第03章：放大電路課件

2023/7/29第三章：放大電路本章內容：§3.1放大器的組成與性能指標§3.2放大器的圖解分析法§3.3放大器的微變等效電路分析法§3.4放大器的工作點穩(wěn)定§3.5共集電極放大器§3.6放大電路的頻率響應*§3.7直流放大器*§3.8功率放大器*§3.9集成運算放大器2023/7/29§3.1放大器的組成與性能指標一、放大(amplification)的概念放大對象為變化量放大電路的特征為功率放大放大的本質為能量控制和轉換放大后的信號應不失真放大電路常以正弦信號作為測試信號放大電路話筒揚聲器2023/7/29二、放大器的性能指標（characteristics）測試方法：用正弦波信號作為測試信號。放大器方框圖線性有源雙口網(wǎng)絡RSuS+-uiRLuoioii放大器RiRo輸入端輸出端2023/7/291、電壓放大倍數(shù)Au（voltagegain）是衡量放大電路放大能力的指標。源電壓放大倍數(shù)Aus：注意：測量時應監(jiān)視輸出波形，若輸出波形出現(xiàn)明顯失真，則得到的比值就失去意義了。2023/7/292、輸入電阻Ri（inputresistance）輸入端看進去的等效電阻，反映放大器對信號源的影響程度。3、輸出電阻Ro（outputresistance）輸出端看進去的等效電阻，反映放大器帶負載能力的大小。uoRLRoio實際測試：Ro2023/7/294、通頻帶fBW

(bandwidth)一般情況下，放大器只適用于放大一個特定頻率范圍的信號，當信號頻率太高或太低時，放大倍數(shù)都會有大幅度的下降。0fAuAum0.707AumfLfHfBW當信號頻率升高或降低使放大器的放大倍數(shù)下降到中頻段放大倍數(shù)Aum的0.707倍時，所對應的頻率分別記為放大器的上限截止頻率fH和下限截止頻率fL，則fBW=fH-fL。通頻帶反映放大器對信號頻率的適應能力。5、最大輸出幅值Uom

(maximumoutputamplitude)指當輸入信號再增大，就會使輸出波形的非線性失真系數(shù)超過額定數(shù)值（如10％）時的輸出幅值。2023/7/296、最大輸出功率Pom和效率η最大輸出功率指在輸出信號基本不失真的情況下能輸出的最大功率。效率則反映對電源能量的利用率。7、非線性失真系數(shù)D(nonlineardistortionfactor)指在單一頻率的正弦輸入信號下，輸出波形的諧波成分總量與基波成分之比。直流電源提供的功率(maximumoutputpower)(efficiency)2023/7/29三、共射極基本放大電路的組成(commonemitterbasicamplifier)單管共射極放大電路的原理電路NPN三極管：放大電路的核心VBB與RB：發(fā)射結正向偏置VCC與RC：集電結反向偏置，電流到電壓轉換工作原理：

ΔUi→ΔIB→ΔIC=βΔIB→ΔUo=ΔICRC原理電路缺點：

VBB、VCC兩路電源，Ui、Uo不共地，Ui影響Q

VBBVCCRBRC+-Ui+-Uo2023/7/29BCEΔUiΔUoC1C2RBVBBRCVCC++2023/7/29穩(wěn)壓電源+－BCEC1C2RBVCCRC++ΔUiΔUo2023/7/29VCC電容：直流通路開路、交流通路短路電壓源：交流通路短路VCCΔUiΔUo直流通路與交流通路直流通路ΔUo交流通路ΔUi2023/7/29§3.2放大器的圖解分析法分析放大電路時，要處理的信號通常是交直流的混合量，在計算時可以交直流量統(tǒng)一處理（圖解法

graphicalmethod），也可以分開進行（等效電路法

equivalentcircuit

）圖解法是利用晶體管的特性曲線來表示其電壓電流的關系，電路的電壓和電流的關系也用曲線（或直線）來表示，然后再利用作圖的方法來求解。（這里的電壓、電流都是交直流混合量）書寫約定：直流分量：大寫變量、大寫下標UCE交流分量：小寫變量、小寫下標uce=ΔUce交直流混合量：小寫變量、大寫下標uCE=UCE+uce

2023/7/29一、靜態(tài)分析輸入回路：線性部分非線性部分輸出回路：線性部分非線性部分輸入信號為0時，放大器所處的靜態(tài)直流狀態(tài)下，分析三極管的靜態(tài)工作點：IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ2023/7/29輸入回路方程：uBEiB0(V)(μA)0.20.860120900.40.6UCE≥1VQ(IBQ,UBEQ)由圖解法，可以得到Q點，對應的IBQ、UBEQ即為輸入回路的解。選取UCE≥1V的輸入曲線輸入回路靜態(tài)分析直流負載線2023/7/29uCEiC0(V)(mA)18994.5Q(ICQ,UCEQ)輸出回路方程：IB=IBQ選取IB=IBQ的輸出特性曲線，用作圖法可以求得Q點，對應的電壓、電流值為ICQ、UCEQ。Q點所代表的IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ同時滿足輸入、輸出方程，反映了在給定電源電壓下電路的工作狀態(tài)，而此時沒有輸入信號，故稱Q點為靜態(tài)工作點，記作Q(IBQ，ICQ，UCEQ)。輸出回路靜態(tài)分析直流負載線2023/7/29二、動態(tài)分析輸入信號不為0時，放大器所處的交流狀態(tài)下，分析電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro和失真情況uiuoC1C2RBVCCRC＋18V200k2k10μ10μ當有交流信號ui加到放大器的輸入端時，晶體管各點的電壓和電流將在靜態(tài)值基礎上疊加一交流分量，即有直流，又有交流。2023/7/291、輸入回路，設輸入信號ui=0.02sinωt(V)uBEiB0(V)(μA)0.20.860120900.40.6Qt0.02ui(t)0uBE(t)Q1Q2UBEQtt0iB(t)IBQ1IBQIBQ2(V)-0.0201234ui(t)ib(t)2023/7/292、輸出回路uCEiC0(V)(mA)18994.5QIB=IBQ63126Q2Q1IB=IBQ2IB=IBQ1tUomuo(t)0uCE(t)UCEQtt0iC(t)ICQ1ICQICQ2(V)0-Uom1234ic(t)uce(t)=uo(t)2023/7/293、電壓放大倍數(shù)tUomuo(t)(V)0-Uomt0.02ui(t)(V)-0.020ui=0.02sinωt，uo=-Uomsinωt輸出信號與輸入信號相位相反，即反相。則電壓放大倍數(shù)Au為：3V-3V2023/7/29uCEiC0(V)(mA)18994.5QIB=IBQ63126Q’2Q’1IB=IBQ2IB=IBQ1tUomuo(t)0uCE(t)UCEQt(V)0-Uom若電路接負載RL，動態(tài)時的輸出回路將會改變，工作點將沿著交流負載線移動，輸出電壓減小。直流負載線()交流負載線()uouiic交流負載線方程：(uce=-icRC//RL)2023/7/291、截止失真——由于放大電路的工作點到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性。失真原因：工作點過低。在ui負半周會使iB、iC進入截止區(qū)，使輸出波形的正半周出現(xiàn)削波。uBEiB0QiB輸入曲線uCEiC0交流負載線QiCuo輸出曲線三、放大器的非線性失真非線性失真：由于晶體管特性曲線的非線性而使輸出信號相對輸入信號發(fā)生畸變，稱為非線性失真。ui2023/7/29三、放大器的非線性失真2、飽和失真——由于放大電路的工作點到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。原因：工作點過高。在ui上半周會使iC進入飽和區(qū)，使輸出波形的下半周出現(xiàn)削波。uCEiC0交流負載線Quo輸入端沒有飽和失真。uBEiB0QiB輸入曲線uiiC輸出曲線2023/7/293、放大器最大動態(tài)范圍負載線與臨界飽和線及IB=0所對應的輸出曲線的交點之間的區(qū)域為放大器的最大動態(tài)范圍。uCEiC0交流負載線Q最大動態(tài)范圍最佳工作點最佳工作點：若工作點處于放大器動態(tài)范圍的中點，則稱放大器處于最佳工作狀態(tài)，此時放大器不失真輸出幅值最大。2023/7/29圖解分析方法總結直觀形象反映三極管的工作狀況；檢查工作點Q的設置狀況；分析非線性失真；估算電壓放大倍數(shù)適用于低頻、大信號不能分析輸入、輸出電阻；不適用于高頻、小信號2023/7/29§3.3放大器的微變等效電路分析法由于晶體管的非線性使電路的分析變得復雜，因此試圖對它進行適當?shù)慕铺幚?，使晶體管在一定條件下表現(xiàn)為線性特性，以便于計算——建立等效模型。等效電路法的思路：把電路中總的電量看成是直流量和交流量線性疊加的結果，而分別處理，建立不同的模型。靜態(tài)（直流量）——Q點，直流通路，即ui=0時形成的通路。動態(tài)（交流量）——交流通路，所有量都是變化量，只考慮交流信號所形成的電流通路，此時凡是固定不變的量均為零，即恒定的電壓短路。(smallsignalmodel)2023/7/29一、靜態(tài)分析晶體管為3DG6，β=50。直流通路RBVCCRC＋18V200k2kICIBUBEUCE對于直流信號，電容相當于斷路。(DCpath)uiuoC1C2RBVCCRC＋18V200k2k10μ10μ++2023/7/29靜態(tài)模型條件：晶體管工作在放大區(qū)等效ICIBUBEUCEbceIBbceICUCEUDβIBUBE代入原電路RBVCCRC＋18V200k2kIBUCEβIBUD計算靜態(tài)工作點Q：IC2023/7/29二、動態(tài)分析交流通路對于交流信號，電容相當于短路；不變量置零，即將恒壓源VCC短路。1、交流通路ui+－RBRCuoRL(ACpath)uiuoC1C2RBVCCRC＋18V200k2k10μ10μRL++2023/7/292、雙口網(wǎng)絡混合方程(hybridequation)與H參數(shù)(hparameter)雙口網(wǎng)絡u1u2i2i1i1、u2為自變量，i2、u1為因變量各參數(shù)的意義：h11——輸出端短路時的輸入阻抗；h12——輸入端開路時的反向電壓傳輸系數(shù)；h21——輸出端短路時的正向電流傳輸系數(shù)；h22——輸入端開路時的輸出導納。2023/7/293、晶體管H參數(shù)小信號模型(hybridmodel)icibbceubeuce⑴網(wǎng)絡方程（共射極接法）+-ubeuceibich11h12uce1/h22h21ib2023/7/29各參數(shù)的物理意義：——輸出端交流短路時，晶體管的輸入電阻，即

三極管發(fā)射結的動態(tài)電阻，常記作rbe；——輸入端交流開路時，晶體管的反向電壓傳輸

系數(shù)，即晶體管內部電壓反饋系數(shù)；——輸出端交流短路時，晶體管的正向電流傳輸

系數(shù)，即晶體管的電流放大系數(shù)β；——輸入端交流開路時，晶體管的輸出導納，

其倒數(shù)為晶體管輸出電阻。103 10-4 102

10-52023/7/29+-ubeuceibicrbeh12uce1/h22βib⑵微變等效電路icibbceubeuce由于h12的數(shù)量級較小、1/h22的數(shù)量級較大，?？珊雎裕实刃щ娐房梢院喕癁椋汉喕娐分?，β一般作為已知條件給出，而rbe可以由近似計算得到。ubeuceibicrbeβib2023/7/29⑶晶體管輸入電阻的計算如圖，將晶體管內部等效為三個體電阻和兩個結電阻的形式，通常發(fā)射區(qū)與集電區(qū)的體電阻比相應的結電阻小很多，即滿足rc’<<rc、re’<<re，故rc’、re’可以忽略不計；基區(qū)由于摻雜濃度低，且厚度很薄，故rbb’不能忽略不計。則：故：bcerbb’b’rc’re’ibre體電阻結電阻ubeieicrc2023/7/29發(fā)射結伏安特性：式中UT=kT/q——溫度的電壓當量，U’be是降在re兩端的電壓。常溫下UT為26mV，且在小信號輸入時，Ie的變化不大，可以用靜態(tài)時的IEQ代替。對于小功率管，低頻工作時rbb’約300Ω2023/7/29三、放大器分析舉例電路如圖，已知晶體管為3DG6，β=50。1、求靜態(tài)工作點Q則靜態(tài)工作點為Q(60μA，3mA，4V)2、動態(tài)分析uiuoC1C2RBVCCRC＋6V88k1k10μ10μ++2023/7/29畫出微變等效電路：uiuoibicrbeβ

ibRBRCiiRiRo2023/7/29考慮信號源內阻RS和負載RLuiuoibicrbeβ

ibRBRCRiRouousVCCRLusRS-----源電壓放大倍數(shù)2023/7/29微變等效電路分析方法小結適用于求解低頻、小信號放大電路的不適用于分析非線性失真共射基本放大電路存在的問題：溫度變化會影響放大倍數(shù)輸入電阻不高，輸出電阻不低2023/7/29§3.4放大器的工作點穩(wěn)定一、溫度對靜態(tài)工作點的影響溫度對放大器靜態(tài)工作點的影響體現(xiàn)在三個方面：ICBO、β、Uon。1、反向飽和電流ICBOICBO是集電區(qū)與基區(qū)的少數(shù)載流子形成的，少子的濃度隨溫度升高成指數(shù)增大，故ICBO與T之間也存在類似關系：k=0.08/℃鍺0.12/℃硅2、電流放大系數(shù)β隨著溫度升高，載流子擴散速度增大，使基區(qū)內的復合幾率減小，導致β增大。一般情況下，溫度每升高1℃，β增大0.5％～1％。2023/7/293、發(fā)射結開啟電壓Uon隨著溫度升高，管內載流子運動加劇，導致Uon減小。UCEICQ’Q由于IC=βIB+(1+β)ICBO，隨著溫度的升高，ICBO增大、β增大、Uon減?。↖B增大），都將使IC增大，即靜態(tài)工作點Q向飽和區(qū)移動，從而容易出現(xiàn)飽和失真，使系統(tǒng)不穩(wěn)定。2023/7/29二、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的方法設計思想：設法使基極電流IB隨溫度升高而自動減??；設法使發(fā)射結的外加電壓隨溫度升高而自動減小。1、溫度補償法思路：在電路中添加溫度敏感元件（如二極管、三極管、溫敏電阻），對溫度產(chǎn)生的影響進行補償。若能找到與晶體管的溫度特性相匹配的溫敏元件，將可使放大器的Q點保持穩(wěn)定。uiuoC1C2RBVCCRcDIRBIBIR++2023/7/29當溫度升高時，IC增大的同時，二極管D的反向飽和電流也增大，將使IB減小，從而讓IC減小，起到穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用。溫度補償法電路簡單，但要挑選到參數(shù)匹配的溫敏元件卻很困難。uiuoC1C2RBVCCRcDIRBIBIR++2023/7/29①分壓式偏置：利用Rb1和Rb2組成分壓器，穩(wěn)定基極電位。若滿足I1>>IB，可以認為2、直流負反饋法分壓式射極偏置電路思路：將輸出回路IC的變化反饋至輸入回路，對IB進行調整。⑴電路結構uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2ReCeI1IB+++2023/7/29②Re的作用：穩(wěn)定IC。TICIEIEReUBEIBIC穩(wěn)定IC的過程相當于信號的回送過程（即反饋feedback），該電路是典型的電流串聯(lián)負反饋，Re是反饋電阻。③Ce的作用：旁路（短路）交流信號，消除Re對信號交流成分的影響，保證放大器的放大倍數(shù)。條件：應滿足Re>>1/ωCe。uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2ReCeI1IB+++2023/7/29⑵電路分析①靜態(tài)分析uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2ReCe+++Rb1VCCRcRb2ReI1IBI2B2023/7/29②動態(tài)分析Re被交流旁路工作點穩(wěn)定的阻容耦合放大器是定型的放大器電路。uiuoibicrbeβ

ibRb1RCiiRiRoRb2uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2ReCe+++2023/7/291、電路如圖，晶體管為3DG6，β=50。求Aus、Ri、Ro。靜態(tài)分析：放大區(qū)三、應用舉例uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2ReCe＋－usRsRL+12V22.5k10k800Ω2.5k5.1k10μ10μ1.5k50μ+++2023/7/29動態(tài)分析：源電壓放大倍數(shù)：uouiibicrbeβ

ibRb1RCRiRoRb2RL2023/7/292、電路如圖，晶體管為3DG6，β=50。求Aus、Ri、Ro。靜態(tài)分析：uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2Re2Ce＋－usRsRLRe1+12V22.5k10k800Ω200Ω2.5k5.1k10μ10μ1.3k50μ+++2023/7/29動態(tài)分析：源電壓放大倍數(shù)：uouiibicrbeβ

ibRb1RCRiRoRb2Re1RLie2023/7/29§3.5共集電極放大器(commoncollectoramplifier)——射極輸出器一、靜態(tài)分析(emitterfollower)usRs＋－uoC1C2RbVCCReRLui++2023/7/29二、動態(tài)分析交流通路等效電路變形后的等效電路ibrbeβibReRLuceRb＋－usRsRb＋－uiusRsibrbeβibReRLuobecuoRbRe＋－RLuiusRsuiuo2023/7/29Au>0，說明uo、ui同相。Au略小于1，說明電路不能進行電壓放大，但輸出電流是輸入電流的1＋β倍，因此電路有功率放大作用，故共集電極放大器常用作功率放大器（屬于甲類功放）?？梢婋娐份斎腚娮栎^大。RiRoRb＋－uiusRsibrbeβibReRLuoie2023/7/29ib求Ro：將信號源關閉，保留Rs，輸出端加電壓，測流進去的電流共集電極放大器特點：Au略小于1，uo、ui同相；Ri大；Ro小。共集電極放大器多用于多級放大器的輸出級和中間隔離級。RbRsβibReRorbeuoioio1roBCE2023/7/29單管電壓放大電路小結：

電壓放大電路要求：AU大、Ri大、RO小、ICQ穩(wěn)定

共發(fā)射極電路：AU大，但Ri小、RO大

共集電極電路：Ri大、RO小，但AU小

采用直流負反饋可穩(wěn)定ICQ要得到較理想的放大電路，需要多級級聯(lián)共集共射共集Ri大AU大RO小2023/7/29第三章：放大電路本章內容：§3.1放大器的組成與性能指標§3.2放大器的圖解分析法§3.3放大器的微變等效電路分析法§3.4放大器的工作點穩(wěn)定§3.5共集電極放大器§3.6放大電路的頻率響應*§3.7直流放大器*§3.8功率放大器*§3.9集成運算放大器第三章No.57一般情況下，放大器只適用于放大一個特定頻率范圍的信號，當信號頻率太高或太低時，放大倍數(shù)都會有大幅度的下降。放大倍數(shù)和頻率的函數(shù)關系稱為放大器的頻率響應或頻率特性，頻率響應包括幅頻響應和相頻響應兩部分。0f|Au|(f)Aum0.707AumfLfHfBW0°fφ(f)-90°-180°-270°幅頻響應相頻響應中頻段低頻段高頻段一、頻率響應的概念§3.6放大電路的頻率響應*Au=|Au|(f)∠φ(f)下限頻率：fL上限頻率：fH通頻帶：BW=fH-fL二、

單管放大器的頻率特性（低頻）uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2＋－usRsRL當信號頻率較低時，C1、C2的容抗不能被忽略！以耦合電容C1為例：uiC1Ri＋－usRs三、

單管放大器的頻率特性（高頻）bce考慮晶體管結電容的影響晶體管高頻等效模型當信號頻率較高時，晶體管結電容會將信號旁路掉，得不到放大，導致放大倍數(shù)減小。bcerbb’b’rc’re’rb’erb’cCb’cCb’ee’c’四、

單管放大器的頻率特性（全頻）放大電路全頻帶等效模型第三章No.61-20dB/十倍頻0lgf20lgAu(f)/dB20lgAumfLfHφ(f)-90°-180°-225°單級放大器的波特圖lgf-135°-270°3dB全頻段波特圖用對數(shù)坐標來描述頻率響應曲線時，得到的圖形稱為波特圖。畫波特圖時，橫軸采用對數(shù)刻度lgf，幅頻響應曲線的縱軸采用20lgAu(f)表示，單位是分貝(dB)；相頻響應曲線的縱軸不變。為簡單起見，常將波特圖的曲線畫成折線，稱為近似的波特圖。一、

多級放大器的耦合方式（coupling）1、阻容耦合（

resistancecapacitancecoupling）

前一級的輸出通過電容接到后一級的輸入工作點相互獨立常用于分立元器件組成的交流放大電路中低頻特性差§3.7直流放大器*(DCamplifier)第三章No.63各級靜態(tài)工作點互相影響。當前級Q點發(fā)生變化時會影響到后面各級的Q點，而且由于放大作用，第一級Q點的微弱變化將在多級放大器的輸出端產(chǎn)生很大的變化。前級輸出與后級輸入直接導線連接直接耦合放大器的特點uiuoRb1VCCRc1Re2Rb2Rc2電路中不含大電容，易于集成；能放大信號的直流成分，低頻特性好，應用廣泛；(direct-coupled)2、直接耦合第三章No.64產(chǎn)生溫漂的原因：ICBO、β、Uon隨溫度的變化。抑制溫漂的措施：溫度補償：用具有相同溫度系數(shù)的器件（如熱敏電阻）去抵消溫度對晶體管的影響，保持晶體管Q點基本不變；采用負反饋（直流負反饋）；采用差分放大器作為多級放大器的輸入級，減小第一級的溫度漂移。3、直接耦合放大器的零點漂移(temperaturedrift)零點漂移：放大器在沒有信號輸入時，輸出端會圍繞著零點上下波動，出現(xiàn)不規(guī)則變化的小信號。簡稱零漂。由于溫度變化是引起零漂的主要原因，故零漂也稱溫度漂移，簡稱溫漂。=0第三章No.65(differentialamplifier)二、典型差分放大器ui＋－1、電路組成完全對稱結構，雙電源供電；兩個輸入端、兩個輸出端。RE為兩管公共的發(fā)射極電阻，若將RE看作兩個電阻并聯(lián)，則電路可完全對稱的兩部分。RE2RE2RE長尾電路RC1RC2T1T2+VCC-VEERERB2RB1uo＋－ui2＋－ui1＋－2、靜態(tài)分析電路左右對稱，T1與T2的發(fā)射極電位相等，I＝0，可視作斷路。則電路可分成兩部分單獨處理。T2管的靜態(tài)工作點與T1相同。RC1RC2T1T2+VCC-VEE2RERB2RB1uo＋－ui2＋－ui1＋－2REI第三章No.67RC1RC2T1T2+VCC-VEERERB2RB1uo＋－ui2＋－ui1＋－3、動態(tài)分析⑴、差模輸入(differentialinput)T1、T2發(fā)射極電流變化相互抵消，即：，則RE可視為交流短路。輸入電阻：輸出電阻：↑↑↓↓差模信號：ui1＝-ui2設ui1>0，各點電壓變化如圖。此時，差模電壓放大倍數(shù)AD為：第三章No.68RC1RC2T1T2+VCC-VEERERB2RB1uo＋－ui2＋－ui1＋－⑵、共模輸入(common-modeinput)共模信號：ui1＝ui2共模電壓放大倍數(shù)AC為：↑↑↑↑各點電壓變化如圖。T1、T2集電極電壓變化相等，則第三章No.69⑶、共模抑制比KCMR(commonmoderejectionratio)共模抑制比：差分放大器的差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)之比。共模抑制比常用分貝(decibel)表示：(dB)對于雙端輸入、雙端輸出的差分放大器來說，共模抑制比是衡量差動放大器對共模信號（溫漂）抑制能力的指標，其值越大，放大器抑制溫漂的性能越好。第三章No.70三、差分放大器的四種接法1、雙端輸入、單端輸出RCRCT1T2+VCC-VEERERBRBuo＋－ui＋－RL第三章No.712、單端輸入、雙端輸出共模信號uC差模信號uD輸入電阻：輸出電阻：RCRCT1T2+VCC-VEERBRBuo＋－ui＋－ui1ui2第三章No.723、單端輸入、單端輸出輸入端的處理與單端輸入、雙端輸出方式相同；動態(tài)分析與雙端輸入、單端輸出方式相同。T1T2-VEERBRBui＋－RCRC+VCCuo＋－RL第三章No.73§3.8功率放大器*一、功率放大器的主要指標向負載提供功率的放大電路，簡稱功放。用于激勵揚聲器、控制電機等。1、輸出功率Po是指功率放大電路向負載提供的交流功率。最大輸出功率Pom是指在輸入為正弦信號且輸出基本不失真的情況下，負載上可以得到的最大交流功率。(poweramplifier)為了獲得大的輸出功率，要求大輸出電壓、大輸出電流，功放管的動態(tài)范圍接近極限。電路分析時只能用圖解法。第三章No.742、效率η最大輸出功率直流電源提供的功率是指最大輸出功率與電源提供功率之比。即盡可能把電源提供的功率轉換為輸出給負載的功率，即應盡量減小功放管的耗損功率。管耗會使功放管結溫升高，當結溫上升到一定程度時，晶體管有燒毀的可能。功放管要有妥善的散熱措施。鍺管允許結溫：85℃硅管允許結溫：120~180℃以低頻大功率管3AG6為例，不加散熱片時，PCM＝1W，加上適當?shù)纳崞螅琍CM可達10W。第三章No.753、非線性失真功率放大器工作在大信號輸出方式，非線性失真比小信號放大器嚴重得多。輸出功率越大，非線性失真越嚴重。輸出功率與非線性失真是功率放大器的主要矛盾。最大輸出功率Pom、效率η、非線性失真，功放性能第三章No.76二、功率放大器的工作狀態(tài)1、甲類工作狀態(tài)UCEIC0QVCCUCEQICQ靜態(tài)工作點設在放大區(qū)中點的功放。在沒有信號輸入的情況下，功放管也有較大的管耗。射極輸出功率放大器＋－uoC1C2RBVCCRERLui＋－++第三章No.772、乙類工作狀態(tài)提高效率的辦法：降低靜態(tài)工作點，減小靜態(tài)管耗。UCE2IC10QVCCIC20UCE1乙類互補對稱功放無信號輸入時，功放管截止，無功率消耗，電源不提供功率。VCCuiRLT1T2-VEEuo乙類功放：靜態(tài)工作點設在截止區(qū)，為避免失真，采用兩只特性相同的異型晶體管，互補輸出。動態(tài)時，T1管負責正半周，T2管負責負半周。在負載可以得到一個完整的信號。第三章No.783、甲乙類工作狀態(tài)⑴、乙類功放的交越失真uBE1iB10iB2uBE20ui0ttiB1iB2UonUon交越失真乙類功放靜態(tài)工作點在截止區(qū)，由于晶體管輸入特性存在開啟電壓Uon，當輸入信號小于該值時，兩管均不能導通，負載無電流，輸出電壓出現(xiàn)一段死區(qū)，這種現(xiàn)象稱為交越失真。第三章No.79⑵、甲乙類互補對稱電路uBE1iB10iB2uBE2UBE(th)UBE(th)0D1、D2的電平移動作用靜態(tài)時，D1、D2導通，給T1、T2提供基極偏壓使它們處于微導通狀態(tài)，可以消除死區(qū)，克服交越失真。這種將工作點設在截止區(qū)和放大區(qū)交界處的功放電路，稱為甲乙類工作狀態(tài)。VCCuiRLT2D2-VEED1R1R2uoT1第三章No.80三、OCL互補對稱功率放大電路1、最大輸出功率和效率UCE2IC10QVCCIC20UCE1⑴、工作原理靜態(tài)：ui＝0，T1、T2微導通，uo＝0。(VCC＝VEE)動態(tài)：ui為正弦波，且幅度足夠大。①、ui正半周時，T1導通，T2截止，流過RL的電流為iC1，T1構成射極輸出器，uo≈ui；②、ui負半周時，T1截止，T2導通，流過RL的電流為iC2，T2構成射極輸出器，uo≈ui。T1、T2輪流工作，在負載上得到完整正弦波。(OutputCapacitorlessCircuit無輸出電容)iC1iC2VCCuiRLT2D2-VEED1R1R2uoT1第三章No.81⑵、最大輸出功率UCE2IC10QVCC0IC20UCE1IomUom設：（、為輸出電壓、電流的有效值）最大輸出功率為：注意：這是在理想情況下的近似，通常大功率管的飽和壓降為2～3V，一般不能忽略不計。第三章No.82⑶、效率電源提供的最大功率PVM為：（理想條件下）則效率理想情況下，電路的最高效率為78.5%；通常情況下，若考慮功放管飽和壓降和電路中電阻功率損耗時，η約為55％～65％。功放管飽和管壓降常為2~3V，一般不可忽略！例：右圖功放電路，輸入電壓為正弦波，

VCC=15V，UCES=3V，RL=4Ω，1、求最大輸出功率和效率：2、若最大輸入電壓峰峰值為20V，求負載上的最大功率：要得到最大輸出功率，功放的輸入電壓必須達到一定的幅度2023/7/29§3.9集成運算放大器(integratedoperationalamplifier)一、集成運放簡介集成運算放大器是一種直接耦合的多級放大器，它具有以下特點：1、集成度高，功耗低，體積小，性能優(yōu)；2、芯片內R、C值小，采用直接耦合方式；3、為克服直接耦合電路的溫漂，采用了溫度補償?shù)氖侄危?、大量采用晶體管或場效應管構成恒流源，代替大阻值的電阻，或用來設置電路的靜態(tài)電流；5、采用復合管(Darlingtonconnection)的接法以改進單管的性能。2023/7/29集成運放結構框圖輸入級中間級輸出級偏置電路u-u+uo集成運放由四部分組成：輸入級、中間級、輸出級和偏置電路。2023/7/29輸入級：采用差分放大器，為得到高Ri，常采用復合管 構成；中間級：采用1~2級直接耦合共射放大器，高Au