第2章放大电路总结

1、直流通路( ( I IBQBQ I ICQCQ U UCEQCEQ U UCEQCEQ ) )对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）断开断开+VCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+VCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiERBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作短路。忽略电源的内阻，电源的端电压恒定，直流电压源对交流可看作短路。短路短路对地短路+VCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiiRBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEi

2、i3. 放大电路的静态分析与动态分析放大电路的静态分析与动态分析（1）静态分析 ( ( I IBQBQ I ICQCQ U UBEQBEQ U UCEQCEQ ) )三极管为硅管 锗管 V7 . 0BEQUbBEQCCBQRUVIBQCQIIcCQCCCEQRIVUVBEQ3 . 0U+VCCRBRCT+UBEUCEICIBIE（2）动态分析 LCL/ RRR rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSSUiUbIoUiIbIcIbeLrRAubebi/ rRR CoooLsRIURRU0CC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CBII EECCCCCERIRIUU V VB BR

3、 RB1B1R RC CC C1 1C C2 2R RB2B2R RE ER RL LI I1 1I I2 2I IB B+ + + +U UCCCCu ui iu uo o+ + +I IC CR RS Se eS S+ +R RB1B1R RC CC C1 1C C2 2R RB2B2R RE ER RL L+ + + +U UCCCCu ui iu uo o+ + +R RS Se eS S+ +2B1BB/ RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRILCL/ RRR SEiUbIoUiIbIcIio :UUAu定义ebeL1RrRUUAioueIBRI1/ebe21iRrRRIUR

4、bbiicoRR 对交流：对交流：旁路电容旁路电容 C CE E 将将R R短路，短路， R R不起不起作用，作用， A Au u，r ri i，r ro o与单管共射电路相同。与单管共射电路相同。旁路电容旁路电容R RB1B1R RC CC C1 1C C2 2R RB2B2C CE ER RE ER RL L+ + + + +U UCCCCu ui iu uo o+ + +R RS Se eS S+ +rbeR RB BRCRLEBC+-+-+-RSEbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr R RB B+ +U

5、 UCCCCC C1 1C C2 2R RR RL Lu ui i+ +u uo o+ + + +e es s+ +R RS SEBBECCB)1 (RRUUIQQQQIIBE)1 (EECCCERIUUQQ+ +U UCCCCR RB BR R+ +U UCECE+ +U UBEBEI II IB BI IC CR RB B+ +U UCCCCC C1 1C C2 2R RR RL Lu ui i+ +u uo o+ + + +e es s+ +R RS SBQbBEQEQBEQbBQCCIRRURIURIV1eeQCQIIBLEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRI

6、rIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（r rbebeR RB BR RL LE EB BC C+ +- -+ +- -+ +- -R RS SiUbIcIoUbISEeIR RE EiIr rbebeR RB BR RL LE EB BC C+ +- -+ +- -+ +- -R RS SiUbIcIoUbISEeIR RE EiIiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr b beeELiibeLbb(/)(1)I rI RRUrrRIILEL/RRR irir 1/111besbesEEsooorrRRRRIURSBS

7、/RRR bbIIRUIEoor rbebeR RB BR RL LE EB BC C+ +- -+ +- -+ +- -R RS SiUbIcIoUbISEeIR RE EiIor）（besorRIUbLbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1 (/RrRR1/besEorRRRLCL/ RRR rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSSUiUbIoUiIbIcIbeLrRAubebi/ rRR CoooLsRIURRU0课后习题12、bBEQCCBQRUVIBQCQIIcCQCCCEQRIVUV VB BR RB1B1R RC CC C1 1C C2 2R RE EI IB

8、B+ +U UCCCCI IC CI IE EebBEQCCBQRRUVI)1 (BQCQIIeEQcCQCCCEQRIRIVUECCEECCE)1 (RIRIURIRIUUBQBBQQBBQQBLCL/ RRR SEiUbIoUiIbIcIebeL1RrRUUAioueIBRI1/ebeiiRrRIURbicoRR R Rb1b1R RC CR Re1e1+ +U UCCCCR Rb2b2e2e1BEQBQEQCQRRUUIICQBQII)(e2e1EQcCQCCCEQRRIRIVUCC2B1B2BURRRUBQR Re2e2LCL/ RRR SEiUbIoUiIbIcI1ebeL1RrRU

9、UAioueIBRI1/1ebe21iRrRRIURbbiicoRR 2.5 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路【例题2.6】在图2-37所示的共集电极放大电路中，三极管为硅管， ， ， ， ， 。40V10CCV k8sRk240bRk6LeRR 试估算放大电路的静态工作点； 计算放大电路的电压放大倍数 、输入电阻 和输出电阻 。uAiRoR2.5 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路解：A20mA6)401 (2407 . 010)1 (ebBEQCCBQRRUVI0.8mAA2040EQBQCQIIIV2 . 5V)68 . 010(eEQCCCEQRIVUk3

10、k6666/LeLRRRk6 . 10.8mAmV26)401 (300mV26)1 (300EQbeIr因为2.5 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路所以 987. 03)401 (6 . 13)401 ()1 ()1 (LbeLuRrRAk82k3)401 (6 . 1 2403)401 (6 . 1 240)1 (/LbebiRrRR 因为 k74. 7k24082408/bssRRRk23. 0k4016 . 174. 71besrR所以k22. 0k23. 0623. 061/beseorRRR2.5 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路2.5.3 三种基本

11、组态的比较综上所述，三种组态的放大电路的特点归纳如下： (1) 共射极放大电路典型的特点是其具有倒相作用。既能放大电压又能放大电流，所以能放大功率。输入电阻和输出电阻的阻值比较适中，频带较窄，常作为低频电压放大电路的输入级、中间级和输出级。2.5 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路 (2) 共集电极放大电路的典型特点是其电压放大倍数略小于1，且输出电压与输入电压的相位相同，即具有电压跟随作用。其具有电流放大作用，所以具有功率放大作用。其输入电阻是三种组态中最大的，从信号源获取信号的能力强。输出电阻是三种组态中最小的，带负载能力强。所以常被用作多级放大电路的输入级、输出级，在功率放

12、大电路中也常采用射极输出的形式。2.5 共集电极和共基极放大电路共集电极和共基极放大电路2.6 多级放大电路多级放大电路2.6.1 多级放大电路的耦合方式多级放大电路内部各级之间的连接方式称为耦合方式。1阻容耦合 两级阻容耦合放大电路2.6 多级放大电路多级放大电路阻容耦合放大电路的优点是: 1） 前后级的静态工作点各自独立，互不影响,分析、设计和调试工作很方便。 2）只要耦合电容的容量足够大，还能使前一级的交流信号在一定的频率范围内几乎不衰减地传递到后一级。阻容耦合放大电路的缺点是: 1）不适合传递缓慢变化的信号。 2）大容量的电容在集成电路中难以制造，所以阻容耦合在集成放大电路中无法采用。

13、2.6 多级放大电路多级放大电路2变压器耦合 两级变压器耦合放大电路2.6 多级放大电路多级放大电路变压器耦合放大电路的优点是:1）静态工作点互相独立，便于分析、设计和调试。 2）可以利用变压器的阻抗变换的性质，根据所需的电压放大倍数，选择合适的匝数比，使负载电阻上获得足够大的电压，并且当匹配得当时，负载可以获得足够大的功率。变压器耦合放大电路的缺点是：1）变压器比较笨重，无法集成化。2）变压器的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号。2.6 多级放大电路多级放大电路3直接耦合方式 两级直接耦合放大电路2.6 多级放大电路多级放大电路直接耦合放大电路的优点是： 1）具有良好的低频特性，既能放大交流

14、信号，又能放大缓慢变化的信号。 2）便于集成化。直接耦合放大电路的缺点是： 1）各级静态工作点互相影响，会给分析、设计和调试带来一定的困难。 2）容易出现零点漂移现象。所谓零点漂移现象就是直接耦合放大电路的输入端对地短路，并调整电路使输出电压也等于零。从理论上说，输出电压一直保持为零不变，但实际上，输出电压将离开零点，缓慢地发生不规则变化。. . 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知U UCCCC=12V, =12V, R RE E= 2k, = 2k, R RB B= 200k= 200k， R RL L= 2k = 2k ，晶体管，晶体管 =60=60， U UBEBE=0.6V,

15、 =0.6V, 信信号源内阻号源内阻R RS S= 100= 100，试求，试求: :(1) (1) 静态工作点静态工作点 I IB B、I IE E 及及 U UCECE； 画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3) (3) A Au u、r ri i 和和 r ro o 。R RB B+ +U UCCCCC C1 1C C2 2R RR RL Lu ui i+ +u uo o+ + + +e es s+ +R RS SmA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EEC

16、CCE.RIUU + +U UCCCCR RB BR R+ +U UCECE+ +U UBEBEI II IB BI IC C3 .176010094. 0Sbeo Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 r rbebeR RB BR RL LE EB BC C+ +- -+ +- -+ +- -R RS SiUbIcIoUbISEeIR RE E 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。应电阻元件

17、的参数值都相等。差分放大电路是抑制差分放大电路是抑制零点漂移零点漂移最有效的电路结构。最有效的电路结构。 + +U UCCCCu uo ou ui1 i1R RC CT T1 1R RB BR RC Cu ui2 i2R RB B+ + + +T T2 2两个输入、两个输入、两个输出两个输出两管两管静态工静态工作点相同作点相同u uo o= = V VC1 C1 V VC2C2 = 0= 0u uo o= (= (V VC1 C1 + + V VC1C1 ) ) ( (V VC2 C2 + + V VC2 C2 ) = 0) = 0静态时，静态时，u ui1 i1 = = u ui2 i2 =

18、 0= 0当温度升高时当温度升高时I IC CV VC C （两管变化量相等）（两管变化量相等）+ +U UCCCCu uo ou ui1 i1R RC CT T1 1R RB BR RC Cu ui2 i2R RB B+ + + +T T2 2+ +U UCCCCu uo ou ui1 i1R RC CT T1 1R RB BR RC Cu ui2 i2R RB B+ + + +T T2 2共模信号共模信号 需要抑制需要抑制+ +U UCCCCu uo ou ui1 i1R RC CT T1 1R RB BR RC Cu ui2 i2R RB B+ + + +T T2 2差模信号差模信号 是

19、有用信号是有用信号例例1: 1: u ui1 i1 = 10 mV, = 10 mV, u ui2 i2 = 6 mV = 6 mV u ui2 i2 = 8 mV = 8 mV 2 mV 2 mV 例例2: 2: u ui1 i1 =20 mV, =20 mV, u ui2 i2 = 16 mV = 16 mV 可分解成可分解成: : u ui1 i1 = 18 mV + 2 mV = 18 mV + 2 mV u ui2 i2 = 18 mV = 18 mV 2 mV 2 mV 可分解成可分解成: : u ui1 i1 = 8 mV + 2 mV = 8 mV + 2 mV 这种输入常作为

20、比较放大来应用，在自动控制这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。系统中是常见的。 （Common Mode Rejection Ratio)Common Mode Rejection Ratio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分贝AAK 若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 A Ac c = 0 = 0 输出电压输出电压 若电路不完全对称，则若电路不完全对称，则 A Ac c 0 0，实际输出电压实际输出电压 即共模信号对输出有影响即共模信号对输出有影响 。+ +U Uu uo ou ui i1 1R RC CR R

21、P PT T1 1R RB BR RC Cu ui2 i2R RE ER RB B+ + + +T TE EE E+ +稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。E EE E：用于补偿：用于补偿R RE E上的压降，以获得合适的工作点。上的压降，以获得合适的工作点。T TI IC1C1I IC2C2I IE EU UE EU UBE1BE1U UBE2BE2I IB1B1I IB2B2I IC1C1I IC2C2 R RE E 能够抑制零漂、共模信号，对差模信号无影能够抑制零漂、共模信号，对差模信号无影响。且响。且R RE E越大，抑制作用越强。但越大，抑制作用越

22、强。但E EE E也需增大。也需增大。 + +U UR RC CT T1 1R RB BR RE EU UEEEE+ +I IB B2I2IE EI IC C202222BBBEEEEEEEBBBEEECEEECEEBEEECCECCCCCCER IUR IUUR IUUIIRRIUIRURUUR IURR RC CT T1 1R RB BI IB B+ +- -u u1111I IC C+ +- -u uo1o111122121021122112112()()oBCCdIBBbeBbeoCddIBbeoodIdIdIIoCddIIBbeLLdui RRAui RrRruRAAuRruuuA

23、uA uA uuuRAAuuRrRA单管差模电压放大倍数：同理：双端输出电压为双端输入双端输出差分放大电路的差模电压放大倍数为当在两管的集电极之间接入负载电阻R 时11,/22()2LCLBbeiBbeoCRRRRrrRrrR式中两输入端之间的差模输入电阻为两集电极之间的差模输出电阻为 P69例15.7.1电电源源供供给给的的直直流流功功率率率率负负载载得得到到的的交交流流信信号号功功 I IC CU UCECEO OQ Qi iC Ct tO OI IC CU UCECEO OQ Qi iC Ct tO OI IC CU UCECEO OQ Qi iC Ct tO O晶体管在输入信号晶体管在

24、输入信号的整个周期都导通的整个周期都导通静态静态I IC C较大，波形较大，波形好好, , 管耗大效率低。管耗大效率低。晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号的半个周期内导通，的半个周期内导通， 静态静态I IC C=0=0，波形严重，波形严重失真失真, , 管耗小效率高。管耗小效率高。晶体管导通的时间大于晶体管导通的时间大于半个周期，静态半个周期，静态I IC C 0 0，一般功放常采用。一般功放常采用。 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由于省去了变压器而被

25、称为无输出变压器于省去了变压器而被称为无输出变压器( () )电路，简称电路，简称OTLOTL电路。若互补对称电电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容出电容( (电路，简称电路，简称OCLOCL电路。电路。 OTLOTL电路采用单电源供电，电路采用单电源供电， OCLOCL电路采用双电源电路采用双电源供电。供电。T T1 1、T T2 2的特性一致；的特性一致；一个一个NPNNPN型、一个型、一个PNPPNP型型两管均接成射极输出器；两管均接成射极输出器；输出端有大电容；输出端有大电容；单电源供电。单电源供电。u ui

26、i= = 0 02 CCCUu 2CCAUV , , I IC1C1 0 0， I IC2 C2 0 0OTLOTL原理电路原理电路R R3 3R RL Lu uI IT T1 1T T2 2+ +U UCCCCC CA Au uo o+ + +- -+ +- -R R2 2D D1 1D D2 2R R1 1 设输入端在设输入端在U UCCCC/2 /2 直流基础上加入正弦信号。直流基础上加入正弦信号。 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。则负载上得到的交流信号正负半周对称。R R3 3R RL Lu uI IT

27、 T1 1T T2 2+ +U UCCCCC CA Au uo o+ + +- -+ +- -R R2 2D D1 1D D2 2R R1 1OCLOCL原理电路原理电路R R3 3R RL Lu uI IT T1 1T T2 2+ +U UCCCCA Au uo o+ +- -+ +- -R R2 2D D1 1D D2 2R R1 1- -U UCCCC 场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是半导体器件，即是。它的输出电流决。它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流

28、，所以它的流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。输入电阻高，且温度稳定性好。按结构不同按结构不同场效应管有两种场效应管有两种: :本节仅介绍绝缘栅型场效应管本节仅介绍绝缘栅型场效应管按工作状态可分为：按工作状态可分为：每类每类又有又有和和之分之分漏极漏极D D金属电极金属电极栅极栅极G G源极源极S SS Si iO O2 2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底 高掺杂高掺杂N N区区G GS SD D 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达阻很高，最高可达10101414 。漏极漏极D D金属电极金属电极栅极栅极G G源极源极S

29、SS Si iO O2 2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底 高掺杂高掺杂N N区区 由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属氧化硅，故又称金属- -氧化物氧化物- -半导体场效应管，简半导体场效应管，简称称MOSMOS场效应管。场效应管。E EG GP P型硅衬底型硅衬底N N+ +N N+ +G GS SD D+ +U UGSGSE ED D+ + 由结构图可见，由结构图可见，N N+ +型漏区和型漏区和N N+ +型源区之间被型源区之间被P P型型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN

30、PN结。结。 当栅源电压当栅源电压U UGS GS = 0 = 0 时时，不管漏极和源极之间所不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其加电压的极性如何，其中总有一个中总有一个PNPN结是反向结是反向偏置的，反向电阻很高，偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零漏极电流近似为零。S SD DE EG GP P型硅衬底型硅衬底N N+ +N N+ +G GS SD D+ +U UGSGSE ED D+ + 当当U UGS GS 0 0 时，时，P P型衬底中的电子受到电场力的吸型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；N N型导电沟道

31、型导电沟道E EG GP P型硅衬底型硅衬底N N+ +N N+ +G GS SD D+ +U UGSGSE ED D+ +N N型导电沟道型导电沟道当当U UGSGS U UGS(thGS(th）后，场效后，场效应管才形成导电沟道，应管才形成导电沟道，开始导通，若漏开始导通，若漏源之源之间加上一定的电压间加上一定的电压U UDSDS，则有漏极电流则有漏极电流I ID D产生。产生。在一定的在一定的U UDSDS下漏极电流下漏极电流I ID D的大小与栅源电压的大小与栅源电压U UGSGS有关。所以，场效应管有关。所以，场效应管是一种电压控制电流的是一种电压控制电流的器件。器件。 在一定的漏在一定的漏源电压源电压U UDSDS下，使管子由不导通变下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压为导通的临界栅源电压称为开启电压U U