電子技術(shù)8放大電路

1、主講 劉瓊,武科大信息學(xué)院,第8章 基本放大電路,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(diǎn)；理解差動(dòng)放大電路的工作原理及差模信號(hào)和共模信號(hào)的概念。 2. 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。 3. 了解放大電路輸入、輸出電阻和多級(jí)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。,8.1放大電路概述,放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。,用小能量的信號(hào)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。,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。

2、 另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標(biāo)。,放大的概念:,放大的實(shí)質(zhì):,對(duì)放大電路的基本要求 ：,如圖是最基本的交流放大電路，晶體管T是NPN型。,下面介紹各組成部分在電路中所起的作用。,8.1放大電路概述,輸入回路,輸出回路,T的發(fā)射極既在輸入回路，又在輸出回路，所以叫共發(fā)射極接法,基極電源EB和基極電阻RB：使發(fā)射結(jié)處于正偏，并提供合適的基極電流IB，使放大電路獲得合適的工作點(diǎn)。,耦合電容C1和C2：起隔斷直流，耦合交流的作用。不使輸入端的信號(hào)源以及輸出負(fù)載電阻的加入而影響晶體管處于放大狀態(tài)的靜態(tài)工作點(diǎn)。,8.1.1 基本放大電路的組成,晶體管T： 放大電路中的放大元件。利用其電

3、流放大作用，在集電極電路獲得放大的電流，該電流受輸入信號(hào)的控制IC=IB 。,集電極電源EC： 不僅為輸出信號(hào)提供能量，還為集電結(jié)加反向偏置，使晶體管起到放大作用。,集電極負(fù)載電阻RC：將集電極電流的變化變換成電壓的變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大。,8.1.1 基本放大電路的組成,iC,化簡(jiǎn)電路,+ us -,+ ui -,c1,c2,iB,iE,uBE,+ uCE -,+ uo -,RC,RS,RL,+,+,T,化簡(jiǎn),8.1.1 基本放大電路的組成,+,-,8.1.2 放大電路的工作原理,無輸入信號(hào)(ui = 0)時(shí):,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,結(jié)論：,(1) 無輸入信號(hào)電

4、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(duì)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)。,UBE,無輸入信號(hào)(ui = 0)時(shí):,uo = 0 uBE = UBE uCE = UCE,？,有輸入信號(hào)(ui 0)時(shí),uCE = UCC iC RC,uo 0 uBE = UBE+ ui uCE = UCE+ uo,8.1.2 放大電路的工作原理,靜態(tài)分析,結(jié)論：,(1) 加上輸入信號(hào)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,

5、動(dòng)態(tài)分析,結(jié)論：,(2) 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。,(3) 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。,1. 實(shí)現(xiàn)放大的條件,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(hào)。,2. 直流通路和交流通路,電容對(duì)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(duì)交流分量不起作用，即對(duì)交流短路。而對(duì)直流可以看成開路。這樣，交直

6、流所走的通路是不同的。,直流通路：無信號(hào)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(hào)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)。,靜態(tài)分析：當(dāng)ui=0時(shí)的工作狀態(tài)。(確定IB、IC、UCE),動(dòng)態(tài)分析：當(dāng)ui0時(shí)的工作狀態(tài)。(確定Au、ri、r0),直流通路的畫法：電容視為開路。,8.2 放大電路的靜態(tài)分析,UCE= UCC ICRC,例：已知 UCC=12V, RB =300k , RC =3k,=50,試求放大電路的靜態(tài)值。 解：根據(jù)電路可得：(見右上),8.2.1 估算法,直流源,UBE是PN管壓降，硅管0.7V，鍺管0.3V

7、，可忽略,8.2.2 圖解法,負(fù)載線是電路對(duì)非線性元件的電壓電流要求（外要求） 元件的特性曲線是非線性元件自身的電壓電流要求（內(nèi)要求） 兩者交點(diǎn)即為工作點(diǎn)，滿足元件內(nèi)外兩種要求,UCE= UCC ICRC,0,0.4,20,0.8,40,60,80,UBE(V),IB(A),改變IB，工作點(diǎn)隨之移動(dòng)，IB稱為偏置電流，產(chǎn)生偏流的稱為偏置電路，RB稱為偏置電阻，RB阻值不變，稱為固定偏置電路。,UCC,UCC/RB,補(bǔ)充 電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響,1RB對(duì)Q點(diǎn)的影響 當(dāng)討論RB對(duì)Q點(diǎn)的的影響時(shí)，固定RC和UCC。 RB變化，僅對(duì)IB有影響，而對(duì)負(fù)載線無影響。 如RB增大，IB減小，工作點(diǎn)沿直流

8、負(fù)載線下移。,UCE= UCC ICRC,0,0.4,20,0.8,40,60,80,UBE(V),IB(A),UCC,UCC/RB,UCC/RC,補(bǔ)充 電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響,2RC對(duì)Q點(diǎn)的影響 當(dāng)討論RC對(duì)Q點(diǎn)的的影響時(shí)，固定RB和UCC。 RC變化，對(duì)IB無影響，僅對(duì)負(fù)載線有影響。 如RC增大，UCC/RC減小，工作點(diǎn)沿iB=IB左移。,UCE= UCC ICRC,0,0.4,20,0.8,40,60,80,UBE(V),IB(A),UCC,UCC/RB,UCC/RC,UCC,補(bǔ)充 電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響,3UCC對(duì)Q點(diǎn)的影響 當(dāng)討論UCC對(duì)Q點(diǎn)的的影響時(shí)，固定RB和RC。 UC

9、C變化，對(duì)IB有影響，也對(duì)負(fù)載線有影響。 如UCC減小，UCC/RB，UCC/RC減小，負(fù)載線左向下移,UCE= UCC ICRC,0,0.4,20,0.8,40,60,80,UBE(V),IB(A),UCC,UCC/RB,UCC/RC,UCC,8.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析,當(dāng)放大電路的輸入端接上需要進(jìn)行放大的交流信號(hào)時(shí)，電路中的各個(gè)電流與電壓是在靜態(tài)（直流）的基礎(chǔ)上，疊加上一個(gè)動(dòng)態(tài)（交流）量。 動(dòng)態(tài)分析就是針對(duì)這個(gè)交流量進(jìn)行分析。 主要參數(shù)：電壓放大倍數(shù)AU，輸入電阻ri， 輸出電阻ro 放大電路動(dòng)態(tài)分析的兩種基本方法是： 圖解法和微變等效電路法。,8.3.1 圖解法,圖解的過程和定性分析的過程

10、類似。我們?nèi)砸怨潭ㄆ玫墓采浞糯箅娐窞槔?，在已確定的靜態(tài)工作點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析,放大電路加上輸入信號(hào)ui后，利用圖解法可出各支路電壓和電流隨ui而變化的波形，從而求出輸出電壓值和電壓放大倍數(shù)。,8.3.1 圖解法,直流負(fù)載線：C2隔離RL,1.交流負(fù)載線,交流負(fù)載線：,負(fù)載線交流比直流陡,交流負(fù)載線,0,UBE,IB,UCE,2.交流信號(hào)的傳輸情況 ui(即ube)ibicuo(即uce),8.3.1 圖解法,IC,Q,輸入輸出信號(hào)相位相反,uBE=UBE+ube,0,3.非線性失真,8.3.1 圖解法,Q,截止失真 （半波被削平） 原因：Q點(diǎn)位置太低,截止區(qū),原因：靜態(tài)工作點(diǎn)不合適或者信號(hào)太

11、大，使放大電路工作范圍超出特性曲線線性區(qū)。,0,大信號(hào)失真 （一半縮小一半削平）原因：信號(hào)太大，使放大電路工作范圍進(jìn)入飽和區(qū)和截止區(qū),8.3.1 圖解法,Q,飽和失真 （半波被縮小） 原因：Q點(diǎn)位置太高,飽和區(qū),結(jié)論 （1）輸出和輸入反相 （2）交流信號(hào)是迭加在直流上的 （3）有合適的工作點(diǎn)Q，Q點(diǎn)應(yīng)大致在交流負(fù)載線中點(diǎn) （4）Q點(diǎn)不合適，產(chǎn)生大信號(hào)失真、飽和失真和截止失真等。 （5）在分析時(shí)可單獨(dú)求交流量,圖解法的優(yōu)點(diǎn)：直觀，準(zhǔn)確 缺點(diǎn)：麻煩，不知道每一個(gè)管子的曲線,8.3.1 圖解法,所謂微變等效電路，就是把非線性元件晶體管線性化，將放大電路等效成一個(gè)線性電路。,8.3.2 微變等效電路法

12、,線性化條件：晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。uu（交流分量）,線性化手段：在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的小范圍用直線段近似代替晶體管特性曲線。,晶體管,1. 晶體管的微變等效電路,在輸入回路（BE之間）,rbe稱為晶體管的輸入電阻 它表示晶體管的輸入特性。在小信號(hào)的情況下， rbe是一常數(shù)，由它確定ube和ib之間的關(guān)系。因此，晶體管的輸入電路可用rbe等效代替。,低頻小功率的輸入電阻常用下式估算,0,1. 晶體管的微變等效電路,在輸出回路（CE之間）,輸出特性曲線在線性區(qū)是一組近似等距的平行直線,因?yàn)榈染?rce稱為晶體管的輸出電阻 約為104105，可忽略。,因?yàn)樯闲?因?yàn)槠叫?iC= iB作等

13、效恒 流源，rce作內(nèi)阻，iC受iB控制。,輸出回路微變等效電路,晶體管微變等效電路,1. 晶體管的微變等效電路,交流放大電路的交流通路,交流放大電路的微變等效電路,uo = uce,ui = ube,2. 放大電路的微變等效電路,+ uo -,+ ui -,ube,RS,RL,+us -,C,E,B,+ uce -,ii,ib,ic,+,-,UCC的內(nèi)阻小而忽略，對(duì)交流而言視為短路接地,電容隔直通交，短路,電路如圖，設(shè)輸入的是正弦信號(hào)，則電流、電壓都可以用相量表示。,及,其中,為放大電路的等效交流負(fù)載。,進(jìn)而，放大電路的電壓放大倍數(shù),3. 電壓放大倍數(shù)的計(jì)算,RL,其中,放大電路的電壓放大倍

14、數(shù),3. 電壓放大倍數(shù)的計(jì)算,RL,負(fù)號(hào)表示輸出與輸入電壓的相位相反，Au與、rbe和RL有關(guān)。,RLRLAu,Aurbe/rbe增幅Au增幅再/(+1)1Au一定,一定IErbe/rbeAu,但I(xiàn)EIC進(jìn)飽 和區(qū)Au,IErberbe=200 最小Au不增,放大電路的輸入端總是與信號(hào)源(或前級(jí)放大電路)相聯(lián)的，其輸出端總是與負(fù)載(或后級(jí)放大器)相聯(lián)的。因此，放大電路與信號(hào)源及負(fù)載之間都是相互影響的。,它是對(duì)交流信號(hào)而言的一個(gè)動(dòng)態(tài)電阻。,放大電路對(duì)于信號(hào)源來說，是一個(gè)負(fù)載，可以用一個(gè)電阻等效代替。這個(gè)電阻是信號(hào)源的負(fù)載電阻，也就是放大電路的輸入電阻ri ，即,4. 放大電路輸入電阻的計(jì)算,小,

15、如果ri較小，將從信號(hào)源取用較大電流；與信號(hào)源內(nèi)阻分壓使Ui減??；若為前級(jí)放大道路的負(fù)載，會(huì)使前級(jí)電壓放大倍數(shù)下降。 通常希望放大電路的輸入電阻能盡量大一些。,4. 放大電路輸入電阻的計(jì)算,放大電路對(duì)于負(fù)載來說，是一個(gè)信號(hào)源，其內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻ro ro既是電壓源內(nèi)阻，當(dāng)然越小越好。,如圖：將負(fù)載電阻去掉，利用計(jì)算電源等效內(nèi)阻的方法可知，輸出電阻 ro為,通常計(jì)算ro時(shí)， 將信號(hào)源去源（電壓源短路）；將負(fù)載電阻去掉；并接入交流恒壓源uo，由此產(chǎn)生io。這時(shí)可得輸出電阻ro= uo/ io。,5. 放大電路輸出電阻的計(jì)算,RC幾千歐， ro大 不好。,+ uo -,+ ui -,RC,

16、RS,RB,RL,+us -,C,E,B,ii,rbe,ib,+ ube -,+ uce -,io,UCE= UCC ICRC,解：電路的靜態(tài)值：,直流源,如圖，UCC=12V, RB=300k, RC=3k=RS= RL, =50, 試求 （1）帶負(fù)載和不帶負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù)Au 、ri、ro （2）輸出端開路時(shí)對(duì)信號(hào)源電壓的放大倍數(shù)Aus,例1,可求得晶體管的輸入電阻,故帶RL的電壓放大倍數(shù)為,其中,例1,不帶RL的電壓放大倍數(shù)為,輸出端開路時(shí)的對(duì)信號(hào)源電壓放大倍數(shù)為,8.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定8.4.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響,靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的主要原因是受溫度的影響，稱之為溫度漂移。,為

17、了保證有較好的放大效果，且不引起非線性失真，放大電路應(yīng)有穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。,溫度對(duì)Q點(diǎn)的影響,8.4.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響,上述各參數(shù)的變化都會(huì)引起集電極電流IC的變化(參數(shù)增大，IC增加；反之則減小)。為了抑制這種變化，一般采用偏置電路控制的手段因?yàn)槠鱅B是控制集電極電流IC變化的，也就是：當(dāng)IC增大時(shí)，IB要自動(dòng)減小以牽制IC增大的效果。這在固定偏電路中是不能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槠銲B是不隨溫度而變的。,常用的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的偏置電路是 -分壓式偏置電路,8.4.2 分壓式偏置放大電路,分壓式偏置放大電路如下圖所示：,分壓式偏置放大電路,RB1和RB2構(gòu)成偏置電路 為發(fā)射結(jié)提供偏壓。 RE

18、構(gòu)造反饋，CE使RE在交流中不起作用。,8.4.2 分壓式偏置放大電路,由直流通路和KCL得 I1 = I2 + IB,則,VB可認(rèn)為與晶體管的參數(shù)無關(guān)，不受溫度影響，僅為RB1和RB2的分壓電路所固定。,若使 I2 IB,8.4.2 分壓式偏置放大電路,在電路中引入發(fā)射極電阻后，得 UBE =VB -VE =VB -IE RE,若使 VB UBE,則,同樣可認(rèn)為IC不受溫度影響,可見，當(dāng)滿足條件：,I2 IB 和 VB UBE,電路的靜態(tài)工作點(diǎn)得以基本穩(wěn)定,8.4.2 分壓式偏置放大電路,一般取： I2=（5-10）IB VB=（5-10）UBE,穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的物理過程,TICVE=IER

19、EUBE=VB-VE,ICIB(輸入特性),這一物理過程中，RE愈大穩(wěn)定性愈好，但太大將使VE增高。因而減小放大電路輸出電壓的幅值。,為使 RE 不影響交流分量的放大，而引入發(fā)射極旁路電容CE 。,例1,已知：UCC=12V，RB1=20k ，RB2=10k， RC=2k ，RE=2k，RL=3k，T的=50，UBE=0.6V（1）求靜態(tài)值（2）畫出微變等效電路；（3）計(jì)算Au，ri和ro,解：（1）求靜態(tài)值,(忽略小IB，IB0開路),例1,2）畫出微變等效電路,分壓式偏置放大電路,例1,（3）計(jì)算Au，ri和ro,T的輸入電阻,電路電壓放大倍數(shù),電路輸入電阻,電路輸出電阻,小不好,大不好,

20、例2,已知：UCC=12V, RB1=20k, RB2=10k, RC=2k ，RE1=0.2k, RE2=1.8k, RL=3k, =50, UBE=0.6V (1) 求靜態(tài)值，(2)計(jì)算Au，ri和ro,解： (1) 求靜態(tài)值,(忽略小IB，IB0開路),RB1,RC,RB2,RE1,IB,UBE,+UCC,+ UCE -,IC,I1,IE,I2,直流通路,+,-,T,VB,VE,RE2,例2,(2) 畫出微變等效電路,分壓式偏置放大電路,RB1,RC,RB2,RE1,IB,UBE,+UCC,+ UCE -,IC,I1,IE,I2,+,-,T,VB,VE,RE2,例2,(3) 計(jì)算Au，r

21、i和ro,T的輸入電阻,電路電壓放大倍數(shù),電路輸入電阻,電路輸出電阻,小,8.5射級(jí)輸出器,信號(hào)從發(fā)射極輸出，從基極輸入的放大電路。,共集電極電路 對(duì)交流而言的，因?yàn)殡娫碪CC對(duì)交流可視為 短路，所以集電極是輸入回路和輸出回路的公共端。,8.5.1 靜態(tài)分析,直流通路如右圖所示，,這個(gè)電路也對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)具有穩(wěn)定作用。,8.5.2 動(dòng)態(tài)分析 1. 交流電壓放大倍數(shù),交流通路如右圖所示,1. 交流電壓放大倍數(shù),由以上分析可知： 1)電壓放大倍數(shù)接近于1，但恒小于1，即Uo略小于Ui 說明：射極輸出器雖無電壓放大作用，但因具有電流放大作用，因此射極輸出器具有電流放大和功率放大作用。 2)輸出電壓與輸

22、入電壓同相，具有電壓跟隨作用。,2. 輸入電阻,射級(jí)輸出器的輸入電阻很高，可達(dá)幾十k到幾百k。,式中的 可以理解為折算到基極電路的發(fā)射極電阻。,根據(jù)射級(jí)器的交流通道，可計(jì)算得到輸入電阻為：,3. 輸出電阻,用外加電壓法求輸出電阻 電路如右圖。 RS是信號(hào)源（除源，應(yīng)做短路處理）內(nèi)阻RS和RB的并聯(lián)值。,RE,輸出端外加電壓 的微變等效電路,RB,Rs,C,E,B,rbe,3. 輸出電阻,由上面分析可見，射極輸出器的輸出電阻很低，也說明射極輸出器具有恒壓特性。,故,小結(jié),1、特點(diǎn)：放大倍數(shù)接近于1；輸入電阻高;輸出電阻低。 2、用途： 用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)，以減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)（利用輸入電阻高的

23、特性）； 用作多級(jí)放大電路的輸出級(jí)，以提高放大電路的帶載能力（利用輸出電阻低的特性）； 作為兩個(gè)共發(fā)射極放大電路之間的中間緩沖級(jí)，以改善工作性能（利用其阻抗變換作用）。,8.6頻率特性及多級(jí)放大電路8.6.1 單級(jí)放大電路的頻率特性,實(shí)際上，放大電路的輸入信號(hào)往往是非正弦量。 如廣播的聲音信號(hào)、電視的圖像信號(hào)以及非電量通過傳感器變換所得的信號(hào)等都含有基波和各種頻率的諧波分量。 由于放大電路中一般都有電容元件，如耦合電容、發(fā)射極電阻交流旁路電容以及晶體管的極間電容和聯(lián)線分布電容等。它們對(duì)不同頻率的信號(hào)所呈現(xiàn)的容抗值是不相同的。,因而，放大電路對(duì)不同頻率的信號(hào)在幅度上和相位上放大的效果不完全一樣，

24、輸出信號(hào)不能重現(xiàn)輸入信號(hào)的波形，這就產(chǎn)生了幅度失真和相位失真，統(tǒng)稱頻率失真。,8.6.1 單級(jí)放大電路的頻率特性,頻率特性又分為幅頻特性和相頻特性。 前者表示電壓放大倍數(shù)的模與頻率的關(guān)系； 后者表示輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相位移與頻率的關(guān)系,圖例說明，在放大電路的某一段頻率范圍內(nèi)，電壓放大倍數(shù)與頻率無關(guān)，輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相位移為180。 隨著頻率的升高或降低，電壓放大倍數(shù)都要減小，相位移也要發(fā)生變化。,8.6.1 單級(jí)放大電路的頻率特性,當(dāng)放大倍數(shù)下降為0.707Au時(shí)，對(duì)應(yīng)下限頻率f1和上限頻率f2。在這兩個(gè)頻率之間的頻率范圍，稱為放大電路的通頻帶。它是表明放大電路頻率特性的一個(gè)重要

25、指標(biāo)。,對(duì)放大電路而言，希望通頻帶寬一些，讓非正弦信號(hào)中幅值較大的各次諧波頻率都在通頻帶的范圍內(nèi)，盡量減小頻率失真。另外，有些測(cè)量?jī)x器(如晶體管電壓表)測(cè)量不同頻率的信號(hào)，電壓放大倍數(shù)應(yīng)該盡量做到一樣，以免引起誤差，這也希望放大電路有較寬的通頻帶。,在工業(yè)電子技術(shù)的低頻放大電路中，頻率范圍約為20-10000Hz。分析時(shí)再分成低、中、高三頻段。,8.6.1 單級(jí)放大電路的頻率特性,在中頻段Au最大，輸出電壓與輸入電壓之間的相位差剛好是180，而且?guī)缀醪浑S頻率f 變化。,這是因?yàn)樵谶@段頻率范圍內(nèi)： 耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容量大，可看作短路； 晶體管的極間電容和聯(lián)線分布電容等都很小，約為幾皮法

26、到幾百皮法，可認(rèn)為它們的等效電路Co并聯(lián)在輸出端上。由于Co的容量很小，可視作開路。,所以在中頻段，可認(rèn)為電容不影響交流信號(hào)的傳送，Au和都與f 無關(guān)。本書只研究中頻段。,8.6.1 單級(jí)放大電路的頻率特性,在低頻段和高頻段, Au隨f 降低而減小,偏離180,當(dāng) f 較高時(shí)，忽略電容影響，但Co與RL并聯(lián)，使總負(fù)載阻抗減小，電壓放大倍數(shù)也隨之下降。由于Co的影響，也使得輸出電壓與輸入電壓之間發(fā)生了相位移，因而偏離了180。 此外，電流放大系數(shù)下降也導(dǎo)致高頻段電壓放大倍數(shù)的降低。因載流子從發(fā)射區(qū)到集電區(qū)需要一定時(shí)間。如果頻率很高，在正半周時(shí)載流子尚未全部到達(dá)集電區(qū)，而輸入信號(hào)就已改變極性，使I

27、C的變化幅度下降，因而值降低。,當(dāng) f 較低時(shí)，耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗較大，其交流壓降不能忽略，使Au減少，同時(shí)也使得輸入與輸出之間發(fā)生了相位移，因而偏離 180。XCO在低頻段仍可視作開路。,8.6.2 阻容耦合多級(jí)放大電路,許多放大器都是由多級(jí)當(dāng)大電路組成的，各級(jí)放大電路對(duì)微弱信號(hào)進(jìn)行連續(xù)放大，從而獲得必要的電壓幅數(shù)或足夠的功率。,多級(jí)放大器的組成模式可用下列框圖示意：,第(n-1)級(jí),第二級(jí),第n級(jí),輸入,輸出,前置級(jí),末前級(jí),末級(jí)(輸出級(jí)),功率放大,電壓放大,第一級(jí),8.6.2 阻容耦合多級(jí)放大電路,多級(jí)放大電路中，前后兩級(jí)之間的聯(lián)接方式稱為耦合。常用的級(jí)間耦合有阻容耦合、直

28、接耦合及變壓器耦合三種方式。,阻容耦合：適合交流放大電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于調(diào)整 直接耦合：適合交流和直流放大電路，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，調(diào)整比較繁瑣。在集成電路得到極大發(fā)展以來，直接耦合的應(yīng)用越來越多,變壓器耦合：適合交流放大電路，結(jié)構(gòu)雖比較簡(jiǎn)單，但元件體積大、重量大、不適于電路的小型化和集成化，在應(yīng)用上有許多局限性，許多場(chǎng)合已被前兩種方式所取代。,如圖為阻容耦合的兩級(jí)放大電路：,第一級(jí)的輸出信號(hào)由C2耦合到第二級(jí)的輸入電阻上，故稱為阻容耦合。,1)隔直作用 前后兩級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響；,2)容抗很小 交流信號(hào)順利通過電容耦合到下一級(jí)；,3)低頻特性差 低頻容抗較大，交流信號(hào)損失較大；,4)難于集成 集

29、成電路無法制造大容量耦合電容。,1. 阻容耦合放大電路的特點(diǎn),兩級(jí)阻容耦合放大電路的微變等效電路：,+ uo -,+ uo1 -,電容和直流電源對(duì)交流短路,2. 阻容耦合放大電路的分析,+ uo1 =ui2 -,2. 阻容耦合放大電路的分析,+ uo -,+ ui -,解:,靜態(tài)值:,同理：,已知RB11=30k，RB12=15k，RB21=20k，RB22=10k，RC1=3k，RC2=2.5k，RE1=3k，RE2=2k，1=2=40，UCC=12V。求靜態(tài)工作點(diǎn)及電壓放大倍數(shù)。,例1,例1,根據(jù)微變等效電路圖,晶體管的輸入電阻：,交流等效負(fù)載電阻：,電壓放大倍數(shù)：,+ uo1 =ui2

30、-,+ uo -,+ ui -,8.7 差分（動(dòng)）放大電路,許多直接耦合放大電路的第一級(jí)都采用差動(dòng)放大電路抑制零點(diǎn)漂移。,直接耦合： 將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端。 可用來放大緩慢變化的信號(hào)或直流信號(hào)。,直接耦合電路必須抑制零點(diǎn)漂移。,8.7.1 零點(diǎn)漂移,理想的直接耦合放大電路應(yīng)在輸入為零時(shí)，保持輸出不變。但實(shí)際的放大電路往往在輸入端短接時(shí)( u i = 0 )，所測(cè)得的輸出電壓并不恒定，而是緩慢地、無規(guī)則地變化著，這就是零點(diǎn)漂移。,當(dāng)電路輸入信號(hào)后，漂移與輸入信號(hào)共存，一起被逐級(jí)放大，當(dāng)兩者大小可比時(shí)，則在輸出端很難辯出真正被放大的信號(hào)，放大電路不能正常工作。因此必須查明原因并找到抑制

31、零漂的方法。,8.7.1 零點(diǎn)漂移,引起零點(diǎn)漂移的因素很多，有晶體管參數(shù)隨溫度的變化、電源電壓的波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化等，但溫度變化的影響是最嚴(yán)重的,抑制零點(diǎn)漂移的辦法可加入深度的負(fù)反饋。特別要注重對(duì)第一級(jí)零點(diǎn)漂移的抑制。,通常把溫度每變化一度在輸出端的漂移電壓折合到輸入端作為衡量放大電路靈敏界限的指標(biāo)UId=UOd/|AU|,8.7.2 差動(dòng)放大電路的工作原理,由電路的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩只晶體管具有相同的靜態(tài)工作點(diǎn)，而有溫度變化所引起的參數(shù)的變化也具有對(duì)稱性。,1. 零點(diǎn)漂移的抑制,在靜態(tài)時(shí)，ui1=ui2=0，相當(dāng)于輸入端短接，考慮對(duì)稱性，有,當(dāng)溫度升高時(shí)，集電極的電流都要升高；電位都要下降，

32、在完全對(duì)稱時(shí)，它們的變化量也都相同，即,IC1=IC2,uo= VC1-VC2 =0,、,VC1=VC2,IC1= IC2,uo= VC1- VC2 =0,雖然每管各自都產(chǎn)生了零漂，但由于兩管集電極電位的變化量相同，相互抵消。,VC1= VC2,及,及,、,雙端輸出差動(dòng)放大電路利用對(duì)稱性可抑制零漂。,非靜態(tài)時(shí)，差動(dòng)放大電路的信號(hào)輸入有不同方式,(1) 共模輸入,兩個(gè)輸入信號(hào)的大小相等，極性相同，ui1=ui2,差動(dòng)放大電路雙端輸出時(shí)，對(duì)共模信號(hào)沒有放大能力，也即對(duì)共模信具有很強(qiáng)的抑制能力。而零點(diǎn)漂移電壓折合到輸入端相當(dāng)于給差動(dòng)放大電路加了一對(duì)共模信號(hào)，所以差動(dòng)放大電路可以抑制零點(diǎn)漂移。,2.

33、信號(hào)輸入,(2) 差模輸入,兩個(gè)輸入信號(hào)的大小相等，極性相反，ui1=-ui2,設(shè)ui10，ui20，IC20。 進(jìn)而輸出電壓uo= VC1- VC2 為兩管各自輸出電壓變化量的2倍。差動(dòng)放大電路對(duì)差模信號(hào)具有放大能力。,2. 信號(hào)輸入,比較輸入是最常見的信號(hào)。,(3) 比較輸入,兩個(gè)輸入信號(hào)電壓既非共模，又非差模， ui1 ui2,為此，設(shè)兩個(gè)信號(hào)的分別由共模信號(hào)和差模信號(hào)構(gòu)成，即 ui1=uic+uid 及ui2=uicuid，則,共模信號(hào)uic =(ui1+ui2 )/2 及差模信號(hào)uid =(ui1ui2 )/2,所以，對(duì)比較輸入信號(hào)的放大作用可分解為對(duì)共模信號(hào)分量和差模信號(hào)分量的處理

34、。,例如，ui1=10mV, ui2 =6mV?？煞纸獬?共模信號(hào)為uic =（10+6）/2= 8mV， 及差模信號(hào)uid =（10-6）/2=2mV。,2. 信號(hào)輸入,前面指出差動(dòng)放大電路是靠對(duì)稱性來抑制零點(diǎn)漂移的，但實(shí)際上的對(duì)稱性是不存在的。因而零點(diǎn)漂移并不能完全被抑制，為此采用下面的典型電路：,+ ui1 -,RC,+Ucc,+ uo-,T2,RB1,RC,RB1,T1,+ ui2 -,8.7.3 典型差動(dòng)放大電路,共模抑制電阻,調(diào)零電阻,負(fù)電源,+ ui1 -,RC,+Ucc,+ uo-,T2,RB1,RC,RB1,T1,+ ui2 -,RE的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制單管的零漂。,

35、T,IC1,IC2,IE,UBE1,UBE2,IC1,IB1,IC2,IB2,8.7.3 典型差動(dòng)放大電路,當(dāng)溫度升高時(shí),共模抑制電阻,+ ui1 -,RC,+Ucc,+ uo -,T2,RB1,RC,RB1,T1,+ ui2 -,UEE,RE,RE愈大抑制零點(diǎn)漂移的作用愈顯著，但UCC一定時(shí)， RE過大將使集電極電流過小而影響電壓放大倍數(shù)。為此，接入負(fù)電源UEE來抵償RE兩端的直流壓降，以獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。,調(diào)零電阻Rp作用是調(diào)平衡，因?qū)嶋H電路不完全對(duì)稱，可用Rp調(diào)節(jié)靜態(tài)時(shí)輸出電壓。 Rp對(duì)差模信號(hào)有反饋?zhàn)饔?，不宜過大，阻值一般在101-102。,8.7.3 典型差動(dòng)放大電路,1. 靜態(tài)

36、分析（ui=0）,由于電路對(duì)稱，只需計(jì)算一個(gè)管的靜態(tài)值即可 。 因?yàn)镽P很小，略去 。,+ ui1 -,RC,+Ucc,+ uo -,T2,RB1,RC,RB1,T1,+ ui2 -,UEE,RE,VE=0,RE對(duì)差模信號(hào)(ui1= - ui2)不起作用，單管差模電壓放大倍數(shù)：,同理,雙端輸出電壓放大倍數(shù),2. 動(dòng)態(tài)分析,RC,+Ucc,T2,RB,RC,RB,T1,Rp,UEE,RE,+,-,+,uo1,uo2,(1) 雙端輸入雙端輸出,+ ui1 -,+ ui2 -,當(dāng)兩管集電極之間接入負(fù)載RL時(shí)，差模電壓放大倍數(shù)：,其中,兩輸入端之間的差模輸入電阻：,兩集電極之間的差模輸出電阻：,(1)

37、 雙端輸入雙端輸出,因?yàn)楫?dāng)輸入差模信號(hào)時(shí)，一管VC下降，另一管的VC增高，在RL中點(diǎn)相位相當(dāng)于“零”電位（接“地”），所以每管各帶一半負(fù)載電阻。,如果從T1集電極或T2集電極單端輸出,電壓放大倍數(shù)（空載）分別為：,2. 動(dòng)態(tài)分析,RC,+Ucc,T2,RB,RC,RB,T1,Rp,UEE,RE,+,(2) 雙端輸入單端輸出,+ ui1 -,+ ui2 -,反相輸出,同相輸出,單端輸出的差動(dòng)放大電路的電壓放大倍數(shù)只有雙端輸出差動(dòng)放大電路的一半。,共模抑制比,對(duì)差動(dòng)放大電路來說，希望有較大的差模放大倍數(shù)及很小共模放大倍數(shù)。這表明零點(diǎn)漂移將被抑制得更好，抗干擾能力強(qiáng)。,為衡量放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力，引入共模抑制比 KCMRR來表示這