其它課程基本放大電路

1、會(huì)計(jì)學(xué)1其它課程基本放大電路其它課程基本放大電路 了解放大電路的基本概念及結(jié)構(gòu)組成；熟悉低頻小信號(hào)放大電路、功率放大器的工作原理；掌握靜態(tài)工作點(diǎn)的估算法；理解反饋對(duì)放大電路性能的影響。 8.1 三極管放大電路 放大電路是電子技術(shù)中應(yīng)用十分廣泛的一種單元電路。 所謂“放大”，是指將一個(gè)微弱的電信號(hào)，通過某種裝置，得到一個(gè)波形與該微弱信號(hào)相同、但幅值卻大很多的信號(hào)輸出。這個(gè)裝置就是晶體管放大電路?！胺糯蟆弊饔玫膶?shí)質(zhì)是電路對(duì)電流、電壓或能量的控制作用。 放大電路的放大作用，實(shí)質(zhì)是把直流電源UCC的能量轉(zhuǎn)移給輸出信號(hào)。輸入信號(hào)的作用則是控制這種轉(zhuǎn)移，使放大電路輸出信號(hào)的變化重復(fù)或反映輸入信號(hào)的變化。

2、放大電路的核心元件是晶體管，因此，放大電路若要實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入小信號(hào)的放大作用，必須首先保證晶體管工作在放大區(qū)。 晶體管工作在放大區(qū)的外部偏置條件是：其發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置。此條件是通過外接直流電源，并配以合適的偏置電路來實(shí)現(xiàn)的。 電子技術(shù)中以晶體管為核心元件，利用晶體管的以小控 大作用，可組成各種形式的放大電路，基本放大電路的形式分以下三種組態(tài)：bcebecbec 無論放大電路的組態(tài)如何，其目的都是讓輸入的微弱小信號(hào)通過放大電路后，輸出時(shí)其信號(hào)幅度顯著增強(qiáng)。 基本放大電路的核心元件是晶體管，放大電路的作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱小信號(hào)的幅度放大，單憑晶體管的電流放大作用顯然無法完成。必須在放大電路中

3、設(shè)置直流電源，并保證晶體管工作在線性放大區(qū)。因此，放大電路必須具備的條件是： 核心元件晶體管必須發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏； 輸入回路的設(shè)置應(yīng)使輸入信號(hào)耦合到晶體管輸入電 路，以保證晶體管的以小控大作用； 輸出回路的設(shè)置應(yīng)保證晶體管放大后的電流信號(hào)能 夠轉(zhuǎn)換成負(fù)載需要的電壓形式； 不允許被傳輸小信號(hào)放大后出現(xiàn)失真。 共發(fā)射極放大電路是電子技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的放大電路形式，其電路組成的一般形式為：放大電路的核心元件三極管輸入回路耦合電容基極電阻基極電源集電極電阻為放大電路提供能量的直流電源輸出回路耦合電容 上圖所示為雙電源組成的共發(fā)射極基本放大電路。共射放大電路的組成及各部分作用 實(shí)際應(yīng)用中，共射放

4、大電路通常采用單電源供電，各部分的作用分別如下：晶體管的作用是把放大電路輸入的小電流進(jìn)行放大，并控制能量轉(zhuǎn)移向放大電路提供能量，保證晶體的放大作用。 基極偏置電阻的作用是為放大電路提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，保證晶體管工作在放大區(qū)。輸入耦合電容的作用是通交隔直。一方面防止放大電路內(nèi)直流部分對(duì)輸入的影響，另一方面讓輸入交流信號(hào)順利通過。輸出耦合電容的作用是隔離放大電路內(nèi)部的直流和讓放大的交流信號(hào)順利輸出。集電極電阻的作用是將放大后的集電極電流轉(zhuǎn)換成電路所需的電壓輸出。3DG6管RBC1RCC2UCC 輸入信號(hào)ui=0、只在直流電源UCC作用下電路的狀態(tài)稱“”。直流分析就是要求出此時(shí)的IB、IC和UCE

5、三數(shù)值。C1C2ICUBEUCE3DG6RBRCUCCcebIC=IBUCE=UCCICRCIB=RBUCC-UBE直流下耦合電容C1、C2相當(dāng)于開路，由直流通道求工作點(diǎn)上的IB：IB由晶體管放大原理可求得IC：由圖又可求得工作點(diǎn)上UCE：式中ICRC前面的負(fù)號(hào)表示輸出電壓與集電極電流IC反相。1. 近似計(jì)算即估算法8.1.2 放大電路的靜態(tài)分析UBE(V)IB0.5V 0.7Vuit0ibtt1t1t2t3t4t3t2t4 此時(shí)ui小于死區(qū)的部分將無法得到傳輸，只有大于死區(qū)的部分才能轉(zhuǎn)換成電流ib通過晶體管。由于輸入信號(hào)大部分無法通過晶體管，ib電流波形與ui波形完全不一樣了，造成輸入信號(hào)輸

6、入時(shí)的嚴(yán)重“”。輸入信號(hào)電壓波形假如不設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)為保證傳輸信號(hào)不失真地輸入到放大器中得到放大，必須在放大電路中設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)。ICIEIBUBEUCERBRCUCCceb已知放大電路直流通道中UCC=10V，RB=250k，RC=3k，=50，試求該放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。V42. 4386. 110mA86. 10372. 050A2 .372507 . 010CCCCEBCBBECCBRiUUIIRUUICIB=37.2A所以靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IC=1.86mAUCE=4.42V計(jì)算中一定要弄明白各量的單位，不允許寫錯(cuò)！ 利用晶體管的輸入、輸出特性曲線求解靜態(tài)工作點(diǎn)的方法稱為圖解法。其分析

7、步驟一般為：2. 圖解法a.按已選好的管子型號(hào)在手冊(cè)中查找、或從晶體管圖示儀上描繪出管子的輸入、輸出特性如下圖所示： uBEiBiCuCEb.畫出直流負(fù)載線。此步驟是圖解法求靜態(tài)工作點(diǎn)的關(guān)鍵。 由放大電路的直流通道可得：UCEICIEIBUBERBRCUCCcebUCE=UCCICRCUCE=0， 可得：IC=UCC/RCIC=0 可得：UCE=UCCICUCEUCCRCUCC連接兩點(diǎn)作出直流負(fù)載線c.確定靜態(tài)工作點(diǎn)只有IBQ對(duì)應(yīng)的交點(diǎn)才是 點(diǎn)IBQ直流負(fù)載線上交點(diǎn)有多個(gè)8.2.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響 由上述分析可知，固定偏置的放大電路存在很大的不足。這種電路中，當(dāng) 溫度TQ點(diǎn)ICUCEV

8、CICUCEQ 若 溫度上升，將造成輸出特性曲線上移。靜態(tài)工作點(diǎn)Q隨之上移Q如果VCIB的小信號(hào)條件下，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，雖然也要引起IC的變化，但對(duì)基極電位沒有多大影響。實(shí)際模擬電子線路中，設(shè)計(jì)流過RB1和RB2支路的電流遠(yuǎn)大于基極電流IB，因此可近似把RB1和RB2視為串聯(lián)，串聯(lián)可以分壓，根據(jù)分壓公式即可確定基極電位VB。 1. 靜態(tài)分析 直流分析時(shí)，此電路需滿足I1I2IB的小信號(hào)條件。C2C1CERC3DG6cbeREUCCRB2RB1I1I2IBB2B1B2CCBRRRUV顯然的大小與溫度無關(guān)。分壓式偏置共射放大電路的 偏置電阻RB1和RB2應(yīng)選擇適當(dāng)數(shù)值，使之符合：I1I2IB 的

9、條件。在小信號(hào)條件下，IB可近似視為0值。 忽略IB時(shí)，RB1和RB2可以對(duì)UCC進(jìn)行分壓。即：1. 靜態(tài)分析 上述分析步驟，就是分壓式偏置的共發(fā)射極電壓放大電路求解靜態(tài)工作點(diǎn)的估算法。顯然，基極電位VB的高低對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)影響非常大。UBERCcbeREUCCRB2RB1I1I2IBB2B1B2CCBRRRUV)(ECCCCCERRIUUIEICUCECBII EBEBECRUVIIICUCE基極電位VB的高低對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn) 的影響 設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)是對(duì)放大電路的基本要求?；鶚O電位VB選擇偏高或偏低時(shí)，Q點(diǎn)隨之上移或下行。設(shè)VB較高時(shí)：ibu0Q點(diǎn)的上移造成放大過程中信號(hào)的一部分進(jìn)入飽和區(qū)，

10、發(fā)生飽和失真，集電極電流。放大電路輸出電壓同樣產(chǎn)生飽和失真。由于共射電路輸入、輸出反相，因此輸出電壓呈。輸入信號(hào)波形iCVB值大Q點(diǎn)高，失真！ICUCE基極電位VB設(shè)置較低時(shí)對(duì) 點(diǎn)的影響 VB設(shè)置的高低，取決于兩個(gè)基極偏置電阻的數(shù)值選擇，當(dāng)RB1太大時(shí)， VB值就會(huì)較低，引起靜態(tài)工作點(diǎn)Q下行：ib輸入信號(hào)波形Q點(diǎn)下行造成放大過程中信號(hào)的一部分進(jìn)入截止區(qū)，發(fā)生截止失真，集電極電流呈。iCu0放大電路輸出電壓同樣產(chǎn)生截止失真。由于共射電路輸入、輸出反相，因此輸出電壓呈現(xiàn)。VB值小Q點(diǎn)低，失真！V412102010CCB2B1B2BURRRV Rs us + + ui RL + uo +UCC RC

11、 C1 C2 V RB1 RB2 RE CE + + + 圖示電路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，=50。試估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。（1）用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)mA65. 127 . 04EBEQBEQCQRUUIIA33mA5065. 1CQBQIIV75. 3)23(65. 112)(ECCQCCCEQRRIUU 通過分析可知，交流放大電路中如果不設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，輸入的交流信號(hào)就無法全部通過放大電路，造成傳輸過程中信號(hào)的嚴(yán)重失真；若靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不合適，同樣會(huì)發(fā)生傳輸過程中的飽和失真和截止失真。 設(shè)置合

12、適的靜態(tài)工作點(diǎn)顯然是放大電路保證傳輸質(zhì)量的必要條件，其設(shè)置的原則是：保證正常的輸入信號(hào)不失真的輸出且保證靜態(tài)工作點(diǎn)的相對(duì)穩(wěn)定。 分壓式偏置的共射放大電路顯然可以實(shí)現(xiàn)上述原則。通過選擇合適的分壓電阻RB1和RB2，可獲得一個(gè)恰當(dāng)?shù)幕鶚O電位值，以確保晶體管的發(fā)射結(jié)正偏和集電結(jié)反偏。這樣，在信號(hào)傳輸?shù)倪^程中晶體管就會(huì)始終工作在放大區(qū)，使放大電路正常工作。電路中的反饋電阻則起到了穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用，從而抑制了由于溫度變化對(duì)放大電路產(chǎn)生的影響。放大電路中各電壓、電流的符號(hào)有何規(guī)定? 放大電路的基本概念是什么？放大電路中能量的控制與變換關(guān)系如何？ 說明共發(fā)射極電壓放大器輸入電壓與輸出電壓的相位關(guān)系如何？ 如

13、果共發(fā)射極電壓放大器中沒有集電極電阻RC，能產(chǎn)生電壓 放大嗎？ 基本放大電路的組成原則是什么？以共射組態(tài)基本放大電路為例加以說明 放大電路中為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)？靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定對(duì)放大電路有何影響？ 放大電路的失真包括哪些？如何消除失真？?jī)煞N失真下集電極電流的波形和輸出電壓的波形有何不同？ 影響靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的因素有哪些？其中哪個(gè)因素影響最大？如何防范？ 靜態(tài)時(shí)耦合電容C1、C2兩端有無電壓？若有，其電壓極性和大小如何確定？ 2. 動(dòng)態(tài)分析 放大電路加入交流輸入信號(hào)的工作狀態(tài)稱為動(dòng)態(tài)。動(dòng)態(tài)時(shí)，放大電路輸入的是交流微弱小信號(hào)；電路內(nèi)部各電壓、電流都是交直流共存的疊加量；放大電路輸出的則是被放大

14、的輸入信號(hào)。性能指標(biāo)分析就是要求解有信號(hào)輸入時(shí)放大電路的輸入電阻 、輸出電阻 及電壓放大倍數(shù)等指標(biāo)。CERCUCCRB1RB1RCcbeRLRB2TRSuSC2C1RE分壓式偏置共發(fā)射極放大電路輸入信號(hào)源放大電路負(fù)載電源為0時(shí)可視為“地”電容相當(dāng)于“交流短路”RB1相當(dāng)于接于基極與“地”之間RC相當(dāng)于接于集電極與“地”之間分壓式偏置共發(fā)射極放大電路的交流通道 由于發(fā)射極為輸入、輸出回路的公共支路，因之而稱為共發(fā)射極組態(tài)的放大電路。電容CE在電路中起何作用？+UCCCERERB1RB2C2RCC1Tcbe 電容CE的作用：交流通路中，射極電容將反饋電阻短路，則Au不受影響。如果把射極電容去掉，對(duì)

15、電路會(huì)產(chǎn)生何影響？如果把射極電容CE去掉，交流通道反饋電阻RE仍起作用，則IE減小，rbe增大，負(fù)載不變情況下，電壓放大倍數(shù)Au降低。動(dòng)態(tài)分析的方法通常采用微變等效電路法。微變等效電路分析法 微變等效電路法就是在滿足小信號(hào)條件下，將晶體管線性化，把放大電路等效為一個(gè)近似的線性電路，然后應(yīng)用線性電路的求解方法求出ri、r0、Au的方法。RB1RCcbeRB2T 一般情況下，由高、低頻小功率管構(gòu)成的放大電路都符合小信號(hào)條件。因此其輸入、輸出特性在小范圍內(nèi)均可視為線性。ibibRB1RCRB2rbe晶體管的微變等效電路。其中rbe是晶體管輸入端的等效電阻，受控電流源相當(dāng)晶體管的集電極電流。顯然微變等

16、效電路反映了晶體管電流的作用。晶體管交流輸入等效電阻mAmV26)1 (300EbeIrRB1RCRB2rbeibib晶體管的微變等效電路iiuiu0i0=0iC基極電流集電極電流放大電路的輸入電壓和電流放大電路的輸出電壓和電流電路交流等效輸入電阻：ri=rbe/RB1/RB2由于小信號(hào)電路有RB1和RB2 rbe ，所以 ri rbe 顯然交流等效輸出電阻：r0=RC電路中電壓放大倍數(shù)：beCbebCbi0uArRriRiuu若電路接入負(fù)載，則電路的電壓放大倍數(shù)：beLbeLCu/ArRrRR共發(fā)射極放大電路微變等效電路法的動(dòng)態(tài)分析結(jié)果為：bebeB2B1i/rrRRiurii式中負(fù)號(hào)反映了

17、輸出電壓與輸入電壓的反相關(guān)系顯然，放大電路帶上負(fù)載后，其電壓放大倍數(shù)將降低 。負(fù)載越大，RL等效電阻越小，放大倍數(shù)下降越多。 共發(fā)射極放大電路的主要任務(wù)是對(duì)輸入的小信號(hào)進(jìn)行電壓放大，因此電壓放大倍數(shù)Au是衡量放大電壓性能的主要指標(biāo)之一。 共射放大電路的電壓放大倍數(shù)隨負(fù)載增大而下降很多，說明這種放大電路的帶負(fù)載能力不強(qiáng)。 AbeCurR C0Rr / ALCLbeLuRRRrR其中，微變等效電路 ibibRB1RCRB2rbeRe動(dòng)態(tài)分析： ebeLuC0ebeB2B1i)1 (A ),/(/RrRRRRrRRR 顯然電路中加了交流反饋電阻Re后，電路中的電壓放大倍數(shù)進(jìn)一步降低了。共射放大電路中

18、含有交流反饋電阻的動(dòng)態(tài)分析 輸入電阻ri的大小決定了放大電路從信號(hào)源吸取電流的大小。為減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)，總希望Ri大些。另外，較大的輸入電阻ri，也可降低信號(hào)源內(nèi)阻RS的影響，使放大電路獲得較強(qiáng)的輸入電壓。在共發(fā)射極放大電路中，由于RB比rbe大得多，ri近似等于rbe，一般只有幾百歐至幾千歐，阻值比較低，即共射放大器輸入電阻不理想。 對(duì)負(fù)載而言，總希望放大電路的輸出電阻越小越好。因?yàn)榉糯箅娐份敵鲭娮鑢0越小，負(fù)載電阻RL的變化對(duì)輸出電壓的影響就越小，則放大電路的帶負(fù)載能力就越強(qiáng)。而共射放大電路的輸出電阻r0在通常只有幾千歐至幾十千歐，因此輸出電阻較大也不理想。 電壓放大倍數(shù)與晶體管的電流放大倍

19、數(shù)、動(dòng)態(tài)輸入電阻rbe及集電極電阻RC、負(fù)載電阻RL均有關(guān)。由計(jì)算式可看出，當(dāng)rbe 和RL一定時(shí)，Au與成正比。共發(fā)射極電壓放大器由于自身的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于多級(jí)放大電路中。1、下圖中設(shè)UCC和RC為定值，當(dāng)基極電流增加時(shí)，IC能否成正比地增加？最后接近何值？此時(shí)UCE=？當(dāng)基極電流減小時(shí)，IC又如何變化？最后達(dá)到何值？這時(shí)的UCE約等于多少？ic(mA)uCE(V)UCEQUCCQ2Q1UCCRC80A60A40A20AIB=0 0 1VCCCEBCBCEBCBUUIIIUIII值，這時(shí)后接近倍減小，最仍能成在放大區(qū)范圍內(nèi)減小時(shí)，當(dāng)左右，近飽和值，此時(shí)倍增加，最后接成內(nèi)增加時(shí)，在放大區(qū)范圍

20、當(dāng) 說一說下圖所示各電路能否放大交流信號(hào)？為什么？C2C1RCTUCCRB2uiu0(a)C2C1RCTREUCCRB2RB1uiu0(d)C2C1RCTUCCRB1uiu0(b)C2C1RCTUCCRB2RB1uiu0(c)VB=UCC，飽和失真VB=UBE，截止失真NPN管的電路，電容極性接反。PNP管的電路，電源、電容極性均接反。V412102010CCB2B1B2BURRRV Rs us + + ui RL + uo +UCC RC C1 C2 V RB1 RB2 RE CE + + + 圖示電路，已知UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，RE=2k，RL=3k，

21、=50。靜態(tài)工作點(diǎn)在前面例題中已經(jīng)解出，試求Au、輸入電阻和輸出電阻。（1）靜態(tài)工作點(diǎn)求出的結(jié)果為：mA65. 127 . 04EBEQBEQCQRUUIIA33mA5065. 1CQBQIIV75. 3)23(65. 112)(ECCQCCCEQRRIUU-6811033000/3000-50r-beLuRA Rs us + + ui RL + uo +UCC RC C1 C2 V RB1 RB2 RE CE + + + （2）求解Au、ri、ro 3kcoRr944120/10/1./beB2B1irRRr11031.652650)(130026mA)(1300rEQbeI8.3 三種基本

22、組態(tài)放大電路8.3.1 共集電極放大電路TRBREu0uiUCCC1RLC2 觀察左圖，可見共集電極放大電路的特點(diǎn)是：晶體管的集電極直接與直流電源UCC相接，負(fù)載接在發(fā)射極電阻兩端。顯然，電路的輸入極仍為基極，輸出極卻是發(fā)射極。RBREUCCIBICIEEBBEBBCC)1 (RIURIUUBE1. 靜態(tài)工作點(diǎn)ECCCCERIUUBCEBBECCB )1 (IIRRUUI， 顯然，集電極為輸入、輸出回路共同的交流“地”端，因此稱之為共集電極放大電路。RBREu0ui交流情況下UCC=0，相當(dāng)于“地”電位C1RBC2RB相當(dāng)于接在基極與“地”之間耦合電容C1、C2相當(dāng)于短路微變等效電路ibibR

23、LRBrbeREuiu0)/()1 (LCboRRiuLbbeb)1 (RiriuiLbeLou)1 ()1 (ARrRuui 2. 動(dòng)態(tài)分析LbeLou)1 ()1 (ARrRuui通常(1+)RLrbe，故式中分子小于約等于分母，即共集電極放大電路的Au小于和約等于1。 因Au為正值，說明ui與u0相位相同；又因ui u0，說明電路中的電壓并沒有被放大。但是，電路中ie=(1+)ib，說明電路仍有電流放大和功率放大作用。此外， u0是由射極輸出的，因之共集電極放大電路又稱為“射極輸出器”。求電路的輸入電阻ri)1 (/LbeBRrRri求電路的輸出電阻r0be0rr 射極輸出器的Ri較大，

24、通?？蛇_(dá)幾十千歐至幾百千歐。 顯然，射極輸出器的r0較小，僅為幾十歐至幾百歐。RB1RLuiVCCC2RB2C3C1RSRCREu0 上圖所示的共基極放大電路中，核心元件晶體管的基極與“地”相接為公共端。電路的輸入和輸出均以基極為公共端，故稱為“共基極”放大電路。 共基極放大電路的特點(diǎn)是放大倍數(shù)高、輸入電阻小、輸出電阻大。 共基極放大電路采用的也是分壓式偏置電路，其靜態(tài)工作點(diǎn)的求解公式如下：CCB2B1B2BQVRRRUEBQEBEQBQEQCQRURUUIIUCEQVCCICQ（RC+RE） 顯然，共基極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)求解方法與共發(fā)射極放大電路相同，因此它們的直流通道也是相同的。1.

25、靜態(tài)分析beLourRuuAi1bebebririiuReeii共基電路具有通頻帶寬、穩(wěn)定性好，且輸出電流恒定等優(yōu)點(diǎn)，因此多用于高頻和寬頻帶電路中，尤其在聲像及通信技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛。 1. 電壓放大倍數(shù) 共基極放大電路的電壓放大倍數(shù)公式與共射電路一樣，只是其輸出電壓與輸入電壓。2. 輸入電阻與共射、共集電路相比，共基極放大電路的輸入電阻較小。3. 輸出電阻R0=RC2. 動(dòng)態(tài)分析電路形式電路形式共發(fā)射極共發(fā)射極放大電路放大電路 共集電極共集電極放大電路放大電路共基極共基極放大電路放大電路電流放大系數(shù) 較大，例如200 較大，例如2001電壓放大倍數(shù) 較大，例如2001較大，例如100功率放大

26、倍數(shù) 很大，例如20000較大，例如300 較大，例如200輸入電阻 中等，例如5k 較大，例如50k 較小，例如50輸出電阻 較大，例如10k 較小，例如100較大，例如5k輸出與輸入電壓相位 相反相同相同8.4 放大電路的頻率特性 描寫放大倍數(shù)之模與頻率的關(guān)系曲線稱幅頻特性；而描寫相位與頻率的關(guān)系曲線稱相頻特性。 共發(fā)射極放大電路的電壓放大倍數(shù)通常用復(fù)數(shù)表示，即 uuAA 式中幅度Au和相角都是頻率f 的函數(shù), 典型的單管共射放大電路的波特圖如圖示。fAAm0.7AmfL下限頻率fH上限頻率通頻帶BW 工程上規(guī)定，當(dāng)放大倍數(shù)下降到中頻值的0.707倍時(shí)，所對(duì)應(yīng)的低頻頻率和高頻頻率分別稱為下

27、限頻率fL及上限頻率fH。圖中上限頻率fH和下限頻率fL之差，稱為通頻帶BW，即LHffBW 當(dāng)全面分析頻率響應(yīng)時(shí)，常采用中頻段、低頻段與高頻段三個(gè)頻段進(jìn)行。 中頻段是指在通頻帶以內(nèi)的頻率范圍BW區(qū)間。中頻段內(nèi)各種容抗影響極小，可忽略不計(jì)。此時(shí)電壓放大倍數(shù)基本上是一個(gè)與頻率無關(guān)的常數(shù)。除了晶體管的反相作用外，無其他附加相移，所以中頻電壓放大倍數(shù)的相角180。 低頻段是指fL與原點(diǎn)之間的頻率范圍。這段頻率范圍內(nèi)耦合、旁路電容的容抗不可忽略,損耗一部分信號(hào),使放大倍數(shù)下降usL,相移超前90。 高頻段是指fH之右的頻率范圍。引起高頻段放大倍數(shù)下降的原因有兩個(gè)：一是三極管的極間電容及接線電容起作用，

28、將信號(hào)旁路掉一部分；二是晶體管的值也隨頻率升高而減小，從而使電壓放大倍數(shù)下降，相移滯后90。3. 頻率失真 當(dāng)輸入信號(hào)包含多次諧波時(shí)，經(jīng)過放大電路的放大，輸出波形將產(chǎn)生頻率失真，如上圖所示。 因放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大倍數(shù)不同，因此而產(chǎn)生的波形失真，稱作頻率失真。 因放大電路對(duì)不同頻率的信號(hào)產(chǎn)生的相移不同，因此而產(chǎn)生的波形失真，稱為相位失真。 從現(xiàn)象上看，頻率失真與前面討論的非線性失真相似，都是輸出信號(hào)波形不能如實(shí)反映輸入信號(hào)的波形，但是： 1. 頻率失真是由于放大電路頻帶不夠?qū)?，因而?duì)不同頻率的信號(hào)響應(yīng)不同而造成的失真，頻率失真屬于線性失真，這種失真不會(huì)產(chǎn)生新的頻率信號(hào)； 2.非線性失真

29、則是由于放大電路中的非線性器件的特性所造成的失真，屬于非線性失真，非線性失真會(huì)產(chǎn)生新的頻率信號(hào)。 實(shí)際應(yīng)用工作中對(duì)放大電路有多方面要求。如：某一放大器要求具有高電壓增益Au、較大輸入電阻Ri、較小輸出電阻Ro。僅靠一種電路很難滿足上述多種要求，為此常選擇將幾種基本放大電路進(jìn)行適當(dāng)組合，構(gòu)成滿足上述要求的多級(jí)放大電路。8.6 多級(jí)放大電路實(shí)用中，多級(jí)放大電路對(duì)耦合方式的要求：1. 靜態(tài)：保證各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)Q正確設(shè)置；2. 動(dòng)態(tài): 傳送信號(hào)要求波形不失真，盡量減少壓降損失 8.6.2 多級(jí)放大電路的組成 多級(jí)放大電路的級(jí)間耦合方式通常有直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合和光電耦合幾種方式。1. 阻容耦

30、合多級(jí)放大電路 電路特點(diǎn)：級(jí)與級(jí)間通過電容器連接。1. 各級(jí)Q點(diǎn)獨(dú)立2. 中高頻特性好1低頻特性差2不便于集成2. 直接耦合 電路特點(diǎn)：級(jí)與級(jí)間通過導(dǎo)線連接。1.既可放大交流信號(hào)，也可放大直流和變化非常緩慢的信號(hào)，且信號(hào)傳輸效率高。 2. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于集成化1各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)Q相互牽制2存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象3. 變壓器耦合 電路特點(diǎn)：級(jí)與級(jí)間通過變壓器連接。1.靜態(tài)工作點(diǎn)獨(dú)立，互不影響 2. 易實(shí)現(xiàn)阻抗變換1體積大而重，不易集成化2頻率特性較差8.7 功率放大電路擴(kuò)音系統(tǒng)功率放大電壓放大信號(hào)提取 被放大后的模擬信號(hào)在推動(dòng)實(shí)際負(fù)載時(shí)需要較大的功率，能完成此任務(wù)的器件就是功率放大器 。 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 用作

31、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。 8.7.1 功率放大電路的特點(diǎn)及工作狀態(tài)由于功放電路的主要任務(wù)是向負(fù)載提供一定的功率，因而輸出電壓和電流的幅度足夠大；由于要求輸出信號(hào)幅度大，通常使三極管工作在極限應(yīng)用狀態(tài)，即三極管工作在接近飽和區(qū)與截止區(qū)的工作狀態(tài)，因此輸出信號(hào)存在一定程度的失真。功率放大電路在輸出功率的同時(shí)，三極管消耗的能量也較大，因此三極管的管耗和散熱問題不能忽視。功率放大電路工作在大信號(hào)運(yùn)用狀態(tài)，因此只能采用圖解法進(jìn)行估算。對(duì)功率放大電路的基本要求（1）效率盡可能高 （2）具有足夠大的輸出功率（3）非線性失真盡可能小 （4）散熱條件要好

32、功放通常工作在大信號(hào)情況下，所以輸出功率和功耗都較大，效率問題突顯。我們期望在允許的失真范圍內(nèi)盡量減小損耗。 為獲得最大的功率輸出，要求功放管工作在接近“極限運(yùn)用”狀態(tài)。選用時(shí)應(yīng)考慮管子的三個(gè)極限參數(shù)ICM、PCM和U(BR)CEO。 處于大信號(hào)工況下的管子不可避免地存在非線性失真。但應(yīng)考慮在獲得盡可能大的功率輸出下將失真限制在允許范圍內(nèi)。 功放管工作在“極限運(yùn)用”狀態(tài)，因而造成相當(dāng)大的結(jié)溫和管殼溫升。散熱問題應(yīng)充分重視，應(yīng)采取措施使功放管有效地散熱。功率放大電路的工作狀態(tài)1.甲類放大器：這種功放的工作原理是輸出器件晶體管始終工作在傳輸特性曲線的線性部分，在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)輸出器件始終有電

33、流連續(xù)流動(dòng)，這種功放失真小，但效率低，約為50%，功率損耗大，一般應(yīng)用在家庭的高檔機(jī)較多。2.乙類放大器：兩只晶體管交替工作，每只晶體管在信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，另半個(gè)周期內(nèi)截止。該類功放效率較高，約為78%，但缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生交越失真。3.甲乙類放大器：兼有甲類放大器音質(zhì)好和乙類放大器效率高的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于家庭、專業(yè)、汽車音響系統(tǒng)中。8.7.2 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路上圖所示為乙類功率放大電路VT1RLu0VCCiLVT2iC1VCCiC2ui ui/V t00.6-0.6 u0/V t00.6-0.6過零處的交越失真 電路中兩個(gè)管子在信號(hào)周期內(nèi)交替工作，各自產(chǎn)生半個(gè)周期的信號(hào)波形。由于兩管工

34、作時(shí)存在死區(qū)“交越失真”現(xiàn)象說明2.3.4 雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路（OCL電路） 圖示電路是典型的雙電源互補(bǔ)對(duì)稱、無輸出電容的功率放大電路，電子技術(shù)中把這種功放電路簡(jiǎn)稱為OCL電路。 此電路只要R1、R2數(shù)值選擇適當(dāng)，當(dāng)ui =0時(shí)，可使IC3 、VB2和VB1達(dá)到所需大小，為T1和T2發(fā)射結(jié)提供適當(dāng)電壓，以消除過零處的交越失真。實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功率放大電路差動(dòng)放大級(jí)反饋級(jí)偏置電路共射放大級(jí)UBE倍增電路恒流源負(fù)載準(zhǔn)互補(bǔ)功放級(jí)保險(xiǎn)管負(fù)載RC2. OTL電路電路特點(diǎn)1. 單電源供電2. 輸出加有大電容靜態(tài)分析則 VT1、VT2 特性對(duì)稱，,2SCAUU2SCCUU2SCiUu 令：USC/2RLu

35、iVT1VT2+USCCAUL+-UCOTL電路的工作原理 靜態(tài)時(shí)，調(diào)整功率管VT2和VT3的參數(shù)對(duì)稱，使輸出端發(fā)射極結(jié)點(diǎn)電位為電源電壓的一半，即VK=UCC/2，耦合電容CL兩端的電壓UCL=UCC/2，負(fù)載電阻RL兩端的電壓uo=0。 電路輸入端加上信號(hào)后，通過VT2、VT3的電流得到放大，K點(diǎn)有交流電壓信號(hào)輸出，經(jīng)過耦合電容CL，到達(dá)負(fù)載RL成為輸出電壓uo。 在輸入信號(hào)正半周，VT2導(dǎo)通，VT3截止。 VT2以射極輸出器的形式將正向信號(hào)傳送給負(fù)載，同時(shí)對(duì)電容CL充電。 在輸入信號(hào)負(fù)半周時(shí)，VT2管截止，VT3管導(dǎo)通。電容CL放電，充當(dāng)VT3管的直流工作電源，使VT3管也以射極輸出器形式

36、將輸入信號(hào)傳送給負(fù)載。這樣，負(fù)載上得到一個(gè)完整的信號(hào)波形。OTL電路的工作原理說明采用復(fù)合管的OTL實(shí)用電路電路中各元器件的作用：VT1為激勵(lì)級(jí)，其基極偏壓取自于中點(diǎn)電位UCC/2。 RP1和R1是VT1管的偏置電阻，其作用是引入交直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋。 RP2、VD1、VD2為功放復(fù)合管提供偏壓，其作用是克服交越失真和提供溫度補(bǔ)償。 R4、R5的作用是減小復(fù)合管穿透電流。 R7、R8為負(fù)反饋電阻，起穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)Q的作用，以減小電路失真。 用場(chǎng)效應(yīng)管作為放大器件組成的放大電路，稱為場(chǎng)效應(yīng)管放大電路。在場(chǎng)效應(yīng)管的放大電路中，場(chǎng)效應(yīng)管和雙極型晶體管一樣是電路的核心器件，在電路中起以小控大作用。但由

37、于場(chǎng)效應(yīng)管電壓放大倍數(shù)較低，所以在放大電路中一般只用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)。 根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路輸入、輸出回路公共端選擇的不同，我們把場(chǎng)效應(yīng)管放大電路分成共源、共漏和共柵三種基本組態(tài)。由于場(chǎng)效應(yīng)管具有輸入電阻高的特點(diǎn)，一般很少將場(chǎng)效應(yīng)管接成共柵組態(tài)的放大電路，所以本節(jié)只簡(jiǎn)單介紹共源、共漏兩種組態(tài)的電路。 靜態(tài)時(shí)，源極電位VS=IDR。由于柵極電流為零，Rg上沒有電壓降，柵極電位VG=0，所以柵源偏置電壓: UGS= VGVS= IDRS 圖中場(chǎng)效應(yīng)管的柵極通過電阻Rg接地，源極通過電阻RS接地。這種偏置方式靠漏極電流ID在源極電阻RS上產(chǎn)生的電壓為柵源極間提供一個(gè)偏置電壓VGS，故稱為自給柵

38、偏壓電路。 8.8.1 自給偏壓電路 必須指出的是：自給偏壓電路只能產(chǎn)生反向偏壓，所以只適用于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管，而不適用于增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管。8.8.2 分壓式偏置共源極放大電路RLVDDRDC2CSuoC1uiRG2RSGSDRG1RG3 由圖可知，分壓式偏置共源極放大電路顯然是在自給柵偏壓電路的基礎(chǔ)上加接分壓電路后構(gòu)成的。 此偏置電路為增大輸入電阻，一般Rg3的數(shù)值取得較大，高達(dá)幾兆歐。 電路靜態(tài)時(shí)，由于柵極電流為零，Rg3上沒有電壓降，所以柵極電位由Rg2與Rg1對(duì)電源VDD分壓得到。源極電位VS=IDRS。 可見，適當(dāng)選取Rg1、Rg2和RS值，就可得到各類場(chǎng)效應(yīng)管放大電路所需要的正偏壓、負(fù)

39、偏壓或零偏壓。RLVDDRDC2CSuoC1uiRG2RSGSDRG1RG3 g2g1g2DDGRRRVUSDg2g1g2DDGS RIRRRVU 調(diào)整電阻的大小可獲得：（1）UGS0；（2）UGS=0；（3）UGS0。柵極電壓：柵偏電壓：1. 靜態(tài)分析2. 動(dòng)態(tài)分析 場(chǎng)效應(yīng)管在小信號(hào)條件下，也可用小信號(hào)模型等效。 與建立雙極型三極管小信號(hào)模型相似，將場(chǎng)效應(yīng)管也看成一個(gè)兩端口網(wǎng)絡(luò)，柵極與源極之間為輸入端口，漏極與源極之間為輸出端口。無論是哪種類型的場(chǎng)效應(yīng)管，均可以認(rèn)為柵極電流為零，輸入端口視為開路，即柵源極間只有電壓存在。在輸出端口，漏極電流id是ugs和uds的函數(shù)。8.8.3 源極輸出放大電路 左圖為結(jié)型MOS管共源放大電路，右圖為絕緣柵型MOS管放大電路。共源極MOS管放大電路具有的特點(diǎn)是：輸入電阻極高，相當(dāng)于開路；輸出電阻由于并聯(lián)一個(gè)電阻rdS，因此輸出電阻較小。 源極輸出放大電路的微變等效電路如下圖所示：電路的輸入電阻g2g1iRRr/dddsoRRrr/dmiOuRgUUALdmiOuRRgUUA/輸出電阻電壓放大倍