數(shù)；（4）最大不失真輸出電壓；（5）若要使UCE=4V，求Rb1第82頁(yè)/共132頁(yè)解（1）（2）（4）（5）第83頁(yè)/共132頁(yè)6.7放大電路的頻率特性由于放大電路中存在電抗性元件，所以電路的放大倍數(shù)為頻率的函數(shù)，這種關(guān)系稱為頻率響應(yīng)或頻率特性。6.7.1頻率特性的基本概念1.頻率特性的概念頻率特性的表示方法：——幅頻特性——相頻特性第84頁(yè)/共132頁(yè)典型的單管共射放大電路的幅頻特性和相頻特性O(shè)ffLfHfBWAum0.707Aum-90o-180o-270of0低頻區(qū)中頻區(qū)高頻區(qū)第85頁(yè)/共132頁(yè)低頻區(qū)特點(diǎn)：（1）f↓→Au↓；（2）產(chǎn)生0～900附加相移。原因：耦合電容的存在。中頻區(qū)特點(diǎn)：（1）Au

不隨f變化；（2）沒有附加相移。高頻區(qū)特點(diǎn)：（1）f↑→Au↓；（2）產(chǎn)生0～-900附加相移。原因：級(jí)間電容和分布電容的存在。C1Rb+UCCC2Rc+++Rs++第86頁(yè)/共132頁(yè)

下限截止頻率fL：當(dāng)電壓放大倍數(shù)下降到0.707Au時(shí)所對(duì)應(yīng)的低頻頻率。

上限截止頻率fH：當(dāng)電壓放大倍數(shù)下降到0.707Au時(shí)所對(duì)應(yīng)的高頻頻率。

通頻帶fBW：上限頻率和下限頻率之間的頻率范圍稱為通頻帶。fBW=fH－fL

通頻帶fBW表征了放大電路能夠正常放大信號(hào)的頻率范圍，是放大電路重要性能指標(biāo)之一。fLfH第87頁(yè)/共132頁(yè)2.頻率失真

由于放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)和相移不同產(chǎn)生的失真——頻率失真。幅頻失真和相頻失真是線性失真。頻率失真幅頻失真：放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)不同產(chǎn)生的失真。相頻失真：放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的相移不同產(chǎn)生的失真。第88頁(yè)/共132頁(yè)頻率失真(a)幅頻失真(b)相頻失真第89頁(yè)/共132頁(yè)3.波特圖（對(duì)數(shù)幅頻特性）0ffLfHfBW-90o-180o-270of03dB第90頁(yè)/共132頁(yè)1.RC低通電路的頻率特性令則+_+_CR6.7.2

簡(jiǎn)單RC電路的頻率特性第91頁(yè)/共132頁(yè)幅值：f=fH，f>>fH，f<<fH，相角：第92頁(yè)/共132頁(yè)低通電路的波特圖上限截止頻率3.1.4波特圖0.1fHfH

10fHf/Hz0-20-403dB-20dB/十倍頻程fH

10fH-45o5.71o5.71o-45o/十倍頻-90o0.1fH0f/Hz第93頁(yè)/共132頁(yè)+_+_CR2.RC高通電路的頻率特性第94頁(yè)/共132頁(yè)幅值：f>>fL,f=fL,f<<fL,第95頁(yè)/共132頁(yè)相角：下限截止頻率高通電路的波特圖5.71o-45o/十倍頻fL0.1fL

10fL45o90o0f誤差5.71o0.1fLfL

10fLf0-20-403dB20dB/十倍頻程第96頁(yè)/共132頁(yè)低頻電壓放大倍數(shù)C1Rb+UCCC2Rc+++Rs++單管共射放大電路頻率特性低頻時(shí)間常數(shù)為：下限(-3dB)截止頻率為：則第97頁(yè)/共132頁(yè)高頻時(shí)間常數(shù)：上限(-3dB)頻率截止為：高頻電壓放大倍數(shù)：可從器件手冊(cè)中查到；并且(估算，fT

要從器件手冊(cè)中查到)第98頁(yè)/共132頁(yè)0ffLfHfBW-90o-180o-270of03dB第99頁(yè)/共132頁(yè)6.7.3

三極管的頻率參數(shù)

在低頻和中頻段，;頻率升高時(shí)，值隨之下降，β

是f

的函數(shù)。f：為值下降至?xí)r的頻率。0：低頻共射電流放大系數(shù)；第100頁(yè)/共132頁(yè)fTf1f00.70701.共射截止頻率fβ——

值下降到0.707β0時(shí)的頻率。2.特征頻率fT

——

值下降為1時(shí)的頻率。f=fT

時(shí)，＝1，20lg=0f>fT

時(shí)，<1，三極管失去放大作用?？汕蟪觯篺T≈β0

f第101頁(yè)/共132頁(yè)3.共基截止頻率fαfα——值下降為0.7070時(shí)的頻率。三個(gè)頻率的關(guān)系：fT≈β0

f

，∴共基接法的頻率響應(yīng)比共射接法的頻率響應(yīng)好。第102頁(yè)/共132頁(yè)6.7.4多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)多級(jí)放大電路總的電壓放大倍數(shù)是各級(jí)的乘積。其對(duì)數(shù)幅頻特性為：多級(jí)放大電路總的相移為：第103頁(yè)/共132頁(yè)fL>fL1,

fH<fH1,因此，多級(jí)放大電路的通頻帶，總是比組成它的每一級(jí)的通頻帶要窄。fHfLfOfL1fH16dB3dB3dBfBW1fBW一級(jí)二級(jí)-270o-360ofL1fH1fO-540o-180o-450o-90o一級(jí)二級(jí)第104頁(yè)/共132頁(yè)在實(shí)際的多級(jí)放大電路中，當(dāng)各放大級(jí)的時(shí)間常數(shù)相差懸殊時(shí)，可取其主要作用的那一級(jí)作為估算的依據(jù)。第105頁(yè)/共132頁(yè)功率放大電路的作用

擴(kuò)音系統(tǒng)功率放大電壓放大信號(hào)提取

用作放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)6.8功率放大電路第106頁(yè)/共132頁(yè)（1）輸出功率要足夠大集電極正弦電壓的最大幅值集電極正弦電流的最大幅值（2）效率要高放大電路輸出功率直流電源提供的功率6.8.1功率放大電路概述1.功率放大電路的主要特點(diǎn)第107頁(yè)/共132頁(yè)

效率低，既浪費(fèi)能源不經(jīng)濟(jì)，又會(huì)使功放管的結(jié)溫明顯升高，以至損壞管子。（3）非線性失真要小

功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。因此，要求同時(shí)輸出較大的電壓和電流。管子工作在接近極限狀態(tài)。

一般直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，帶載能力要強(qiáng)。要解決的問題

提高效率

減小失真輸出大功率

管子的保護(hù)提高效率的途徑：

降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)電流。第108頁(yè)/共132頁(yè)2.功率放大電路的分類1.按功放管工作狀態(tài)不同分為：甲類、乙類、甲乙類等。甲類：導(dǎo)通角

;在正弦交流信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，三極管均導(dǎo)通，效率低，理想情況下。僅為50﹪。乙類：導(dǎo)通角；三極管在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，效率可達(dá)78.5%。甲乙類：導(dǎo)通角，既可以減小功耗，又可以提高效率。第109頁(yè)/共132頁(yè)6.8.2雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路1.電路組成

由一對(duì)NPN、PNP特性相同的互補(bǔ)三極管組成，采用正、負(fù)雙電源供電。這種電路也稱為OCL互補(bǔ)功率放大電路。2.工作原理

靜態(tài)時(shí)，兩個(gè)管子處于截止?fàn)顟B(tài)——乙類狀態(tài)。

ui>0時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止，io=ic1，uo=RLio=RLic1;ui<0時(shí)，T2導(dǎo)通，T1截止，io=-ic2，uo=RLio=-RLic2;

在輸入信號(hào)的正、負(fù)半周，兩管輪流導(dǎo)通，使負(fù)載得到一個(gè)完整的波形。第110頁(yè)/共132頁(yè)3.分析計(jì)算（1）輸出功率Pomax第111頁(yè)/共132頁(yè)（2）直流電源供給的功率PViVtiC1iC2流過每個(gè)電源的電流IV——流過直流電源的直流電流iV的平均值：當(dāng)Po=Pom,Ucem=UCC時(shí)：第112頁(yè)/共132頁(yè)（3）效率η當(dāng)Uom=UCC時(shí)，效率達(dá)到最大，其值為：第113頁(yè)/共132頁(yè)每個(gè)管子在半個(gè)周期內(nèi)的管耗（4）功放管的選擇①管耗PT當(dāng)時(shí)，PT達(dá)到最大值，此時(shí)

功率放大電路中，三極管工作在大信號(hào)狀態(tài)下，要防止三極管的工作點(diǎn)超出其安全工作區(qū)的范圍。選擇時(shí)必須使功放管不能超過它們的極限參數(shù)ICM、U(BR)CEO、PCM。第114頁(yè)/共132頁(yè)選管依據(jù)之一②集電極最大允許電流ICM選擇時(shí)：第115頁(yè)/共132頁(yè)③集電極最大允許反向電壓U(BR)CEO選擇時(shí)：UCE1+UEC2=2UCC當(dāng)T2導(dǎo)通時(shí)，T1截止，此時(shí)UEC2=∣UCES∣UCE1=2UCC-UEC2=2UCC-∣UCES∣≈2UCCU(BR)CEO>2UCC

實(shí)際選擇時(shí)要留有一定余量。此外，有些大功率三極管還必須根據(jù)手冊(cè)要求安裝規(guī)定尺寸的散熱片。U(BR)CEO>2UCC選擇依據(jù)第116頁(yè)/共132頁(yè)4.交越失真死區(qū)電壓解決方法：采用甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路。產(chǎn)生的原因：靜態(tài)時(shí)，管子工作在乙類，靜態(tài)偏置電壓為0。第117頁(yè)/共132頁(yè)甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

R1、D1、D2為兩管提供一小的靜態(tài)偏置電壓，使得在輸入信號(hào)等于零時(shí)，管子微導(dǎo)通，以克服交越失真。tuI0tiC10tiC20tuO0第118頁(yè)/共132頁(yè)

由于D1、D2動(dòng)態(tài)電阻很小，動(dòng)態(tài)電壓可忽略不計(jì)，因此工作情況與乙類相同。各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算與乙類相同!第119頁(yè)/共132頁(yè)6.8.3單電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（OTL）C的作用：儲(chǔ)存電能，代替負(fù)電源。

工作原理

靜態(tài)時(shí)，電源通過T1向C充電，調(diào)整參數(shù)使得三極管發(fā)射極電位：則D1、D2——提供靜態(tài)偏置電壓工作在甲乙類狀態(tài)

每個(gè)管子工作時(shí)的電源電壓均為UCC/2，為保證工作時(shí)，電容電壓始終保持UCC/2，要選擇大容量電容。第120頁(yè)/共132頁(yè)ui>0時(shí)，T2導(dǎo)通，T1截止，電容C相當(dāng)于負(fù)電源，提供能量，此時(shí)io=-iC2，uo=RLio=-RLiC2；

ui<0時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止，io=iC1，uo=RLio=RLiC2

。

OTL各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算：將OCL電路計(jì)算式中的UCC代之以UCC/2即可。第121頁(yè)/共132頁(yè)6.9集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介

集成運(yùn)放是一種高放大倍數(shù)、高輸入電阻、低輸出電阻的多級(jí)直接耦合放大電路。它是把晶體管、元件和導(dǎo)線制作在一塊微小的半導(dǎo)體芯片上，能實(shí)現(xiàn)一定功能的電路。集成電路分類數(shù)字集成電路模擬集成電路模擬集成電路集成運(yùn)算放大器；集成功率放大器；集成高頻放大器；集成中頻放大器；集成比較器；集成乘法器；集成穩(wěn)壓器；集成數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器等。第122頁(yè)/共132頁(yè)6.9.1集成運(yùn)算放大器框圖及符號(hào)1.集成運(yùn)算放大器原理圖中間級(jí)：（主放大器）要求：有足夠的電壓放大倍數(shù)。電路：帶有有源負(fù)載共射放大電路輸出級(jí):要求：輸出電