第03章：放大電路課件

2023/7/29第三章：放大電路本章內(nèi)容：§3.1放大器的組成與性能指標(biāo)§3.2放大器的圖解分析法§3.3放大器的微變等效電路分析法§3.4放大器的工作點(diǎn)穩(wěn)定§3.5共集電極放大器§3.6放大電路的頻率響應(yīng)*§3.7直流放大器*§3.8功率放大器*§3.9集成運(yùn)算放大器2023/7/29§3.1放大器的組成與性能指標(biāo)一、放大(amplification)的概念放大對(duì)象為變化量放大電路的特征為功率放大放大的本質(zhì)為能量控制和轉(zhuǎn)換放大后的信號(hào)應(yīng)不失真放大電路常以正弦信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)放大電路話筒揚(yáng)聲器2023/7/29二、放大器的性能指標(biāo)（characteristics）測(cè)試方法：用正弦波信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)。放大器方框圖線性有源雙口網(wǎng)絡(luò)RSuS+-uiRLuoioii放大器RiRo輸入端輸出端2023/7/291、電壓放大倍數(shù)Au（voltagegain）是衡量放大電路放大能力的指標(biāo)。源電壓放大倍數(shù)Aus：注意：測(cè)量時(shí)應(yīng)監(jiān)視輸出波形，若輸出波形出現(xiàn)明顯失真，則得到的比值就失去意義了。2023/7/292、輸入電阻Ri（inputresistance）輸入端看進(jìn)去的等效電阻，反映放大器對(duì)信號(hào)源的影響程度。3、輸出電阻Ro（outputresistance）輸出端看進(jìn)去的等效電阻，反映放大器帶負(fù)載能力的大小。uoRLRoio實(shí)際測(cè)試：Ro2023/7/294、通頻帶fBW

(bandwidth)一般情況下，放大器只適用于放大一個(gè)特定頻率范圍的信號(hào)，當(dāng)信號(hào)頻率太高或太低時(shí)，放大倍數(shù)都會(huì)有大幅度的下降。0fAuAum0.707AumfLfHfBW當(dāng)信號(hào)頻率升高或降低使放大器的放大倍數(shù)下降到中頻段放大倍數(shù)Aum的0.707倍時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率分別記為放大器的上限截止頻率fH和下限截止頻率fL，則fBW=fH-fL。通頻帶反映放大器對(duì)信號(hào)頻率的適應(yīng)能力。5、最大輸出幅值Uom

(maximumoutputamplitude)指當(dāng)輸入信號(hào)再增大，就會(huì)使輸出波形的非線性失真系數(shù)超過(guò)額定數(shù)值（如10％）時(shí)的輸出幅值。2023/7/296、最大輸出功率Pom和效率η最大輸出功率指在輸出信號(hào)基本不失真的情況下能輸出的最大功率。效率則反映對(duì)電源能量的利用率。7、非線性失真系數(shù)D(nonlineardistortionfactor)指在單一頻率的正弦輸入信號(hào)下，輸出波形的諧波成分總量與基波成分之比。直流電源提供的功率(maximumoutputpower)(efficiency)2023/7/29三、共射極基本放大電路的組成(commonemitterbasicamplifier)單管共射極放大電路的原理電路NPN三極管：放大電路的核心VBB與RB：發(fā)射結(jié)正向偏置VCC與RC：集電結(jié)反向偏置，電流到電壓轉(zhuǎn)換工作原理：

ΔUi→ΔIB→ΔIC=βΔIB→ΔUo=ΔICRC原理電路缺點(diǎn)：

VBB、VCC兩路電源，Ui、Uo不共地，Ui影響Q

VBBVCCRBRC+-Ui+-Uo2023/7/29BCEΔUiΔUoC1C2RBVBBRCVCC++2023/7/29穩(wěn)壓電源+－BCEC1C2RBVCCRC++ΔUiΔUo2023/7/29VCC電容：直流通路開路、交流通路短路電壓源：交流通路短路VCCΔUiΔUo直流通路與交流通路直流通路ΔUo交流通路ΔUi2023/7/29§3.2放大器的圖解分析法分析放大電路時(shí)，要處理的信號(hào)通常是交直流的混合量，在計(jì)算時(shí)可以交直流量統(tǒng)一處理（圖解法

graphicalmethod），也可以分開進(jìn)行（等效電路法

equivalentcircuit

）圖解法是利用晶體管的特性曲線來(lái)表示其電壓電流的關(guān)系，電路的電壓和電流的關(guān)系也用曲線（或直線）來(lái)表示，然后再利用作圖的方法來(lái)求解。（這里的電壓、電流都是交直流混合量）書寫約定：直流分量：大寫變量、大寫下標(biāo)UCE交流分量：小寫變量、小寫下標(biāo)uce=ΔUce交直流混合量：小寫變量、大寫下標(biāo)uCE=UCE+uce

2023/7/29一、靜態(tài)分析輸入回路：線性部分非線性部分輸出回路：線性部分非線性部分輸入信號(hào)為0時(shí)，放大器所處的靜態(tài)直流狀態(tài)下，分析三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)：IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ2023/7/29輸入回路方程：uBEiB0(V)(μA)0.20.860120900.40.6UCE≥1VQ(IBQ,UBEQ)由圖解法，可以得到Q點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的IBQ、UBEQ即為輸入回路的解。選取UCE≥1V的輸入曲線輸入回路靜態(tài)分析直流負(fù)載線2023/7/29uCEiC0(V)(mA)18994.5Q(ICQ,UCEQ)輸出回路方程：IB=IBQ選取IB=IBQ的輸出特性曲線，用作圖法可以求得Q點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的電壓、電流值為ICQ、UCEQ。Q點(diǎn)所代表的IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ同時(shí)滿足輸入、輸出方程，反映了在給定電源電壓下電路的工作狀態(tài)，而此時(shí)沒(méi)有輸入信號(hào)，故稱Q點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)，記作Q(IBQ，ICQ，UCEQ)。輸出回路靜態(tài)分析直流負(fù)載線2023/7/29二、動(dòng)態(tài)分析輸入信號(hào)不為0時(shí)，放大器所處的交流狀態(tài)下，分析電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro和失真情況uiuoC1C2RBVCCRC＋18V200k2k10μ10μ當(dāng)有交流信號(hào)ui加到放大器的輸入端時(shí)，晶體管各點(diǎn)的電壓和電流將在靜態(tài)值基礎(chǔ)上疊加一交流分量，即有直流，又有交流。2023/7/291、輸入回路，設(shè)輸入信號(hào)ui=0.02sinωt(V)uBEiB0(V)(μA)0.20.860120900.40.6Qt0.02ui(t)0uBE(t)Q1Q2UBEQtt0iB(t)IBQ1IBQIBQ2(V)-0.0201234ui(t)ib(t)2023/7/292、輸出回路uCEiC0(V)(mA)18994.5QIB=IBQ63126Q2Q1IB=IBQ2IB=IBQ1tUomuo(t)0uCE(t)UCEQtt0iC(t)ICQ1ICQICQ2(V)0-Uom1234ic(t)uce(t)=uo(t)2023/7/293、電壓放大倍數(shù)tUomuo(t)(V)0-Uomt0.02ui(t)(V)-0.020ui=0.02sinωt，uo=-Uomsinωt輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反，即反相。則電壓放大倍數(shù)Au為：3V-3V2023/7/29uCEiC0(V)(mA)18994.5QIB=IBQ63126Q’2Q’1IB=IBQ2IB=IBQ1tUomuo(t)0uCE(t)UCEQt(V)0-Uom若電路接負(fù)載RL，動(dòng)態(tài)時(shí)的輸出回路將會(huì)改變，工作點(diǎn)將沿著交流負(fù)載線移動(dòng)，輸出電壓減小。直流負(fù)載線()交流負(fù)載線()uouiic交流負(fù)載線方程：(uce=-icRC//RL)2023/7/291、截止失真——由于放大電路的工作點(diǎn)到了三極管的截止區(qū)而引起的非線性。失真原因：工作點(diǎn)過(guò)低。在ui負(fù)半周會(huì)使iB、iC進(jìn)入截止區(qū)，使輸出波形的正半周出現(xiàn)削波。uBEiB0QiB輸入曲線uCEiC0交流負(fù)載線QiCuo輸出曲線三、放大器的非線性失真非線性失真：由于晶體管特性曲線的非線性而使輸出信號(hào)相對(duì)輸入信號(hào)發(fā)生畸變，稱為非線性失真。ui2023/7/29三、放大器的非線性失真2、飽和失真——由于放大電路的工作點(diǎn)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真。原因：工作點(diǎn)過(guò)高。在ui上半周會(huì)使iC進(jìn)入飽和區(qū)，使輸出波形的下半周出現(xiàn)削波。uCEiC0交流負(fù)載線Quo輸入端沒(méi)有飽和失真。uBEiB0QiB輸入曲線uiiC輸出曲線2023/7/293、放大器最大動(dòng)態(tài)范圍負(fù)載線與臨界飽和線及IB=0所對(duì)應(yīng)的輸出曲線的交點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)榉糯笃鞯淖畲髣?dòng)態(tài)范圍。uCEiC0交流負(fù)載線Q最大動(dòng)態(tài)范圍最佳工作點(diǎn)最佳工作點(diǎn)：若工作點(diǎn)處于放大器動(dòng)態(tài)范圍的中點(diǎn)，則稱放大器處于最佳工作狀態(tài)，此時(shí)放大器不失真輸出幅值最大。2023/7/29圖解分析方法總結(jié)直觀形象反映三極管的工作狀況；檢查工作點(diǎn)Q的設(shè)置狀況；分析非線性失真；估算電壓放大倍數(shù)適用于低頻、大信號(hào)不能分析輸入、輸出電阻；不適用于高頻、小信號(hào)2023/7/29§3.3放大器的微變等效電路分析法由于晶體管的非線性使電路的分析變得復(fù)雜，因此試圖對(duì)它進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕铺幚?，使晶體管在一定條件下表現(xiàn)為線性特性，以便于計(jì)算——建立等效模型。等效電路法的思路：把電路中總的電量看成是直流量和交流量線性疊加的結(jié)果，而分別處理，建立不同的模型。靜態(tài)（直流量）——Q點(diǎn)，直流通路，即ui=0時(shí)形成的通路。動(dòng)態(tài)（交流量）——交流通路，所有量都是變化量，只考慮交流信號(hào)所形成的電流通路，此時(shí)凡是固定不變的量均為零，即恒定的電壓短路。(smallsignalmodel)2023/7/29一、靜態(tài)分析晶體管為3DG6，β=50。直流通路RBVCCRC＋18V200k2kICIBUBEUCE對(duì)于直流信號(hào)，電容相當(dāng)于斷路。(DCpath)uiuoC1C2RBVCCRC＋18V200k2k10μ10μ++2023/7/29靜態(tài)模型條件：晶體管工作在放大區(qū)等效ICIBUBEUCEbceIBbceICUCEUDβIBUBE代入原電路RBVCCRC＋18V200k2kIBUCEβIBUD計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IC2023/7/29二、動(dòng)態(tài)分析交流通路對(duì)于交流信號(hào)，電容相當(dāng)于短路；不變量置零，即將恒壓源VCC短路。1、交流通路ui+－RBRCuoRL(ACpath)uiuoC1C2RBVCCRC＋18V200k2k10μ10μRL++2023/7/292、雙口網(wǎng)絡(luò)混合方程(hybridequation)與H參數(shù)(hparameter)雙口網(wǎng)絡(luò)u1u2i2i1i1、u2為自變量，i2、u1為因變量各參數(shù)的意義：h11——輸出端短路時(shí)的輸入阻抗；h12——輸入端開路時(shí)的反向電壓傳輸系數(shù)；h21——輸出端短路時(shí)的正向電流傳輸系數(shù)；h22——輸入端開路時(shí)的輸出導(dǎo)納。2023/7/293、晶體管H參數(shù)小信號(hào)模型(hybridmodel)icibbceubeuce⑴網(wǎng)絡(luò)方程（共射極接法）+-ubeuceibich11h12uce1/h22h21ib2023/7/29各參數(shù)的物理意義：——輸出端交流短路時(shí)，晶體管的輸入電阻，即

三極管發(fā)射結(jié)的動(dòng)態(tài)電阻，常記作rbe；——輸入端交流開路時(shí)，晶體管的反向電壓傳輸

系數(shù)，即晶體管內(nèi)部電壓反饋系數(shù)；——輸出端交流短路時(shí)，晶體管的正向電流傳輸

系數(shù)，即晶體管的電流放大系數(shù)β；——輸入端交流開路時(shí)，晶體管的輸出導(dǎo)納，

其倒數(shù)為晶體管輸出電阻。103 10-4 102

10-52023/7/29+-ubeuceibicrbeh12uce1/h22βib⑵微變等效電路icibbceubeuce由于h12的數(shù)量級(jí)較小、1/h22的數(shù)量級(jí)較大，常可忽略，故等效電路可以簡(jiǎn)化為：簡(jiǎn)化電路中，β一般作為已知條件給出，而rbe可以由近似計(jì)算得到。ubeuceibicrbeβib2023/7/29⑶晶體管輸入電阻的計(jì)算如圖，將晶體管內(nèi)部等效為三個(gè)體電阻和兩個(gè)結(jié)電阻的形式，通常發(fā)射區(qū)與集電區(qū)的體電阻比相應(yīng)的結(jié)電阻小很多，即滿足rc’<<rc、re’<<re，故rc’、re’可以忽略不計(jì)；基區(qū)由于摻雜濃度低，且厚度很薄，故rbb’不能忽略不計(jì)。則：故：bcerbb’b’rc’re’ibre體電阻結(jié)電阻ubeieicrc2023/7/29發(fā)射結(jié)伏安特性：式中UT=kT/q——溫度的電壓當(dāng)量，U’be是降在re兩端的電壓。常溫下UT為26mV，且在小信號(hào)輸入時(shí)，Ie的變化不大，可以用靜態(tài)時(shí)的IEQ代替。對(duì)于小功率管，低頻工作時(shí)rbb’約300Ω2023/7/29三、放大器分析舉例電路如圖，已知晶體管為3DG6，β=50。1、求靜態(tài)工作點(diǎn)Q則靜態(tài)工作點(diǎn)為Q(60μA，3mA，4V)2、動(dòng)態(tài)分析uiuoC1C2RBVCCRC＋6V88k1k10μ10μ++2023/7/29畫出微變等效電路：uiuoibicrbeβ

ibRBRCiiRiRo2023/7/29考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS和負(fù)載RLuiuoibicrbeβ

ibRBRCRiRouousVCCRLusRS-----源電壓放大倍數(shù)2023/7/29微變等效電路分析方法小結(jié)適用于求解低頻、小信號(hào)放大電路的不適用于分析非線性失真共射基本放大電路存在的問(wèn)題：溫度變化會(huì)影響放大倍數(shù)輸入電阻不高，輸出電阻不低2023/7/29§3.4放大器的工作點(diǎn)穩(wěn)定一、溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度對(duì)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的影響體現(xiàn)在三個(gè)方面：ICBO、β、Uon。1、反向飽和電流ICBOICBO是集電區(qū)與基區(qū)的少數(shù)載流子形成的，少子的濃度隨溫度升高成指數(shù)增大，故ICBO與T之間也存在類似關(guān)系：k=0.08/℃鍺0.12/℃硅2、電流放大系數(shù)β隨著溫度升高，載流子擴(kuò)散速度增大，使基區(qū)內(nèi)的復(fù)合幾率減小，導(dǎo)致β增大。一般情況下，溫度每升高1℃，β增大0.5％～1％。2023/7/293、發(fā)射結(jié)開啟電壓Uon隨著溫度升高，管內(nèi)載流子運(yùn)動(dòng)加劇，導(dǎo)致Uon減小。UCEICQ’Q由于IC=βIB+(1+β)ICBO，隨著溫度的升高，ICBO增大、β增大、Uon減?。↖B增大），都將使IC增大，即靜態(tài)工作點(diǎn)Q向飽和區(qū)移動(dòng)，從而容易出現(xiàn)飽和失真，使系統(tǒng)不穩(wěn)定。2023/7/29二、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的方法設(shè)計(jì)思想：設(shè)法使基極電流IB隨溫度升高而自動(dòng)減?。辉O(shè)法使發(fā)射結(jié)的外加電壓隨溫度升高而自動(dòng)減小。1、溫度補(bǔ)償法思路：在電路中添加溫度敏感元件（如二極管、三極管、溫敏電阻），對(duì)溫度產(chǎn)生的影響進(jìn)行補(bǔ)償。若能找到與晶體管的溫度特性相匹配的溫敏元件，將可使放大器的Q點(diǎn)保持穩(wěn)定。uiuoC1C2RBVCCRcDIRBIBIR++2023/7/29當(dāng)溫度升高時(shí)，IC增大的同時(shí)，二極管D的反向飽和電流也增大，將使IB減小，從而讓IC減小，起到穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。溫度補(bǔ)償法電路簡(jiǎn)單，但要挑選到參數(shù)匹配的溫敏元件卻很困難。uiuoC1C2RBVCCRcDIRBIBIR++2023/7/29①分壓式偏置：利用Rb1和Rb2組成分壓器，穩(wěn)定基極電位。若滿足I1>>IB，可以認(rèn)為2、直流負(fù)反饋法分壓式射極偏置電路思路：將輸出回路IC的變化反饋至輸入回路，對(duì)IB進(jìn)行調(diào)整。⑴電路結(jié)構(gòu)uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2ReCeI1IB+++2023/7/29②Re的作用：穩(wěn)定IC。TICIEIEReUBEIBIC穩(wěn)定IC的過(guò)程相當(dāng)于信號(hào)的回送過(guò)程（即反饋feedback），該電路是典型的電流串聯(lián)負(fù)反饋，Re是反饋電阻。③Ce的作用：旁路（短路）交流信號(hào)，消除Re對(duì)信號(hào)交流成分的影響，保證放大器的放大倍數(shù)。條件：應(yīng)滿足Re>>1/ωCe。uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2ReCeI1IB+++2023/7/29⑵電路分析①靜態(tài)分析uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2ReCe+++Rb1VCCRcRb2ReI1IBI2B2023/7/29②動(dòng)態(tài)分析Re被交流旁路工作點(diǎn)穩(wěn)定的阻容耦合放大器是定型的放大器電路。uiuoibicrbeβ

ibRb1RCiiRiRoRb2uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2ReCe+++2023/7/291、電路如圖，晶體管為3DG6，β=50。求Aus、Ri、Ro。靜態(tài)分析：放大區(qū)三、應(yīng)用舉例uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2ReCe＋－usRsRL+12V22.5k10k800Ω2.5k5.1k10μ10μ1.5k50μ+++2023/7/29動(dòng)態(tài)分析：源電壓放大倍數(shù)：uouiibicrbeβ

ibRb1RCRiRoRb2RL2023/7/292、電路如圖，晶體管為3DG6，β=50。求Aus、Ri、Ro。靜態(tài)分析：uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2Re2Ce＋－usRsRLRe1+12V22.5k10k800Ω200Ω2.5k5.1k10μ10μ1.3k50μ+++2023/7/29動(dòng)態(tài)分析：源電壓放大倍數(shù)：uouiibicrbeβ

ibRb1RCRiRoRb2Re1RLie2023/7/29§3.5共集電極放大器(commoncollectoramplifier)——射極輸出器一、靜態(tài)分析(emitterfollower)usRs＋－uoC1C2RbVCCReRLui++2023/7/29二、動(dòng)態(tài)分析交流通路等效電路變形后的等效電路ibrbeβibReRLuceRb＋－usRsRb＋－uiusRsibrbeβibReRLuobecuoRbRe＋－RLuiusRsuiuo2023/7/29Au>0，說(shuō)明uo、ui同相。Au略小于1，說(shuō)明電路不能進(jìn)行電壓放大，但輸出電流是輸入電流的1＋β倍，因此電路有功率放大作用，故共集電極放大器常用作功率放大器（屬于甲類功放）?？梢?jiàn)電路輸入電阻較大。RiRoRb＋－uiusRsibrbeβibReRLuoie2023/7/29ib求Ro：將信號(hào)源關(guān)閉，保留Rs，輸出端加電壓，測(cè)流進(jìn)去的電流共集電極放大器特點(diǎn)：Au略小于1，uo、ui同相；Ri大；Ro小。共集電極放大器多用于多級(jí)放大器的輸出級(jí)和中間隔離級(jí)。RbRsβibReRorbeuoioio1roBCE2023/7/29單管電壓放大電路小結(jié)：

電壓放大電路要求：AU大、Ri大、RO小、ICQ穩(wěn)定

共發(fā)射極電路：AU大，但Ri小、RO大

共集電極電路：Ri大、RO小，但AU小

采用直流負(fù)反饋可穩(wěn)定ICQ要得到較理想的放大電路，需要多級(jí)級(jí)聯(lián)共集共射共集Ri大AU大RO小2023/7/29第三章：放大電路本章內(nèi)容：§3.1放大器的組成與性能指標(biāo)§3.2放大器的圖解分析法§3.3放大器的微變等效電路分析法§3.4放大器的工作點(diǎn)穩(wěn)定§3.5共集電極放大器§3.6放大電路的頻率響應(yīng)*§3.7直流放大器*§3.8功率放大器*§3.9集成運(yùn)算放大器第三章No.57一般情況下，放大器只適用于放大一個(gè)特定頻率范圍的信號(hào)，當(dāng)信號(hào)頻率太高或太低時(shí)，放大倍數(shù)都會(huì)有大幅度的下降。放大倍數(shù)和頻率的函數(shù)關(guān)系稱為放大器的頻率響應(yīng)或頻率特性，頻率響應(yīng)包括幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)兩部分。0f|Au|(f)Aum0.707AumfLfHfBW0°fφ(f)-90°-180°-270°幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)中頻段低頻段高頻段一、頻率響應(yīng)的概念§3.6放大電路的頻率響應(yīng)*Au=|Au|(f)∠φ(f)下限頻率：fL上限頻率：fH通頻帶：BW=fH-fL二、

單管放大器的頻率特性（低頻）uiuoC1C2Rb1VCCRcRb2＋－usRsRL當(dāng)信號(hào)頻率較低時(shí)，C1、C2的容抗不能被忽略！以耦合電容C1為例：uiC1Ri＋－usRs三、

單管放大器的頻率特性（高頻）bce考慮晶體管結(jié)電容的影響晶體管高頻等效模型當(dāng)信號(hào)頻率較高時(shí)，晶體管結(jié)電容會(huì)將信號(hào)旁路掉，得不到放大，導(dǎo)致放大倍數(shù)減小。bcerbb’b’rc’re’rb’erb’cCb’cCb’ee’c’四、

單管放大器的頻率特性（全頻）放大電路全頻帶等效模型第三章No.61-20dB/十倍頻0lgf20lgAu(f)/dB20lgAumfLfHφ(f)-90°-180°-225°單級(jí)放大器的波特圖lgf-135°-270°3dB全頻段波特圖用對(duì)數(shù)坐標(biāo)來(lái)描述頻率響應(yīng)曲線時(shí)，得到的圖形稱為波特圖。畫波特圖時(shí)，橫軸采用對(duì)數(shù)刻度lgf，幅頻響應(yīng)曲線的縱軸采用20lgAu(f)表示，單位是分貝(dB)；相頻響應(yīng)曲線的縱軸不變。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，常將波特圖的曲線畫成折線，稱為近似的波特圖。一、

多級(jí)放大器的耦合方式（coupling）1、阻容耦合（

resistancecapacitancecoupling）

前一級(jí)的輸出通過(guò)電容接到后一級(jí)的輸入工作點(diǎn)相互獨(dú)立常用于分立元器件組成的交流放大電路中低頻特性差§3.7直流放大器*(DCamplifier)第三章No.63各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互相影響。當(dāng)前級(jí)Q點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)會(huì)影響到后面各級(jí)的Q點(diǎn)，而且由于放大作用，第一級(jí)Q點(diǎn)的微弱變化將在多級(jí)放大器的輸出端產(chǎn)生很大的變化。前級(jí)輸出與后級(jí)輸入直接導(dǎo)線連接直接耦合放大器的特點(diǎn)uiuoRb1VCCRc1Re2Rb2Rc2電路中不含大電容，易于集成；能放大信號(hào)的直流成分，低頻特性好，應(yīng)用廣泛；(direct-coupled)2、直接耦合第三章No.64產(chǎn)生溫漂的原因：ICBO、β、Uon隨溫度的變化。抑制溫漂的措施：溫度補(bǔ)償：用具有相同溫度系數(shù)的器件（如熱敏電阻）去抵消溫度對(duì)晶體管的影響，保持晶體管Q點(diǎn)基本不變；采用負(fù)反饋（直流負(fù)反饋）；采用差分放大器作為多級(jí)放大器的輸入級(jí)，減小第一級(jí)的溫度漂移。3、直接耦合放大器的零點(diǎn)漂移(temperaturedrift)零點(diǎn)漂移：放大器在沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)，輸出端會(huì)圍繞著零點(diǎn)上下波動(dòng)，出現(xiàn)不規(guī)則變化的小信號(hào)。簡(jiǎn)稱零漂。由于溫度變化是引起零漂的主要原因，故零漂也稱溫度漂移，簡(jiǎn)稱溫漂。=0第三章No.65(differentialamplifier)二、典型差分放大器ui＋－1、電路組成完全對(duì)稱結(jié)構(gòu)，雙電源供電；兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端。RE為兩管公共的發(fā)射極電阻，若將RE看作兩個(gè)電阻并聯(lián)，則電路可完全對(duì)稱的兩部分。RE2RE2RE長(zhǎng)尾電路RC1RC2T1T2+VCC-VEERERB2RB1uo＋－ui2＋－ui1＋－2、靜態(tài)分析電路左右對(duì)稱，T1與T2的發(fā)射極電位相等，I＝0，可視作斷路。則電路可分成兩部分單獨(dú)處理。T2管的靜態(tài)工作點(diǎn)與T1相同。RC1RC2T1T2+VCC-VEE2RERB2RB1uo＋－ui2＋－ui1＋－2REI第三章No.67RC1RC2T1T2+VCC-VEERERB2RB1uo＋－ui2＋－ui1＋－3、動(dòng)態(tài)分析⑴、差模輸入(differentialinput)T1、T2發(fā)射極電流變化相互抵消，即：，則RE可視為交流短路。輸入電阻：輸出電阻：↑↑↓↓差模信號(hào)：ui1＝-ui2設(shè)ui1>0，各點(diǎn)電壓變化如圖。此時(shí)，差模電壓放大倍數(shù)AD為：第三章No.68RC1RC2T1T2+VCC-VEERERB2RB1uo＋－ui2＋－ui1＋－⑵、共模輸入(common-modeinput)共模信號(hào)：ui1＝ui2共模電壓放大倍數(shù)AC為：↑↑↑↑各點(diǎn)電壓變化如圖。T1、T2集電極電壓變化相等，則第三章No.69⑶、共模抑制比KCMR(commonmoderejectionratio)共模抑制比：差分放大器的差模放大倍數(shù)與共模放大倍數(shù)之比。共模抑制比常用分貝(decibel)表示：(dB)對(duì)于雙端輸入、雙端輸出的差分放大器來(lái)說(shuō)，共模抑制比是衡量差動(dòng)放大器對(duì)共模信號(hào)（溫漂）抑制能力的指標(biāo)，其值越大，放大器抑制溫漂的性能越好。第三章No.70三、差分放大器的四種接法1、雙端輸入、單端輸出RCRCT1T2+VCC-VEERERBRBuo＋－ui＋－RL第三章No.712、單端輸入、雙端輸出共模信號(hào)uC差模信號(hào)uD輸入電阻：輸出電阻：RCRCT1T2+VCC-VEERBRBuo＋－ui＋－ui1ui2第三章No.723、單端輸入、單端輸出輸入端的處理與單端輸入、雙端輸出方式相同；動(dòng)態(tài)分析與雙端輸入、單端輸出方式相同。T1T2-VEERBRBui＋－RCRC+VCCuo＋－RL第三章No.73§3.8功率放大器*一、功率放大器的主要指標(biāo)向負(fù)載提供功率的放大電路，簡(jiǎn)稱功放。用于激勵(lì)揚(yáng)聲器、控制電機(jī)等。1、輸出功率Po是指功率放大電路向負(fù)載提供的交流功率。最大輸出功率Pom是指在輸入為正弦信號(hào)且輸出基本不失真的情況下，負(fù)載上可以得到的最大交流功率。(poweramplifier)為了獲得大的輸出功率，要求大輸出電壓、大輸出電流，功放管的動(dòng)態(tài)范圍接近極限。電路分析時(shí)只能用圖解法。第三章No.742、效率η最大輸出功率直流電源提供的功率是指最大輸出功率與電源提供功率之比。即盡可能把電源提供的功率轉(zhuǎn)換為輸出給負(fù)載的功率，即應(yīng)盡量減小功放管的耗損功率。管耗會(huì)使功放管結(jié)溫升高，當(dāng)結(jié)溫上升到一定程度時(shí)，晶體管有燒毀的可能。功放管要有妥善的散熱措施。鍺管允許結(jié)溫：85℃硅管允許結(jié)溫：120~180℃以低頻大功率管3AG6為例，不加散熱片時(shí)，PCM＝1W，加上適當(dāng)?shù)纳崞螅琍CM可達(dá)10W。第三章No.753、非線性失真功率放大器工作在大信號(hào)輸出方式，非線性失真比小信號(hào)放大器嚴(yán)重得多。輸出功率越大，非線性失真越嚴(yán)重。輸出功率與非線性失真是功率放大器的主要矛盾。最大輸出功率Pom、效率η、非線性失真，功放性能第三章No.76二、功率放大器的工作狀態(tài)1、甲類工作狀態(tài)UCEIC0QVCCUCEQICQ靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)在放大區(qū)中點(diǎn)的功放。在沒(méi)有信號(hào)輸入的情況下，功放管也有較大的管耗。射極輸出功率放大器＋－uoC1C2RBVCCRERLui＋－++第三章No.772、乙類工作狀態(tài)提高效率的辦法：降低靜態(tài)工作點(diǎn)，減小靜態(tài)管耗。UCE2IC10QVCCIC20UCE1乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，功放管截止，無(wú)功率消耗，電源不提供功率。VCCuiRLT1T2-VEEuo乙類功放：靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)在截止區(qū)，為避免失真，采用兩只特性相同的異型晶體管，互補(bǔ)輸出。動(dòng)態(tài)時(shí)，T1管負(fù)責(zé)正半周，T2管負(fù)責(zé)負(fù)半周。在負(fù)載可以得到一個(gè)完整的信號(hào)。第三章No.783、甲乙類工作狀態(tài)⑴、乙類功放的交越失真uBE1iB10iB2uBE20ui0ttiB1iB2UonUon交越失真乙類功放靜態(tài)工作點(diǎn)在截止區(qū)，由于晶體管輸入特性存在開啟電壓Uon，當(dāng)輸入信號(hào)小于該值時(shí)，兩管均不能導(dǎo)通，負(fù)載無(wú)電流，輸出電壓出現(xiàn)一段死區(qū)，這種現(xiàn)象稱為交越失真。第三章No.79⑵、甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路uBE1iB10iB2uBE2UBE(th)UBE(th)0D1、D2的電平移動(dòng)作用靜態(tài)時(shí)，D1、D2導(dǎo)通，給T1、T2提供基極偏壓使它們處于微導(dǎo)通狀態(tài)，可以消除死區(qū)，克服交越失真。這種將工作點(diǎn)設(shè)在截止區(qū)和放大區(qū)交界處的功放電路，稱為甲乙類工作狀態(tài)。VCCuiRLT2D2-VEED1R1R2uoT1第三章No.80三、OCL互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路1、最大輸出功率和效率UCE2IC10QVCCIC20UCE1⑴、工作原理靜態(tài)：ui＝0，T1、T2微導(dǎo)通，uo＝0。(VCC＝VEE)動(dòng)態(tài)：ui為正弦波，且幅度足夠大。①、ui正半周時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止，流過(guò)RL的電流為iC1，T1構(gòu)成射極輸出器，uo≈ui；②、ui負(fù)半周時(shí)，T1截止，T2導(dǎo)通，流過(guò)RL的電流為iC2，T2構(gòu)成射極輸出器，uo≈ui。T1、T2輪流工作，在負(fù)載上得到完整正弦波。(OutputCapacitorlessCircuit無(wú)輸出電容)iC1iC2VCCuiRLT2D2-VEED1R1R2uoT1第三章No.81⑵、最大輸出功率UCE2IC10QVCC0IC20UCE1IomUom設(shè)：（、為輸出電壓、電流的有效值）最大輸出功率為：注意：這是在理想情況下的近似，通常大功率管的飽和壓降為2～3V，一般不能忽略不計(jì)。第三章No.82⑶、效率電源提供的最大功率PVM為：（理想條件下）則效率理想情況下，電路的最高效率為78.5%；通常情況下，若考慮功放管飽和壓降和電路中電阻功率損耗時(shí)，η約為55％～65％。功放管飽和管壓降常為2~3V，一般不可忽略！例：右圖功放電路，輸入電壓為正弦波，

VCC=15V，UCES=3V，RL=4Ω，1、求最大輸出功率和效率：2、若最大輸入電壓峰峰值為20V，求負(fù)載上的最大功率：要得到最大輸出功率，功放的輸入電壓必須達(dá)到一定的幅度2023/7/29§3.9集成運(yùn)算放大器(integratedoperationalamplifier)一、集成運(yùn)放簡(jiǎn)介集成運(yùn)算放大器是一種直接耦合的多級(jí)放大器，它具有以下特點(diǎn)：1、集成度高，功耗低，體積小，性能優(yōu)；2、芯片內(nèi)R、C值小，采用直接耦合方式；3、為克服直接耦合電路的溫漂，采用了溫度補(bǔ)償?shù)氖侄危?、大量采用晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成恒流源，代替大阻值的電阻，或用來(lái)設(shè)置電路的靜態(tài)電流；5、采用復(fù)合管(Darlingtonconnection)的接法以改進(jìn)單管的性能。2023/7/29集成運(yùn)放結(jié)構(gòu)框圖輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)偏置電路u-u+uo集成運(yùn)放由四部分組成：輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路。2023/7/29輸入級(jí)：采用差分放大器，為得到高Ri，常采用復(fù)合管 構(gòu)成；中間級(jí)：采用1~2級(jí)直接耦合共射放大器，高Au