(完整版)模擬電子電路基礎課件大全(課件)

第三單元模擬電子電路一、基本放大電路>>二、集成運算放大器>>三、直流穩(wěn)壓電源>>9/23/20231第5章基本放大電路5.1

基本放大電路的組成5.2

放大電路的靜態(tài)分析5.4

靜態(tài)工作點的穩(wěn)定5.8互補對稱功率放大電路5.6

射極輸出器5.9

場效應管及其放大電路5.3

放大電路的動態(tài)分析5.5

放大電路中的頻率特性5.7

差分放大電路9/23/20232本章要求：1.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。掌握靜態(tài)工作點的估算方法和放大電路的微變等效電路分析法。3.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、互補功率放大電路的工作原理。4.理解反饋的概念，了解負反饋對放大電路性能的影響。5.了解差動放大電路的工作原理和性能特點。6.了解場效應管的電流放大作用、主要參數的意義。第5章基本放大電路9/23/20233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。放大的實質:

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(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、通頻帶等其它技術指標。本章主要討論電壓放大電路，同時介紹功率放大電路。9/23/202345.1

基本放大電路的組成5.1.1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–iCiBiE9/23/202355.1

基本放大電路的組成5.1.2基本放大電路各元件作用晶體管T--放大元件,iC=

iB。要保證集電結反偏,發(fā)射結正偏,使晶體管工作在放大區(qū)?；鶚O電源EB與基極電阻RB--使發(fā)射結處于正偏，并提供大小適當的基極電流。共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE9/23/202365.1

基本放大電路的組成5.1.2基本放大電路各元件作用集電極電源EC--為電路提供能量。并保證集電結反偏。集電極電阻RC--將變化的電流轉變?yōu)樽兓碾妷骸ｑ詈想娙軨1、C2--隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯系，同時使信號順利輸入、輸出。信號源負載共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE9/23/202375.1

基本放大電路的組成單電源供電時常用的畫法共發(fā)射極基本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE9/23/202385.1.3共射放大電路的電壓放大作用UBEIBICUCE無輸入信號(ui

=0)時:

uo

=0uBE

=UBEuCE

=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO9/23/20239ICUCEOIBUBEO結論：

(1)無輸入信號電壓時，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)分別對應于輸入、輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點。QIBUBEQUCEIC9/23/202310UBEIB無輸入信號(ui

=0)時:

uo

=0uBE

=UBEuCE

=UCE？有輸入信號(ui

≠0)時

uCE

=UCC－iC

RC

uo

0uBE

=UBE+uiuCE

=UCE+uoIC5.1.3.

共射放大電路的電壓放大作用+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO9/23/202311結論：(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，都在直流量的基礎上疊加了一個交流量，但方向始終不變。+集電極電流直流分量交流分量動態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析9/23/202312結論：(3)若參數選取得當，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。uitOuotO9/23/2023131.實現放大的條件(1)晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，集電結反偏。(2)正確設置靜態(tài)工作點，使晶體管工作于放大區(qū)。(3)輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。(4)輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的集電極電壓，經電容耦合只輸出交流信號。9/23/2023142.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：無信號時電流（直流電流）的通路，用來計算靜態(tài)工作點。交流通路：有信號時交流分量（變化量）的通路，用來計算電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數。9/23/202315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算靜態(tài)工作點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–iCiBiE9/23/202316RBRCuiuORLRSes++–+––對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量)

XC0，C可看作短路。忽略電源的內阻，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算電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE9/23/2023175.2

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。設置Q點的目的：

(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)是動態(tài)的基礎。——靜態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE

。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。9/23/2023185.2.1

用估算法確定靜態(tài)值1.

直流通路估算IB根據電流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC當UBE<<UCC時，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以

UCE=UCC–

ICRC9/23/202319例1：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：UCC=12V，RC=4k

，RB=300k，

=37.5。解：注意：電路中IB

和IC

的數量級不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB9/23/202320例2：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。由例1、例2可知，當電路不同時，計算靜態(tài)值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB9/23/2023215.2.2

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：

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UCCUCE

=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB直流負載線方程9/23/2023225.2.2

用圖解法確定靜態(tài)值

直流負載線斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流負載線Q由IB確定的那條輸出特性與直流負載線的交點就是Q點O9/23/2023235.3

放大電路的動態(tài)分析動態(tài)：放大電路有信號輸入（ui

0）時的工作狀態(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。動態(tài)分析:

計算電壓放大倍數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與電路參數的關系，為設計打基礎。9/23/2023245.3.1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線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個線性元件。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)工作點附近小范圍內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算放大電路電壓放大倍數Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。9/23/202325晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。當信號很小時，在靜態(tài)工作點附近的輸入特性在小范圍內可近似線性化。1.晶體管的微變等效電路

UBE

IB對于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。5.3.1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之間的關系。IBUBEO9/23/202326(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。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之間的關系。

一般在20～200之間，在手冊中常用hfe表示。O9/23/202327ibicicBCEib

ib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。9/23/2023282.

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。ibiceSrbe

ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii9/23/202329分析時假設輸入為正弦交流，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。ibiceSrbe

ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS9/23/2023303.電壓放大倍數的計算當放大電路輸出端開路(未接RL)時，因rbe與IE有關，故放大倍數與靜態(tài)IE有關。負載電阻愈小，放大倍數愈小。式中的負號表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS9/23/2023313.電壓放大倍數的計算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：由例1、例2可知，當電路不同時，計算電壓放大倍數Au

的公式也不同。要根據微變等效電路找出

ui與ib的關系、uo與ic

的關系。9/23/2023324.放大電路輸入電阻的計算放大電路對信號源(或對前級放大電路)來說，是一個負載，可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負載電阻,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。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+-+-9/23/202333rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：riri9/23/202334

5.

放大電路輸出電阻的計算放大電路對負載(或對后級放大電路)來說，是一個信號源，可以將它進行戴維寧等效，等效電源的內阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：輸出電阻是動態(tài)電阻，與負載無關。輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數。電路的輸出電阻愈小，負載變化時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+_9/23/202335rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點：

1.放大倍數高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.例3：求ro的步驟：1)

斷開負載RL3)外加電壓4)求外加2)令或9/23/202336rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加例4：求ro的步驟：1)

斷開負載RL3)外加電壓4)求2)令或9/23/202337動態(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。9/23/2023385.3.2

非線性失真如果Q設置不合適，晶體管進入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設置過高，動畫晶體管進入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q2uo適當減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ19/23/2023395.3.2

非線性失真若Q設置過低，動畫晶體管進入截止區(qū)工作，造成截止失真。適當增加基極電流可消除失真。uiuotiB/

AiB/

AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q設置合適，信號幅值過大也可產生失真，減小信號幅值可消除失真。9/23/2023405.4

靜態(tài)工作點的穩(wěn)定

合理設置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點常因外界條件的變化而發(fā)生變動。前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點的變動，嚴重時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。9/23/2023415.4.1溫度變化對靜態(tài)工作點的影響在固定偏置放大電路中，當溫度升高時，UBE

、

、ICBO

。

上式表明，當UCC和

RB一定時，IC與UBE、

以及

ICEO有關，而這三個參數隨溫度而變化。溫度升高時，

IC將增加，使Q點沿負載線上移。9/23/202342iCuCEQ溫度升高時，輸出特性曲線上移Q′固定偏置電路的工作點Q點是不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升高使IC

增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化，保持Q點基本穩(wěn)定。結論：

當溫度升高時，

IC將增加，使Q點沿負載線上移，容易使晶體管T進入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。O9/23/2023435.4.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點的原理

基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–9/23/2023445.4.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點的原理VB集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–9/23/202345從Q點穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但I2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，勢必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。在估算時一般選取：I2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。參數的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–9/23/202346Q點穩(wěn)定的過程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICVEICVB固定

RE：溫度補償電阻

對直流：RE越大,穩(wěn)定Q點效果越好；

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。9/23/2023472.靜態(tài)工作點的計算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–9/23/2023483.動態(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+–9/23/202349RB1RCC1C2RB2CERERL++++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+-+-+-RSRE9/23/202350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9/23/202351對信號源電壓的放大倍數？信號源考慮信號源內阻RS時RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–9/23/202352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IB、IC及

UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE29/23/202353解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB9/23/202354(2)由微變等效電路求Au、ri

、

ro。微變等效電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE9/23/2023555.6

射極輸出器因對交流信號而言，集電極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+–RS9/23/202356求Q點：15.6.1靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS9/23/20235715.6.2動態(tài)分析1.

電壓放大倍數

電壓放大倍數Au

1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+-+-+-RSRE9/23/202358rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.

輸入電阻射極輸出器的輸入電阻高，對前級有利。

ri

與負載有關9/23/2023593.

輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE9/23/202360共集電極放大電路(射極輸出器)的特點：1.

電壓放大倍數小于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。9/23/202361射極輸出器的應用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點。

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，減輕信號源負擔。

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，提高帶負載能力。

3.

利用ri

大、ro小以及Au

1的特點，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。9/23/202362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,信號源內阻RS=100Ω，試求:(1)

靜態(tài)工作點IB、IE及UCE；(2)

畫出微變等效電路；(3)

Au、ri

和ro

。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS9/23/202363解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC9/23/202364(2)由微變等效電路求Au、

ri

、

ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微變等效電路9/23/202365RB1RCC1C2RB2RERL+++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。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跳過>>9/23/202366反饋放大電路的三個環(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凈輸入信號放大倍數反饋電路F–基本放大電路A+9/23/202367反饋放大電路的方框圖凈輸入信號若三者同相，則

Xd=Xi–Xf可見Xd<Xi

，即反饋信號起了削弱凈輸入信號的作用（負反饋）。反饋電路F–基本放大電路A+9/23/202368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。負反饋：反饋削弱凈輸入信號，使放大倍數降低。在振蕩器中引入正反饋，用以產生波形。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。在放大電路中，出現正反饋將使放大器產生自激振蕩，使放大器不能正常工作。正反饋：反饋增強凈輸入信號，使放大倍數提高。引入交流負反饋的目的：改善放大電路的性能引入直流負反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點1.反饋的分類9/23/2023692.

負反饋的類型1)根據反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。

電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。

電壓負反饋具有穩(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。9/23/2023702)

根據反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯反饋和并聯反饋。反饋信號與輸入信號串聯，即反饋信號與輸入信號以電壓形式作比較，稱為串聯反饋。反饋信號與輸入信號并聯，即反饋信號與輸入信號以電流形式作比較，稱為并聯反饋。串聯反饋使電路的輸入電阻增大，并聯反饋使電路的輸入電阻減小。9/23/202371負反饋交流反饋直流反饋電壓串聯負反饋電壓并聯負反饋電流串聯負反饋電流并聯負反饋負反饋的類型穩(wěn)定靜態(tài)工作點9/23/2023723.負反饋類型的判別步驟3)

判別是否負反饋？2)

判別是交流反饋還是直流反饋？4)

是負反饋！判斷是何種類型的負反饋？1)

找出反饋網絡（一般是電阻、電容）。9/23/202373

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+–9/23/202374RB1RCC1C2RB2RERL+++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RE引入的則是直流反饋。ＣE例1：9/23/202375例1：

3)判斷反饋類型凈輸入信號：

ui

與

uf

串聯,以電壓形式比較——串聯反饋

ui正半周時,uf也是正半周,即兩者同相——負反饋

uf

正比于輸出電流——電流反饋

——串聯電流負反饋+uf–+–RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–ieube

ube

=ui

-

uf

uf

=ie

RE

Ube

=Ui

-

Uf

可見

Ube

<

Ui

,反饋電壓Uf

削弱了凈輸入電壓

ic

RC9/23/202376結論：

反饋過程：電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用反饋類型

——

串聯電流負反饋RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RSeS+–Ic

Uf

Ube

ib

Ic

uf

ic

RC+uf–+–ube

Ube

=Ui

-

Uf9/23/202377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++RLeSuiuo9/23/2023783)判斷反饋類型例2：凈輸入信號：

ii與if并聯，以電流形式比較——并聯反饋

ii

正半周時，if也是正半周，即兩者同相——負反饋

if

正比于輸出電壓——電壓反饋

if與

uo反相——并聯電壓負反饋

+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9/23/202379

反饋過程：電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用反饋類型

——并聯電壓負反饋例2：+UCCRCC1RF++––RS+–C2++RLeSuiuoiiibifUo

if

ib

ic

Uo

Ib

=

Ii-If9/23/202380

4.

利用瞬時極性法判斷負反饋++－+

(1)設接“地”參考點的電位為零，在某點對“地”電壓（即電位）的正半周，該點交流電位的瞬時極性為正；在負半周則為負。

(2)設基極瞬時極性為正，根據集電極瞬時極性與基極相反、發(fā)射極(接有發(fā)射極電阻而無旁路電容時)瞬時極性與基極相同的原則，標出相關各點的瞬時極性。9/23/202381

4.

利用瞬時極性法判斷負反饋++－

－

(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電極上，兩者極性相反為負反饋；極性相同為正反饋。兩者極性相同為負反饋；極性相反為正反饋。9/23/202382反饋到基極為并聯反饋反饋到發(fā)射極為串聯反饋判斷串、并聯反饋ib=ii–ifibiiifube=ui

–uf++–ui–ube+–uf9/23/202383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+–RLioiE9/23/202384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負反饋。集出為壓，射出為流，基入為并，射入為串。9/23/202385例3：判斷圖示電路中的負反饋類型。解:

RE2對交流不起作用，引入的是直流反饋；RE1對本級引入串聯電流負反饋。RE1、RF對交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反饋。RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo9/23/202386例3：判斷圖示電路中的負反饋類型。解:RE1、RF引入越級串聯電壓負反饋。－+－+

T2集電極的

反饋到T1的發(fā)射極，提高了E1的交流電位，使Ube1減小，故為負反饋；

反饋從T2的集電極引出，是電壓反饋；反饋電壓引入到T1的發(fā)射極，是串聯反饋。RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo9/23/202387例4：如果RF不接在T2的集電極，而是接C2與RL之間，兩者有何不同？解:

因電容C2的隔直流作用，這時RE1、RF僅引入交流反饋。RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo×9/23/202388例5：如果RF的另一端不接在T1的發(fā)射極，而是接在它的基極，兩者有何不同，是否會變成正反饋？解:

T2集電極的

反饋到T1的基極，提高了B1的交流電位，使Ube1增大，故為正反饋；

這時RE1、RF引入越級正反饋。－+－+

RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo9/23/202389RF2(R1、R2):

直流反饋（穩(wěn)定靜態(tài)工作點）RF、CF

:

交流電壓并聯負反饋+UCC(a)RE1+R1RF1RF2C2RC2RC1CE2RE2R2+C+RF1、RE1:交直流電壓串聯負反饋+––+++–++UCC+RBC2RC2RC1CE2RE2+C1CF(b)–例6：RFRE2:

直流反饋9/23/20239020F++++470k

600

3.9k

+20F470k

3.9k

50F2k

470

50F100F470

30k

3DG63DG6(c)+6V+––––++(d)+50k

2k

2k

8k

3k

3k

50F50F50F+20V+––––電流并聯負反饋正反饋兩個2k

電阻構成交直流反饋兩個470k

9/23/2023915.6.3負反饋對放大電路性能的影響反饋放大電路的基本方程反饋系數凈輸入信號開環(huán)放大倍數閉環(huán)放大倍數反饋電路F–基本放大電路A+9/23/2023921.

降低放大倍數負反饋使放大倍數下降。則有：同相，所以

AF是正實數負反饋時，

|1+AF|稱為反饋深度，其值愈大，負反饋作用愈強，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較低就是因為電路中引入了負反饋。9/23/2023932.提高放大倍數的穩(wěn)定性引入負反饋使放大倍數的穩(wěn)定性提高。放大倍數下降至1/(1+|AF|)倍，其穩(wěn)定性提高1+|AF|倍。若|AF|>>1，稱為深度負反饋，此時：在深度負反饋的情況下，閉環(huán)放大倍數僅與反饋電路的參數有關。9/23/202394例：|A|=300，|F|=0.01。9/23/2023953.

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ui9/23/2023964.展寬通頻帶引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加無負反饋有負反饋BWfBWf|Au|O9/23/202397例：中頻放大倍數

|A0|=103，反饋系數

|F|=0.01在原上限、下限頻率處說明加入負反饋后，原上限、下限頻率仍在通頻帶內，即通頻帶加寬了。9/23/202398uiubeib++––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)串聯負反饋無負反饋時：有負反饋時：uf+–使電路的輸入電阻提高9/23/202399if無負反饋時：有負反饋時：在同樣的ube下，ii

=ib+if>ib，所以rif

降低。2)并聯負反饋使電路的輸入電阻降低iiibube+–9/23/2023100電壓負反饋具有穩(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)電壓負反饋使電路的輸出電阻降低2)電流負反饋使電路的輸出電阻提高6.對輸出電阻的影響9/23/20231015.5

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電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當信號頻率不同時，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：電壓放大倍數的模|Au|與頻率f

的關系相頻特性：輸出電壓相對于輸入電壓的相位移

與頻率f的關系跳過>>9/23/2023102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。三極管結電容、

造成f

–270°

–180°

–90°相頻特性

O9/23/2023103在中頻段

所以，在中頻段可認為電容不影響交流信號的傳送，放大電路的放大倍數與信號頻率無關。(前面所討論的放大倍數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線的分布電容很小，可認為它們的等效電容CO與負載并聯。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+-9/23/2023104

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。以至實際送到三極管輸入端的電壓

比輸入信號

要小，故放大倍數降低，并使產生越前的相位移（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+-C1C29/23/2023105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，在高頻段放大倍數降低和相位移滯后的主要原因是三極管電流放大系數

、極間電容和導線的分布電容的影響。

CO的容抗將減小，它與負載并聯，使總負載阻抗減小，在高頻時三極管的電流放大系數

也下降，因而使輸出電壓減小，電壓放大倍數降低，并使產生滯后的相位移（相對于中頻段）。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCo9/23/2023106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點波形不失真第二級

推動級

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9/23/2023107第一級第二級負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+––T1T29/23/20231081.

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)工作點互相獨立，互不影響，可以各級單獨計算。兩級放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T29/23/20231092.

動態(tài)分析微變等效電路第一級第二級rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB19/23/2023110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及總電壓放大倍數。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M

27k

82k

43k

7.5k

510

10k

9/23/2023111解:

(1)兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計算。第一級是射極輸出器:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M

27k

82k

43k

7.5k

510

10k

9/23/2023112第二級是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M

27k

82k

43k

7.5k

510

10k

解:9/23/2023113第二級是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M

27k

82k

43k

7.5k

510

10k

解:9/23/2023114rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)

計算

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與負載有關，而射極輸出器的負載即是第二級輸入電阻

ri2。微變等效電路9/23/2023115rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)

計算

r

i和r

09/23/2023116(2)計算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_9/23/2023117(3)求各級電壓的放大倍數及總電壓放大倍數第一級放大電路為射極輸出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_9/23/2023118(3)求各級電壓的放大倍數及總電壓放大倍數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9/23/2023119應用舉例

鎳鎘電池恒流充電電路原理:三極管工作于恒流狀態(tài)，基極電位恒為6V；調整轉換開關Ｓ使充電電流限制在50mA和100mA;性能:正常充電時間7小時左右;充電電流為恒定值；充電電流大小由電池額定容量確定。LED電池R3u2TrD~220VR2S50mA100mADZ6V6V+R5R4R1C+–T9/23/2023120

LED發(fā)光二極管承受正向電壓導通發(fā)光,發(fā)光強度與通過的電流大小有關。LED與R5串聯后，接于R4兩端，R4兩端電壓的大小，反映充電電流的大小，LED發(fā)光的亮、暗指示S的位置,R5是LED的限流電阻,使通過LED的電流限制在一定數值。LED電池R3u2TrD~220VR2S50mA100mADZ6V6V+R5R4R1C+–T9/23/2023121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––++RE29/23/20231222.零點漂移零點漂移：指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地變化的現象。uotO產生的原因：晶體管參數隨溫度變化、電源電壓波動、電路元件參數的變化。直接耦合存在的兩個問題：1.前后級靜態(tài)工作點相互影響9/23/2023123若由于溫度的升高IC1增加1%，試計算輸出電壓Uo變化了多少？已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500，

1=

2=50。溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1=2.31.01mA=2.323mAUC1=UZ+UBE2=4+0.6V=4.6V例：uZ–++UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZ9/23/2023124已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500，

1=

2=50。溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。例：uZ–++UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZIC2=

2?

IC2=500.147mA=7.35mA

Uo=8.325－7.75V=0.575V

提高了7.42%

可見，當輸入信號為零時，由于溫度的變化，輸出電壓發(fā)生了變化即有零點漂移現象。9/23/2023125零點漂移的危害：直接影響對輸入信號測量的準確程度和分辨能力。嚴重時，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漂移的指標。輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓電壓放大倍數

只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時，放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分出來。9/23/2023126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

|幅頻特性抑制零點漂移是制作高質量直接耦合放大電路的一個重要的問題。適合于集成化的要求，在集成運放的內部，級間都是直接耦合。9/23/20231275.7

差分放大電路5.7.1差動放大電路的工作情況電路結構對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應電阻元件的參數值都相等。差動放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結構。差動放大原理電路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2兩個輸入、兩個輸出兩管靜態(tài)工作點相同9/23/20231281.零點漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+

VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態(tài)時，ui1

=

ui2

=0當溫度升高時

IC

VC

（兩管變化量相等）對稱差動放大電路對兩管所產生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T29/23/20231292.有信號輸入時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、極性相同差動電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+–ui1ui2++––T2+–+–+–+–+–+–共模信號需要抑制9/23/2023130+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號輸入時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)=－2

VC1即對差模信號有放大能力。+–+–+–+–+–+–差模信號是有用信號9/23/2023131(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輸入信號的差值信號—差動放大電路。這種輸入常作為比較放大來應用，在自動控制系統(tǒng)中是常見的。9/23/2023132（CommonModeRejectionRatio)全面衡量差動放大電路放大差模信號和抑制共模信號的能力。差模放大倍數共模放大倍數

KCMR越大，說明差放分辨差模信號的能力越強，而抑制共模信號的能力越強。3.共模抑制比共模抑制比9/23/2023133

若電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數Ac=0

輸出電壓

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若電路不完全對稱，則Ac

0，實際輸出電壓

uo

=Acuic

+

Ad

uid

即共模信號對輸出有影響。9/23/20231345.7.2典型差動放大電路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+++–––T2EE+–RE的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點，限制每個管子的漂移。EE：用于補償RE上的壓降，以獲得合適的工作點。9/23/20231355.8

互補對稱功率放大電路5.8.1

對功率放大電路的基本要求功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級，去推動負載工作。例如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉、電動機旋轉等。(1)在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。(2)由于功率較大，就要求提高效率。9/23/2023136ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管的工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)晶體管在輸入信號的整個周期都導通靜態(tài)IC較大，波形好,管耗大效率低。乙類工作狀態(tài)晶體管只在輸入信號的半個周期內導通，靜態(tài)IC=0，波形嚴重失真,管耗小效率高。甲乙類工作狀態(tài)晶體管導通的時間大于半個周期，靜態(tài)IC

0，一般功放常采用。9/23/20231375.8.2

互補對稱放大電路互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本形式。當它通過容量較大的電容與負載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器(OutputTransformerless)電路，簡稱OTL電路。若互補對稱電路直接與負載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容(OutputCapacitorless)電路，簡稱OCL電路。

OTL電路采用單電源供電，OCL電路采用雙電源供電。9/23/20231381.

OTL電路(1)

特點T1、T2的特性一致；一個NPN型、一個PNP型兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；單電源供電。(2)靜態(tài)時(ui=0),

IC10，IC20OTL原理電路電容兩端的電壓RLuIT1T2+UCCCAuo++-+-9/23/2023139RLuiT1T2Auo+-+-(3)動態(tài)時設輸入端在UCC/2

直流基礎上加入正弦信號。T1導通、T2截止；同時給電容充電T2導通、T1截止；電容放電，相當于電源若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負載上得到的交流信號正負半周對稱。ic1ic2交流通路uo輸入交流信號ui的正半周輸入交流信號ui的負半周9/23/2023140

(4)交越失真當輸入信號ui為正弦波時，輸出信號在過零前后出現的失真稱為交越失真。

交越失真產生的原因由于晶體管特性存在非線性，

ui

<死區(qū)電壓晶體管導通不好。交越失真采用各種電路以產生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點稍高于截止點，即工作于甲乙類狀態(tài)。克服交越失真的措施uitOuotO9/23/2023141R1RLuIT1T2+UCCCAuo++-+-R2D1D2動態(tài)時，設ui

加入正弦信號。正半周T2截止，T1基極電位進一步提高，進入良好的導通狀態(tài)。負半周T1截止，T2基極電位進一步降低，進入良好的導通狀態(tài)。靜態(tài)時T1、T2

兩管發(fā)射結電壓分別為二極管D1、D2的正向導通壓降，致使兩管均處于微弱導通狀態(tài)。(5)克服交越失真的電路9/23/2023142uiuo+–UCCT1T2+U