放大电路基础

1、 第四章第四章 放大电路基础放大电路基础 概论概论 放大的概念放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的电子学中放大的目的是将微弱的变化信号变化信号放大成较大放大成较大的信号。的信号。放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示，如图：如图：XiXoAu扩音机是怎样工作的扩音机是怎样工作的 直流供电电源前置放大器功率放大器 放大的概念放大的概念放大器的分类直流放大器音频放大器视频放大器脉冲放大器信号的特征宽带放大器谐振放大器信号的大小小信号放大器大信号放大器（功率放大器） 放大的概念放大的概念讨论放大器必须解决的问题1、设置合适静态工作点 偏置电路2、

2、输入信号、输出负载、放大器三者之间的连接方式 耦合方式偏置电路的要求：1、提供放大器所需要的工作点。2、工作点在外部条件变化时保持不变。iCuCEuo可输出的可输出的最大不失最大不失真信号真信号ib图解法：合适的偏置电路图解法：合适的偏置电路 Q点合适时iCuCE Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生放大电路产生饱和失真饱和失真ib输入输入波形波形uo输出波形输出波形图解法：不合适的偏置电路图解法：不合适的偏置电路 iCuCEuo Q点过低，信号进入截止区放大电路产生放大电路产生截止失真截止失真输出波形输出波形输入波形输入波形ib 图解法图解法 ：不合适的偏置电路：不合适的偏置电路 静态工作点

3、的稳定性静态工作点的稳定性为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由作点由UBE、 和和ICEO 决定，这三个参数随温度而变决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。TUBE ICEOQiBuBE25C50CTUBEIBIC 温度对的静态工作点的影响温度对的静态工作点的影响一、温度对

4、一、温度对UBE的影响的影响 T其效应是使输出特性向左移 载流子的运动加剧对相同的IB：UBE（-2mv/）BBECBRUEIQ点上移 CmvTUBE/)5 . 28 . 1 (二、温度对二、温度对ICBO的影响的影响TICBOICQiCuCEQQ 温度上升时，温度上升时，输出特性曲线输出特性曲线上移，造成上移，造成Q点点上移。上移。温度对的静态工作点的影响温度对的静态工作点的影响ICBO是基区和集电区的少子形成的温度每升高10，ICBO大约增大1倍。ICBO（T）=ICBO（T0）2CTT100又： ICEO=（1+）ICBO T ICEO ICBO硅IB即Rb1，Rb2较小。2b2b1bC

5、RRRE2、基本特点 利用Rb1和Rb2组成的分压器固定基极电位 使 I2IB UB=I2Rb2=I1I2UEICIEIBUB分压式偏置电路：分压式偏置电路： Q点稳定的电路点稳定的电路Rb1+ECRCRb2CEReRLuiuo 利用Re将IE的变化转化为电压的变化。（UE=IERe） 则： UBE=UB-UE UE=UB-UBE eBeBEBeEERURUURUI2、基本特点 3、稳定过程 TUBEIBICUEIE=IC+IBICIEReIEUBE=UB-UE本电路稳压的过程实际是由于加了本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了形成了负反馈负反馈过程过程I1I2UEICIEIBUB分压式偏置

6、电路：分压式偏置电路： Q点稳定的电路点稳定的电路Rb1+ECRCRb2CEReRLuiuo4、 讨论（1）条件：I2IB UBUBEI1I2UEICIEIBUBEC=常数，Rb1，Rb2要小，但Rb1，Rb2不能太小。 UB不能太大：UBUEUCE放大器的动态范围变窄 一般要求：I2（510）IB UB（510）UBE（2） CE的作用：使ui几乎不受损失地加到be之间 此外和Re配合，保持发射极一定的直流电位 （I）使电流耗电增大；（II）Rb1,Rb2的分流使输入电阻变小I1I2IBRb1+ECRCTRb2Re分压式偏置电路：分压式偏置电路： Q点稳定的电路点稳定的电路5、Q点的计算 R

7、b1+ECRCRb2CEReRLuiuoI1I2UEICIEIBUBECCCCEfeCBCeBEBEC2b1b2bBURIEUhIIIRUIUUERRRUBII 22b1bC21RREII分压式偏置电路：分压式偏置电路： Q点稳定的电路点稳定的电路6、加热敏电阻以保证Q点更稳定。TRt负温度系数Rb1+ECRCRb2CEReRLuiuoTRtUBIB IC IC 耦合方式耦合方式 音响源多级放大器扬声器实际的放大系统的组成1、换能器与放大器之间的连接。2、放大器与放大器之间的连接。3、放大器与输出负载之间的连接。连接形式：换能器与放大器之间的连接的要求：1、将换能器的信号（电压、电流或功率）有

8、效地加到放大器。2、不改变（不影响）放大器的工作点2、耦合方式：、耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。级与级之间的耦合方式级与级之间的耦合方式3、多级放大电路对耦合电路要求：、多级放大电路对耦合电路要求：（1）它的加入应尽量不影响前、后级间的静态工作点；（2）把前一级的信号尽可能多地传到后一级；（3）失真小。 第一级第一级放大电路放大电路输输 入入 输输 出出第二级第二级放大电路放大电路第第 n 级级放大电路放大电路 1、 多级放大器所考虑的问题多级放大器所考虑的问题（1）级间耦合；即信号的传送。（2）估算整个放大器的放大倍数；（3）频率响应。 耦合方式耦合方式 一、阻容耦合一

9、、阻容耦合利用电阻和电容将前一级和后一级联接起来。优点：各级直流通道相互独立、互不影响； 只要耦合电容足够大，则信号能够顺利地加到后一级。缺点：不适合传送缓慢变化的信号； 不适用于线性集成电路。典型电路典型电路 前级前级后级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU级与级之间阻容耦合方式级与级之间阻容耦合方式耦合方式耦合方式 二、直接耦合二、直接耦合1、直接耦合是将前一级的输出端直接（或经过电阻）接到下一级的输入端。2、直接耦合所带来的问题： 直流电位相互牵制； 零点漂移。3、适用场合：多用于直

10、流信号的放大和集成电路中。 耦合方式耦合方式 三、变压器耦合三、变压器耦合通过变压器将前、后级连接起来的耦合方式。优点：它可以在传送信号的同时实现阻抗的变换，以获得较大的输出功率。另一方面，各级直流通道相互隔离。LRU1I2I1RLU2N1N2阻抗的变换：对于理想的变压器：P1=P2即 I1U1=I2U2 则 I2/I1=U1/U2 （1）而L11RIUL22RIU则（1）式变为 L2L121RIRIUULL212112RRIIUUIIL2L21L212LRnR)NN(R)II(R缺点：频带窄，体积、重量大。用途：多用于功放、中频调谐放大器以及多级放大器的输出级。 （1）放大倍数）放大倍数io

11、uUUA |4.2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标ioiII|A|iuiiooiopAAUUIUPP|A|uiuoAu电压放大倍数电压放大倍数电流放大倍数电流放大倍数 放大倍数除用信号放大倍数除用信号的有效值定义之外，的有效值定义之外，还可以根据需要用信还可以根据需要用信号的峰值或者峰峰号的峰值或者峰峰值来定义。值来定义。 放大器的一般模型IsARSRL4.2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标（1）放大倍数）放大倍数互阻增益互导增益ioriogivAviA源电流增益源电压增益负载短路时的增益负载开路时的增益SISSoVSLioinLiovtiiAvvARiiARvvA00（2）输入电

12、阻）输入电阻ri放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就放大电路一定要有前级（信号源）为其提供信号，那么就要从信号源取电流。要从信号源取电流。输入电阻输入电阻是衡量放大电路从其前级取是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越电流大小的参数。输入电阻越大，从其前级取得的电流越小，对前级的影响越小。小，对前级的影响越小。AuIiUSUiiiiIUr 4.2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标（3）输出电阻）输出电阻roAuUS放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当而言，相当于信号源，我们可以将它等效于信号源，我们可以将它等效为戴维南等效电路，这个戴维

13、为戴维南等效电路，这个戴维南等效电路的内阻就是输出电南等效电路的内阻就是输出电阻。阻。roUS4.2 放大器的指标放大器的指标（3）输出电阻）输出电阻roAuUS如何确定电路的输出电阻如何确定电路的输出电阻ro ？roUS3、 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：4.2.1 放大的性能放大的性能方法一：方法一：计算。计算。步骤：步骤： 1. 所有的电源置零所有的电源置零 (将独立源置零，保将独立源置零，保留受控源留受控源)。 2. 加压求流法。加压求流法。UIIUro方法二：方法二：测量。测量。Uo1. 测量开路电压。测量开路电压。roUs2. 测量接入负载后的输出电压。测量接入负载后的输

14、出电压。LLoooRRrUUroUsRLUo步骤：步骤：3. 计算。计算。（3）输出电阻）输出电阻ro4.2.1 放大的性能放大的性能3、 放大电路的性能指标：放大电路的性能指标：LoooR)UU(r1（4）通频带）通频带fAuAum0.7AumfL下限截止下限截止频率频率fH上限截止上限截止频率频率通频带：通频带：fbw=fHfL放大倍数随频率放大倍数随频率变化曲线变化曲线4.2 放大器的性能指标放大器的性能指标4.2.1 放大器的性能指标放大器的性能指标（5）最大输出幅值）最大输出幅值(一般用电压表示一般用电压表示)（6）最大输出功率与效率）最大输出功率与效率最大输出功率（最大输出功率（P

15、OM）：输出波形）：输出波形基本不失真的情况下，能够向负载提供的最大功率。基本不失真的情况下，能够向负载提供的最大功率。效率：放大电路的最大输出功率与直流电源消耗的功率之比。效率：放大电路的最大输出功率与直流电源消耗的功率之比。VOMPP（7）放大器的失真）放大器的失真1、频率失真：对于不同的频率，放大器具有不同的增益，且产生不同的相移。由此产生的失真叫做频率失真。幅度失真：幅度失真： 对不同频率的信号增对不同频率的信号增益不同，产生的失真。益不同，产生的失真。O t IO t O基波基波二次谐波二次谐波输入信号输入信号输出信号输出信号基波基波二次谐波二次谐波4.2.1 放大器的性能放大器的性

16、能相位失真：相位失真： 对不同频率的信号延对不同频率的信号延迟时间不同，产生的失真。迟时间不同，产生的失真。4.2.1 放大器的性能指标放大器的性能指标（7）放大器的失真）放大器的失真2、瞬变失真 放大突变信号时由于电抗元件上的电压和电流不能突变引起的输出波形的失真叫做瞬变失真。衡量标准：上升时间tr，下降时间，特定时间的跌落值viv0t0v0vivt0vt0vt0v1t3、非线性失真系数（、非线性失真系数（THD）：）：由于放大电路存在非线性由于放大电路存在非线性失真，当输入一定频率的正弦波信号时，放大电路的输出失真，当输入一定频率的正弦波信号时，放大电路的输出波形中，除了由输入信号频率决定

17、的基波成分外，还可能波形中，除了由输入信号频率决定的基波成分外，还可能出现谐波。即出现谐波。即 213212)()(AAAATHDTHD的定义是各次谐波总量与基波分量之比，的定义是各次谐波总量与基波分量之比，（7）放大器的失真）放大器的失真tAtAtAAi3232100sinsinsin 4.3 基本放大电路的组成和工作原理基本放大电路的组成和工作原理三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理4.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成RLRB+ECEBRCC1

18、C2Tui1、元件的作用、元件的作用 放大元件放大元件iC= iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。uo参考点参考点集电极电源，为集电极电源，为电路提供能量。电路提供能量。并保证集电结反并保证集电结反偏。偏。4.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成1、元件的作用、元件的作用 RLRB+ECEBRCC1C2Tui集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压。为变化的电压。使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的并提供适当的静态工作点。静态工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻4.3.1 共射放大

19、电路的基本组成共射放大电路的基本组成1、元件的作用、元件的作用 RLRB+ECEBRCC1C2Tui耦合电容耦合电容隔离输入输出与电路直流的联系，隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。同时能使信号顺利输入输出。4.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成1、元件的作用、元件的作用 RLRB+ECEBRCC1C2Tui2、单电源放大电路、单电源放大电路 +ECRCRB4.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基本组成1、元件的作用、元件的作用 RLui2、单电源放大电路、单电源放大电路 RB+ECRCC1C2T4.3.1 共射放大电路的基本组成共射放大电路的基

20、本组成1、元件的作用、元件的作用 2、单电源放大电路、单电源放大电路 3、组成一个放大器的基本原则。、组成一个放大器的基本原则。（1）发射结必须正偏，集电结必须反偏，以保证放大器处）发射结必须正偏，集电结必须反偏，以保证放大器处于放大状态。于放大状态。（2）对输入回路，应当使输入的电压信号变成电流信号，）对输入回路，应当使输入的电压信号变成电流信号，因为因为ic=ib（3）对输出回路，应当尽可能将信号送到负载。）对输出回路，应当尽可能将信号送到负载。（4）为保证放大器不失真地放大，直流下的电流和电压必）为保证放大器不失真地放大，直流下的电流和电压必须设置得合适。须设置得合适。 4.3.2 静态

21、工作点（静态工作点（Q点）点）ui=0时时由于电由于电源的存源的存在在IB 0IC 0IBQICQ一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置1、静态工作点的概念、静态工作点的概念RB+ECRCC1C2T在没有输入信号时，晶体管各电极的直流电流和电压，即 IBQ 、ICQ 、 UBEQ 、 UCEQ UBEQUCEQ(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。一个点称为静态工作点。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ4.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点

22、的设置1、静态工作点的概念、静态工作点的概念(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。一个点称为静态工作点。4.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置1、静态工作点的概念、静态工作点的概念RLRB+ECEBRCC1C2TuiIBQICQUBEQUCEQ4.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置2、静态工作点的估算、静态工作点的估算IBQICQUBEQUCEQ解得 IBQ=（EC-UBEQ）/RB 因为发射结正偏时UBE

23、Q0.7V或者0.3V，所以 IBQEC/RB ICQ=IBQ UCEQ=ECICQRC 由此得到Q点的四个值 由输入回路 EC=UBEQ+IBQRB 由输出回路 EC=ICQRC+UCEQ 由电流分配的关系 ICQ=IBQRB+ECRC4.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置2、静态工作点的估算、静态工作点的估算（1） 画出实际放大电路的直流通路。并在电路上标出IB、IC、UBE、UCE。（2） 根据直流通路列出输入回路、输出回路的电压方程。（3） 利用方程IC=IB。（4）解方程组得到IB、IC、UCE。UBE用估算的方法写出。 4.3.2 静

24、态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置2、静态工作点的估算、静态工作点的估算如图所示的电路，设=50，UBE（ON）=0.7v，若要求静态输出电压UOQ=0V，试求RB的值及相应的ICQ，UCEQ。 IBQ,UBEQUCEQEE=IBQRB+UBE(ON)+(1+)IBQREEE=UCEQ+(1+)IBQREICQ=IBQRC(1+)IBQ=ECICQRBEC=12VRLEE=-12VuiRC=12kRE=6k解得：UCEQ=6V RB=270kmA98. 0)1 (REICCCQ假设有一微小的输入假设有一微小的输入ui4.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点

25、）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置3、放大过程、放大过程输出的交流电压uo=-icRC RLRB+ECEBRCC1C2TuiIBQICQUBEQUCEQuBE=UBE+uiiB=IB+ibuCE=EC-iCRC=EC-(IC+ic)RC =EC-ICRC-icRC =UCE-icRCiC=iB=IB+ib=IC+ic各点波形各点波形4.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置3、放大过程、放大过程Vi=0Vi=Vsin t各点波形各点波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB4.3.2 静态工作点（静态工作

26、点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置3、放大过程、放大过程4.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置3、放大过程、放大过程结论：（1）uo与ui的相位相反。（2）uBE、iB、uCE、iC都是由直流和交流两个部分组成的。（3）我们所说的放大作用是指输出与输入的交流成分的关系，不包括直流成分。4.3.2 静态工作点（静态工作点（Q点）点）一、静态工作点的设置一、静态工作点的设置4、不设静态工作点带来、不设静态工作点带来的问题的问题RB+ECRCTuBEuiiBttt-uoiBRB+ECRCT这种失真称为非线性失真这种失真称为非线性失真

27、 1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。2. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3. 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4. 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。经电容滤波只输出交流信号。4.3.3 实现放大的条件实现放大的条件TVBBCbRcRb(a)TVCCCb1RcCb2(b)(c)T-VCCCb1RcCb2RcT+VCCCb1RcCb2

28、Rc(d)(f)TVCCCb1RcCb2VBBRbT-VCCCb1RcCb2(e)下列下列af电路哪些具有放大作用？电路哪些具有放大作用？ 放大电路的分析方法放大电路的分析方法放放大大电电路路分分析析静态分析：确定不加输静态分析：确定不加输入信号时放大电路的工入信号时放大电路的工作状态，估算静态工作作状态，估算静态工作点即点即IB、IC、UBE、UCE。 动态分析：计算出加动态分析：计算出加上输入信号后放大电上输入信号后放大电路的各项主要技术指路的各项主要技术指标，如电压放大倍数标，如电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻Ri、输、输出电阻出电阻Ro等。等。 估算法估算法图解法图解法微变等效电微

29、变等效电路法路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真4.3.4 直流通道和交流通道直流通道和交流通道 放大电路中各点的电压或电流都是在静态直放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流的作用不同。如果电但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。直流所走的通道是不同的。交流通道：交流通道：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。直流通道：直流通道

30、：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。1、对直流信号（只有、对直流信号（只有+EC）开路开路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC4.3.4 直流通道和交流通道直流通道和交流通道 2、对交流信号、对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路4.3.4 直流通道和交流通道直流通道和交流通道 )()()()()(mAmV2612001EebbbbebeIrriur4.3.5 微变等效电路分析法微变等效电路分析法

31、2、输入电阻、输入电阻hie（rbe）的近似估算）的近似估算 cebre是发射区的体电阻，很小，通常可以忽略 Rbb是基区的体电阻，在频率不太高时约为200发射结电阻re) 1(26mvusEBEeIiEEeIurmvieImvdudirEmvusBEEeBE26261126又因工作在Q点上，故 EeEEImvrIi26,则ebbbebbbbberriririu)()(114.3.5 微变等效电路分析法微变等效电路分析法3、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标uirbe ibibiiicuoRBRCRL rcehreuceuirbe ibibiiicuoRBRL rcehreuceCLL

32、R/RR4.3.5 微变等效电路分析法微变等效电路分析法3、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标（1） 求Au=U0/Ui Ube=Ui Uce=Uo 于是由输入回路： Ui=rbeIb+hreUo （1） 由输出回路： （2） 由（2）得： uirbe ibibiiicuoRBRL rcehreuceCLLR/RRoLLcebLceLboURRgIRgRIU/11或)/(LceobLoRrUIRIoU4.3.5 微变等效电路分析法微变等效电路分析法3、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标（1） 求Au=U0/Ui Ube=Ui Uce=Uo 于是由输入回路： Ui=rbeIb+h

33、reUo （1） 由输出回路： 由（2）得： oLLcebLceLboURRgIRgRIU././.11或代入（1）中得： 则得 oreLLcebeiUhURRgrU.)(01oLLreLcebebeURRhRgrr.)(LrecebebeLVRhgrrRA.)(LoeobLoRhUIRIoU4.3.5 微变等效电路分析法微变等效电路分析法3、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标（1） 求Au=U0/Ui)(LrecebebeLVRhgrrRAuirbe ibibiiicuoRBRL rcehreuce rbe 103() 102 gce 10-8(s) hre 10-4 beLVrRA

34、4.3.5 微变等效电路分析法微变等效电路分析法3、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标（1） 求Au=U0/Uiuirbe ibibiiicuoRBRL rcehreuce rbe 103() 102 gce 10-8(s) hre 10-4 beLVrRA 负号说明输出电压与输入电压是反向的 Au与Rc有关，适当增加Rc，在一定范围内可以提高Au。 Au与hfe的关系：在hfe较小时，增加hfe，Au可以提高，但不是一个正比关系。在hfe较大时，Au与hfe基本无关。4.3.5 微变等效电路分析法微变等效电路分析法3、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标（1） 求Au=U0/U

35、iuirbe ibibiiicuoRBRL rcehreuce用简化的h参数等效电路计算 beLiourRUUAuirbe ibibiiicuoRBRL rce由输入回路：Ui=hieIb 由输出回路： Uo=-ICRL=-hfeIbRL 4.3.5 微变等效电路分析法微变等效电路分析法3、 计算放大器的性能指标计算放大器的性能指标（2） 求Ai=IO/Ii由输出回路：-IO=IC=hfeIb+hoeUO而 UO=IORL IbIi -IO=hfeIi+hoeIORL则 uihie ibibiiicuoRBRL rcehreuceuihie ibibiiicuoRBRL rce11Loefei

36、LoeifeoRhhARhIhI通常 hoerbeLRLR111LbeLuRrRA)()(2、求Ai=Io/IiiBBibboioiRRR)1 (IIIIIIA由于射极输出器的输入电阻Ri较大，RB的分流作用一般不能忽略，当考虑了RB的分流作用后RiIiuiRBIbRLuoIbIerbeIo3、求Ri4.3.6 射极输出器射极输出器二、电路分析二、电路分析 4、求Ro11bebbebbborIrIIIUIUR)(EooR/RR RoIbIeIIcuiRBRERLIbrbeURo而RERobeoorRRLbeiRrR)(1111LbeLuRrRA)()(iBBiRRR)1 (AbeoorRR共集

37、电极电路特点：共集电极电路特点：4.3.6 射极输出器射极输出器LbeiRrR)(1111LbeLuRrRA)()(iBBiRRR)1 (AbeoorRR三、特点：三、特点：1、 Au小于1而接近于1，且Uo与Ui同相，即输出电压与输入电压差不多，故又称为射极跟随器。2、射极跟随器有电流放大能力。3、 输入电阻高、输出电阻低。四、四、 应用应用射极跟随器通常用作隔离级，以及多级放大器的输入级和输出级。 4.3.6 射极输出器射极输出器举例分析：举例分析：电路参数如图，试计算其最大不失真输出电压是多少？ RB+ECC1C2RERLuiuo=50，hie=1k40080018k24V（1）作直流负

38、载线由输出端：EC=UCE+ICRE 得IC=0时，EC=UCE=24v UCE=0时，IC=EC/RE=30mA作出直流负载线MNMNiCuCE2430mA4 . 0R)1 (RUEIEBBECB（2） Q点IC=IB=500.4=20mAUCE=EC-ICRE=24-200.8=8vQ8204.3.6 射极输出器射极输出器举例分析：举例分析：电路参数如图，试计算其最大不失真输出电压是多少？ RB+ECC1C2RERLuiuo=50，hie=1k40080018k24V（3）根据交流负载线作动态范围MNiCuCE2430可以看到动态范围为：2U0m=10v 2Icm=34mv 因为两边不一定

39、对称，所以只能是近似值。ICQRL=8v，作交流负载线Q820v5 . 32/52/UUomoLR=RE/RL=800/400=266.61617mA5v因此输出电压的有效值为 mA122/172/IIomo4.3.7 共基极放大器共基极放大器一、电路形式一、电路形式 ：ui+ECRb2RCRsRb1CeReRLusuo二、分析计算二、分析计算 ：1、Q点+ECRb2RCRb1ReI1I2IBRb1+ECRCTRb2ReECCCCEfeCBCeBEBECbbbBURIEUhIIIRUIUUERRRU2224.3.7 共基极放大器共基极放大器三、分析计算三、分析计算 ：2、动态分析+ECRb2R

40、CRsRb1CeReRLuiuiuousRs ReRLRCusRs ReRLRCrbeIbIiIeIcIiuiuo短路短路IbLCLR/RR RCRL4.3.7 共基极放大器共基极放大器三、分析计算三、分析计算 ：2、动态分析usRs ReRLrbeIbIiIeIcIiuiuoIbbeLbebLbbebLCiourRrIRIrIRIUUA（1）电压放大倍数 Au=Uo/Ui Uo=-Ic RL（2）电流放大倍数 Ai=Io/Ii Io=-Ic=-Ib Ii=-Ie=-(Ib+Ic)=-(1+)Ib Ai=/(1+)=4.3.7 共基极放大器共基极放大器三、分析计算三、分析计算 ：2、动态分析u

41、sRs ReRLrbeIbIiIeIcIiuiuoIb（3）求Ri Ri=Ui/ (-Ie)=-Ibrbe/=rbe/(1+)usRs ReRLRCrbe（4）求Ro 当输入端短路时，电流源Ib不再输出电流，故 Ro=RCiRRiieiiRR/RRUoRo4.3.7 共基极放大器共基极放大器三、分析计算三、分析计算 ：2、动态分析+ECRb2RCRsRb1CeReRLuiuiuo3、特点：（1）uo与ui同相，Au的大小与共发射极电路相同。(2)输入电阻小，输出电阻大（3）工作频带宽，适用于高频电路。 三种组态的比较三种组态的比较电压增益：电压增益：beLc)/(rRR 输入电阻：输入电阻：b

42、eb/rR输出电阻：输出电阻：cR)/)(1()/()1(LebeLeRRrRR )/)(1(/LebebRRrR 1)/(/bebserRRRbeLc)/(rRR 1/beerRcR电流增益：电流增益：iBBRRR)(14.3.7 改进型放大器一、基本组合放大器1、共发共基组合2、共集共发组合理想的电压放大器： 输入电阻无穷大，输出电阻为零的放大器。共集放大器相似理想的电流放大器： 输入电阻为0，输出电阻为无穷大的放大器。共基放大器相似共发射极放大器既有电压增压，又有电流增益，但是其输入电阻和输出电阻和理想的电压放大器和电流放大器相差较大，经过组合可以达到理想放大器相似的性质。电流放大倍数为

43、第一极的放大器的放大倍数，但是输出电阻大大的提高电压放大倍数为第二极的放大器的放大倍数，但是输入电阻大大的提高3、三种阻态的组合CBCBCB 电流增益小于1，不能提供电流增益；尽管电压增益大，但是后极的输入电阻小，作为前极的负载，严重的影响了分压比，不能又提供电压增益CCCCCCCECCCE 电压增益小于1，不能提供电压增益；尽管电流增益大，但是后极的大的输入电阻作为前极的负载，严重影响了分流比，又不能提供电流增益。 由共集联立的共射组合，既能提供电压增益，又能提供电流增益，是广泛使用的一种组态。4.3.7 改进型放大器一、采用有源负载的共发射极放大器RCRL源负载来代替。故集电极电阻经常用有

44、信号的动态范围不大，大，使工作点近饱和区限制，集电极电阻的增的限制，二是工作点的的集电极电阻受到工艺一是集成增大，受到两个限制，阻，但是集电极电阻的增益就要增大集电极电若负载很大，提高电压beLCrRRAV)/( RLcer 4.3.8 场效应管放大电路场效应管放大电路(1) 静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流静态：适当的静态工作点，使场效应管工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。区，场效应管的偏置电路相对简单。 (2) 动态：能为交流信号提供通路。动态：能为交流信号提供通路。组成原则：组成原则：静态分析：静态分析：估算法、图解法。估算法、图解法。动态分析：动态分析：微变等效电路

45、法。微变等效电路法。分析方法：分析方法： 场效应管是电压控制器件。它利用栅源电压来控制漏极电流的变化。它的放大作用以跨导来体现，在场效应管的漏极特性的水平部分，漏极电流iD的值主要取决于vGS，而几乎与vDS无关。1、 固定偏置电路固定偏置电路 4.3.8 场效应管的直流偏置电路场效应管的直流偏置电路+EDRdRgEgTuouiT：控制器件（N沟道耗尽型MOS管）ED、Eg：直流电源C1、C2：隔直流通交流Rd：将变化的电流转化为变化的电压为保证T工作是恒流区，必须满足：UGS始终为负；UDS始终为正，且UDGUP2、自偏压电路、自偏压电路3、分压式自偏压电路、分压式自偏压电路vGSvGSvG

46、SvGSvGSSV GSVGVDDg2g1g2VRRR RID 4.3.8 场效应管的直流偏置电路场效应管的直流偏置电路Rg：使g与地的直流电位几乎相同（因上无电流）。R：当IS流过R时产生直流压降ISR，使S对地有一定的电压：UGS=ISR=IDRUGS则：则：UG US而：而：IG=0所以：所以：UDD=20VuoRSuiCSR1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10kV5212DDGURRRUmA5 . 0SGSSDRURUIV10)(DSDDDDSRRIUU4.3.8 场效应管的共源极放大电路场效应管的共源极放大电路UDD=20VuoRSuiCSR1RDRGR2RL1

47、50k50k1M10k10kGDS10k二、动态分析二、动态分析微变等效电路微变等效电路sgR2R1RGRLdRLRDgsmUggsUgsiUU)/(LDgsmoRRUgULmiouRgUUA21/ RRRrGiM0375.1ro=RD=10k4.3.8 共漏极放大器共漏极放大器源极输出器源极输出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150k50k1M10kDSC2G一、静态分析一、静态分析USUGmA50.RURUISGSSDUDS=UDD- US =20-5=15VV5211DDGURRRU4.3.8 共漏极放大器共漏极放大器源极输出器源极输出器uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL

48、150k50k1M10kDSC2GLgsmgsLgsmiouRUgURUgUUA11LmLmRgRgriro ro gR2R1RGsdRLRS微变等效电路微变等效电路二、动态分析二、动态分析21/RRRrGiM0375. 1输出电阻输出电阻 ro加压求流法加压求流法mgsmgsdogUgUIUr1SooRrr/UIdIgd微变等效电路微变等效电路ro ro R2R1RGsRSgsUgsmUg4.3.8 共漏极放大器共漏极放大器源极输出器源极输出器二、动态分析二、动态分析微变等效电路4.3.8 共栅放大器共栅放大器动态分析动态分析EDRESRdRLuigmugsgduiRdRLsRI总IiRgR

49、IUmii1RgRIURmiii11 、电压放大倍数Uo=Id=gmUgsLRUi=UgsLR Au=Uo/Ui =gm2、输入电阻 Ui=I总R=(Ii+gmUgs)R =(IigmUi)R得3、输出电阻 Ro= Rd场效应管放大电路小结场效应管放大电路小结(1) 场效应管放大器输入电阻很大。场效应管放大器输入电阻很大。(2) 场效应管共源极放大器场效应管共源极放大器(漏极输出漏极输出)输入输入输出反相，电压放大倍数大于输出反相，电压放大倍数大于1；输出电；输出电阻阻=RD。(3) 场效应管源极跟随器输入输出同相，电场效应管源极跟随器输入输出同相，电压放大倍数小于压放大倍数小于1且约等于且约

50、等于1；输出电阻；输出电阻小。小。4.4.1 基本电路基本电路 特点：特点：结构对称。结构对称。4.4 差动放大器差动放大器ui24.4.2 性能特点性能特点 2、 工作原理当ui=0时，ui1=ui2=0，一方面uo1=uo2=0，另一方面UC1=UC2，可见，在电路完全对称的情况下，输入信号为零时，输出信号也为零。当uI0时，ui1=-ui2， 则uo1=-uo2，同时UC1=UC2，则输出信号uo=uo1-uo2=2uo1，即输入信号不为零时，输出信号也不为零。uiuo2 1、 共模信号与差模信号共模信号：两信号的幅值相等，位相相同，频率相同。差模信号：两信号的幅值相等，位相相反，频率相

51、同。ui2ui1uoRCR1RsRCR1Rs+ECuiuo1uo14.4 差动放大器差动放大器4.4.2 性能分析性能分析 3、差模输入电阻： 差模输入电阻是从差分对放大器两端看进去的电阻，它是两个发射极电路看进去的电阻之和。4、差模输出电阻单端输出时的差模输出电阻为共发射极的输出电阻。双端输出时的差模输出电阻为两个共发射极的输出电阻之和ui2ui1uoRCR1RsRCR1Rs+ECuiuo1uo1ui2ui1uoRCR1RsRCR1Rs+ECuiuo1uo14.4.2 性能分析性能分析 5、 差模放大倍数： 4.4 差动放大器差动放大器即这种电路的电压放大倍数与单管放大器的电压放大倍数相同。

52、 2/LCLRRR besLbesbLboourRRrRIRIUUA)(211besLurRRA2besLuioioiiooiourRRAUUUUUUUUUUA11111212122总的差模电压放大倍数：RL RL/2共模等效电路ui2ui1uoRCR1RsRCR1Rs+ECuo1uo1ECREECRCRLRLREER2EER21R1R两边加相同的电压时，集电极电路同时增大，同时减小，流过REE的交流电流是单管的两倍，相当于发射极接有2 REE。CRLREER21R4.4 差动放大器差动放大器4.4.2 性能分析性能分析 6、共模输入电阻：7、共模输出电阻8、共模放大倍数差分放大器的任一端看进

53、去的共模输入电阻EEbeicRrR21)(差分放大器的任一端的共模输出电阻为COCRR单端输出时EEbeLcicocVCRrRRvvA)()/(12双端输出时0icocVCvvACRLREER21R4.4.2 性能分析性能分析 9、 共模抑制比（Common - Mode Rejection Ratio) 4.4 差动放大器差动放大器ui2ui1uoRCR1RsRCR1Rs+ECuiuo1uo1 对理想的差动放大器：CMRR= 一般的差动放大器： CMRR=60dB（左右） 差分放大电路能有效地放大差模信号，而对共模信号有很强的抑制能力。这是它的主要优点。差模放大倍数越大，共模放大倍数越小，即

54、对共模信号的抑制能力越强，说明放大器的性能越好。 )dB(AAlg20AACMRRucuducud-EC10、 对零点漂移的抑制 由于电路完全对称，当温度变化时，两管的零漂总是一样的，这相当于在两管的输入端加了一个共模信号，uic1=uic2，则uoc=Auuic=Au(uic1-uic2)=0差分放大器可以完全抑制共模信号。ui2ui1uoRCR1RsRCR1Rs+ECuiuo1uo14.4 差动放大器差动放大器4.4.2 性能分析性能分析 后面讨论4.4 差动放大器差动放大器11、合成信号的输出在任意信号的作用下：差分放大器的输出CMRiiCMRicidiivdidvdooicCMRidv

55、didvdicVCodocoicCMRidvdidvdicVCodocokvvkvvvvAvAvvvvKvAvAvAvvvvKvAvAvAvvv2121210212112121211212121)(双端输出时可见，共模抑制比越大，差分放大器的任意一输出端的电压也就越反映两个输入电压的差值。可以看成是输入差模电压的误差电压。共模抑制比越大，差分输出端的任意一电压就越正确的反映两输入电压的差值。4.4 差动放大器差动放大器4.4.3 电路不对称的影响电路不对称的影响 2、双端输出时的共模抑制比 理想对称时，输入差模信号只有差模信号输出，输入共模信号只有共模信号输出。 实际输入时，无论输入差模还是共

56、模信号，都出现差模信号和共模信号输出。制比是双端输出时的共模抑电压的增益是共模电压转换为差模电压的增益是差模电压转换为差模)()()()()()()()(dcvddvCMRdcvddviiCMRiiddvicdcvidddvAAKAAvvkvvAvAvAv21212104.4.3 电路不对称的影响电路不对称的影响 3、失调与温漂（1）、输入失调电压 电路在两边不对称的条件下，零输入时，双端输出不为零的现象，叫做差分放大器的失调，输入失调电压定义为：输出电压除以差模放大倍数。 实际的电路中的输入失调电压产生的原因是集电极的电阻不相等和两管的发射结的面积不相等，导致两管的恒流的分配不等。EECCs

57、SsSSSCCsSssSscCccCcIIIIIIIIIIIIIIIIIRRRRRR1121212121222222/则得：例如：)()()/)()/()/)()/()()(CCSSTCCSSEECOIOCEESSCEECQCQoCCSSEECCCCCCCCQCCSSEECCCCCCCCQSSEECSSEECRRIIVRRIIIRVVRIIIRIVVVRRIIIVRRIVVRRIIIVRRIVVIIIIIIII22222212222122212212212211214.4 差动放大器差动放大器（3）、失调模型与调零电路（2）、输入失调电流： 差分放大器的输入端一般都接有信号源内阻，由于两管的电

58、流放大倍数不同，造出集电极电流不等，为了使集电极的电流相等，在输入端引入的电流不等，在信号源电阻上产生电压，其差值是作用在两个输入端的输入失调电压。通常在输入端引入的两个电流的差值称为输入失调电流222112121/ )(IOBBQIOBBQBQBQBBQBQIOIIIIIIIIIIII)(/,/CQCQCQCQBQBQIOIIIIIII2121212122SIOIOSIOSIOIORIVRIRIVVIO)()(2121SRSRIOI21IOI21BIBIIOV（4）、失调电压与失调电流的温度漂移ui2ui1RCRsRCRs+VCC-VEEui1RCRsRCRs+VCC-VEEui2发射极调零

59、电路集电极调零电路必须注意：调零电路不可能更随温度得变化而变化，故调零电路可以克服失调，但是不能消除温漂。当环境的温度变化时，失调电压与失调电流随着温度的变化而变化，且与失调电压与失调电流成正比，要减小温度的漂移，就要减小失调电压与失调电流。4.4 差动放大器差动放大器4.4.4 差模传输特性差模传输特性 )()()()()(TidEEccTidEEEECTidEEEEVvVvEEEEVvEEcVvvccccccEEVvscVvscVvthIiiVvthIIiVvthIIeeIIeIieiiiiiiIeIieIiTidTidTidTBEBETBETBE222121221211121211112

60、121112121211221ui2ui1uoRCR1RsRCR1Rs+VCCuiuo1uo1-VEE4.4 差动放大器差动放大器4.4.4 差模传输特性差模传输特性 1、vid=0时0221)(TidEEccVvthIii2、当vid很小时TidEEccVvIii2213、当vid很大时)()()(mVvmVvIvkIiiididEEidEEcc104110412214、当vid在26毫伏到104毫伏之间时531523xxxxth)(利用其非线性可以实现非线性运算功能1、结构、结构为了使左右平衡，可设为了使左右平衡，可设置调零电位器置调零电位器: uoui1+UCCRCT1RsRCT2Rsu