《電工電子技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用實踐》課件 第7章 放大電路

《電工電子技術(shù)及應(yīng)用實踐》

《電工電子技術(shù)及應(yīng)用實踐》

第七章

放大電路本章內(nèi)容

§1共射極放大電路§2靜態(tài)工作點電路穩(wěn)定§3射極輸出器§4差分放大電路

§5互補對稱功率放大電路電子技術(shù)中放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。本節(jié)所講的主要是電壓放大電路。uiuoAu§1共射極放大電路放大的概念§1共射極放大電路放大的含義1.

uo與ui波形相似2.負(fù)載功率P0大于信號源功率Pi放大的本質(zhì)用小能量的信號，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?！?共射極放大電路對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信號源負(fù)載放大作用iC=iB，工作在放大區(qū)集電極電源，為電路提供能量，并保證集電結(jié)反偏。集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷骸；鶚O電源與基極電阻使發(fā)射結(jié)正偏，并提供適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點?！?共射極放大電路共射極放大電路的組成耦合電容隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，同時能使信號順利輸入輸出?！?共射極放大電路可以省去？參考點電路改進：采用單電源供電§1共射極放大電路UA大寫字母、大寫下標(biāo)，表示直流量。uA小寫字母、大寫下標(biāo)，表示全量。ua小寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量符號規(guī)定:Ua大寫字母、小寫下標(biāo)，表示交流有效值?！?共射極放大電路放大電路的工作原理動態(tài)信號作用時：組成放大電路時注意：1.保證晶體管工作在放大區(qū)。

發(fā)射結(jié)正偏，集電極結(jié)反偏2.輸入信號必須能夠作用于放大管的輸入回路。對于晶體管能產(chǎn)生△uBE。

3.當(dāng)負(fù)載接入時，必須保證放大管的輸出回路的動態(tài)電流能夠作用于負(fù)載，從而使負(fù)載獲得比輸入信號大得多的信號電流或信號電壓?！?共射極放大電路§1共射極放大電路放大電路的分析放大電路的靜態(tài)分析2.放大電路的動態(tài)分析

靜態(tài)分析的任務(wù)是根據(jù)電路參數(shù)和三極管的特性確定靜態(tài)值（直流值）IB、

IC

和UCE，也叫靜態(tài)工作點。用放大電路的直流通路來分析。放大電路沒有輸入信號時的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)。直流通路：只考慮直流信號的分電路，電容開路，電感、交流電源短路（留內(nèi)阻）。

交流通路：只考慮交流信號的分電路，電容、直流電源短路。

§1共射極放大電路放大電路的靜態(tài)分析開路開路直流通路RB+UCCRC短路短路短路交流通路§1共射極放大電路（1）根據(jù)直流通道估算IBIBUBERB稱為偏置電阻，IB稱為偏置電流，偏流IB的大小是固定的，此放大電路也通常叫做固定偏置放大電路+UCC直流通路RBRCICUCE1.靜態(tài)工作點的估算§1共射極放大電路ICQuCE~iC滿足什么關(guān)系iCuCEUCCQ直流負(fù)載

-1/RCIBQ？uCE=UCC-iCRC→

直流負(fù)載線UCEQ2.圖解法求靜態(tài)工作點

靜態(tài)時的值應(yīng)該既滿足晶體管的非線性，又滿足UCC和RC串聯(lián)的線性電路，直線和三極管輸出特性中相對于IB

的曲線的交點就是工作點Q?！?共射極放大電路1.微變等效電路法

三極管是一個非線性元件，其特性由特性曲線來描述。當(dāng)三極管在小信號（微變量）情況下工作時，可以在靜態(tài)工作點附近的小范圍內(nèi)用直線段近似地代替三極管的特性曲線。也就是把三極管等效成一個線性元件。這樣，就可以象處理線性電路那樣來處理三極管的放大電路，這為分析計算放大電路帶來了極大的方便?！?共射極放大電路放大電路的動態(tài)分析

(1)晶體管的微變等效電路icuceubeib

ibCBE

看輸入：iBuBE

uBE

iB對輸入的小交流信號而言，三極管相當(dāng)于電阻rbe。rbe是三極管的交流參數(shù)！§1共射極放大電路icuceubeib

ibCBEiCuCEiCiB三極管的輸出端可近似地看成一個受控的恒流源。Eicucerbe

ib

ibBCube

看輸出：微變等效電路§1共射極放大電路(2)放大電路的微變等效電路短路短路交流通路RBRCRLuouiuiRB+UCCRCC1C2TRLuo短路§1共射極放大電路uirbeibibiiicuoRBRCRL將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:交流通路RBRCRLuiuorbeibibbce§1共射極放大電路1)電壓放大倍數(shù)的計算rbeRBRCRL§1共射極放大電路2)輸入電阻的計算定義：3)輸出電阻的計算

負(fù)載開路,即RL=∞;rbeRBRCRL00

除獨立源，保留內(nèi)阻，加壓求流法?！?共射極放大電路2.圖解法RB+UCCRCC1C2Tuoui++--++（1）負(fù)載開路（RL=∞）§1共射極放大電路uBEQiBuituBEIBUBEiBtibiCuCEiCticucetuCEUCEIC§1共射極放大電路uiOtiB

OtuCEOtuoOtiC

OtIBQICQUCEQ

可看出輸出信號電壓uo和輸入信號電壓ui相位正好相反，叫做單管放大器的“反向作用”（或“倒相作用”）。

由于Icm>>Ibm，只要RC

有一定的阻值，輸出信號電壓幅值Uom遠(yuǎn)大于輸出信號電壓幅值，這就是晶體管放大電路的電壓放大作用。RB+UCCRCC1C2uoui++--++iBuBEiCuCE§1共射極放大電路在放大電路中，輸出信號應(yīng)該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產(chǎn)生非線性失真。為了得到盡量大的輸出信號，要把Q設(shè)置在交流負(fù)載線的中間部分。如果Q設(shè)置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，造成非線性失真。波形非線性失真分析：§1共射極放大電路iCuCEuo

Q點過低，信號進入截止區(qū)放大電路產(chǎn)生截止失真輸出波形輸入波形ib§1共射極放大電路iCuCE

Q點過高，信號進入飽和區(qū)放大電路產(chǎn)生飽和失真ib輸入波形uo輸出波形§1共射極放大電路（2）輸出端接有負(fù)載RL短路短路短路RB+UCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路RLuo§1共射極放大電路icuceRBRCRLuiuo交流負(fù)載線：有交流輸入信號時，工作點Q的運動軌跡。

通過輸出特性曲線上過Q點做一條斜率為-1/R’L直線，比直流負(fù)載線要陡。§1共射極放大電路對于阻容耦合的情況，直流負(fù)載線與交流負(fù)載線，則只有在空載時是同一直線?！?共射極放大電路綜合實戰(zhàn)演練1：如圖所示共發(fā)射極放大電路，已知UCC=12V,Rc=3kΩ，RB=300kΩ，RL=3kΩ,β=50,試求：（1）放大電路的靜態(tài)值。（2）求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻ri和輸出電阻ro。（3）若所加信號源內(nèi)阻RS為3kΩ，求電壓放大倍數(shù)。解：（1）求靜態(tài)工作點。根據(jù)直流通路可得

+UCC直流通路RBRCIBUBEICUCE§1共射極放大電路§1共射極放大電路（2）求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻ri

和輸出電阻ro。由于

晶體管的輸入電阻為：電壓放大倍數(shù)為為

其中

輸入電阻為

輸出電阻為

§1共射極放大電路（3）若考慮信號源內(nèi)阻的影響，輸出電壓相對于信號源可見輸入電阻越大，越接近，，也就越接近。。的電壓放大倍數(shù)rbeRBRCRLRS+-RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo§2靜態(tài)工作點電路穩(wěn)定I1I2IB

直流通路RB1+UCCRCRB2RE靜態(tài)工作點穩(wěn)定原理及計算IC

UCEIE§2靜態(tài)工作點電路穩(wěn)定I1I2IB

直流通路RB1+UCCRCRB2REIC

UCEIE本電路穩(wěn)壓的過程實際是由于加了RE形成了負(fù)反饋過程。穩(wěn)定原理：TUBEIBICUEIC§2靜態(tài)工作點電路穩(wěn)定rbeRCRLRBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo§2靜態(tài)工作點電路穩(wěn)定動態(tài)分析CE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。問題：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣I1I2IBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo？§2靜態(tài)工作點電路穩(wěn)定去掉

CE

后的微變等效電路rbeRCRLRERB將RE折算到基極：利?弊?§2靜態(tài)工作點電路穩(wěn)定

靜態(tài)分析折算RB+UCCC1C2RERLuiuoIBIERB+UCCRE§3射極輸出器RB+UCCC1C2RERLuiuorbeRERLRB微變等效電路§3射極輸出器

動態(tài)分析1.電壓放大倍數(shù)rbeRERLRB輸入輸出同相，稱電壓跟隨器2.輸入電阻§3射極輸出器3.輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置0射極輸出器的輸出電阻很小，帶負(fù)載能力強。§3射極輸出器總結(jié):射極輸出器的特點.（1）電壓放大倍數(shù)小于1，但近似等于1。（2）輸出電壓與輸入電壓同相，具有跟隨作用。（3）輸入電阻高。（4）輸出電阻低?！?射極輸出器

放大電路級與級之間的連接稱為“耦合”，耦合方式主要有三種：阻容耦合、變壓器耦合和直接耦合等。多級放大電路中前后級的關(guān)系是：前級是后級的信號源；后級是前級的負(fù)載。§4差分放大電路多級放大器§4差分放大電路什么是零點漂移現(xiàn)象：ΔuI＝0，ΔuO≠0的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動，元器件老化。其中晶體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂?？朔仄姆椒ǎ阂胫绷髫?fù)反饋，溫度補償。典型電路：采用特性相同的管子，使它們的溫漂相互抵消，構(gòu)成“差分放大電路”。零點漂移§4差分放大電路

差分放大電路的工作原理特點：結(jié)構(gòu)對稱，兩個三極管的特性一致，電路參數(shù)對應(yīng)相等。抑制零漂的原理:uo=uC1-uC2

=0uo=(uC1+

uC1

)-(uC2+

uC2)=0當(dāng)

ui1

=

ui2=0

時：當(dāng)溫度變化時：§4差分放大電路1.共模信號一對大小相等、相位相同的輸入信號2.差模信號一對大小相等，相位相反的輸入信號§4差分放大電路3.任意信號ui1

,

ui2§4差分放大電路設(shè)4.共模抑制比（KCMRR）——衡量差分放大電路差模信號和抑制共模信號的能力輸入和輸出方式輸入端：雙端、單端輸出端：雙端、單端1.反相輸入輸入和輸出電壓相位相反，稱反相輸入。雙端輸出時，而單端輸出時故在相同時，較雙端輸出時減少了一半。2．同相輸入輸入