低頻電子電路_04章(20121111)

1、低頻電子電路低頻電子電路何豐何豐-人民郵電出版社人民郵電出版社21世紀(jì)高等院校信息與通信工程規(guī)劃教材世紀(jì)高等院校信息與通信工程規(guī)劃教材普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材概述概述第四章放大單元與基本組成電路第四章放大單元與基本組成電路4.1放大器的恒流支持電路放大器的恒流支持電路4.2基礎(chǔ)單元放大電路及特性基礎(chǔ)單元放大電路及特性4.3對(duì)稱結(jié)構(gòu)單元放大電路及其優(yōu)勢(shì)對(duì)稱結(jié)構(gòu)單元放大電路及其優(yōu)勢(shì)4.4放大電路分析、設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)思路放大電路分析、設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)思路 與電路結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)與電路結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)低頻電子電路低頻電子電路概概 述述式中，式中，y 為電路為電路輸出電量，輸出電量

2、，x 為電路為電路輸入電量；輸入電量；f 表達(dá)電路對(duì)表達(dá)電路對(duì)輸入電量輸入電量x的處理能力，也稱為的處理能力，也稱為傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)，具體用，具體用放大倍數(shù)放大倍數(shù)A表達(dá)表達(dá), ,理想情況下為理想情況下為比例常數(shù)比例常數(shù)。放大電路放大電路是指輸出信號(hào)電量能反映輸入信號(hào)電量的變化是指輸出信號(hào)電量能反映輸入信號(hào)電量的變化規(guī)律，并且輸出信號(hào)的變化范圍比輸入信號(hào)大的功能電路。規(guī)律，并且輸出信號(hào)的變化范圍比輸入信號(hào)大的功能電路。第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 yf xAx注：放大器廣泛運(yùn)用于廣播、通信、自動(dòng)控制、電子測(cè)量注：放大器廣泛運(yùn)用于廣播、通信、自動(dòng)控制、電子測(cè)量等領(lǐng)域

3、的各種電子設(shè)備中。等領(lǐng)域的各種電子設(shè)備中。q 放大器系統(tǒng)組成框圖放大器系統(tǒng)組成框圖 圖中，圖中，信號(hào)源信號(hào)源代表放大電路的原始電信號(hào)；代表放大電路的原始電信號(hào)；負(fù)載負(fù)載作為作為放大電路輸出電信號(hào)的目標(biāo)信宿，也可以理解為最終信號(hào)放大電路輸出電信號(hào)的目標(biāo)信宿，也可以理解為最終信號(hào)的執(zhí)行部件；的執(zhí)行部件；放大器放大器則是完成信號(hào)放大的本體。則是完成信號(hào)放大的本體。 比例放大的特性可以比例放大的特性可以采用采用以晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管以晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管為代為代表的表的受控源器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。受控源器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路q 放大器分類放大器分類 按信號(hào)特征分：按信號(hào)特

4、征分：音頻放大器、視頻放大器音頻放大器、視頻放大器脈沖放大器等脈沖放大器等 按按前后信號(hào)電量的不同需求分前后信號(hào)電量的不同需求分： 電壓放大器、電流放大器、互阻放大器、互導(dǎo)放電壓放大器、電流放大器、互阻放大器、互導(dǎo)放大器四種大器四種 按信號(hào)強(qiáng)弱分：按信號(hào)強(qiáng)弱分： 小信號(hào)放大器、大信號(hào)放大器和功率放大器等小信號(hào)放大器、大信號(hào)放大器和功率放大器等 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路4.14.1放大器的恒流支放大器的恒流支撐撐電路電路 以以晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管為代表的為代表的受控源器件受控源器件并非理想并非

5、理想受控器件，即只在受控器件，即只在特定的電壓電流范圍內(nèi)特定的電壓電流范圍內(nèi)具有近似線性具有近似線性的電量受控特性。的電量受控特性。 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)平臺(tái)，是確定具有明顯區(qū)域特點(diǎn)的設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)平臺(tái)，是確定具有明顯區(qū)域特點(diǎn)的非理想受控器件非理想受控器件的電壓電流范圍的電壓電流范圍的前提和關(guān)鍵。的前提和關(guān)鍵。第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 恒流源電路恒流源電路提供的工作點(diǎn)平臺(tái)不但能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作點(diǎn)目提供的工作點(diǎn)平臺(tái)不但能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作點(diǎn)目的，還能有效地提高放大器的放大倍數(shù)；甚至利用該原理還的，還能有效地提高放大器的放大倍數(shù)；甚至利用該原理還能形成動(dòng)態(tài)電流鏡電路，廣泛用于交流

6、信號(hào)的處理中。能形成動(dòng)態(tài)電流鏡電路，廣泛用于交流信號(hào)的處理中。 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)平臺(tái)的電路稱設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)平臺(tái)的電路稱放大器的偏置電路放大器的偏置電路。 基于電源特性，恒流源常由恒壓源轉(zhuǎn)換而來(lái)，即通過(guò)基于電源特性，恒流源常由恒壓源轉(zhuǎn)換而來(lái)，即通過(guò)恒恒流源電路流源電路將恒壓源轉(zhuǎn)換為恒流源。將恒壓源轉(zhuǎn)換為恒流源。電流（電流（or恒流）源電路組成結(jié)構(gòu)框圖恒流）源電路組成結(jié)構(gòu)框圖 恒流源等效電路與負(fù)載連接圖恒流源等效電路與負(fù)載連接圖 本節(jié)講述的本節(jié)講述的恒流源電路恒流源電路是指能將輸入直流電壓轉(zhuǎn)化為是指能將輸入直流電壓轉(zhuǎn)化為輸出直流電流的半導(dǎo)體電路。輸出直流電流的半導(dǎo)體電路。 原理：原理： 為了滿足恒流

7、源的輸出特為了滿足恒流源的輸出特性要求，我們可以利用性要求，我們可以利用處于放大處于放大條件下的晶體管條件下的晶體管。同理，我們也。同理，我們也可以采用處于飽和區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管可以采用處于飽和區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路4.1.1晶體管恒流源晶體管恒流源1. 鏡像恒流源鏡像恒流源 假設(shè)假設(shè) T1、T2管具有相同參管具有相同參數(shù)，均處于放大狀態(tài)。數(shù)，均處于放大狀態(tài)。RVVI)BE(CCRon)BE(CConVVRRI)BE(onVRI 若若 ， 取值較大時(shí)，取值較大時(shí)， 受晶體管受晶體管 的溫的溫度不穩(wěn)定性的影響較小，即度不穩(wěn)定性的影響較小

8、，即 基本保持恒定（其原理與基本保持恒定（其原理與分壓式偏置電路分壓式偏置電路的穩(wěn)壓原理一致）。的穩(wěn)壓原理一致）。，第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路因因 1C1CB1CR22IIIII所以所以 /21R1C2CoIIII在兩管在兩管很大、很大、 )BE(CConVV，則，則 RVIIICCR1Co鏡象恒流源的輸出電流鏡象恒流源的輸出電流 oI與參考電流與參考電流 RI之間的誤差之間的誤差會(huì)隨會(huì)隨的不穩(wěn)定變化而改變。為此在電路中加接一只晶體的不穩(wěn)定變化而改變。為此在電路中加接一只晶體管得出如下圖所示的管得出如下圖所示的改進(jìn)型鏡象恒流源改進(jìn)型鏡象恒流源。 第第 4 章放大

9、單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路改進(jìn)型改進(jìn)型1 改進(jìn)型改進(jìn)型2 改進(jìn)型改進(jìn)型1有：有： 12121oRB1RB2B1RB3RC1oIIIIIIIIIII即：即： 1/21R1C2CoIIII第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路基礎(chǔ)鏡像恒流源基礎(chǔ)鏡像恒流源 改進(jìn)型改進(jìn)型1 在在 恒定條件下，恒定條件下， 因因隨溫度變化而改變?nèi)缦码S溫度變化而改變?nèi)缦?/21R1C2CoIIII可見(jiàn)可見(jiàn)：較之基礎(chǔ)鏡像恒流源，改進(jìn)型恒流源的：較之基礎(chǔ)鏡像恒流源，改進(jìn)型恒流源的 隨隨的不的不穩(wěn)定變化要小得多，即穩(wěn)定變化要小得多，即

10、恒流輸出更穩(wěn)定恒流輸出更穩(wěn)定。 oIRIoI/21R1C2CoIIII2. 非對(duì)稱恒流源非對(duì)稱恒流源 非對(duì)稱恒流源有比例恒流源和微電流源兩種基本類型。非對(duì)稱恒流源有比例恒流源和微電流源兩種基本類型。它們常應(yīng)用于集成內(nèi)部多電流源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。它們常應(yīng)用于集成內(nèi)部多電流源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。 比例恒流源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比例恒流源結(jié)構(gòu)特點(diǎn) :兩管射極串接不同阻值的電阻。兩管射極串接不同阻值的電阻。電路電路 微變等效圖微變等效圖 ( (用于恒流源性能參數(shù)用于恒流源性能參數(shù)R R。的分析。的分析) )第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路由發(fā)射極回路，可得由發(fā)射極回路，可得KVL方程方程 2E2)

11、2BE(1E1)1BE(ononRIVRIV即即發(fā)射極回路負(fù)載線方程發(fā)射極回路負(fù)載線方程： 1E12E2)2BE()1BE(ononRIRIVV 在在選用選用晶體管發(fā)射極電壓電流的晶體管發(fā)射極電壓電流的指數(shù)特性模型指數(shù)特性模型時(shí)時(shí) ，得，得T)2BE()1BE(T)2BE(T)1BE(/ )(ES2ES1/2ES/1ESE2E1ononononVVVVVVeeeIIIIIIV 設(shè)管子發(fā)射極反向飽和電流對(duì)稱相同，設(shè)管子發(fā)射極反向飽和電流對(duì)稱相同，即即 ，可得，可得 ES2ES1II1E12E2E2E1TlnRIRIIIV第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路當(dāng)兩管的當(dāng)兩管的

12、足夠大時(shí)，足夠大時(shí)， E2E1B2B1C1RoIIIIIII，）（，由上式可得，由上式可得 ooRR12lnTIIVIRIR若若 101oRII兩管發(fā)射結(jié)壓降近似相等，因此兩管發(fā)射結(jié)壓降近似相等，因此 21RoRRII第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路該表達(dá)式體現(xiàn)了該表達(dá)式體現(xiàn)了 和和 的的近似比例關(guān)系近似比例關(guān)系。oIRI第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路* 恒流源輸出電流的穩(wěn)定性分析恒流源輸出電流的穩(wěn)定性分析 與恒流源模型比較，上述恒流源輸與恒流源模型比較，上述恒流源輸出電流出電流 應(yīng)為模型中的應(yīng)為模型中的 ，而，而 的穩(wěn)定的穩(wěn)定性，依靠性，

13、依靠恒流源內(nèi)部恒流源內(nèi)部的的R、R1和和 R2。 改進(jìn)型鏡像恒流源改進(jìn)型鏡像恒流源 比例恒流源比例恒流源恒流源模型恒流源模型oIII 恒流源模型中的恒流源模型中的Ro，應(yīng)理解為：反，應(yīng)理解為：反應(yīng)負(fù)載變化對(duì)恒流源應(yīng)負(fù)載變化對(duì)恒流源Io的影響參數(shù)的影響參數(shù) ，也，也就是說(shuō)，就是說(shuō)，Ro因該是交流等效電阻因該是交流等效電阻。由微變等效圖可得由微變等效圖可得 RRrRrvrvRrvrvvR/11/11111be11be1be1ce1be111be1be1ce1be1be1o1第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路2o1be222ce2o1be222o1be222ce2o1/1RR

14、rRrRrRRRrRrR結(jié)論結(jié)論：比例恒流源交流輸出電阻較大，既恒流效果較好。：比例恒流源交流輸出電阻較大，既恒流效果較好。 微電流恒流源的特點(diǎn)是指：微電流恒流源的特點(diǎn)是指：能輸出微小電流的恒流源電路能輸出微小電流的恒流源電路 微電流恒流源微電流恒流源 1T2T圖中，在圖中，在管發(fā)射結(jié)電壓的限制下，管發(fā)射結(jié)電壓的限制下，壓只能處于正偏狀態(tài)的較小電壓，壓只能處于正偏狀態(tài)的較小電壓，即達(dá)到輸出微電流的目的。即達(dá)到輸出微電流的目的。 管的發(fā)射結(jié)電管的發(fā)射結(jié)電利用比例恒流源分析式，令利用比例恒流源分析式，令 01R，可得，可得oR2olnTIIRVI第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組

15、成電路4.1.2多路與場(chǎng)效應(yīng)管恒流源多路與場(chǎng)效應(yīng)管恒流源 場(chǎng)效應(yīng)管恒流源是利用管子場(chǎng)效應(yīng)管恒流源是利用管子 GSv控制控制 Di的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的 基礎(chǔ)型恒流源基礎(chǔ)型恒流源 多路恒流源多路恒流源 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 相對(duì)于晶體管，場(chǎng)效應(yīng)管恒流源的最大優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)柵相對(duì)于晶體管，場(chǎng)效應(yīng)管恒流源的最大優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)柵極電流。極電流。 AthVvVvlIIDS12GS1GS11OXnD1R12WC）（AthVvVvlIIDS22GS2GS22OXnD2O12WC）（在在 DS2DS1vv、遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于 AV， ）（）（ththVVGS2GS1時(shí)：時(shí)： 22

16、11OR/W/WllII第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 電流源的電流比可以通過(guò)管子溝道的電流源的電流比可以通過(guò)管子溝道的寬寬/長(zhǎng)長(zhǎng)比來(lái)控制。比來(lái)控制。若兩管子的寬若兩管子的寬/長(zhǎng)比完全一致，則長(zhǎng)比完全一致，則 ORII 多路輸出恒流源常用于集成內(nèi)部電路中。其中，每個(gè)多路輸出恒流源常用于集成內(nèi)部電路中。其中，每個(gè)輸出電流也可以通過(guò)輸出電流也可以通過(guò)寬寬/長(zhǎng)長(zhǎng)比來(lái)控制，且互不影響。比來(lái)控制，且互不影響。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路N+N+P+P+PUSGDl溝道長(zhǎng)度溝道長(zhǎng)度W溝道溝道寬度寬度4.2 4.2 基礎(chǔ)單元放大電路基礎(chǔ)單元放大電路

17、 為了闡述的放大原理，利用如下放大電路的交流信號(hào)等效為了闡述的放大原理，利用如下放大電路的交流信號(hào)等效示意圖示意圖放大電路信號(hào)通路組成等效示意圖放大電路信號(hào)通路組成等效示意圖 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路q 放大器常用交流信號(hào)技術(shù)指標(biāo)放大器常用交流信號(hào)技術(shù)指標(biāo)1. 1. 增益（增益（GainGain） A A 增益增益是指放大電路中放大器的響應(yīng)與激勵(lì)的比值，用是指放大電路中放大器的響應(yīng)與激勵(lì)的比值，用英文大寫字母英文大寫字母 A加下標(biāo)來(lái)表示。若放大電路中無(wú)電感和電加下標(biāo)來(lái)表示。若放大電路中無(wú)電感和電容特性，增益可表示如下容特性，增益可表示如下 iovvvA 式中，

18、式中， vA的下標(biāo)為電壓符號(hào)，表示的下標(biāo)為電壓符號(hào)，表示電壓增益電壓增益。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路實(shí)際放大器常見(jiàn)增益種類：實(shí)際放大器常見(jiàn)增益種類： 激勵(lì)電量激勵(lì)電量響應(yīng)電量響應(yīng)電量按電量類型劃分的按電量類型劃分的增益類型增益類型增益單位增益單位 （電壓增益）（電壓增益）無(wú)單位無(wú)單位 （電導(dǎo)增益）（電導(dǎo)增益） S （電阻增益）（電阻增益） （電流增益）（電流增益）無(wú)單位無(wú)單位iviviiiiovovoioiiov/vvA iog/viA ior/ivA ioi/iiA 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路2. 輸入電阻（輸入電阻（Inpu

19、t resistance） iR 輸入電阻輸入電阻是從放大器輸入端口看入的交流信號(hào)等效電阻是從放大器輸入端口看入的交流信號(hào)等效電阻，該電阻作為信號(hào)源的負(fù)載，用以說(shuō)明放大器實(shí)際獲取信，該電阻作為信號(hào)源的負(fù)載，用以說(shuō)明放大器實(shí)際獲取信號(hào)的能力。號(hào)的能力。iiiivR 實(shí)際中，結(jié)合放大器增益指標(biāo)和輸入電阻指標(biāo)的概念，實(shí)際中，結(jié)合放大器增益指標(biāo)和輸入電阻指標(biāo)的概念，我們也常采用源增益指標(biāo)，如我們也常采用源增益指標(biāo)，如源電壓增益源電壓增益定義如下定義如下sovsvvA第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 該指標(biāo)用以說(shuō)明特定信號(hào)源信號(hào)經(jīng)放大器在負(fù)載上獲取該指標(biāo)用以說(shuō)明特定信號(hào)源信號(hào)經(jīng)

20、放大器在負(fù)載上獲取信號(hào)的能力。信號(hào)的能力。源電壓增益源電壓增益與與電壓增益電壓增益和和輸入電阻輸入電阻的關(guān)系的關(guān)系 visiiosivsARRRvvvvA第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路3. 輸出電阻（輸出電阻（Out resistance） oR 輸出電阻輸出電阻是從放大器輸出端口看回去的是從放大器輸出端口看回去的戴維南等效電戴維南等效電阻阻或或若頓等效電阻若頓等效電阻，該電阻作為負(fù)載的信號(hào)源內(nèi)阻，用以，該電阻作為負(fù)載的信號(hào)源內(nèi)阻，用以說(shuō)明放大器帶負(fù)載能力。一般來(lái)說(shuō)，為了保證放大器的信說(shuō)明放大器帶負(fù)載能力。一般來(lái)說(shuō)，為了保證放大器的信號(hào)放大能力，對(duì)以電壓作為輸出電量

21、的放大器，應(yīng)要求放號(hào)放大能力，對(duì)以電壓作為輸出電量的放大器，應(yīng)要求放大器具有較小的輸出電阻，并與較大的負(fù)載相連接；對(duì)以大器具有較小的輸出電阻，并與較大的負(fù)載相連接；對(duì)以電流作為輸出電量的放大器，則應(yīng)要求放大器具有較大的電流作為輸出電量的放大器，則應(yīng)要求放大器具有較大的輸出電阻，并與較小負(fù)載相連接。輸出電阻，并與較小負(fù)載相連接。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路4.2.1 晶體管基礎(chǔ)單元放大電路晶體管基礎(chǔ)單元放大電路 晶體管基礎(chǔ)放大單元電路按信號(hào)加入端口、信號(hào)輸出晶體管基礎(chǔ)放大單元電路按信號(hào)加入端口、信號(hào)輸出端口與晶體管電極的連接方式不同，可以劃分為端口與晶體管電極的連

22、接方式不同，可以劃分為共發(fā)射極共發(fā)射極放大電路放大電路、共基極放大電路共基極放大電路和和共集電極放大電路共集電極放大電路三類。三類。 1. 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路典型共發(fā)射極放大電路及相關(guān)波形典型共發(fā)射極放大電路及相關(guān)波形 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 假設(shè)電路元件參數(shù)選取合理，晶體管始終處于發(fā)射結(jié)假設(shè)電路元件參數(shù)選取合理，晶體管始終處于發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏的放大狀態(tài)，正偏、集電結(jié)反偏的放大狀態(tài)，晶體管各電極的電壓、電晶體管各電極的電壓、電流是建立在直流平臺(tái)基礎(chǔ)上的變化電壓和變化電流流是建立在直流平臺(tái)基礎(chǔ)上的變化電壓和變化電流。 討論工作點(diǎn)時(shí)，將與直流

23、無(wú)關(guān)的元器件去除后，得到討論工作點(diǎn)時(shí)，將與直流無(wú)關(guān)的元器件去除后，得到原電路的原電路的直流通路直流通路，也稱，也稱直流等效電路直流等效電路。 直流等效電路直流等效電路 利用直流等效電路進(jìn)行的工作點(diǎn)利用直流等效電路進(jìn)行的工作點(diǎn)電壓和電流的求解問(wèn)題，參見(jiàn)電壓和電流的求解問(wèn)題，參見(jiàn)3.3節(jié)，節(jié)，這里不再重述。這里不再重述。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 tvBEOQvBEiBOiCvCEOQIBQICQ tvCEO交流負(fù)載線交流負(fù)載線- -1/R LVCEQibvi+ - -iBVCCiCVCCRBRC+- -vBE+ - -vCE+ - -+ - -RLC1C2 ti

24、BOiC tO第第 3 章放大電路基礎(chǔ)章放大電路基礎(chǔ) 分析交流電量的變化關(guān)系，將與交流無(wú)關(guān)的元器件等效分析交流電量的變化關(guān)系，將與交流無(wú)關(guān)的元器件等效去除后，得到如圖所示去除后，得到如圖所示交流通路交流通路: 交流通路交流通路 交流通路凸顯了原圖中影響交流電壓和電流分配的元交流通路凸顯了原圖中影響交流電壓和電流分配的元器件，去除了無(wú)關(guān)的元器件。器件，去除了無(wú)關(guān)的元器件。 在外接電容阻抗較小時(shí)，電在外接電容阻抗較小時(shí)，電路路輸出交流負(fù)載線輸出交流負(fù)載線方程為方程為第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路cLCcece/iRRrv 在同樣輸入信號(hào)情況下，在同樣輸入信號(hào)情況下，工作

25、點(diǎn)工作點(diǎn)靠近截止區(qū)和飽和區(qū)靠近截止區(qū)和飽和區(qū)時(shí)，交流輸出波形會(huì)出現(xiàn)如下圖所示的時(shí)，交流輸出波形會(huì)出現(xiàn)如下圖所示的失真失真，即與輸入變，即與輸入變化規(guī)律不一致的情況?；?guī)律不一致的情況。工作點(diǎn)設(shè)置不合理情況分析工作點(diǎn)設(shè)置不合理情況分析 其中，我們將工其中，我們將工作點(diǎn)靠近截止區(qū)出現(xiàn)作點(diǎn)靠近截止區(qū)出現(xiàn)的波形失真稱為的波形失真稱為截止截止失真失真，工作點(diǎn)靠近飽，工作點(diǎn)靠近飽和區(qū)出現(xiàn)的波形稱為和區(qū)出現(xiàn)的波形稱為飽和失真飽和失真。第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 電壓增益電壓增益beLCiLCcebeiiov/rRRvRRrrvvvA若實(shí)際電路中的若實(shí)際電路中的 CR采用恒流源

26、來(lái)取代，則上式中的采用恒流源來(lái)取代，則上式中的 CR恒流源的交流輸出電阻恒流源的交流輸出電阻 應(yīng)被應(yīng)被oR置換。這時(shí)，置換。這時(shí)， 該得以提升。該得以提升。引入恒流源引入恒流源的典型電路如下圖所示。的典型電路如下圖所示。 電路的電壓增益應(yīng)電路的電壓增益應(yīng)第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路電路電路 交流簡(jiǎn)化圖交流簡(jiǎn)化圖 恒流源負(fù)載共發(fā)射極放大電路恒流源負(fù)載共發(fā)射極放大電路 交流輸出電阻交流輸出電阻o2ce1o/rrRbe1Bi/rRR 交流輸入電阻交流輸入電阻第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 電流增益電流增益be1be1Bibe1be1Biioi

27、/rrRirrRiiiA 恒流源偏置的引入可以有效減小偏置電阻的分流效果恒流源偏置的引入可以有效減小偏置電阻的分流效果，凸顯增益器件的放大作用，有利于改善電路性能。，凸顯增益器件的放大作用，有利于改善電路性能。 2. 共發(fā)射極、共基極、共集電極放大電路性能對(duì)比共發(fā)射極、共基極、共集電極放大電路性能對(duì)比 下圖給出了晶體管三種放大電路在理想恒流源偏置電下圖給出了晶體管三種放大電路在理想恒流源偏置電路下的交流通路。其中，共基極放大電路中晶體管基極是路下的交流通路。其中，共基極放大電路中晶體管基極是輸入信號(hào)端口與輸出信號(hào)端口的公共端，共集電極放大電輸入信號(hào)端口與輸出信號(hào)端口的公共端，共集電極放大電路中

28、晶體管集電極是輸入信號(hào)端口與輸出信號(hào)端口的公共路中晶體管集電極是輸入信號(hào)端口與輸出信號(hào)端口的公共端。端。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路共集電極放大電路共集電極放大電路 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路共基極放大電路共基極放大電路理想偏置下的三種基本放大電路的交流通路理想偏置下的三種基本放大電路的交流通路 對(duì)應(yīng)的小信號(hào)等效電路如下圖所示對(duì)應(yīng)的小信號(hào)等效電路如下圖所示 小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 由此計(jì)算出相應(yīng)的電壓增益、電流增益、輸入電阻和輸由此計(jì)算出相應(yīng)的電壓增益、電流增益、輸入電阻和輸出電阻如下表所示

29、。出電阻如下表所示。 電壓增益 電流增益 輸入電阻 輸出電阻 共發(fā)射極放大電路共發(fā)射極放大電路（CE放大電路）放大電路）共基極放大電路共基極放大電路（CB放大電路）放大電路）共集電極放大電路共集電極放大電路（CC放大電路）放大電路）三種基本放大單元電路性能三種基本放大單元電路性能 vAiAiRORbeLrRbeLrR111LbeLRrR1 1berebe1rrLbe1Rr1sbeRr注：注： 為信號(hào)源內(nèi)阻。為信號(hào)源內(nèi)阻。 sR第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 通常，根據(jù)共基極電路的電流增益近似為通常，根據(jù)共基極電路的電流增益近似為 1 1的特點(diǎn)，將的特點(diǎn)，將共基極放大

30、電路稱為共基極放大電路稱為電流接續(xù)器電流接續(xù)器，其輸出電阻較大，輸出信，其輸出電阻較大，輸出信號(hào)類似信號(hào)電流源輸出；根據(jù)共集電極電路的電壓增益近似號(hào)類似信號(hào)電流源輸出；根據(jù)共集電極電路的電壓增益近似為為 1 1的特點(diǎn)，將共集電極電路稱為的特點(diǎn)，將共集電極電路稱為電壓跟隨器電壓跟隨器，又因電路輸，又因電路輸出電阻較小，輸出信號(hào)類似信號(hào)電壓源輸出；而共發(fā)射極放出電阻較小，輸出信號(hào)類似信號(hào)電壓源輸出；而共發(fā)射極放大電路則同時(shí)具有電壓放大和電流放大的特點(diǎn)。大電路則同時(shí)具有電壓放大和電流放大的特點(diǎn)。 三種組態(tài)電路的應(yīng)用三種組態(tài)電路的應(yīng)用 共發(fā)放大器共發(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。廣泛

31、應(yīng)用于多級(jí)放大器提供增益的增益級(jí)中。第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 共基放大器共基放大器 共集放大器共集放大器 由于頻率特性（第五章）好，故常與共發(fā)電路配合，由于頻率特性（第五章）好，故常與共發(fā)電路配合，組成寬帶放大器。組成寬帶放大器。 利用利用 Ri 高的特點(diǎn)，常作多級(jí)放大器輸入級(jí)；利用高的特點(diǎn)，常作多級(jí)放大器輸入級(jí)；利用Ro 低低的特點(diǎn)，常作多級(jí)放大器輸出級(jí)，提高帶負(fù)載能力。的特點(diǎn)，常作多級(jí)放大器輸出級(jí)，提高帶負(fù)載能力。 利用利用Ri 高、高、Ro低的特點(diǎn)，常作緩沖級(jí)低的特點(diǎn)，常作緩沖級(jí)(隔離級(jí)隔離級(jí))，以提高，以提高前級(jí)電路的增益。前級(jí)電路的增益。第第 4 章

32、放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路4.2.2 場(chǎng)效應(yīng)管基礎(chǔ)單元放大電路場(chǎng)效應(yīng)管基礎(chǔ)單元放大電路 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的分類與晶體管放大電路類似，即場(chǎng)效應(yīng)管放大電路的分類與晶體管放大電路類似，即電路輸入與輸出端口的公共端為源極的電路被稱為電路輸入與輸出端口的公共端為源極的電路被稱為共源極共源極放大電路放大電路，公共端為柵極的電路被稱為，公共端為柵極的電路被稱為共柵極放大電路共柵極放大電路，公共端為漏極的電路被稱為公共端為漏極的電路被稱為共漏極放大電路共漏極放大電路。 共源極放大電路共源極放大電路 共柵極放大電路共柵極放大電路 共漏極放大電路共漏極放大電路 理想偏置下的三種基本放大電路的交

33、流通路理想偏置下的三種基本放大電路的交流通路 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路對(duì)應(yīng)的小信號(hào)等效電路如下圖所示對(duì)應(yīng)的小信號(hào)等效電路如下圖所示 共源極電路共源極電路 共柵極電路共柵極電路 共漏極電路共漏極電路 小信號(hào)等效電路小信號(hào)等效電路 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 由此計(jì)算出相應(yīng)的電壓增益、電流增益、輸入電阻和輸由此計(jì)算出相應(yīng)的電壓增益、電流增益、輸入電阻和輸出電阻如下表所示。出電阻如下表所示。 電壓增益 電流增益 輸入電阻 輸出電阻 共源極放大電路共源極放大電路（CSCS放大電路）放大電路）無(wú)該性能無(wú)該性能 共柵極放大電路共柵極放大電路

34、（CGCG放大電路）放大電路）共漏極放大電路共漏極放大電路（CDCD放大電路）放大電路）無(wú)該性能無(wú)該性能三種基本放大單元電路性能三種基本放大單元電路性能 vAiAiROR1LmgRLmgR1g1gLmLmRRmg/1mg1第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 通常，根據(jù)共柵極電路的電流增益為通常，根據(jù)共柵極電路的電流增益為 1 1的特點(diǎn)，將共的特點(diǎn)，將共柵極放大電路稱為柵極放大電路稱為電流接續(xù)器電流接續(xù)器，其輸出電阻較大，輸出信，其輸出電阻較大，輸出信號(hào)類似信號(hào)電流源輸出；根據(jù)在負(fù)載電阻較大時(shí)，共漏極號(hào)類似信號(hào)電流源輸出；根據(jù)在負(fù)載電阻較大時(shí)，共漏極電路的電壓增益近似為電

35、路的電壓增益近似為 1 1的特點(diǎn)，將共漏極放大電路稱為的特點(diǎn)，將共漏極放大電路稱為電壓跟隨器電壓跟隨器，其輸出電阻較小，輸出信號(hào)類似信號(hào)電壓源，其輸出電阻較小，輸出信號(hào)類似信號(hào)電壓源輸出；而共源極放大電路既具有電壓放大，又具有電流放輸出；而共源極放大電路既具有電壓放大，又具有電流放大的特點(diǎn)。大的特點(diǎn)。 mg 學(xué)習(xí)中應(yīng)學(xué)習(xí)中應(yīng)將這三類電路分別與晶體管的共發(fā)射極放大將這三類電路分別與晶體管的共發(fā)射極放大電路、共基極放大電路和共集電極放大電路相比對(duì)，悟出電路、共基極放大電路和共集電極放大電路相比對(duì)，悟出其共性；一般來(lái)說(shuō)，反映場(chǎng)效應(yīng)管放大能力的跨導(dǎo)其共性；一般來(lái)說(shuō)，反映場(chǎng)效應(yīng)管放大能力的跨導(dǎo) 比晶比晶

36、體管的跨導(dǎo)體管的跨導(dǎo) 小。小。 mg第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路4.2.3 管子小信號(hào)電阻管子小信號(hào)電阻 （或（或 ）及其影響）及其影響 cerdsrcerdsr 一般來(lái)說(shuō)，考慮增益管的小信號(hào)電阻一般來(lái)說(shuō)，考慮增益管的小信號(hào)電阻 （或（或 ），就），就意味著選擇了晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管的小信號(hào)意味著選擇了晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管的小信號(hào)更高精度的更高精度的電路模型電路模型。 在理論上，更高精度的電路模型必然會(huì)致使分析計(jì)算在理論上，更高精度的電路模型必然會(huì)致使分析計(jì)算更為復(fù)雜，花費(fèi)更多。更為復(fù)雜，花費(fèi)更多。 因此，我們應(yīng)建立因此，我們應(yīng)建立“以實(shí)際夠用為原則，選擇對(duì)應(yīng)最以

37、實(shí)際夠用為原則，選擇對(duì)應(yīng)最簡(jiǎn)電路模型為基礎(chǔ)的電路分析思想和行為簡(jiǎn)電路模型為基礎(chǔ)的電路分析思想和行為”。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 為了有效為了有效比較各類放大器的交流小信號(hào)性能比較各類放大器的交流小信號(hào)性能，必然會(huì)，必然會(huì)對(duì)電路輸出電阻作更精細(xì)的分析，即應(yīng)考慮對(duì)電路輸出電阻作更精細(xì)的分析，即應(yīng)考慮 （或（或 ）帶來(lái)的影響。帶來(lái)的影響。cerdsrcerdsr 一般來(lái)說(shuō)，考慮增益管的小信號(hào)電阻一般來(lái)說(shuō)，考慮增益管的小信號(hào)電阻 （或（或 ）后，）后，會(huì)致使放大電路的增益、輸入和輸出電阻等電路性能指標(biāo)會(huì)致使放大電路的增益、輸入和輸出電阻等電路性能指標(biāo)發(fā)生變化。發(fā)生變

38、化。 下圖為帶下圖為帶 的共發(fā)射極放大電路。的共發(fā)射極放大電路。 eR放大器放大器 帶信號(hào)源和負(fù)載的小信號(hào)等效電路帶信號(hào)源和負(fù)載的小信號(hào)等效電路 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路1.1.電路輸入電阻電路輸入電阻iReLceeLcebei1RRrRRrrRLeceRRrcerLR若若 ，或者條件，或者條件 ，則輸入電阻與，則輸入電阻與 近似無(wú)近似無(wú)關(guān)，即關(guān)，即ebei1RrReR 可見(jiàn)，在共發(fā)射極電路中引入可見(jiàn)，在共發(fā)射極電路中引入 后，較大的后，較大的 有利于增大有利于增大放大器的輸入電阻，放大器的輸入電阻，有利于采用電壓源激勵(lì)，不利于電流源激有利于采用電壓源激勵(lì)，不

39、利于電流源激勵(lì)勵(lì)。cer第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路2. .電路輸出電阻電路輸出電阻oRsbeecesbesbeeo/1RrRrRrRrRResbeRRrsR若滿足若滿足 條件，則輸出電阻與條件，則輸出電阻與 近似無(wú)關(guān)，即近似無(wú)關(guān)，即ecesbeeo1RrRrRR 可見(jiàn)，在可見(jiàn)，在 時(shí)，輸出電阻受到了信號(hào)源內(nèi)阻時(shí)，輸出電阻受到了信號(hào)源內(nèi)阻 的影響。對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)，的影響。對(duì)負(fù)載來(lái)說(shuō)， 越大，放大器越與理想信號(hào)電越大，放大器越與理想信號(hào)電流源輸出一致。流源輸出一致。 cersRcer第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路3. .電路電路的增益的增益

40、基于引入基于引入 后，輸入和輸出的較大電阻特性，后，輸入和輸出的較大電阻特性，放大器放大器理應(yīng)采用電壓源激勵(lì)理應(yīng)采用電壓源激勵(lì)，相應(yīng)輸入電量為電壓量；為此，我，相應(yīng)輸入電量為電壓量；為此，我們討論含電源內(nèi)阻影響在內(nèi)的，電路源跨導(dǎo)增益?zhèn)冇懻摵娫磧?nèi)阻影響在內(nèi)的，電路源跨導(dǎo)增益 和源和源電壓增益電壓增益 eRgsAvsALLeceeceiisiLgsoososovs1AARRRrRrRRRRRivvivvLeceeceiisiiosisogs1ARRrRrRRRRvivvvi第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路Lceceigs1ARrrRLLceceivs1ARRrrR第第

41、4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 在在 和和 時(shí)，電路的源跨導(dǎo)增益和源電壓時(shí)，電路的源跨導(dǎo)增益和源電壓增益分別為增益分別為 siRR eceRr4.3 4.3 具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的放大單元電路及其優(yōu)勢(shì)具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的放大單元電路及其優(yōu)勢(shì) 對(duì)稱結(jié)構(gòu)的放大電路對(duì)稱結(jié)構(gòu)的放大電路是指將元器件按對(duì)稱方式進(jìn)行設(shè)計(jì)是指將元器件按對(duì)稱方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，以達(dá)基本放大電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)的、具有特定性能優(yōu)勢(shì)和實(shí)現(xiàn)，以達(dá)基本放大電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)的、具有特定性能優(yōu)勢(shì)或特色的放大電路?；蛱厣姆糯箅娐贰?這種以結(jié)構(gòu)方法尋求特色性能的電路思想在現(xiàn)代電路設(shè)這種以結(jié)構(gòu)方法尋求特色性能的電路思想在現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得

42、到了非常廣泛的運(yùn)用。計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到了非常廣泛的運(yùn)用。 本課程中，我們會(huì)涉及到具有結(jié)構(gòu)特征的本課程中，我們會(huì)涉及到具有結(jié)構(gòu)特征的差分放大器差分放大器、乙類放大器乙類放大器、二極管全波整流電路二極管全波整流電路（1.4.3節(jié)）節(jié)）、負(fù)反饋放大負(fù)反饋放大器器（第七章）（第七章）等。等。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路4.3.1 差分放大器基礎(chǔ)差分放大器基礎(chǔ) 差分放大電路差分放大電路（又稱為（又稱為差放差放）是一種具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的）是一種具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的小信號(hào)基本單元放大電路，該電路具有抑制零點(diǎn)漂移的作小信號(hào)基本單元放大電路，該電路具有抑制零點(diǎn)漂移的作用，其典型電路形式如下

43、圖所示。圖中，兩個(gè)晶體管、兩用，其典型電路形式如下圖所示。圖中，兩個(gè)晶體管、兩個(gè)個(gè) 電阻應(yīng)具有相同的電壓電流特性。電阻應(yīng)具有相同的電壓電流特性。 CR電路電路 直流通路直流通路 雙端輸出的差分放大器基本結(jié)構(gòu)雙端輸出的差分放大器基本結(jié)構(gòu) 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 從兩個(gè)晶體管集電極接出負(fù)載的浮動(dòng)地式從兩個(gè)晶體管集電極接出負(fù)載的浮動(dòng)地式“雙端輸出雙端輸出”特點(diǎn)。特點(diǎn)。1.1.直流分析直流分析EEonBEEEEE)0(RVVI）（EEonBEEEEE2EQ1EQ2)(2RVVIII）（第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 由兩

44、完全對(duì)稱的共發(fā)電路，經(jīng)射極電阻由兩完全對(duì)稱的共發(fā)電路，經(jīng)射極電阻 REE 耦合而成。能起耦合而成。能起 到更好的到更好的工作點(diǎn)穩(wěn)定作用工作點(diǎn)穩(wěn)定作用（與分壓式偏置原理同）。（與分壓式偏置原理同）。 采用正負(fù)雙電源供電：采用正負(fù)雙電源供電：VCC = VEE0。（保證晶體管處于。（保證晶體管處于 放大狀態(tài)）放大狀態(tài)）注：在電路對(duì)稱條件下，注：在電路對(duì)稱條件下，RL上電流上電流等于零等于零。2. .交流分析交流分析 （a）為交流通路，（）為交流通路，（b）、（）、（c）為對(duì)應(yīng)的輸出部分?。閷?duì)應(yīng)的輸出部分小信號(hào)等效圖。信號(hào)等效圖。交流分析圖交流分析圖 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與

45、基本組成電路由右圖有：由右圖有： 12o2ccLcciiRRRi12o2ccLccLiiRRRRv第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路結(jié)論：輸出電流和電壓均與結(jié)論：輸出電流和電壓均與兩個(gè)集電極電流之差兩個(gè)集電極電流之差有關(guān)。有關(guān)。 3. .輸入信號(hào)成分與電路輸出輸入信號(hào)成分與電路輸出 差模信號(hào)（差分信號(hào)）差模信號(hào)（差分信號(hào)） ：“一對(duì)差模信號(hào)一對(duì)差模信號(hào)” vi1 = vi2 = vid / 2差模輸入電壓：差模輸入電壓： vid = vi1 vi2 共模信號(hào)：共模信號(hào)：“一對(duì)共模信號(hào)一對(duì)共模信號(hào)” vi1 = vi2 = vic共模輸入電壓：共模輸入電壓： vic =

46、(vi1 + vi2 ) / 2 任意信號(hào)可重構(gòu)為：任意信號(hào)可重構(gòu)為： 21idicivvv22idicivvv， 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路 即：任意信號(hào)即：任意信號(hào)均可分解均可分解為為一對(duì)差模信號(hào)一對(duì)差模信號(hào)與與一對(duì)共模信號(hào)一對(duì)共模信號(hào)的的 組合組合。 （1 1）共模信號(hào)共模信號(hào)分量的作用與分析分量的作用與分析 雙端輸出電路雙端輸出電路 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?vi1 = vi2 = vic所以，在電路對(duì)稱條件下，所以，在電路對(duì)稱條件下， vc1 = vc2 ，即，即vo =0。雙端輸出電路雙端輸出電路利用對(duì)稱

47、性抑制共模信號(hào)。利用對(duì)稱性抑制共模信號(hào)。共模電壓增益：共模電壓增益：icocvvAvcicoc2oc1vvv0 注：如果電路對(duì)稱性不成立，注：如果電路對(duì)稱性不成立， 則則vo 0。 可見(jiàn)：因可見(jiàn)：因REE的的抑制抑制作作用，用， ib較小，電路輸出電壓較小，電路輸出電壓或電流也不會(huì)太大?；螂娏饕膊粫?huì)太大。iicicivR iic1iv)1 (2EEbeRr 在保證發(fā)射極電位不變情況下，用在保證發(fā)射極電位不變情況下，用“半電路半電路”交流等效交流等效電路可得電路可得：第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路)(2)1 (EEbeicbRrvi結(jié)論：在共模信號(hào)分量作用下，因差分電

48、路的結(jié)論：在共模信號(hào)分量作用下，因差分電路的對(duì)稱性對(duì)稱性，以及，以及 REE的的抑制抑制作用，電路作用，電路實(shí)際輸出電流和電壓實(shí)際輸出電流和電壓均較小。均較小。 雙端輸出電路雙端輸出電路若電路存在輕度不對(duì)稱，即若電路存在輕度不對(duì)稱，即vo 0時(shí)時(shí)單端共模輸入電阻：?jiǎn)味斯材］斎腚娮瑁?根據(jù)輸出電阻的定義，根據(jù)輸出電阻的定義，共模情況下共模情況下的輸出并無(wú)特殊性的輸出并無(wú)特殊性，即與共模或差模輸，即與共?；虿钅］斎氤煞轃o(wú)關(guān)。入成份無(wú)關(guān)。第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路Co2RR 共模輸出電阻：共模輸出電阻：（2 2）小信號(hào)）小信號(hào)差模信號(hào)分量差模信號(hào)分量的作用與分析的作用

49、與分析 雙端輸出電路雙端輸出電路 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路差差模性能指標(biāo)分析模性能指標(biāo)分析差差模輸入電阻：模輸入電阻：b1ididivR b1id2id1ivvb1id12ivbe2r差模電壓增益：差模電壓增益：idoddvvAv idLCLCidid/2)(2vRRRRRv第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路idLC/)(2RRR 此時(shí)，因交流不流經(jīng)此時(shí)，因交流不流經(jīng)REE ，所以電路，所以電路增益大增益大，輸輸入電阻小入電阻小。Co2RR 差模輸出電阻：差模輸出電阻：（3) )差分電路差分電路性能分析性能分析差模電壓增益：差模電壓增益

50、：idoddvvAv * *電路采用了成倍元件，但電壓增益并沒(méi)有得到顯著改變。只是電路采用了成倍元件，但電壓增益并沒(méi)有得到顯著改變。只是電路可以完成電路可以完成選擇性放大任務(wù)選擇性放大任務(wù)，即能，即能抑制抑制輸入的輸入的共模信號(hào)成份共模信號(hào)成份。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路beLC2/)(2rRR共模電壓增益：共模電壓增益：icocvvAvc0 beLCiov/rRRvvA注：對(duì)比電路如下注：對(duì)比電路如下 差分放大電路的差模傳輸特性差分放大電路的差模傳輸特性 若在差模大信號(hào)作用時(shí)，晶體管有部分時(shí)間會(huì)進(jìn)入飽若在差模大信號(hào)作用時(shí)，晶體管有部分時(shí)間會(huì)進(jìn)入飽和和截止區(qū)。

51、進(jìn)入飽和和截止區(qū)后，電流和和截止區(qū)。進(jìn)入飽和和截止區(qū)后，電流 、 隨輸入隨輸入 變化減弱，直至基本不變。描述差模輸出電流隨任意輸入變化減弱，直至基本不變。描述差模輸出電流隨任意輸入差模電壓變化的特性如下圖。差模電壓變化的特性如下圖。1ci2ciidv 與差模信號(hào)的關(guān)系與差模信號(hào)的關(guān)系 集電極瞬時(shí)電流與差模信號(hào)的關(guān)系集電極瞬時(shí)電流與差模信號(hào)的關(guān)系 oi第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路例例 4.3.1電路如圖電路如圖4-3-5所示所示，已知晶體管的，已知晶體管的 ， 1= 2=50，VBE（on）=0.7V，rce為無(wú)窮大，電容為無(wú)窮大，電容C交流短交流短路。試在小信號(hào)條

52、件下，求路。試在小信號(hào)條件下，求單端輸出的差模電壓放大倍單端輸出的差模電壓放大倍數(shù)數(shù)Avd和共模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)Avc，差模輸入，差模輸入Rid和輸出電阻和輸出電阻Rod，共模輸入，共模輸入Ric和輸出電阻和輸出電阻Roc。 200bbr第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路例例4.3.14.3.1：?jiǎn)味溯敵鲭娐罚簡(jiǎn)味溯敵鲭娐?電路電路第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路直流通路直流通路EE1.952mAIEQ1EQ21mAII今今 021iivvEEEEEE27 . 012/0IRIRIRVEEEbEE（2)2)小信號(hào)交流分析小信號(hào)交流

53、分析差模性能指標(biāo)分析差模性能指標(biāo)分析差差模輸入電阻：模輸入電阻：b1ididivR 輸出電阻：輸出電阻：差模電壓增益：差模電壓增益：CoRR idod2dvvAv第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路)1 (2)(2EbebRrRidLC)/(RRR單端共模輸入電阻：?jiǎn)味斯材］斎腚娮瑁篵1icicivR )1 (2)1 ()(EEEbebRRrR共模電壓增益：共模電壓增益：icoc2cvvAvicLC)/(RRR第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路（2)2)小信號(hào)交流分析小信號(hào)交流分析共模性能指標(biāo)分析共模性能指標(biāo)分析輸出電阻：輸出電阻：CoRR 相對(duì)于

54、差模增益來(lái)說(shuō)，相對(duì)于差模增益來(lái)說(shuō)，共模增益較小共模增益較小。這與雙端輸。這與雙端輸出的差分放大器類似。其本出的差分放大器類似。其本質(zhì)是：質(zhì)是： 利用了利用了電路電路輸入回路的輸入回路的對(duì)稱性對(duì)稱性和和 REE 的抑制的抑制作用。作用。差放性能指標(biāo)歸納總結(jié)差放性能指標(biāo)歸納總結(jié) Ri ：?jiǎn)蝘cidRR Ro ：?jiǎn)味溯敵鰡味溯敵鯟oRR 雙端輸出雙端輸出， 2CoRR Av ：第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路結(jié)論：結(jié)論：相對(duì)于共模增益來(lái)說(shuō)，差模增益較大，即差分放大器相對(duì)于共模增益來(lái)說(shuō)，差模增益較大，即差分放大器 具有放大差模信號(hào)分量、抑制共模信號(hào)分量具有放大差模信號(hào)分量、抑

55、制共模信號(hào)分量的能力。的能力。vcvdAA 小信號(hào)小信號(hào)vo 表達(dá)式：表達(dá)式：vdidvcicvdidoAvAvAvv4. .電路特點(diǎn)舉例與指標(biāo)電路特點(diǎn)舉例與指標(biāo) 為了進(jìn)一步強(qiáng)化差模放大器的電路功能，即放大差模為了進(jìn)一步強(qiáng)化差模放大器的電路功能，即放大差模輸入、抑制共模輸入的能力，我們常采用恒流源電路來(lái)代輸入、抑制共模輸入的能力，我們常采用恒流源電路來(lái)代替前述差分放大器的替前述差分放大器的 ，從而在增大，從而在增大 交流的同時(shí)，交流的同時(shí)，保持低直流能耗下的工作點(diǎn)電流配置需求。典型電路如圖保持低直流能耗下的工作點(diǎn)電流配置需求。典型電路如圖 EEREER第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單

56、元與基本組成電路例例 4.3.2 如圖已知如圖已知T3與與 T2、T1管具有相同特性管具有相同特性。求：共模輸入電阻和。求：共模輸入電阻和電壓增益。電壓增益。 解：根據(jù)解：根據(jù)3.3.2節(jié)分壓式節(jié)分壓式偏置電路原理，可以計(jì)偏置電路原理，可以計(jì)算出：算出： mAI2E3k66. 022651)1 (3e3bEQTIVr第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路由式（由式（4-2-15），算得），算得T3管集電極到地的交流小信號(hào)等效電管集電極到地的交流小信號(hào)等效電阻，即相當(dāng)于圖阻，即相當(dāng)于圖4-3-7的的 約等于約等于 ，代入式（，代入式（4-3-17）和式（）和式（4-3-19）

57、，得：），得： EERk3190k325382icr31049. 0vcAq 共模抑制比共模抑制比二次諧波失真問(wèn)題二次諧波失真問(wèn)題 （1）共模擬制比）共模擬制比 CMRK 共模擬制比是用來(lái)說(shuō)明差分電路抑制共模信號(hào)能力的共模擬制比是用來(lái)說(shuō)明差分電路抑制共模信號(hào)能力的相對(duì)技術(shù)指標(biāo)，其定義為相對(duì)技術(shù)指標(biāo)，其定義為 vcdvAAKRMC第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路顯然，差模增益越大、共模增益越小，電路的共模擬制能力顯然，差模增益越大、共模增益越小，電路的共模擬制能力越強(qiáng)，電路性能越優(yōu)良，越能體現(xiàn)差放的電路性能。越強(qiáng)，電路性能越優(yōu)良，越能體現(xiàn)差放的電路性能。 （2）差模放大

58、電路的二次諧波失真較?。┎钅７糯箅娐返亩沃C波失真較小 根據(jù)差分電路輸入回路的對(duì)稱性特點(diǎn)，在不考慮晶體根據(jù)差分電路輸入回路的對(duì)稱性特點(diǎn)，在不考慮晶體管的輸出回路對(duì)管的輸出回路對(duì)BE回路的影響前提下，正弦差模信號(hào)作用回路的影響前提下，正弦差模信號(hào)作用下的輸出信號(hào)必定在周期內(nèi)具有奇對(duì)稱的特點(diǎn)（可參見(jiàn)圖下的輸出信號(hào)必定在周期內(nèi)具有奇對(duì)稱的特點(diǎn)（可參見(jiàn)圖4-3-4）；又根據(jù)信號(hào)與系統(tǒng)課程，我們知道這時(shí)的輸出波中）；又根據(jù)信號(hào)與系統(tǒng)課程，我們知道這時(shí)的輸出波中不含有偶次諧波分量，即離基波這一有用輸出分量最近的不含有偶次諧波分量，即離基波這一有用輸出分量最近的失真分量，只能是振幅相對(duì)較小的三次以上奇次諧波

59、分量失真分量，只能是振幅相對(duì)較小的三次以上奇次諧波分量，因此與，因此與4.2.1節(jié)放大器相比具有較小失真的特點(diǎn)。節(jié)放大器相比具有較小失真的特點(diǎn)。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與基本組成電路5. .實(shí)際電路與對(duì)稱性問(wèn)題實(shí)際電路與對(duì)稱性問(wèn)題 實(shí)際差分放大器，電路不可能做到完全對(duì)稱，例如：實(shí)際差分放大器，電路不可能做到完全對(duì)稱，例如： T1、T2 兩管集電極電阻兩管集電極電阻 RC 不相等，或不相等，或 T1、T2 兩管的兩管的 及及 VBE(on)不對(duì)稱，就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)算誤差。不對(duì)稱，就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)算誤差。（1）失調(diào)）失調(diào) 失調(diào)失調(diào)是指在輸入為零條件下，輸出偏離預(yù)定值的情況是指在輸入為零條

60、件下，輸出偏離預(yù)定值的情況。將輸出失調(diào)按電路無(wú)失調(diào)的差模。將輸出失調(diào)按電路無(wú)失調(diào)的差模 系折算到輸入端，即系折算到輸入端，即稱為輸入失調(diào)。輸入失調(diào)分為輸入失調(diào)電壓（稱為輸入失調(diào)。輸入失調(diào)分為輸入失調(diào)電壓（Input Offset Voltage）和輸入失調(diào)電流（）和輸入失調(diào)電流（Input Offset Current）兩種。）兩種。 dA（2）溫漂）溫漂 溫漂溫漂是指電路溫度變化引起的輸出變化情況。通常，我是指電路溫度變化引起的輸出變化情況。通常，我們重點(diǎn)關(guān)注失調(diào)受溫度影響，即輸入失調(diào)的溫漂情況。們重點(diǎn)關(guān)注失調(diào)受溫度影響，即輸入失調(diào)的溫漂情況。 第第 4 章放大單元與基本組成電路章放大單元與