第四章放大電路的放大器基礎(chǔ)原理

第四章放大電路的放大器基礎(chǔ)原理第一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)主要內(nèi)容4.0概述4.2放大器的性能指標(biāo)4.4差分放大器4.3基本組態(tài)放大器4.7放大器的頻率響應(yīng)4.1偏置電路和耦合方式4.5電流源電路及其應(yīng)用4.6集成運(yùn)算放大器(功率放大器）第二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)概述

在廣播、通信、自動(dòng)控制、電子測(cè)量等各種電子設(shè)備中，放大器是必不可少的組成部分。

放大器是應(yīng)用最廣泛的一類電子線路。它的主要功能是將輸入信號(hào)進(jìn)行不失真的放大。放大器種類放大器組成框圖第三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

放大器分類

按信號(hào)強(qiáng)弱分：小信號(hào)放大器大信號(hào)放大器

按電路結(jié)構(gòu)分：直流放大器交流放大器（線性放大器）（非線性放大器）（多用于集成電路）（多用于分立元件電路）

按信號(hào)特征分：寬帶放大器音頻放大器視頻放大器脈沖放大器諧振放大器（放大語(yǔ)音信號(hào)）（放大圖像信號(hào)）（放大脈沖信號(hào)）（放大高頻載波信號(hào)）返回第四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

放大器組成框圖保證半導(dǎo)體器件工作在放大模式耦合電路耦合電路輸出負(fù)載輸入信號(hào)直流偏置電路外圍電路具有正向受控作用的半導(dǎo)體器件是整個(gè)電路的核心將放大器輸出端與輸出負(fù)載進(jìn)行連接。將輸入信號(hào)源與放大器輸入端進(jìn)行連接。返回組成原則第五頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五放大器的組成原則：

直流偏置電路（即直流通路）要保證器件工作在放大模式。

交流通路要保證信號(hào)能正常傳輸，即有輸入信號(hào)vi時(shí)，應(yīng)有vo輸出。

判斷一個(gè)電路是否具有放大作用，關(guān)鍵就是看它的直流通路與交流通路是否合理。若有任何一部分不合理，則該電路就不具有放大作用。

元件參數(shù)的選擇要保證信號(hào)能不失真地放大。即電路需提供合適的Q點(diǎn)及足夠的放大倍數(shù)。返回第六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.1

偏置電路和耦合方式4.1.1偏置電路（即直流通路）設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的電路稱放大器的偏置電路。

對(duì)偏置電路的要求

提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，保證器件工作在放大模式。例如：偏置電路須保證三極管JE正偏、JC反偏。

當(dāng)環(huán)境溫度等因素變化時(shí)，能穩(wěn)定電路的Q點(diǎn)。例如：溫度升高，三極管參數(shù)、ICBO、VBE(on)而這些參數(shù)的變化將直接引起Q點(diǎn)發(fā)生變化。

當(dāng)Q點(diǎn)過(guò)高或過(guò)低時(shí)，輸出波形有可能產(chǎn)生飽和或截止失真。第七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)QiCtICQtvCE0VCEQibQ點(diǎn)在中點(diǎn)，動(dòng)態(tài)范圍最大，輸出波形不易失真。Q點(diǎn)波動(dòng)對(duì)輸出波形的影響：Q點(diǎn)升高，不失真動(dòng)態(tài)范圍減小，輸出易飽和失真。Q點(diǎn)降低，不失真動(dòng)態(tài)范圍減小，輸出易截止失真。QibibiCvCE0Q返回失真第八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

三極管偏置電路（1）固定偏流電路VCCRCRBIBIC

Q點(diǎn)估算：

電路優(yōu)點(diǎn)：Q點(diǎn)設(shè)置方便，計(jì)算簡(jiǎn)單。

電路缺點(diǎn)：不具有穩(wěn)定Q點(diǎn)的功能。T時(shí)、ICBO、VBE(on)ICQQ點(diǎn)升高第九頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)（2）分壓偏置電路

Q點(diǎn)估算：

電路優(yōu)點(diǎn)：T

ICQVCCRCRB1IBQI1RB2RECE（固定）具有穩(wěn)定Q點(diǎn)的功能。(結(jié)合管子的輸入特性進(jìn)行分析）VEQ(≈ICQRE)VBEQ(=VBQ-VEQ)IBQICQ假設(shè)I1>>IBQ

(RB1//RB2<<(1+?)

RE就滿足該條件）則第十頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

存在問(wèn)題：工程規(guī)定：VCCRCRB1IBQI1RB2RECERE越大VBEQ越大Q點(diǎn)越穩(wěn)定VCEQ越小輸出動(dòng)態(tài)范圍越小VEQ=0.2VCC或VEQ=1~3VRB1、RB2過(guò)大不滿足I1>>IBQ工程規(guī)定：I1=（5~10）IBQ則

VBQ不穩(wěn)定RB1、RB2過(guò)小

放大器Ri減小第十一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

場(chǎng)效應(yīng)管偏置電路（1）分壓偏置電路

Q點(diǎn)估算：

電路特點(diǎn)：

分壓偏置電路不僅適用于三極管，同時(shí)適用于各種類型的場(chǎng)效應(yīng)管。VDDTSRG1RG2RDRSGIDN溝道：VDS>0VGS(th)VGS(th)VGS(off)ID(mA)VGS(V)結(jié)型耗盡型增強(qiáng)型P溝道：VDS<0第十二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)（2）自偏置電路

Q點(diǎn)估算：

電路特點(diǎn)：故自偏置電路只適合于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管VDDSRGRDRSGID

由于VDS與VGS極性始終相反

例如：JFET、DMOS管N溝道：VDS>0VGS(th)VGS(th)VGS(off)ID(mA)VGS(V)結(jié)型耗盡型增強(qiáng)型P溝道：VDS<0第十三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)（3）零偏置電路

Q點(diǎn)估算：

電路特點(diǎn)：由于VGS=0，故零偏置電路只適合耗盡型MOS管。VDDSRGRDGID由于RS=0，故該電路不具有穩(wěn)定Q點(diǎn)的功能。返回框圖返回主要內(nèi)容第十四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.1.2耦合方式

放大器與信號(hào)源、放大器與負(fù)載、以及放大器級(jí)與級(jí)之間的連接方式稱耦合方式。

交流信號(hào)正常傳輸。

為保證交流信號(hào)正常傳輸、不失真放大，耦合

盡量減小有用信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損失。實(shí)際電路常采用兩種耦合方式：集成電路中廣泛采用的一種耦合方式—直接耦合。具有隔直流作用的耦合方式—電容耦合、變壓器耦合。方式必須保證：返回組成框圖第十五頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

電容耦合VCCR3R1R2R4RSvS+--+CBviT1+R7R5R6R8CCT2+

直流工作時(shí)：由于CB、CC具有隔直流作用因此信號(hào)源不影響放大器Q點(diǎn)正常設(shè)置，且各級(jí)Q點(diǎn)相互獨(dú)立。

交流工作時(shí)：由于CB較大，在信號(hào)頻率上近似看作短路。因此，CB的接入不會(huì)影響信號(hào)的正常傳輸。

電路缺點(diǎn)：體積大，不易集成。（低頻特性差）返回耦合方式第十六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

直接耦合VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn各級(jí)之間不經(jīng)過(guò)任何元件直接相連。直接耦合方式:電路優(yōu)點(diǎn):頻率特性好，便于集成。存在問(wèn)題:級(jí)間直流電平配置問(wèn)題。零點(diǎn)漂移問(wèn)題。返回耦合方式第十七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

級(jí)間直流電平配置問(wèn)題一

VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn結(jié)果：T1管Q點(diǎn)靠近飽和區(qū)，輸出易出現(xiàn)失真。由圖若則后級(jí)接入RE，擴(kuò)大前級(jí)動(dòng)態(tài)范圍。解決方法：第十八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

級(jí)間直流電平配置問(wèn)題二VCCRC2RE2T2RC1T1RC3RE3T3RCnREnTn工作在放大模式時(shí):加電平位移電路解決方法：由圖越往后級(jí)VBQ3ICQ3VCEQ3輸出動(dòng)態(tài)范圍第十九頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)采用PNP管的電平位移電路：

利用NPN管與PNP管電位極性相反的特點(diǎn)，將直流電平下移，擴(kuò)大后級(jí)的輸出動(dòng)態(tài)范圍。VCCRC2RET2RC1T1RB+--+VBQ1VCQ2+-VCQ1VCQ1>VBQ1放大模式NPN管放大模式PNP管VCQ2<VBQ2=VCQ1返回直接耦合第二十頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

零點(diǎn)漂移問(wèn)題零點(diǎn)漂移：指vi=0時(shí)，輸出端靜態(tài)電壓的波動(dòng)。

第一級(jí)采用低溫漂的差分放大器。解決方法：則第一級(jí)Q點(diǎn)變（VCEQ1+V）溫度漂移：因溫度變化引起的漂移，簡(jiǎn)稱溫漂。溫漂危害：若溫度變淹沒(méi)有用信號(hào)。例如：假設(shè)直接耦合放大器原輸出端靜態(tài)電壓為VCEQnV

經(jīng)后級(jí)逐級(jí)放大輸出靜態(tài)電壓變?yōu)椋╒CEQn+

AvnV）當(dāng)漂移嚴(yán)重即V較大時(shí)，溫漂信號(hào)有可能淹沒(méi)有用信號(hào)，使電路喪失對(duì)有用信號(hào)的放大能力。電容耦合放大器由于電容的隔直作用，溫漂很小，可忽略。返回組成框圖返回直接耦合第二十一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.2

放大器的性能指標(biāo)

就信號(hào)而言，各種小信號(hào)放大器均可統(tǒng)一表示為有源線性四端網(wǎng)絡(luò)：線性有源四端網(wǎng)絡(luò)RSRLvS+-+-viiiiovo+-RiRo反映放大器性能的主要指標(biāo)（即基本性能指標(biāo)）有：增益A輸入電阻Ri、輸出電阻Ro、除此外還有其他的性能指標(biāo)：失真、帶寬、輸出功率等第二十二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.2.1

輸入電阻、輸出電阻、增益

輸入電阻

對(duì)輸入信號(hào)源而言，放大器相當(dāng)于它的一個(gè)負(fù)載，而這個(gè)等效負(fù)載電阻就是放大器輸入電阻Ri?；騌SRivS+-+-viiiRSRiiS+-viii定義

Ri表示本級(jí)電路對(duì)輸入信號(hào)源的影響程度。Ri越大說(shuō)明該電路對(duì)信號(hào)電壓源的影響小，在測(cè)量電路中要求Ri越大越好。

返回性能指標(biāo)

第二十三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

輸出電阻

對(duì)輸出負(fù)載而言（根據(jù)戴維寧定理和諾頓定理），任何放大器均可看作它的信號(hào)源，該信號(hào)源內(nèi)阻即放大器輸出電阻Ro

?；騌oRLvot+-+-voioRoRLion+-voio負(fù)載開(kāi)路時(shí)vi

或ii

在電路輸出端產(chǎn)生的開(kāi)路電壓。vot：負(fù)載短路時(shí)vi

或ii在電路輸出端產(chǎn)生的短路電流。ion：輸出電阻的測(cè)試電路

第二十四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)RLvS+-vo放大器RS+-（放大器一般框圖）iv+-放大器RS（Ro

的定義）

令負(fù)載電阻RL開(kāi)路，信號(hào)源為零。

在輸出端外加電壓v，則產(chǎn)生電流i。定義

Ro與RL無(wú)關(guān),它反映放大器受負(fù)載電阻RL的影響程度。對(duì)電壓放大器來(lái)說(shuō)Ro越小，放大器帶負(fù)載的能力越強(qiáng)。輸出電阻Ro計(jì)算：返回性能指標(biāo)第二十五頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

增益（放大倍數(shù)）放大器的增益：

不同類型放大器輸入、輸出電量不同，故增益的含義不同。

即放大器輸出信號(hào)變化量與輸入信號(hào)變化量的比值。A=xo/xi線性有源四端網(wǎng)絡(luò)RSRLvS+-+-viiiiovo+-電壓增益：電流增益：互導(dǎo)增益：互阻增益：源增益

第二十六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五源增益第四章放大器基礎(chǔ)或RsRivS+-+-viiiRSRiiS+-viii源電壓增益：源電流增益：Ri越大，RS對(duì)Avs影響越小。

Ri越小，RS對(duì)Ais影響越小。開(kāi)環(huán)電壓增益等

第二十七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五開(kāi)路電壓增益、短路電流增益第四章放大器基礎(chǔ)或RoRLvot+-+-voioRoRLion+-voio開(kāi)路電壓增益：時(shí)的增益RO越小，RL對(duì)Av影響越小。短路電流增益：時(shí)的增益RO越大，RL對(duì)Ai影響越小。返回性能指標(biāo)第二十八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.2.2

放大器的失真

放大器的失真是指輸出信號(hào)不能重現(xiàn)輸入信號(hào)波形的一種物理現(xiàn)象。失真類型頻率失真瞬變失真線性失真非線性失真飽和失真截止失真

頻率失真：（對(duì)三極管而言）由線性電抗元件引起，故稱線性失真。

瞬變失真：指放大脈沖信號(hào)時(shí)，電抗元件上的電壓或電流不能突變而引起的失真。

非線性失真：注意：線性失真不產(chǎn)生新的頻率成份。進(jìn)入管子的非線性區(qū)域，會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量返回性能指標(biāo)第二十九頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

頻率失真

一般而言，放大器中含有電抗元件。在正弦信號(hào)激勵(lì)下，不同頻率呈現(xiàn)不同電抗，因而放大器增益應(yīng)為頻率的復(fù)函數(shù)：在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上描繪的頻率特性曲線即波特圖。通頻帶：增益下降到時(shí)，對(duì)應(yīng)的上、下限頻率fH

、fL之差，即：返回失真(對(duì)數(shù)刻度)(對(duì)數(shù)刻度)(線性刻度)(線性刻度)AIAI2fHfL幅度、相位失真第三十頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

幅度失真與相位失真實(shí)際輸入信號(hào)含有眾多頻率分量，當(dāng)通過(guò)放大器時(shí)：若不同頻率信號(hào)呈現(xiàn)不同增益幅度失真相位失真幅度失真與相位失真統(tǒng)稱放大器的頻率失真。若不同頻率信號(hào)呈現(xiàn)不同相角由于頻率失真由線性電抗元件引起，故稱線性失真。注意：線性失真不產(chǎn)生新的頻率成份。一般音頻放大器的頻率失真主要指幅度失真。視頻放大器的頻率失真則包括幅度失真與相位失真。返回失真返回頻率失真

第三十一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

瞬變失真

指放大脈沖信號(hào)時(shí)，電抗元件上的電壓或電流不能突變而引起的失真。RC+-vi-vo+vit10vot0.10.9trRC+-vi-vo+vit0vott1vot1返回失真第三十二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.3基本組態(tài)放大器

根據(jù)三極管（場(chǎng)效應(yīng)管）在放大器中的不同接法，放大器分為三種基本組態(tài)。T+-+-VCCRCvivo（共發(fā)）T+-+-VCCREvivo（共集）T+-+-VCCRCvivo（共基）無(wú)論何種組態(tài)放大器，分析方法均相同。1)由直流通路確定電路靜態(tài)工作點(diǎn)。注意：2)由交流通路畫(huà)出小信號(hào)等效電路，并進(jìn)行性能分析。第三十三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.3.1

三種組態(tài)放大器的實(shí)際電路及其性能分析

共發(fā)射極放大器VCCRCRB1vs+-RL+-voRB2RECERS+++C1C2VCCRCRB1RB2RE直流通路RCRB1vs+-RL+-voRB2RS交流通路沒(méi)旁路電容CE時(shí)的共發(fā)電路性能分析性能分析第三十四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五共發(fā)放大電路的性能分析第四章放大器基礎(chǔ)RCRB1vs+-RL+-voRB2RS+-vi

畫(huà)微變等效電路

分析電路輸入、輸出電阻其中RiRo外加激勵(lì)法求輸出電阻：令且令負(fù)載電阻RL開(kāi)路，在原RL處外加一電壓V,V則有：故其他性能指標(biāo)

第三十五頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共發(fā)電路電流增益rbeiiioRCRBvs+-RL+-voRS+-virceib通常RB>>rbe短路電流增益:則ib說(shuō)明具有電流放大作用其他性能指標(biāo)

第三十六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共發(fā)電路電壓增益開(kāi)路電壓增益源電壓增益其中此符號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓反相。說(shuō)明具有電壓放大作用總結(jié)

第三十七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五總結(jié)：第四章放大器基礎(chǔ)1）既有電壓放大作用、又有電流放大作用。2）輸出電壓與輸入電壓反相。共發(fā)電路提供的最大電壓增益已知若采用有源負(fù)載作為RC,可使RC>>rce

因此

由于厄爾利電壓|VA|>>VT

，因此共發(fā)電路提供的Av很大，且其值與靜態(tài)電流ICQ無(wú)關(guān)。

共發(fā)電路特點(diǎn)返回

第三十八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共基極放大器VCCRCRB1RB2RE直流通路RB1vs+-RL+-voRB2RECBRSC1C2VCCRC交流通路vs+-RL+-voRERSRC性能分析第三十九頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共基電路性能分析

畫(huà)微變等效電路(忽略rce影響)

共基電路輸入電阻:因此（小Rivs+-RL+-voRERSRCvi+-Ri其中（小），只有幾～幾十Ω）其他性能指標(biāo)

第四十頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共基電路電壓增益

共基電路電流增益Ri由于因此短路電流增益說(shuō)明無(wú)電流放大作用說(shuō)明具有電壓放大作用，且輸出與輸入同相其他性能指標(biāo)

第四十一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五

共基電路輸出電阻第四章放大器基礎(chǔ)（用外施激勵(lì)法）令且令負(fù)載電阻RL開(kāi)路，在原RL處外加一電壓V,RoRo故有:其中(與rce幾乎無(wú)關(guān)。)V總結(jié)

第四十二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五總結(jié)：第四章放大器基礎(chǔ)1）有電壓放大作用、但無(wú)電流放大作用。2）輸出電壓與輸入電壓同相。3）輸入電阻低、輸出電阻高。共基電路特點(diǎn)：共集電路特點(diǎn)：1）無(wú)電壓放大作用、但有電流放大作用。2）輸出電壓與輸入電壓同相。3）輸入電阻高、輸出電阻低。（帶負(fù)載能力強(qiáng)）返回共集放大電路共集放大電路返回

第四十三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共集電極放大器VCCRB1vs+-RL+-voRB2RERS++C1C2VCCRB1RB2RE直流通路交流通路RERB1vs+-RL+-voRB2RS性能分析第四十四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)共集放大電路的性能分析

畫(huà)微變等效電路

共集電路輸入電阻(忽略rce)因此（大）RiRERB1vs+-RL+-voRB2RS+-virbeibiiioRERBvs+-RL+voRS+-virceib-其他性能指標(biāo)

第四十五頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共集電路輸出電阻rbeibioRERBvs+-RL+voRS+-virce-令vs=0、RL開(kāi)路，畫(huà)出求Ro的等效電路。rbeibiRERB+vRSrce-iibRoRS=RS//RB則因此（?。┑闷渌阅苤笜?biāo)

第四十六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共集電路電流增益(忽略rce)rbeibiiioRERBvs+-RL+voRS+-virceib-若短路電流增益

共集電路電壓增益(忽略rce)<1其中>1說(shuō)明具有電流放大作用說(shuō)明無(wú)電壓放大作用，且輸出與輸入同相總結(jié)第四十七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)三種組態(tài)電路性能比較RCvs+-RL+-voRBRS+-vivs+-RL+-voRERSRCvi+-REvs+-RL+-voRBRS+-vi小大小大大小大大1大中中共發(fā)共基共集RiRoAvAin

只有共發(fā)放大電路輸出電壓與輸入電壓是反相的，而共集和共基放大電路則是同相的。第四十八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)三種組態(tài)電路的應(yīng)用

共發(fā)放大器廣泛應(yīng)用于多級(jí)放大器提供增益的增益級(jí)中。

共基放大器由于頻率特性好，故常與共發(fā)電路配合，組成寬帶放大器。

共集放大器利用Ri高的特點(diǎn)，常作多級(jí)放大器輸入級(jí)；利用Ro低的特點(diǎn)，常作多級(jí)放大器輸出級(jí)，提高帶負(fù)載能力。

利用Ri高、Ro低的特點(diǎn)，常作緩沖級(jí)（隔離級(jí)），以提高前級(jí)電路的增益。第四十九頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

多級(jí)放大器的分析方法多級(jí)放大器可拆分成單級(jí)電路進(jìn)行分析:

將后級(jí)輸入電阻作為前級(jí)的負(fù)載電阻。RLvS+-voRS+-A1vi+-A2

將前級(jí)帶負(fù)載后的輸出電壓作為后級(jí)輸入電壓。Ri2+-+-vo1=vi2Ri2RiΣ=

Ri1RoΣ=Ro2返回第五十頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.3.2

改進(jìn)型放大器

共發(fā)-共基組合放大器

三種基本組態(tài)放大器的性能特點(diǎn)各不相同，若將它們適當(dāng)組合，可使放大器的性能更接近理想化。

組合放大器vs+-RL+-voRS+-viioiiT1T2

利用共發(fā)電路增益高、共基電路Ri低、Ro高的特性，使共發(fā)-共基組合電路更接近理想的電流放大器。（多級(jí)放大器的分析方法）第五十一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共集-共發(fā)組合放大器

利用共發(fā)電路增益高、共集電路Ri高、Ro低的特性，使共集-共發(fā)組合電路更接近理想的電壓放大器。vs+-RL+-voRS+-viioiiT1T2第五十二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共集-共基組合放大器由于則（假設(shè)兩管參數(shù)相同）其中（假設(shè)兩管參數(shù)相同）vs+-RL+-voRS+-viioiiT1T2第五十三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

接RE的共發(fā)放大器

RCRBvs+-RL+-voRS+-viRE（交流通路）rbeibiiioRCRBvs+-RL+-voRS+-virceibRE（微變等效電路）其中有Re后的影響

第五十四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五共發(fā)電路射極接電阻RE后：

由于RE的負(fù)反饋?zhàn)饔?，使Ri增大、Ro增大，放大器更接近理想的互導(dǎo)放大器。

由于RE的負(fù)反饋?zhàn)饔?，不僅增益穩(wěn)定性提高，而且還便于集成化。因?yàn)椋虼水?dāng)RL時(shí)此時(shí)，Avt近似等于兩電阻的比值，與三極管參數(shù)無(wú)關(guān)。

存在問(wèn)題：RCAv

但集成困難交流工作時(shí)：直流工作時(shí)：RCVCEQ

易飽和失真第四章放大器基礎(chǔ)改進(jìn)措施

第五十五頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

采用有源負(fù)載的共發(fā)放大器

解決方法：用恒流源（有源負(fù)載）取代電阻RC

。恒流源特點(diǎn)：直流電阻小，交流電阻大。RLvoviVCCR1R2RET1T2RLvoviVCCT1ICQ其中等效為返回第五十六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.3.3

共源、共柵和共漏放大器的性能

共源放大器

場(chǎng)效應(yīng)管電路性能特點(diǎn)、分析方法與三極管放大器相似。不同之處僅在于，F(xiàn)ET管的ig=0。RDRGvs+-RL+-voRS+-vi接Rs后

第五十七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

接RS的共源放大器RDRGvs+-RL+-voRS+-viRS不變經(jīng)推導(dǎo)則增大減小返回

第五十八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五

共柵放大器第四章放大器基礎(chǔ)vs+-RL+-voRSRSRDvi+-因?yàn)樗远谖迨彭?yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共漏放大器RGvs+-RL+-voRS+-viRSgRSRGvs+-RL+voRS+-virds-gmvgss經(jīng)推導(dǎo)第六十頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.4

差分放大器

差分放大器具有抑制零點(diǎn)漂移的作用，廣泛用于集成電路的輸入級(jí)，是另一類基本放大器。4.4.1

電路結(jié)構(gòu)由兩完全對(duì)稱的共發(fā)電路，經(jīng)射極電阻REE耦合而成。采用正負(fù)雙電源供電：VEE=-VCC具有兩種輸出方式：雙端輸出、單端輸出。第六十一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五

估算電路Q點(diǎn)（即靜態(tài)分析）

因電路采用正負(fù)雙電源供電，且兩邊完全對(duì)稱則流過(guò)電阻RL的電流為0，VBQ1=

VBQ20。令

vi1=vi2=0，畫(huà)出電路直流通路。因此第六十二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.4.2電路性能特點(diǎn)

差模特性（只有差模信號(hào)作用下的性能特點(diǎn)）

共模特性（只有共模信號(hào)作用下的性能特點(diǎn)）

差動(dòng)特性（兩個(gè)任意信號(hào)作用下的性能分析）差分放大器的交流通路：第六十三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

差模性能分析(即只有差模信號(hào)作用時(shí)的性能分析）分析步驟：1、畫(huà)差模交流通路

差模信號(hào)：指大小相等、極性相反的信號(hào)。表示為

vi1=-vi2=vid/2差模輸入電壓

vid=vi1-

vi22、計(jì)算Avd、Rid、Rod

因兩信號(hào)大小相等，極性相反，則作用在REE上的差模電流為零，則可視為開(kāi)路。第六十四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)差模性能分析RidRod差模輸入電阻差模雙端輸出電阻雙端輸出差模電壓增益：?jiǎn)味溯敵龅牟钅ｋ妷涸鲆娣祷氐诹屙?yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

共模性能分析(即只有共模信號(hào)作用時(shí)的性能分析）

共模信號(hào)：指大小相等、極性相同的信號(hào)。表示為

vi1=vi2=vic共模輸入電壓

vic=(vi1+vi2)/2分析步驟：1、畫(huà)共模交流通路2、計(jì)算Avc、Ric、Roc

因兩信號(hào)大小相等，極性相同，則作用在REE上的共模電流為單個(gè)電路的兩倍。則相當(dāng)于每管的發(fā)射極電阻為2REE

。第六十六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五共模性能分析第四章放大器基礎(chǔ)RicRoc共模輸入電阻雙端輸出共模電壓增益：電路特點(diǎn)雙端輸出電路利用對(duì)稱性抑制共模信號(hào)。單端輸出共模電壓增益：雙端輸出共模輸出電阻返回總結(jié)第六十七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五總結(jié)第四章放大器基礎(chǔ)無(wú)論電路采用何種輸出方式，差放都具有放大差模信號(hào)、抑制共模信號(hào)的能力。

為了衡量差分放大器對(duì)共模信號(hào)抑制能力和對(duì)差模信號(hào)的發(fā)達(dá)能力，引入另一個(gè)性能指標(biāo)共模抑制比----KCMR(其值越大越好)

。定義:雙端輸出電路單端輸出電路提高IEE（即增大gm）、增大REE提高KCMR存在問(wèn)題及解決方法第六十八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

普通差放存在的問(wèn)題：

采用恒流源的差分放大器REEKCMR抑制零點(diǎn)漂移能力但I(xiàn)EEQ點(diǎn)降低輸出動(dòng)態(tài)范圍T1VCCvi1voVEEvi2RCRCT2R1R2R3T3其中很大返回第六十九頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

差動(dòng)特性（兩任意輸入時(shí)，輸出信號(hào)的計(jì)算）

任意信號(hào)：均可分解為一對(duì)差模信號(hào)與一對(duì)共模信號(hào)之代數(shù)和。即：

大小相等，極性相反，即為差模信號(hào)大小相等，極性相同，即為共模信號(hào)輸出只與兩輸入信號(hào)的差值有關(guān)————差動(dòng)特性返回例題第七十頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

例：圖示電路，已知=100，vi=20sint(mV)，求vo

解：T1VCCREEvivoVEERCRCT2RL22.6k10k10k(12V)(-12V)（1）分析Q點(diǎn)（2）分析Avd2

、Avc2由于則（3）計(jì)算vo由于則第七十一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.4.3

差模傳輸特性完整描述差模輸出電流隨任意輸入差模電壓變化的特性。

雙極型差放_(tái)_差模傳輸特性T1VCCIEEVEERCRCT2iC1iC2+-vId假設(shè)電路對(duì)稱則得第七十二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)差模傳輸特性曲線10iC/IEEvID/VT0.5QiC1/IEEiC2/IEE0iC1-

iC2vID/VTIEE-IEE可以證明：

當(dāng)|vID|

26mV時(shí)，差放線性工作（單管電路vI<2.6mV）。|vID|

>100mV后，一管截止、另一管導(dǎo)通，差放非線性工作。說(shuō)明：若在兩管發(fā)射極上串聯(lián)電阻RE，則利用RE的負(fù)反饋?zhàn)饔?，可擴(kuò)展線性范圍。RE線性范圍

但

Avd

第七十三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)4.5

電流源電路及其應(yīng)用直流狀態(tài)工作時(shí)，可提供恒定的輸出電流IO。交流工作時(shí)，具有很高輸出電阻RO，可作有源負(fù)載使用。+-VQ+vRiB恒定iC外電路（電流源電路）+-VQR電流源IO（直流狀態(tài)）+-R電流源ROv（交流狀態(tài)）

電流源電路特點(diǎn)：

對(duì)電流源電路要求：直流狀態(tài)工作時(shí)，要求IO精度高、熱穩(wěn)定性好。交流狀態(tài)工作時(shí)，要求RO大（理想情況RO）。第七十四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.5.1

鏡像電流源電路

第四章放大器基礎(chǔ)

假設(shè)T1、T2兩管嚴(yán)格配對(duì)

基本鏡像電流源T1VCCiC1RT2IRiC2=IOvBE1=vBE2由于根據(jù)得知因此，稱iC2是iC1的鏡像。參考電流由于因此（>>2）第七十五頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

IO精度及熱穩(wěn)定性

當(dāng)溫度變化時(shí)，由于、VBE(on)的影響，IO熱穩(wěn)定性降低。由得知：當(dāng)較小時(shí)，IO與IR之間不滿足嚴(yán)格的鏡像關(guān)系，IO精度降低。

輸出電阻RO由得知：當(dāng)考慮基寬調(diào)制效應(yīng)時(shí)，根據(jù)得則

VA除了降低IO精度外，還造成RO較小，IO恒流特性變差。RO=rce2第七十六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

減小

影響的鏡像電流源T1VCCiC1RT2IRIOiRET3

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)T1管c、b之間插入一射隨器T3。

電路優(yōu)點(diǎn)減小分流

i，提高IO作為IR鏡像的精度。由圖整理得式中RO=rce2輸出電阻第七十七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

比例式鏡像電流源T1VCCiE1RT2IRIOR1R2iE2

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)兩管射極串接不同阻值的電阻。

電路優(yōu)點(diǎn)RO增大，IO恒流特性得到改善。由（較大）（較大）得當(dāng)時(shí)得式中第七十八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五

微電流源

根據(jù)集成工藝的要求，電阻R不易做太大，故前述電流源的IO只能做到mA量級(jí)。T1VCCRT2IRIOR2iE2令比例鏡像電流源中的R1=0

。由式中得輸出電阻電路優(yōu)點(diǎn)：可提供A量級(jí)的電流，且RO大，精度高。第四章放大器基礎(chǔ)第七十九頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.6

集成運(yùn)算放大器

在線性集成電路中發(fā)展最早、應(yīng)用最廣的是：集成運(yùn)算放大器，集成運(yùn)放是實(shí)現(xiàn)高增益放大功能的一種集成器件。

集成運(yùn)放性能特點(diǎn)Avd很大：（104~107或

80~140dB）Ri很大：（幾k~105M）Ro很?。海◣资╈o態(tài)輸入、輸出電位均為零。

集成運(yùn)放電路符號(hào)反相輸入端同相輸入端輸出端v-v+vo+-第四章放大器基礎(chǔ)第八十頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五集成電路的特點(diǎn)第四章放大器基礎(chǔ)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路在電子設(shè)備中的應(yīng)用越來(lái)越廣。集成電路：就是在一硅單晶片上，采用硅平面技術(shù)制造出各種元器件，并將它們連接在一起，并能完成某種完整功能的電路。集成電路在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)：1、只能采用直接耦合方式（因大電阻、大電容不能集成）3、用恒流源電路代替大阻值的電阻。4、用復(fù)合管的接法改進(jìn)單管的性能。2、為克服直接耦合電路的溫漂采用溫度補(bǔ)償?shù)氖侄危狠斎爰?jí)電路采用差動(dòng)放大器返回第八十一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五一、集成運(yùn)放的簡(jiǎn)化原理框圖：第四章放大器基礎(chǔ)差分輸入級(jí)同相輸入端反相輸入端中間電壓放大級(jí)輸出功放級(jí)輸出端即集成運(yùn)放由三個(gè)放大環(huán)節(jié)構(gòu)成：差分輸入級(jí)、中間電壓放大級(jí)和輸出功放級(jí)另：每一級(jí)電路要能正常工作必須給它們加合適的偏置電路及保護(hù)電路、電平位移電路等偏置電路及其輔助電路第八十二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)

集成運(yùn)放電路組成

由于實(shí)際電路較復(fù)雜，因此讀圖時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路組成，把整個(gè)電路劃分成若干基本單元進(jìn)行分析。輸入級(jí)中間增益級(jí)輸出級(jí)偏置電路采用改進(jìn)型差分放大器采用1~2級(jí)共發(fā)電路采用射隨器或互補(bǔ)對(duì)稱放大器采用電流源第八十三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、通用集成運(yùn)放F007內(nèi)部電路簡(jiǎn)介（一）、F007電路的外表及外接電路雙列直插式封裝：圓形外殼封裝：外接電路：調(diào)零電阻第四章放大器基礎(chǔ)第八十四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)輸入級(jí)組成：由T1、T3和T2、T4組成的共集—共基組合電路構(gòu)成雙入單出差放。T5、T6、T7組成的改進(jìn)型鏡像電流源作T4管的有源負(fù)載。T8、T9組成的鏡像電流源代替差放的公共射極電阻REE。輸入級(jí)特點(diǎn)：改進(jìn)型差放具有共模抑制比高、輸入電阻大、輸入失調(diào)小等特點(diǎn)，是集成運(yùn)放中最關(guān)鍵的一部分電路。F007集成運(yùn)放內(nèi)部電路

中間級(jí)組成：

T17構(gòu)成共發(fā)放大器。

T13B、T12組成的鏡像電流源作有源負(fù)載，代替集電極電阻RC。電路特點(diǎn)：

中間級(jí)是提供增益的主體，采用有源負(fù)載后，電壓增益很高。隔離級(jí)：

T16管構(gòu)成的射隨器作為隔離級(jí)，利用其高輸入阻抗的特點(diǎn)，提高輸入級(jí)放大倍數(shù)。輸出級(jí)組成：T14與T20組成甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱放大器。該放大器采用兩個(gè)射隨器組合而成。電路特點(diǎn)：輸出電壓大，輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。過(guò)載保護(hù)電路：T15、R6保護(hù)T14管，T21、T22、T24、R7保護(hù)T20管。正常情況保護(hù)電路不工作，只有過(guò)載時(shí)，保護(hù)電路才啟動(dòng)。隔離級(jí)：T23A管構(gòu)成的有源負(fù)載射隨器作為隔離級(jí)，可提高中間級(jí)電壓增益。T13A與T12組成的鏡像電流源作有源負(fù)載，代替T23A的發(fā)射極電阻RE。偏置電路：偏置電路一般包含在各級(jí)電路中，采用多路偏置的形式。T10、T11構(gòu)成微電流源，作為整個(gè)集成運(yùn)放的主偏置。電平位移電路：輸入級(jí)共集—共基組合電路中，采用極性相反的NPN與PNP管進(jìn)行電平位移。不專門另設(shè)電平位移電路。

將上述單元電路功能綜合起來(lái)可見(jiàn)，F(xiàn)007是實(shí)現(xiàn)高增益放大功能的一種集成器件。

它具有高Ri、低Ro、高Av、高KCMR

、低失調(diào)、零輸入時(shí)零輸出等特點(diǎn)，是一種較理想的電壓放大器件。第八十五頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五F007內(nèi)部電路圖：第四章放大器基礎(chǔ)第八十六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）、識(shí)圖步驟：第四章放大器基礎(chǔ)

前面我們學(xué)習(xí)了二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等器件，以及由它們構(gòu)成的電壓電流放大器、功率放大器、差分放大器等單元電路。今天我們通過(guò)對(duì)F007電路的了解來(lái)復(fù)習(xí)、鞏固、深化所學(xué)知識(shí)，并把認(rèn)識(shí)從孤立的單元上升到實(shí)際電路的目的。讀圖的方法：讀圖就是看懂電子電路的原理，弄清它的組成及功能，進(jìn)而進(jìn)行必要的定量估算。

由于電子電路是對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的電路。因而讀圖時(shí)應(yīng)以信號(hào)流向?yàn)橹骶€，以基本單元電路為依據(jù)，沿主要通路，將整個(gè)電路劃分成具有獨(dú)立功能的若干部分進(jìn)行分析。具體步驟第八十七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五識(shí)圖的具體步驟：第四章放大器基礎(chǔ)1、了解用途、找出通路：

為有助于弄清電路的工作原理，避免走彎路，讀圖前，應(yīng)先了解電路用于何處，起什么作用。在此基礎(chǔ)上，找出信號(hào)的傳輸通路，由于信號(hào)的流通樞紐是有源器件，因此應(yīng)以它為中心連線查找。2、對(duì)照單元、化整為零：

通路找出后，電路的主要部分就顯露出來(lái)了，為此對(duì)照所學(xué)的基本單元電路，將原理圖分成若干個(gè)具有單一功能的部分，畫(huà)出單元框圖，并定性分析每個(gè)部分的工作原理及功能。3、統(tǒng)觀整體，估算性能：

沿信號(hào)流向，用帶箭頭的線段把單元框圖連接成整體框圖，由此可看出各單元怎樣配合起來(lái)實(shí)現(xiàn)電路功能的。最后對(duì)各單元電路的性能進(jìn)行定量的估算。以得到整個(gè)電路的性能指標(biāo)。進(jìn)而加深對(duì)電路的認(rèn)識(shí)，找到影響性能的主要環(huán)節(jié)，為調(diào)試、維修，甚至改進(jìn)打下基礎(chǔ)。第八十八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、了解用途、找出通路：第四章放大器基礎(chǔ)

為有助于弄清電路的工作原理，避免走彎路，讀圖前，應(yīng)先了解電路用于何處，起什么作用。在此基礎(chǔ)上，找出信號(hào)的傳輸通路，由于信號(hào)的流通樞紐是有源器件，因此應(yīng)以它為中心連線查找。簡(jiǎn)化電路第八十九頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五簡(jiǎn)化電路圖：第四章放大器基礎(chǔ)返回第九十頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、對(duì)照單元、化整為零：第四章放大器基礎(chǔ)

通路找出后，電路的主要部分就顯露出來(lái)了，為此對(duì)照所學(xué)的基本單元電路，將原理圖分成若干個(gè)具有單一功能的部分，畫(huà)出單元框圖，并定性分析每個(gè)部分的工作原理及功能。其他單元電路第九十一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四章放大器基礎(chǔ)返回功率放大電路第九十二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、統(tǒng)觀整體，估算性能：第四章放大器基礎(chǔ)沿信號(hào)流向，用帶箭頭的線段把單元框圖連接成整體框圖，由此可看出各單元怎樣配合起來(lái)實(shí)現(xiàn)電路功能的。最后對(duì)各單元電路的性能進(jìn)行定量的估算。以得到整個(gè)電路的性能指標(biāo)。進(jìn)而加深對(duì)電路的認(rèn)識(shí)，找到影響性能的主要環(huán)節(jié)，為調(diào)試、維修，甚至改進(jìn)打下基礎(chǔ)。返回功率放大電路第九十三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.6.2功率放大電路

功率放大電路一般接在集成電路的輸出級(jí)，其主要作用是為負(fù)載提供足夠大的輸出功率。因而我們希望它帶負(fù)載的能力強(qiáng)些，從性能指標(biāo)來(lái)看，就要求電路的輸出電阻小，共集（或共漏）放大電路的輸出電阻在幾種基本組態(tài)電路中是最小的，所以輸出級(jí)電路多采用共集（或共漏）組態(tài)。

一、功率放大電路的要求（在管子安全應(yīng)用前提下）1、盡可能地提高輸出功率2、轉(zhuǎn)換效率高3、非線性失真小第四章放大器基礎(chǔ)第九十四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、功率放大電路的種類甲類甲類：功率管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通

(非線性失真小,但效率低)。

Q′乙類乙類：功率管僅在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通(非線性失真較大,但效率較高)。

丙類Q〞丙類：功率管小于半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通(非線性失真大,但效率高)。

Q〞甲乙類甲乙類：管子在大于半個(gè)周期小于一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。

(非線性失真和效率介于甲類和乙類之間.)

根據(jù)功率管在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間的不同，功率管運(yùn)用狀態(tài)可分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等多種。第四章放大器基礎(chǔ)第九十五頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（OCL）(1)

原理電路及電路特點(diǎn)T1

與

T2——功率管互補(bǔ)配對(duì)(2)

工作原理(忽略發(fā)射結(jié)壓降)

vi(t)＞0

時(shí)，T1

管(NPN型)

導(dǎo)通，T2管(PNP型)

截止，iC1(≈iE1)

得到正半周的半個(gè)正弦波；

vi(t)＜0

時(shí)，T2

管導(dǎo)通，T1

管截止，iC2(≈iE2)得到負(fù)半周的半個(gè)正弦波。通過(guò)RL

的電流

，合成完整的正弦波。

靜態(tài)即

vi=0

時(shí)，vO=0

即T1、T2管輪流導(dǎo)通得到完整的輸出信號(hào)。第四章放大器基礎(chǔ)第九十六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五（3）、性能分析與計(jì)算

當(dāng)vi不夠大時(shí)，根據(jù)射隨特性有：vo(t)≈vi(t)，則Vom≈Vim1、RL上的輸出功率：2、正負(fù)電源總的直流功率PV：

3、管子消耗的功率PC

：4、效率η：

當(dāng)輸入信號(hào)足夠大時(shí)，可得到最大不失真輸出電壓，此時(shí)有

Vommax≈Vcc-VCES設(shè)：第四章放大器基礎(chǔ)第九十七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五討論當(dāng)Vom=Vommax≈Vcc–VCES時(shí)，Po=Pom且η=當(dāng)（4）、非線性失真及其消除措施1.交越失真

上節(jié)分析乙類對(duì)稱電路性能時(shí)，忽略了晶體管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓的影響。實(shí)際上，在零偏置情況下，考慮到導(dǎo)通電壓的影響，輸出電壓波形在在銜接處出現(xiàn)嚴(yán)重失真，稱交越失真。第四章放大器基礎(chǔ)第九十八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.

克服交越失真的基本途徑

在輸入端為兩管加合適的正偏電壓，使其工作在甲乙類。

由傳輸特性圖可見(jiàn)：只要VBB

取值合適，上下兩路傳輸特性起始段的彎曲部分就可相互補(bǔ)償，合成傳輸特性趨近于直線，在輸入正弦電壓激勵(lì)下，得到不失真的輸出電壓。第四章放大器基礎(chǔ)第九十九頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五

實(shí)際電路中，不是直接加電源電壓VBB

，而是接電阻或二極管。由于二極管的正向交流結(jié)電阻很小，可認(rèn)為交流短路，因此偏置電路不影響輸入信號(hào)vi(t)

的傳輸。

在集成電路中偏置二極管會(huì)由三極管取代，見(jiàn)圖(b)、(c)

第四章放大器基礎(chǔ)第一百頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五☆單電源供電的互補(bǔ)推挽電路(OTL)

1.電路特點(diǎn)

(1)

單電源供電；

(2)

負(fù)載串接大容量隔直電容CL。VCC

與兩管串接，若兩管特性配對(duì)，則VK=VCC/2，CL

實(shí)際上等效為電壓等于VCC/2的直流電源。2.工作原理T1

管的直流供電電壓：VCC

VK＝VCC/2T2

的供電電壓：0

VK＝VCC/2

單電源供電電路等效為VCC/2

和VCC/2

的雙電源供電電路。

補(bǔ)充作業(yè)第四章放大器基礎(chǔ)第一百零一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五作業(yè)：電路如圖，已知VCES=1V，RL=8Ω，VCC=15V1、當(dāng)vi(t)足夠大時(shí)的Pomax，ηmax2、D1，D2的作用是什么？3、靜態(tài)時(shí)K點(diǎn)對(duì)地電位VK為多少？4、當(dāng)vi(t)>0時(shí)，是T1管導(dǎo)通還是，

T2管導(dǎo)通5、當(dāng)vi(t)=100sinωt（mV），且

AV3=-20時(shí)，

Po=？PC=？η=？返回第四章放大器基礎(chǔ)第一百零二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.7

放大器的頻率響應(yīng)一、放大器頻率特性的概念二、放大器頻率特性的表示方法4.7.1放大器頻率特性概述四、系統(tǒng)的頻率特性分析方法三、放大器A的波特圖及波特圖的畫(huà)法4.7.2、共發(fā)放大電路的高頻特性第四章放大器基礎(chǔ)第一百零三頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.7.1放大器頻率特性概述一、放大器頻率特性的概念第四章放大器基礎(chǔ)前面我們?cè)诮榻B放大器的性能時(shí)，認(rèn)為放大器的放大倍數(shù)A為一個(gè)常數(shù)，即不隨信號(hào)頻率的改變而改變，即有：

但實(shí)際上放大器中含有耦合、旁路電容等大電容，另外三極管、場(chǎng)效應(yīng)管的極與極之間存在極間電容等小電容，而電容的阻抗與頻率密切相關(guān)。因而放大器的A與頻率f的關(guān)系曲線應(yīng)如左圖：由于耦合、旁路等大電容的影響由于極間電容、分布電容等小電容的影響

放大器的增益A隨信號(hào)頻率的改變而改變的這種特性就是放大器的頻率特性（也稱放大器的頻率響應(yīng)）。放大器的頻率特性反映了放大器對(duì)不同頻率的信號(hào)的適應(yīng)能力。在中頻段：A最大；放大器的輸出不會(huì)產(chǎn)生頻率失真。在高、低頻段：A隨頻率改變而下降，產(chǎn)生頻率失真：在低頻段由于耦合電容等大電容的影響會(huì)產(chǎn)生低頻失真，在高頻段由于極間電容等小電容的影響會(huì)產(chǎn)生高頻失真。（帶寬B=fH-fL）第一百零四頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、放大器頻率特性的表示方法：

即放大器的頻率特性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一、對(duì)不同頻率信號(hào)的幅度有不同的放大倍數(shù)。二、對(duì)不同頻率信號(hào)將產(chǎn)生不同的附加相位其中是放大器對(duì)不同頻率ω的信號(hào)幅度的放大倍數(shù)，它是頻率的函數(shù)，它與頻率之間的關(guān)系稱為幅頻特性；是放大器對(duì)不同頻率ω的信號(hào)產(chǎn)生的相移，它也是頻率的函數(shù)，它與頻率之間的關(guān)系稱為相頻特性；

放大器頻率特性的好壞直接影響輸出信號(hào)的質(zhì)量，對(duì)放大器的穩(wěn)定性也有影響，因而必須對(duì)放大器的頻率特性給予足夠的重視。不同用途的放大器對(duì)頻率失真具有不同的要求：對(duì)音頻放大器：只需較好的幅頻特性（因?yàn)槿硕鷮?duì)相位變化感覺(jué)遲鈍）對(duì)圖象放大器：要求幅頻特性、相頻特性都好（因?yàn)槿搜蹖?duì)相位變化敏感，各分量間相位關(guān)系也重要）一般將放大器增益A表示為：第四章放大器基礎(chǔ)第一百零五頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、波特圖及畫(huà)波特圖的方法第四章放大器基礎(chǔ)放大器的頻率特性可用頻率特性圖來(lái)表示：A、都是頻率的函數(shù)，一個(gè)頻率f必定對(duì)應(yīng)一個(gè)A和；頻率的變化范圍很寬：幾Hz~幾MHz，而增益的變化范圍為：幾~幾百甚至幾千；若按常規(guī)畫(huà)法，要一一對(duì)應(yīng)畫(huà)在坐標(biāo)上是不可能的。為了縮短坐標(biāo)，拓展視野，幅頻特性圖和相頻特性圖可分別畫(huà)在兩張半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，合稱為頻率特性圖用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)畫(huà)出的頻率特性圖稱為波特圖：將增益的dB數(shù)作縱坐標(biāo)將頻率的對(duì)數(shù)作橫坐標(biāo)將頻率的對(duì)數(shù)作橫坐標(biāo)將相位等刻度作縱坐標(biāo)作幅頻特性波特圖作相頻特性波特圖

這樣處理后，f>1和f<1的頻段擴(kuò)展了，這樣就可對(duì)中頻段附近的頻率特性看得較清楚，這正是我們需要的。對(duì)頻率按上述取法是合理的，除零頻外f與A、仍有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)零頻信號(hào)即直流信號(hào)，我們不關(guān)心其A，我們關(guān)心的是交流增益。第一百零六頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，小信號(hào)放大器為線性時(shí)不變系統(tǒng)。四、系統(tǒng)頻率特性分析即系統(tǒng)的總相位為各個(gè)因子的相位的代數(shù)和。即系統(tǒng)的總的dB數(shù)為各個(gè)因子的dB數(shù)的代數(shù)和。總結(jié)

畫(huà)系統(tǒng)的幅頻（或相頻）特性圖時(shí)：只要將各個(gè)因子的幅頻（或相頻）特性波特圖在同一坐標(biāo)中畫(huà)出來(lái)，然后進(jìn)行線性疊加即可。說(shuō)明例子2例子1例子3第四章放大器基礎(chǔ)第一百零七頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五說(shuō)明

在僅含容性電抗元件的實(shí)際系統(tǒng)中（比如放大器），系統(tǒng)的傳遞函數(shù)通常由以下因子構(gòu)成：1、常數(shù)因子AI

對(duì)應(yīng)幅頻特性和相頻特性波特圖2、jω因子對(duì)應(yīng)幅頻特性和相頻特性波特圖3、極點(diǎn)因子：對(duì)應(yīng)幅頻特性和相頻特性波特圖4、零點(diǎn)因子對(duì)應(yīng)幅頻特性和相頻特性波特圖返回第四章放大器基礎(chǔ)第一百零八頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五常數(shù)因子的波特圖：

00

010201004020dB/10倍頻

零點(diǎn)因子波特圖極點(diǎn)因子波特圖返回說(shuō)明jω因子的波特圖：極點(diǎn)因子的波特圖：返回說(shuō)明返回第四章放大器基礎(chǔ)第一百零九頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五返回說(shuō)明零點(diǎn)因子波特圖極點(diǎn)因子的波特圖

0-3-20-40-20dB/10倍頻

0o-45o-90o-45o/10倍頻返回第四章放大器基礎(chǔ)第一百一十頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五零點(diǎn)因子波特圖返回說(shuō)明

比較零點(diǎn)因子和極點(diǎn)因子的A(ω），φ(ω)知，它們的表達(dá)式只差一個(gè)負(fù)號(hào)。由此知零點(diǎn)因子的波特圖與極點(diǎn)因子的波特圖相對(duì)橫坐標(biāo)對(duì)稱。則零點(diǎn)因子波特圖如下：03204020dB/10倍頻0o45o90o45o/10倍頻返回第四章放大器基礎(chǔ)第一百一十一頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五例子1：試分析如下電路的頻率特性RC=10-3（分析步驟）例題2解:(1)寫(xiě)出電路的傳遞函數(shù)返回(2)根據(jù)傳遞函數(shù)畫(huà)出其頻率特性波特圖0-3-20-40-20dB/10倍頻0o-45o-90o-45o/10倍頻幅頻特性波特圖：相頻特性波特圖：第四章放大器基礎(chǔ)第一百一十二頁(yè)，共一百二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期五例子2：試分析如下電路的頻率特性RC=10-3

（分析步驟）解:(1)寫(xiě)出電路的傳遞函數(shù)返回(2)根據(jù)傳遞函數(shù)畫(huà)出其頻率特性波特圖幅頻特性波特圖：1230-20-40-602012320dB/10