第4章 放大器基礎

第四章放大器基礎第四章放大器基礎1放大器功能：將輸入信號進行不失真地放大2放大器類型：結構，信號3放大器的基本組成直流電源和相應的偏置電路輸入信號源輸入耦合電路有源器件輸出耦合電路輸出負載?C?E?BRBBRcVCCVBB++--+-RSC1C2RLν?νCE?B?Cνottttt+-νoνs-+ν?4.1偏置電路和耦合方式偏置電路1）對偏置電路的要求*1提供放大器所需的Q。

截止失真飽和失真*2Q穩(wěn)定。熱穩(wěn)定性.主要減小β變化對ICQ的影響。

QQQ'Q'Q"Q"?BνBEνCEVCEQ?CVIQν?00VCCVCCRCRC++++----VIQνBEνOν??B?CVCC2）分壓式偏置電路*1I1=（5~10）IBQ*2RE對ICQ的自動調節(jié)作用

T℃↑→ICQ↑（IEQ↑）→VEQ↑→VBEQ↓→IBQ↓ICQ↓工程上取VEQ=0.2VCC或VEQ=（1~3）VIBQRB1RB2RERCVBQVCCTVEQI1C*3場效應管偏置電路RG1RG2RSRDVDDI1TRGRSRDVDDTRGRDVDDT（a）分壓式（b）自偏置式（c）零偏置式2耦合方式1）放大器與輸入信號源的連接*1有效地將信號源的信號（功率，電壓或電流）加到放大器輸入端。a)若要求加到放大器輸入端的信號功率最大，則放大器與信號源之間插入匹配網(wǎng)絡b)若要求加到放大器輸入端的信號電壓最大，則Z＞＞ZS+-νsZS。。。。Z信號源放大器IBQRB1RB2RERCVCCTVEQI1CECBRSνs+-+-+-ν?VBQ·····*2信號源的接入不影響放大器的Q點且保證信號特性——采用電容耦合

CE—旁路電容，防止交流（信號）電流在RE處產(chǎn)生交流壓降。2)級間連接*1電容耦合優(yōu)點：①各級的Q點相互獨立；②只要耦合電容CB，CC，CL容量足夠大，放大器交流信號損失就小，放大倍數(shù)也高。缺點：①耦合電容隔斷直流，不能放大直流信號，且當信號頻率較低時，放大倍數(shù)下降；②耦合電容容量大，不易集成。R1R2R4R3T1CBRSνs+-+-+-ν?··R5R6R8R7VCCT2CC·········CLRL。。。νo+-*2直接耦合優(yōu)點：①電路中沒有電容，易于集成；②能放大交流信號，同時也能放大直流和變化緩慢的信號。缺點：①各級Q點相互影響，必須合理解決級間電平配置問題。RC1VCQ1·REnRCnVCC·RE2RC2VCQ2··RE3T3VCQ3·TnT2T1RC3VBQ1+--+--++RC1VCQ1·RC2RE2VCQ2··T2T1+--+VBEQ1+-。。。。。VCC。②產(chǎn)生零點漂移零點漂移——如果將直接耦合放大電路的輸入對地短接，并調整電路使輸出電壓等于零，從理論上來講，輸出電壓應一直為零保持不變，但實際上，輸出電壓將離開零點，緩慢地發(fā)生不規(guī)則的變化，這種現(xiàn)象稱為~。產(chǎn)生零點漂移的主要原因——放大電路中器件的參數(shù)隨溫度變化而變化，導致放大器Q點不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定可看作緩慢變化的干擾信號，由放大器逐級傳遞并放大。*放大器中的第一級對整個放大器的零點漂移影響最大；放大器的級數(shù)越多，零點漂移問題越嚴重。抑制零點漂移措施：①引入直流負反饋來穩(wěn)定Q點，如采用分壓式Q點穩(wěn)定電路；②采用差分放大結構，使輸出端的零點漂移相互抵消。4.2放大器的性能指標1輸入電阻輸出電阻增益1）小信號放大器的一般電路模型

RSR?RLRονοt+-νsν????o++--+-νοRS?s。。。。?οnRo放大器RS放大器Roν?+-2）增益①②?。ⅲ?對Ro的要求ⅰ）輸出量為νo時，要求Ro＜＜RL，理想Ro→0ⅱ）輸出量為?o時，要求Ro＞＞RL，理想Ro→∞RSR?RLRονοt+-νsν?++--+-RSR?νsν?+--+νoRSR?RLRονο?s+-?οn???oRLRονο+-?οn?oRLRονοt+-+-νoRS?s??R?③源增益?。ⅲ?對R?的要求ⅰ）輸入量為ν?時，要求R?＞＞Rs，理想R?

→∞ⅱ）輸出量為??時，要求R?＜＜Rs，理想R?

→0RSR?RLRονοt+-νsν?++--+-RSR?νsν?+--+νoRSR?RLRονο?s+-?οn???oRLRονο+-?οn?oRLRονοt+-+-RS?s??R?3）多級放大器第一級放大器第二級放大器第三級放大器RsRLνs+++++-----ν?1νo1νo2νoRSR?1RLRο1νοt1+-νsν?1++--+-R?2Rο2νοt2+-νo1=ν?2+-R?3Rο3νοt3+-νo2=ν?3+-νο4.3基本組態(tài)放大器1實際電路.性能1）共射①實際電路.交流通路C1RSνs+-+-+-ν?·RB1RB2RERCVCCTCE·····C2RL。。。νo+-RSνs+-+-ν?RBRCTRL。。νo+-②性能ⅰ)R?

ⅱ)Ro

ⅲ)AνRSrb'eνsν?+--+RL。。νo+-gmνb‘eνb‘e+-rceRCRBceb'?b??RoRi?c?oⅳ)A?

未旁路RERSνs+-+-ν?RBRCTRL。。νo+-RERSrb'eνsν?+--+RL。。νo+-gmνb‘eνb‘e+-rceRCRBceb'?b??Ro?c?oR?RE①Aν

在C，E，B三個節(jié)點上有電流方程（忽略rce）②R?*3由于RE的存在，與旁路時相比R?大大增加了③A?④Ro

Ro≈RC

2）共基①實際電路C1RSνs+-+-ν?·RCRB2R8VCCTCE··C2RL。。νo+-。RB1··RSνs+-+-ν?··Tνo+。。-RLRC··R8??-α???o②性能?。〢?RSνs+-+-ν?·Tνo+。。-RLRC·???o····-α??*簡化電路（忽略rce）RS+-+-·o+。-RLRC·rb'erceeb'cνsνoRS+-+-·o+。-RLRC·rb'eeb'cνsνogmνb'eo+。-RLRCcνoRS+-+-··eνsb'regmνb'egmνb'eν?ν?ν????o?????o?ogmνb'eⅱ）R?ⅲ）RoRo=RCⅳ）Aν3）共集①實際電路C1RSνs+-+-+-ν?·RB1RB2R8VCCT·····C2RL。。。νo+-RSνs+-+-ν?RBRETRL。。νo+-o+。-RLREeνoRS+-+-··bνsrb'eν????ogmνb'ercecRB②性能（移去RB）?。㏑?o+。-RLREeνoRS+-+-··b'νsrb'eν????ogmνb'ercecRSνs+-+-ν?RETRL。。νo+-ⅱ）Ro+-REeνRS+-··b'rb'eν????gmνb'ercec·ⅲ）A?ⅳ)Av三種基本組態(tài)放大器比較①共射.共基電路的電壓放大倍數(shù)較高，共集電路的電壓放大倍數(shù)小于1但接近1。共射電路的輸出電壓與輸入電壓反相。②共集電路的輸入電阻最大，共基電路的輸入電阻最小。③共集電路的輸出電阻最小，共基電路的輸出電阻最大。④共射電路多用作多級放大器的中間級，共集電路可用作輸入級，隔離級，輸出級。而共基電路頻率特性好，適用于寬頻帶放大器。2.改進型放大器1）組合放大器①CE-CBCE：電壓放大倍數(shù)較高CB：共基電路的輸出電阻最大.RSRLT1T2νs+-②CC-CE：CC：電壓放大倍數(shù)接近1，輸入電阻大，輸出電阻小。CE：電壓放大倍數(shù)大。③CC-CB：CC：電流放大倍數(shù)大，輸入電阻大。CB：電流放大倍數(shù)接近1。.RSRLT1T2νs+-.RSRLT1T2νs+-2）發(fā)射極接RE的共射放大器3）采用有源負載的共射放大器T1。VCC。RC+-ν?ICQ1T1。VCC。+-ν?T2。IBQ1?C1?C2動態(tài)（交流）：T2等效rce2R'L=rce2∥RLT1。+-ν?RL。T1。+-ν?T2RL。rce23共源.共柵和共漏放大器的性能1）共源放大器①實際電路.交流通路C1RSνs+-+-+ν?RG1RG2RZRDVDDTCZ····C2RL。。。νo+-RSνs+-+-ν?RGRDTRL。。νo+-②性能?。〢νRSνsν?+--+RL。。νo+-gmνgsνgs+-rdsRDRGdsg??RoRi?o-?dⅱ)R?ⅲ)Roⅳ)A?2)共柵放大器①實際電路C1RSνs+-+-ν?·RDRG2RZVDDTC3·C2RL。。νo+-。RG1·RSνs+-+-ν?·Tνo+。。-RLRD·RZ???o②性能?。〢νRS+-+-·+。-RLRD·RZrdssgdνsνogmνgsν????oⅱ)R?ⅲ)A?

3)共漏①實際電路②性能?。〢νC1RSνs+-+-+-ν?RG1RG2RZVDDT·C2RL。νo+-o+。-RLRZsνoRS+-+-·gνsν????ogmνgsrdsdRG+-νgsⅱ)R?ⅲ)A?ⅳ）Ro+。-RZsνRS·gν????gmνgsrdsdRG+-νgs*場效應管放大器比較①共源.共柵和共漏場效應管放大器的特性類似于共射.共基和共集雙極型晶體管放大器的特性。②共源放大器具有中等的Aν，A?，R?，Ro。③共柵放大器器具有低A?，R?。④共漏放大器器具有低Aν，Ro。3集成MOS放大器（帶有源負載的MOS場效應管放大器）①NMOS，具有增強型驅動管和耗盡型負載管（E/DMOS放大器）。②NMOS，具有增強型驅動管和增強型負載管（E/EMOS放大器）。③NMOS，具有增強型驅動管和PMOS電流源負載（CMOS放大器）。1）E/EMOS放大器1）E/EMOS放大器①電路νo+-RLν?+-。VDD。。。。。。T1T2-ν?+-。。T1+νo。。②性能。。。。。ν?+-νo+-。。。。ν?=νgs1+-νo+-。gm2νgs2gmu2νus2gm1νgs1rds1rds2rds1rds2gm1ν?gm21gmu21g1s1d1d2s2g2s2g1d1s1d2g2u22）E/DMOS放大器①電路νo+-RLν?+-VDD。。。。。。T1T2-ν?+-。。T1+νo。。T2②性能。。。。。ν?+-νo+-。。。。ν?=νgs1+-νo+-。gmu2νus2gm1νgs1rds1rds2rds1rds2gm1ν?gmu21g1s1d1d2s2g2s2g1d1s1d2g2u2CMOS放大器①電路(共源)νo+-RLν?+-VDD。。。。。。T1T2。。。+-VGG-ν?+-。。T1+νo。。。。。。。ν?+-νo+-gm1νgs1rds1rds2s2g1d1s1d2g2。。。。ν?=νgs1+-νo+-。rds1rds2gm1ν?g1s1d1d2s2g2＞＞2.改進型放大器1）組合放大器①CE-CBCE：電壓放大倍數(shù)較高CB：共基電路的輸出電阻最大.RSRLT1T2νs+-②CC-CE：CC：電壓放大倍數(shù)接近1，輸入電阻大，輸出電阻小。CE：電壓放大倍數(shù)大。③CC-CB：CC：電流放大倍數(shù)大，輸入電阻大。CB：電流放大倍數(shù)接近1。.RSRLT1T2νs+-.RSRLT1T2νs+-2）發(fā)射極接RE的共射放大器3）采用有源負載的共射放大器T1。VCC。RC+-ν?ICQ1T1。VCC。+-ν?T2。IBQ1?C1?C2動態(tài)（交流）：T2等效rce2R'L=rce2∥RLT1。+-ν?RL。T1。+-ν?T2RL。rce2

4.4差分放大器1差分放大器的組成與原理1）電路（帶電阻負載的差動雙極型晶體管放大器）2）差模信號.共模信號?。┎钅Ｐ盘?/p>

ν?1=-ν?2

νo1=-νo2ⅱ）共模信號

ν?1=ν?2

νo1=νo2

。。VCCVEERCRCRE。。RLRLT1T2。。++--ν?2ν?1ⅲ）一般信號

。。VCCVEERCRCRERLRLT1T2++-ν?c---++ν?c0.5ν?d0.5ν?dνo1νo2++---+νo3）輸入.輸出方式雙端輸入ν?1≠0ν?2≠0單端輸入ν?1=0或ν?2=0雙端輸出νo=νo1-νo2單端輸出νo=νo1

或νo=νo24）抑制共模信號的原理?。㏑E的作用

（IE2↑）（VBE1↓）T↑或VIC↑→IE1↑→2IERE↑→

VBE1↓→IB1↓IE1↓(IB2↓)（IE2↓）*1RE對共模信號有很強的抑制作用。ⅱ)輸出取電壓差（νo1-νo2）抑制法

*2理想差放對共模信號沒有放大能力。ⅲ）共模抑制比

*3KCMR越大越好，抑制共模信號的能力越強。

2差分放大器的分析計算1）靜態(tài)計算。。VCCVEERCRCREE。。RLRLT1T2。。++--ν?2ν?1IEEνo1νo2++---+νo2)動態(tài)分析①差模特性半電路法ⅰ）R?ⅱ）Ro單端輸出雙端輸出RCRLT1RCRLT1++++++------νo1νo2ν?2ν?1ν?dνod。。ⅲ）Aν單端輸出雙端輸出②共模特性單端輸出RCRLT1RCRLT1++++----νocνocν?cν?c。。。。2REE2REE＞＞＞＞*REE越大，Aνc越小，KCMR越大。REE越大，IEE越小，gm越小，KCMR越小。采用有源負載取代REE。雙端輸出③合成輸出信號2電路兩邊不對稱對性能的影響1）雙端輸出時的共模抑制比

2）失調①輸入失調電壓*1失調：零輸入時，雙端輸出電壓VO≠0。*2輸入失調電壓：VIO=VO/Aνd

*3產(chǎn)生輸入失調電壓的原因：電路兩邊的RC

IS不相等。*4補償電壓：②輸入失調電流*1輸入失調電流：IIO=∣IBQ1-IBQ2∣*2產(chǎn)生輸入失調電流的原因：電路兩邊的β

不相等。③VIO和IIO的溫漂。*1輸入失調電壓和輸入失調電流隨溫度漂移的大小。*2輸入失調電壓溫漂△VIO/△T：在規(guī)定溫度范圍VIO的溫度系數(shù)，衡量電路溫漂的重要指標。*3輸入失調電流溫漂△IIO/△T：在規(guī)定溫度范圍IIO的溫度系數(shù)，衡量電路溫漂的重要指標。4）失調模型。。VCCVEERCRCRET1T2。。。。++---+VODVIOIIOνid5）調零電路。。VCCVEERCRCRET1T2。+-。RSRSVORW。。VCCVEERCRCRET1T2。+-。