第十五章 基本放大電路

第十五章基本放大電路第一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五本章要求：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)。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。4.理解反饋的概念，了解負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。5.了解差動(dòng)放大電路的工作原理和性能特點(diǎn)。6.了解場(chǎng)效應(yīng)管的電流放大作用、主要參數(shù)的意義。第15章基本放大電路第二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五放大的概念:放大的目的是將微弱的變化信號(hào)放大成較大的信號(hào)。放大的實(shí)質(zhì):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。

對(duì)放大電路的基本要求：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。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標(biāo)。本章主要討論電壓放大電路，同時(shí)介紹功率放大電路。第三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.1基本放大電路的組成15.1.1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–iCiBiE第四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.1基本放大電路的組成15.1.2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(jié)反偏,發(fā)射結(jié)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(jié)處于正偏，并提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流。共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.1基本放大電路的組成15.1.2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(jié)反偏。集電極電阻RC--將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容C1、C2--隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時(shí)使信號(hào)順利輸入、輸出。信號(hào)源負(fù)載共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.1基本放大電路的組成單電源供電時(shí)常用的畫法共發(fā)射極基本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.1.3共射放大電路的電壓放大作用UBEIBICUCE無輸入信號(hào)(ui

=0)時(shí):uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO第八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五ICUCEOIBUBEO結(jié)論：(1)無輸入信號(hào)電壓時(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)。QIBUBEQUCEIC第九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五UBEIB無輸入信號(hào)(ui

=0)時(shí):uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有輸入信號(hào)(ui

≠0)時(shí)uCE=UCC－iC

RCuo0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoIC15.1.3.共射放大電路的電壓放大作用+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO第十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論：(2)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動(dòng)態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析第十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論：(3)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。(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。uitOuotO第十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五1.實(shí)現(xiàn)放大的條件(1)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)。第十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.直、流通路和交流通路因電容對(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)。第十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例：畫出下圖放大電路的直流通路直流通路直流通路用來計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q(IB、IC、UCE)對(duì)直流信號(hào)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–iCiBiE第十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五RBRCuiuORLRSes++–+––對(duì)交流信號(hào)(有輸入信號(hào)ui時(shí)的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流可看作短路。短路短路對(duì)地短路交流通路用來計(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)。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.2放大電路的靜態(tài)分析靜態(tài)：放大電路無信號(hào)輸入（ui

=0）時(shí)的工作狀態(tài)。分析方法：估算法、圖解法。分析對(duì)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(shè)置Q點(diǎn)的目的：

(1)

使放大電路的放大信號(hào)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(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)。——靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE

。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。第十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.2.1用估算法確定靜態(tài)值1.直流通路估算IB根據(jù)電流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC當(dāng)UBE<<UCC時(shí)，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC第十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例1：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：注意：電路中IB

和IC

的數(shù)量級(jí)不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB第十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例2：用估算法計(jì)算圖示電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算靜態(tài)值的公式也不同。由KVL可得：由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB第二十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.2.2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(diǎn)：

能直觀地分析和了解靜態(tài)值的變化對(duì)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(fù)載線方程第二十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.2.2用圖解法確定靜態(tài)值直流負(fù)載線斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流負(fù)載線Q由IB確定的那條輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)O第二十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.3放大電路的動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)：放大電路有信號(hào)輸入（ui

0）時(shí)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(dòng)態(tài)分析:計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。分析對(duì)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(shù)的關(guān)系，為設(shè)計(jì)打基礎(chǔ)。第二十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.3.1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(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。線性化的條件：晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)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(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。第二十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。當(dāng)信號(hào)很小時(shí)，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。1.晶體管的微變等效電路UBEIB對(duì)于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。15.3.1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(guān)系。IBUBEO第二十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(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(jì)。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(shù)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(guān)系。一般在20～200之間，在手冊(cè)中常用hfe表示。O第二十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五ibicicBCEibib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。第二十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.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。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii第二十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五分析時(shí)假設(shè)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。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS第二十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算當(dāng)放大電路輸出端開路(未接RL)時(shí)，因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負(fù)載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。式中的負(fù)號(hào)表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS第三十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五3.電壓放大倍數(shù)的計(jì)算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：由例1、例2可知，當(dāng)電路不同時(shí)，計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出ui與ib的關(guān)系、uo與ic

的關(guān)系。第三十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五4.放大電路輸入電阻的計(jì)算放大電路對(duì)信號(hào)源(或?qū)η凹?jí)放大電路)來說，是一個(gè)負(fù)載，可用一個(gè)電阻來等效代替。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。定義：輸入電阻是對(duì)交流信號(hào)而言的，是動(dòng)態(tài)電阻。+-信號(hào)源Au放大電路+-輸入電阻是表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號(hào)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(hào)源+-+-第三十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：riri第三十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五5.放大電路輸出電阻的計(jì)算放大電路對(duì)負(fù)載(或?qū)蠹?jí)放大電路)來說，是一個(gè)信號(hào)源，可以將它進(jìn)行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：輸出電阻是動(dòng)態(tài)電阻，與負(fù)載無關(guān)。輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負(fù)載變化時(shí)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+_第三十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點(diǎn)：

1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.例3：求ro的步驟：1)斷開負(fù)載RL3)外加電壓4)求外加2)令或第三十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加例4：求ro的步驟：1)斷開負(fù)載RL3)外加電壓4)求2)令或第三十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五動(dòng)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(shù)。第三十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.3.2非線性失真如果Q設(shè)置不合適，晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過高，晶體管進(jìn)入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q2uo適當(dāng)減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1第三十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.3.2非線性失真若Q設(shè)置過低，晶體管進(jìn)入截止區(qū)工作，造成截止失真。適當(dāng)增加基極電流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q設(shè)置合適，信號(hào)幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號(hào)幅值可消除失真。第三十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.4靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定合理設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)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(diǎn)常因外界條件的變化而發(fā)生變動(dòng)。前述的固定偏置放大電路，簡(jiǎn)單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動(dòng)等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)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。第四十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.4.1溫度變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE、、ICBO

。

上式表明，當(dāng)UCC和RB一定時(shí)，IC與UBE、以及ICEO有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。第四十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五iCuCEQ溫度升高時(shí)，輸出特性曲線上移Q′固定偏置電路的工作點(diǎn)Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使IC

增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。結(jié)論：

當(dāng)溫度升高時(shí)，

IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移，容易使晶體管T進(jìn)入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。O第四十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.4.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理

基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–第四十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.4.2分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點(diǎn)的原理VB集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–第四十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五從Q點(diǎn)穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但I(xiàn)2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(shí)，勢(shì)必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。在估算時(shí)一般選?。篒2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。參數(shù)的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–第四十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五Q點(diǎn)穩(wěn)定的過程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICVEICVB固定

RE：溫度補(bǔ)償電阻

對(duì)直流：RE越大,穩(wěn)定Q點(diǎn)效果越好；

對(duì)交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。第四十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–第四十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五3.動(dòng)態(tài)分析對(duì)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+–第四十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–去掉CE后的微變等效電路短路對(duì)地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE第四十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri提高ro不變第五十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五對(duì)信號(hào)源電壓的放大倍數(shù)？信號(hào)源考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS時(shí)RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–第五十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例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(diǎn)IB、IC及

UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE2第五十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB第五十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(2)由微變等效電路求Au、ri、

ro。微變等效電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE第五十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.5

射極輸出器因?qū)涣餍盘?hào)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+–RS第五十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五求Q點(diǎn)：15.5.1靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS第五十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.5.2動(dòng)態(tài)分析1.電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)Au1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+-+-+-RSRE第五十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.輸入電阻射極輸出器的輸入電阻高，對(duì)前級(jí)有利。ri與負(fù)載有關(guān)第五十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五3.輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE第五十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五共集電極放大電路(射極輸出器)的特點(diǎn)：1.電壓放大倍數(shù)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。第六十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五射極輸出器的應(yīng)用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)。1.因輸入電阻高，它常被用在多級(jí)放大電路的第一級(jí)，可以提高輸入電阻，減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)。2.因輸出電阻低，它常被用在多級(jí)放大電路的末級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3.利用ri大、ro小以及Au1的特點(diǎn)，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級(jí)之間，起到阻抗匹配作用，這一級(jí)射極輸出器稱為緩沖級(jí)或中間隔離級(jí)。第六十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例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(hào)源內(nèi)阻RS=100Ω，試求:(1)

靜態(tài)工作點(diǎn)IB、IE及UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)

Au、ri和ro。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS第六十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)。直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC第六十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(2)由微變等效電路求Au、ri、

ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微變等效電路第六十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.7

放大電路的頻率特性

阻容耦合放大電路由于存在級(jí)間耦合電容、發(fā)射極旁路電容及三極管的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當(dāng)信號(hào)頻率不同時(shí)，放大電路的輸出電壓相對(duì)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(shù)的模|Au|與頻率f的關(guān)系相頻特性：輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的相位移與頻率f的關(guān)系第六十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五通頻帶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(jié)電容、

造成f–270°–180°–90°相頻特性O(shè)第六十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五在中頻段

所以，在中頻段可認(rèn)為電容不影響交流信號(hào)的傳送，放大電路的放大倍數(shù)與信號(hào)頻率無關(guān)。(前面所討論的放大倍數(shù)及輸出電壓相對(duì)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(dǎo)線的分布電容很小，可認(rèn)為它們的等效電容CO與負(fù)載并聯(lián)。由于CO的電容量很小，它對(duì)中頻段信號(hào)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(duì)中頻段信號(hào)的容抗很小，可視作短路。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS+-第六十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五

由于信號(hào)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(shí)際送到三極管輸入端的電壓

比輸入信號(hào)

要小，故放大倍數(shù)降低，并使產(chǎn)生越前的相位移（相對(duì)于中頻段）。在低頻段：所以，在低頻段放大倍數(shù)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+-C1C2第六十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五由于信號(hào)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(shù)降低和相位移滯后的主要原因是三極管電流放大系數(shù)、極間電容和導(dǎo)線的分布電容的影響。CO的容抗將減小，它與負(fù)載并聯(lián)，使總負(fù)載阻抗減小，在高頻時(shí)三極管的電流放大系數(shù)也下降，因而使輸出電壓減小，電壓放大倍數(shù)降低，并使產(chǎn)生滯后的相位移（相對(duì)于中頻段）。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCo第六十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.8多級(jí)放大電路及其級(jí)間耦合方式耦合方式：信號(hào)源與放大電路之間、兩級(jí)放大電路之間、放大器與負(fù)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(dòng)態(tài):傳送信號(hào)減少壓降損失靜態(tài)：保證各級(jí)有合適的Q點(diǎn)波形不失真第二級(jí)

推動(dòng)級(jí)

輸入級(jí)輸出級(jí)輸入輸出多級(jí)放大電路的框圖對(duì)耦合電路的要求第七十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.8.1阻容耦合第一級(jí)第二級(jí)負(fù)載信號(hào)源兩級(jí)之間通過耦合電容

C2與下級(jí)輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2第七十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五1.靜態(tài)分析

由于電容有隔直作用，所以每級(jí)放大電路的直流通路互不相通，每級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)互相獨(dú)立，互不影響，可以各級(jí)單獨(dú)計(jì)算。兩級(jí)放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2第七十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.動(dòng)態(tài)分析微變等效電路第一級(jí)第二級(jí)rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1第七十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例2:

如圖所示的兩級(jí)電壓放大電路，已知β1=β2=50,T1和T2均為3DG8D。(1)計(jì)算前、后級(jí)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(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第七十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五解:(1)兩級(jí)放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)算。第一級(jí)是射極輸出器:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第七十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五第二級(jí)是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:第七十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五第二級(jí)是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:第七十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)計(jì)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(jí)的輸入電阻ri1。第一級(jí)是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級(jí)輸入電阻

ri2。微變等效電路第七十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)計(jì)算

r

i和r

0第七十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(2)計(jì)算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第八十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(3)求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)第一級(jí)放大電路為射極輸出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第八十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(3)求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二級(jí)放大電路為共發(fā)射極放大電路總電壓放大倍數(shù)第八十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.8.2直接耦合直接耦合：將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘?hào)或直流量變化的信號(hào)。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE2第八十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移：指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。直接耦合存在的兩個(gè)問題：1.前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響第八十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五若由于溫度的升高IC1增加1%，試計(jì)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––++RDZ第八十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五已知：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=7.35mAUo=8.325－7.75V=0.575V

提高了7.42%

可見，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，由于溫度的變化，輸出電壓發(fā)生了變化即有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。第八十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五零點(diǎn)漂移的危害：直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號(hào)電壓，無法分辨是有效信號(hào)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(diǎn)漂移的指標(biāo)。輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓電壓放大倍數(shù)

只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號(hào)小許多時(shí)，放大后的有用信號(hào)才能被很好地區(qū)分出來。第八十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五由于不采用電容，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(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問題。適合于集成化的要求，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級(jí)間都是直接耦合。第八十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.9差動(dòng)放大電路15.9.1差動(dòng)放大電路的工作情況電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差動(dòng)放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差動(dòng)放大原理電路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩管靜態(tài)工作點(diǎn)相同第八十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五1.零點(diǎn)漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態(tài)時(shí)，ui1

=

ui2

=0當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC（兩管變化量相等）對(duì)稱差動(dòng)放大電路對(duì)兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2第九十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.有信號(hào)輸入時(shí)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(duì)共模信號(hào)沒有放大能力。(1)共模信號(hào)

ui1=ui2大小相等、極性相同差動(dòng)電路抑制共模信號(hào)能力的大小，反映了它對(duì)零點(diǎn)漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+–ui1ui2++––T2+–+–+–+–+–+–共模信號(hào)需要抑制第九十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號(hào)輸入時(shí)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(hào)

ui1=–ui2大小相等、極性相反uo=(VC1－VC1

)－(VC2+

VC１)=－2VC1即對(duì)差模信號(hào)有放大能力。+–+–+–+–+–+–差模信號(hào)是有用信號(hào)第九十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(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(hào)差模信號(hào)放大器只放大兩個(gè)輸入信號(hào)的差值信號(hào)—差動(dòng)放大電路。這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見的。第九十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五（CommonModeRejectionRatio)全面衡量差動(dòng)放大電路放大差模信號(hào)和抑制共模信號(hào)的能力。差模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)

KCMR越大，說明差放分辨差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。3.共模抑制比共模抑制比第九十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五

若電路完全對(duì)稱，理想情況下共模放大倍數(shù)Ac=0

輸出電壓

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若電路不完全對(duì)稱，則Ac0，實(shí)際輸出電壓

uo

=Acuic+

Ad

uid即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響。第九十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.9.2典型差動(dòng)放大電路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+++–––T2EE+–RE的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制每個(gè)管子的漂移。EE：用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。第九十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五一、結(jié)構(gòu)為了使左右平衡，可設(shè)置調(diào)零電位器Rp:特點(diǎn)：加入射極電阻RE；加入負(fù)電源-UEE

，采用正負(fù)雙電源供電。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE第九十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五雙電源的作用：（1）使信號(hào)變化幅度加大。（2）IB1、IB2由負(fù)電源-UEE提供。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE第九十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五二、靜態(tài)分析溫度TICIE

=2ICUEUBEIBIC1.RE的作用

設(shè)ui1

=ui2

=0自動(dòng)穩(wěn)定RE具有強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔谩种茰囟绕?，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE第九十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.Q點(diǎn)的計(jì)算直流通路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEIBIC1IC2IBIEIC1=IC2=IC=IB

UC1=UC2=UCC－IC×RC

UE1=UE2

=－IB×RB－UBE

UCE1=UCE2

=UC1－UE1第一百頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五三、動(dòng)態(tài)分析1.輸入信號(hào)分類(1)差模(differentialmode)輸入ui1=-ui2=ud(2)共模(commonmode)輸入ui1

=ui2=uC差模電壓放大倍數(shù):共模電壓放大倍數(shù):第一百零一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五結(jié)論：任意輸入的信號(hào):ui1,

ui2，都可分解成差模分量和共模分量。注意：ui1

=uC

+

ud

；ui2=uC-

ud例:ui1=20mV,ui2=10mV則：ud=5mV,uc=15mV差模分量:共模分量:第一百零二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(一)差模輸入均壓器RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEE第一百零三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五RE對(duì)差模信號(hào)作用ui1ui2ib1

,ic1ib2

,ic2ic1

=-ic2iRE

=ie1+

ie2

=0uRE

=0RE對(duì)差模信號(hào)不起作用RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEEib2ib1ic2ic1iRE第一百零四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五差模信號(hào)通路T1單邊微變等效電路uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E第一百零五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五1.放大倍數(shù)單邊差模放大倍數(shù):uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib1第一百零六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五若差動(dòng)電路帶負(fù)載RL(接在C1與C2之間),對(duì)于差動(dòng)信號(hào)而言，RL中點(diǎn)電位為0,所以放大倍數(shù)：即：總的差動(dòng)電壓放大倍數(shù)為：差模電壓放大倍數(shù):RRuodui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E第一百零七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五ro=2RC

ri

ri

ro輸入電阻：輸出電阻：2.輸入輸出電阻RRuoui1+UCCRCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E第一百零八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(二)共模輸入RE對(duì)共模信號(hào)有抑制作用（IE基本不變）

。uCic1、

ic2iRE

、uRE

+UCCuocRCT1RBRCT2RBRE–UEEuCuoc2uoc1ic1ic2iREuREUBE第一百零九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五共模信號(hào)通路:uocRCT1RBRCT2RB2REuc1uoc2uoc1ic1ic2uc22RE第一百一十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五T1單邊微變等效電路RCRB2REic1uc1uc2ib1ib1ie1rbe1第一百一十