基本放大电路

1、(2-1)第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.1 共射极放大电路共射极放大电路 2.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 2.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 2.4 静态工作点稳定的放大电路静态工作点稳定的放大电路 2.5 基本共集放大电路基本共集放大电路 2.6 场效应晶体管基本放大电路场效应晶体管基本放大电路 2.7 多极放大电路多极放大电路 2.8 差分放大电路差分放大电路 2.9 功率放大电路功率放大电路(2-2)绪论绪论1 放大的概念放大的概念能量守恒的放大：放大镜放大物体，利用杠杆移动重物，变压能量守恒的放大：放大镜放大物体，利用杠杆移动重物，变压器放大电压：将

2、原物形状或大小按一定比例放大。器放大电压：将原物形状或大小按一定比例放大。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电压或电流无失真地电压或电流无失真地放大成较大的信号放大成较大的信号(功率放大功率放大)。其基本特征是功率放大。本质是。其基本特征是功率放大。本质是能量能量的控制和转换的控制和转换：小信号控制大信号，在输入信号作用下，通过放大：小信号控制大信号，在输入信号作用下，通过放大电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量。能够控制能量的电路将直流电源的能量转换成负载所获得的能量。能够控制能量的元件：元件：有源元件：有源元件：T。前提：。前提：不失真不失真（晶

3、体管：放大区；场效应管：（晶体管：放大区；场效应管：恒流区）。这里所讲的主要是电压放大电路。恒流区）。这里所讲的主要是电压放大电路。(2-3)图为电子学中利用扩音机放大声音的原理框图：图为电子学中利用扩音机放大声音的原理框图：电电信信号号足够强足够强电信号电信号微弱微弱强得多强得多(2-4)2 放大电路的性能指标放大电路的性能指标一、放大倍数一、放大倍数ioiiiIIAA电流放大倍数电流放大倍数:反映了输出反映了输出电流电流和输入和输入电流电流的幅值比与相位差的幅值比与相位差iouuuUUAA电压放大倍数电压放大倍数:反映了输出反映了输出电压电压和输入和输入电电压压的幅值比与相位差的幅值比与相

4、位差ioiuIUA.ioiuUIA互阻放大倍数互阻放大倍数互导放大倍数互导放大倍数任何一个放大电路都可以看成为一个两端口网络任何一个放大电路都可以看成为一个两端口网络:信号源信号源负载负载复数复数)(.ioXXA (2-5)二、输入电阻二、输入电阻输入电阻输入电阻是衡量放大电路从信号源获取电流大小的参数。输入是衡量放大电路从信号源获取电流大小的参数。输入电阻越大，从信号源获取的电流越小，对信号源的影响越小。电阻越大，从信号源获取的电流越小，对信号源的影响越小。即：即：Ri 越大，越大，Ii 就越小，就越小，ui 就越接近就越接近uS。iiiIUR从放大电路输入端看进去的等效电阻称为从放大电路输

5、入端看进去的等效电阻称为输输入电阻入电阻，定义为输入电压有效值和输入电流，定义为输入电压有效值和输入电流有效值之比：有效值之比：(2-6)三、输出电阻三、输出电阻放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当于信号源，而言，相当于信号源，放大电路的输出可以等放大电路的输出可以等效成一个有内阻的电压源，从输出端看进去的等效内阻称为效成一个有内阻的电压源，从输出端看进去的等效内阻称为输出输出电阻。电阻。OLOLOURRRULOOORUUR1若空载时的输出电压有效值为若空载时的输出电压有效值为Uo 带带负载后的输出电压有效值为负载后的输出电压有效值为Uo，则，则1、2、所有的电源置零，所有的电源置零，加

6、压求流求电阻法加压求流求电阻法.0SLURoooIUR输出电阻如何确定？输出电阻如何确定？(2-7)1. 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出电压。LoooRUUr) 1(roUsRLUo步骤：步骤：3. 计算。计算。Uo/OLoLOURrRU(2-8)四、通频带四、通频带fAuAum0.7AumfL下限截下限截止频率止频率fH上限截止上限截止频率频率通频带：通频带：fbw=fH fL通频带越宽，放大电路对不同频率信号的适应能力越强。通频带越宽，放大电路对不同频率信号的适应能力越强。音频：音频：20HZ20KHZ用于衡量放大电路对不同频率信号

7、的适应能力。用于衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。放大倍数随频率变化曲线放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线幅频特性曲线低频段低频段中频段中频段通频带通频带高频段高频段(2-9)3.符号规定符号规定(2-10)uAt符号规定符号规定UA大写字母、大写下标，表示直流量大写字母、大写下标，表示直流量uA小写字母、大写下标，表示总量小写字母、大写下标，表示总量ua小写字母、小写下标，表示交流瞬时量小写字母、小写下标，表示交流瞬时量ua总量总量交流分量交流分量UA直流分量直流分量 Ua大写字母、小写下标，表示交流有效值大写字母、小写下标，表示交流有效值总量总量=直流分量直流分量+交流分量交流分量(2

8、-11)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电路共射放大电路共基放大电路共基放大电路共集放大电路共集放大电路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 2.1.1 基本共射极放大电路组成基本共射极放大电路组成 2.1 基本共射极放大电路基本共射极放大电路(2-12)共射放大电路共射放大电路放大元件放大元件iC= iB，工作在放大区，工作在放大区，要保证集电结反要保证集电结反偏，发射结正偏。偏，发射结正偏。uo输入输入输出输出参考点参考点uiVBBRb+VCCRCTui(2-13)共射放大电路组成共射放大电路组成使发射结正偏，使发射结正偏，并提供适当的静并提供适

9、当的静态工作点。态工作点。基极电阻基极电阻Rb ，调整，调整限制限制IBVBBRb+VCCRCTui(2-14)共射放大电路共射放大电路集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。VBBRb+VCCRCTui(2-15)共射放大电路共射放大电路集电极电阻，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。VBBRb+VCCRCTui(2-16)耦合电容：耦合电容：电解电容，有极性。电解电容，有极性。大小为大小为10 F50 F作用：作用：隔离输隔离输入输出与电路入输出与电路直流的联系，直流的联系，同时能使信号同时能使信号顺利

10、输入输出。顺利输入输出。RB+ECEBRCC1C2T(2-17)可以省去可以省去电路改进：采用单电源供电电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T(2-18)单电源供电电路单电源供电电路+ECRCC1C2TRB(2-19)2.1.2 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流放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流量上附加了小的交流信号。量上附加了小的交流信号。但是但是,电容和电感等元件对交、直流的作用不同。电容和电感等元件对交、直流的作用不同。比如，如果电容容量足够大，可以认为它对交流不比如，如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流

11、短路。而对直流可以看成断路，起作用，即对交流短路。而对直流可以看成断路，这样，交直流所走的通道是不同的。这样，交直流所走的通道是不同的。这样就有了这样就有了交流通道交流通道（只考虑交流信号的分电（只考虑交流信号的分电路）和路）和直流通道直流通道（只考虑直流电源的分电路）。不（只考虑直流电源的分电路）。不同的信号可以分别在不同的通道分析。同的信号可以分别在不同的通道分析。(2-20)交流通道交流通道是输入信号作用下交流信号流经的通是输入信号作用下交流信号流经的通路，用于研究动态参数。路，用于研究动态参数。交流通路：交流通路：耦合电容视为短路。耦合电容视为短路。 无内阻的直流电源视为短路。无内阻的

12、直流电源视为短路。直流通道直流通道是直流电源作用下直流电流流经的通路，是直流电源作用下直流电流流经的通路，也是静态电流流经的通道，用于研究静态工作点。也是静态电流流经的通道，用于研究静态工作点。直流通路：直流通路：电容视为断路电容视为断路 电感视为短路。电感视为短路。 信号源视为短路，但应保留其内阻。信号源视为短路，但应保留其内阻。(2-21)Rb+VCCRCC1C2例：例：RL断路断路断路断路(2-22)Rb+VCCRC直流通道直流通道(2-23)Rb+VCCRCC1C2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uiuORL(2-24)RbRCRLuiuo交流通道交

13、流通道Rb+VCCRCC1C2短路短路短路短路置零置零uiuORL(2-25)2.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路分放大电路分析方法析方法静态分析静态分析动态分析动态分析估算法估算法图解法图解法微变等效电路法微变等效电路法图解法图解法计算机仿真计算机仿真分析放大电路分析放大电路就是在理解放大电路的工作原理的基础上求解静态就是在理解放大电路的工作原理的基础上求解静态工作点工作点IBQ , UBEQ , UCEQ, ICQ和各项动态参数和各项动态参数AU, Ri, Ro本节以基本共射放大电路为例，针对电路中存在非线性器件本节以基本共射放大电路为例，针对电路中存在非线性器件,而且而且

14、直流量与交流量同时作用的特点，提出分析方法。直流量与交流量同时作用的特点，提出分析方法。(2-26)2.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析ui=0时时VBBRb+VCCRCTui当当ui0时，时，IB、IC、UBE、UCE称为放大电路称为放大电路的的静态工作点静态工作点，常记为常记为IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。近似估算中，近似估算中，取取| UBEQ |=0.7V（硅管），（硅管），| UBEQ |0.2V(锗管）。锗管）。(2-27)一、静态工作点的图解法分析一、静态工作点的图解法分析1.输入分析输入分析uBEiB满足满足什么关系？什么关系？（1）、输入特性。）、输入特性。（2

15、）、当）、当ui0，uBE=VBBiBRb。(2-28)uBE=VBBiBRbVBBbBBRV直流负载线直流负载线与输入特性与输入特性的交点就是的交点就是Q点点QiBuBEIBQUBEQ(2-29)uCEiC满足满足什么关系？什么关系？2、uCE=VCCiCRC。2.输出分析输出分析1、iB= IBQ的输出特性曲线。的输出特性曲线。(2-30)iCuCEuCE=VCCiCRCVCCCCCRV直流负载线直流负载线与输出特性与输出特性的交点就是的交点就是Q点点QiB= IBQICQUCEQCR1斜率(2-31)二、静态工作点的估算法分析二、静态工作点的估算法分析ui=0时时IBQICQIEQ=IB

16、Q+ICQVBBRb+VCCRCTuiICQ=IBQ(2-32)基本放大电路的静态工作点表达式基本放大电路的静态工作点表达式bBEQBBBQRUVI BQCQII CCQCCCEQRIVU IBQICQUCEQ VBBRb+VCCRCT(2-33)基本放大电路的静态工作点基本放大电路的静态工作点IBQICQUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)VBBRb+VCCRCTui(2-34)(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出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。特性曲线上的一个点称为静态工作点。iBuBEQIBQUBEQiCuCEQ

17、UCEQICQIBQ(2-35)2.3放大电路的动态分析放大电路的动态分析在放大电路的输入端加上在放大电路的输入端加上ui后的工作状态成为后的工作状态成为动态。是在原来静态的基础上叠加了一个交流动态。是在原来静态的基础上叠加了一个交流分量。分量。(2-36)tui iBt IBQICQUCEQ t iC t uCE t uO tui iBt IBQICQ t iC UCEQ t uCE t uO iB=IBQ+ibiC=ICQ+icuCE=UCEQ+ucuo=uce(2-37)1、用图解法描绘放大电路各处的电流和电压的波形、用图解法描绘放大电路各处的电流和电压的波形作图步骤作图步骤（1） 确定

18、放大器的直流工作状态。确定放大器的直流工作状态。（2） 按照输入电压的变化规律，在输入特性上画出按照输入电压的变化规律，在输入特性上画出iB的波形。的波形。（3） 在输出特性上按在输出特性上按iB的波形作出的波形作出iC和和uCE的波形。的波形。注意：注意： 各级电流和电压的交流分量是总瞬时值的一部分。虽然极性各级电流和电压的交流分量是总瞬时值的一部分。虽然极性和方向始终不变，但为了分析和计算方便，其中交流分量的极性和方和方向始终不变，但为了分析和计算方便，其中交流分量的极性和方向可以认为是变化的。这样对交流分量的分析就存在一个假定正方向向可以认为是变化的。这样对交流分量的分析就存在一个假定正

19、方向的问题。的问题。 各级电流和电压的交流成分保持一定的相位关系：输出电压与输入各级电流和电压的交流成分保持一定的相位关系：输出电压与输入电压相位相反是共射极电路的重要特点之一。电压相位相反是共射极电路的重要特点之一。 (2-38)IBUBEQuCE怎么变化怎么变化iBtiCtuit用图解法描绘放大电路各处的电流和电压的波形用图解法描绘放大电路各处的电流和电压的波形ICUCEQuCEt(2-39)关于交流负载线关于交流负载线icLcecLcceRuiRiu1,其中：其中：CLLRRR/uceRBRCRLuiuo交流通路交流通路(2-40)即：交流信号的变化沿着斜率为：即：交流信号的变化沿着斜率

20、为：LR1的直线。的直线。这条直线通过这条直线通过Q点，称为点，称为交流负载线交流负载线。(2-41)交流负载线的作法交流负载线的作法ICUCEECCCREQIB过过Q点作一条直线，斜率为：点作一条直线，斜率为：LR1交流负载线交流负载线(2-42)IBUBEQiBtuit2、根据图解的结果计算放大器的放大倍数、根据图解的结果计算放大器的放大倍数Au=Uo/Ui Ai=Io/Ii iCtICUCEQuCEt(2-43)3 失真分析失真分析在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号不能（即线性放大）；如

21、果两者不成比例，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载设置在交流负载线的中间部分。如果线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。饱和区，则造成非线性失真。下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载下面将分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载(RL= )。(2-44)iCuCEuo可输出的可输出的最大不失最大不失真信号真信号选择静态工作点选择静态工作点ib(2-45)iCuCEuo1）Q点过

22、低，信号进入截止区点过低，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(2-46)iCuCE2） Q点过高，信号进入饱和区点过高，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输入波形输入波形uo输出波形输出波形(2-47)求放大电路最大不失真输出电压求放大电路最大不失真输出电压UOM峰值峰值minVCCUCEQ， UCEQ UCES2峰值峰值 OMU(2-48)4、电路参数的改变时对电路参数的改变时对Q点的影响点的影响 ICUCEBBECBRUEIQCCREECRB+ECRCT（1） RB的影响 若改变RB，就会改变偏流IB RBEC

23、/RBIBQQ（2） RC的影响若改变RC，直流负载线的斜率会发生变化RCEC/RCQ右移Q(2-49)ICUCEBBECBRUEIQCCREECRB+ECRCT（3） 电源EC的影响改变EC，直流负载线发生平移 ECQRB、RC、EC的改变都对Q点的位置有影响，但RB的影响最大，故为了得到合适的Q点，常常调节RB。 Q(2-50)2.3.22.3.2微变等效电路法的微变等效电路法的 动态分析动态分析一、三极管的微变等效电路一、三极管的微变等效电路1. 输入回路输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。小范围内近似线性。 uBE iBbbeBBEb

24、eiuiur对输入的小交流信号而言，对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻三极管相当于电阻rbe。)mA()mV(26)1 ()(300EbeIrrbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。对于小功率三极管：对于小功率三极管：(2-51)对于小功率三极管：对于小功率三极管：)()(26)1()(300mAImVrEQbe rbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。为温度电压当量。为温度电压当量。为基区体电阻；为基区体电阻；或或TbbCQTbbbeEQTbbbeUrIUrrIUrr/)1( 理论计算得：理论计算得：(2-52)2. 输出回路输出回路iCuCE)(bBcCC

25、iIiIibBiI所以：所以：bcii(1) 输出端相当于一个受输出端相当于一个受ib 控制的控制的电流源。电流源。近似平行近似平行(2) 考虑考虑 uCE对对 iC的影响，输出端的影响，输出端还要并联一个大电阻还要并联一个大电阻rce。rce的含义的含义 iC uCEcceCCEceiuiur(2-53)ubeibuceicubeuceicrce很大，很大，一般忽略。一般忽略。3. 三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路rbe ibib rcerbe ibibbce等等效效cbe(2-54)二、放大电路的微变等效电路二、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替将交流通道

26、中的三极管用微变等效电路代替:交流通路交流通路RBRCRLuiuouirbe ibibiiicuoRBRCRL(2-55)三、电压放大倍数的计算三、电压放大倍数的计算bebirIULboRIUbeLurRALCLRRR/特点：特点：负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI(2-56)四、输入电阻的计算四、输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。输入电阻的定义：输入电阻的定义：iiiIUr是

27、动态电阻。是动态电阻。rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbIbeBrR /beriiiIUr电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。(2-57)五、输出电阻的计算五、输出电阻的计算对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。是输出电阻。计算输出电阻的方法：计算输出电阻的方法：(1) 所有电源置零，然后计算电阻（对有受控源的所有电源置零，然

28、后计算电阻（对有受控源的电路不适用）。电路不适用）。(2) 所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。(2-58)CoooRIUr所以：所以：用加压求流法求输出电阻：用加压求流法求输出电阻：oUrbeRBRCiIbIcIbI00oI(2-59)问题：问题：Au 和和 Aus 的关系如何？的关系如何？定义：定义：iouUUAsousUUA放放大大电电路路RLRSoUiUsU.0.SiisousUUUUUUASiSiiUrRrUuiSiusArRrA六、源电压放大倍数六、源电压放大倍数(2-60)2.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定为了保证放大电路的稳

29、定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，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，电源电压波动、元件老化、环境温度变化等，都会引起晶体管和电路元件参数的电源电压波动、元件老化、环境温度变化等，都会引起晶体管和电路元件参数的变化，造成静态工作点的不稳定。其中，变化，造成静态工作点的不稳定。其中，温度的变化严重影响静态工作点。温度的变化严重影响静态工作点。对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、 和和ICEO 决定，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。这三个参数随温度而

30、变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。TUBE ICEOQ(2-61)一、温度对一、温度对UBE的影响的影响iBuBE25C50CTUBEIBICBBECBRUEI2.4.1温度对静态工作点的影响温度对静态工作点的影响(2-62)二、温度对二、温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ 总的效果是：总的效果是：温度上升时，温度上升时，输出特性曲输出特性曲线上移，造线上移，造成成Q点上移。点上移。(2-63)小结：小结：TIC 固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定的。点是不稳定的。 Q点不稳点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，定可能会导致静态

31、工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、度升高、 IC增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变化。保持点的变化。保持Q点基本稳定。点基本稳定。常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。电路见下页。见下页。(2-64)2.4.2分压式偏置电路：分压式偏置电路：RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo静态分析静态分析I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路直流通路RE射极直流射极直流负反馈电阻负反馈电阻CE 交流交流旁旁路电容路电容(

32、2-65)1.Q点稳定原理目标目标：温度变化时，使：温度变化时，使I IC C维持恒定。维持恒定。 如果温度变化时，如果温度变化时，基极基极电位能基电位能基本不变本不变，则可实现静态工作点的稳定。，则可实现静态工作点的稳定。基极电位基本不变的条件：基极电位基本不变的条件：I1 IBQ 则则CCb2b1b1BQVRRRUT ICQ IEQ ICQ UEQ 、UBQ不变不变 UBE IBQ （负反馈）（负反馈）（一般取（一般取 I1 =(510)IBQ ， UBQ =3V5V ）(2-66)2.Q点的估算CCb2b1b1BQVRRRUCQeBEQBQEQIRUUI)(ecCQCCeEQcCQCCC

33、EQRRIVRIRIVU1EQIIICQBQ(2-67)3.动态参数的估算画出如图所示阻容耦合电路的交流通路和微变等效电路若将若将Rb1/Rb2看成一个电阻看成一个电阻Rb则右图与阻则右图与阻容耦合共射放大电路的交流等效电路完全容耦合共射放大电路的交流等效电路完全相同相同beLurRAiiiIURbebrR /CoooRIURLCLRRR/bebbrRR/211Rb2(2-68)CE的作用：交流通路中，的作用：交流通路中， CE将将RE短路，短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。对交流不起作用，放大倍数不受影响。问题问题1：如果去掉如果去掉CE，放大倍数怎样？放大倍数怎样？I1I2IBR

34、B1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo(2-69)去掉去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路：后的交流通路和微变等效电路：rbeRCRLoUREiUiIbIcIbIRBEbbebiRIrIU)1 (LboRIUEbeLuRrRA)1 (RB1RCRLuiuoRB2RE则且若, 1,)1 (beerRLcLeLou/ RRRRRUUAi(2-70)去掉去掉CE后的微变等效电路后的微变等效电路)1(/)1()1(EbeBbBEbbebEbbebiiiRrRIRRIrIRIrIIUr rbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR RE折算折算(2-71)用加压求流法求输出电阻。用

35、加压求流法求输出电阻。IUbIcIrbeRCREbIRBRSbI)1 (0)1 ()(21EbbeBBSbRIrR/R/RI0bI0cICoRr 可见，去掉可见，去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。，但输入电阻增大了。(2-72) 2.5基本共集放大电路基本共集放大电路 2.5 .1电路组成电路组成RB+ECC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道直流通道(2-73)一、静态分析一、静态分析IBIEEBBECBRRUEI)1 (BEII)1 (EECCERIEU折算折算RB+ECRE直流通道直流通道CEBBEBBERIURI)1 (2-

36、74)二、动态分析二、动态分析RB+ECC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道交流通道(2-75)RBRERLuiuo交流通道交流通道rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路(2-76)LeoRIULELRRR/LbRI）（1LebebiRIrIULbbebRIrI)1 (LbbebLbuRIrIRIA)1 ()1 (LbeLRrR)1 (1）（1. 电压放大倍数电压放大倍数rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI(2-77)1.,)1 (LbeRr所以所以，1uA但是，输出电流但是，输出电流Ie增加了。增加了。2.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，

37、故输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称称电压跟随器电压跟随器。结论：结论：LbeLuR)(rRA11）（(2-78)2. 输入电阻输入电阻RBbiIII输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大响较小且取得的信号大(ri与与RL有关与有关与RS无关）。无关）。R)(r/RIUrLbeBiii1rbeiUbIRERLRBoUcIbIiIRBIBiRBRUILbeibR)(rUI1(2-79)3. 输出电阻输出电阻用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。robIiIrbeRERBcIbISURSrbeRE

38、RBRSbIcIbIiIeIUIebbIIII.)11(URRrRURrURrUESbeEsbesbeBssRRR/:设电源置电源置0IUro)11/(1EsbeRRr1/sbeERrR r0与与RS有关与有关与RL无关无关(2-80)一般：一般：1sbeERrR所以：所以：1sbeoRrr射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。IUro)11/(1EsbeRRr1/sbeERrR所谓所谓带负载能力强带负载能力强，是指当负载变化时，放大倍数基，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。本不变。roUsRLUo(2-81)讨论讨论1、将共集放大电路放在电路的首级

39、，可以、将共集放大电路放在电路的首级，可以提高输入电阻。提高输入电阻。2、将共集放大电路放在电路的末级，可以、将共集放大电路放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能。降低输出电阻，提高带负载能。3、将共集放大电路放在电路的两级之间，、将共集放大电路放在电路的两级之间，可以起到电路的可以起到电路的匹配作用匹配作用。(2-82)2.8 电路如图P2.811所示，晶体管的 100，=100。（1）求电路的Q点、AU Ri和Ro；（2）若电容Ce开路，则将引起电路的哪些动态参数发生变化？如何变化？VVRRRU2CCb2b1b1BQCQeBEQBQEQ1ImARRUUIfVRRIRIVUf7 .

40、5eEQcCQCCCEQAII10CQBQbbr(2-83)交流通路交流通路Rb1RcRLuiuoRb2Rf微变等效电路：微变等效电路：rbeRcRLoURfiUiIbIcIbIRbkIUrrCQTbbbe7 .2k7 . 3)1 (fbeb2b1iRrRRR7 . 7)1 ()(fbeLcRrRRAuk5coRR（2）Ri增大，增大，Ri4.1k伲伲uA减小，减小，efLRRRAu1.92 (2-84)2.9设图设图P2.9所示电路所加输入电压所示电路所加输入电压为正弦波。试问：为正弦波。试问：（1）AU1=/?AU2 =/?（2）画出输入电压和输出电压）画出输入电压和输出电压ui、uo1、

41、uo2 的波形；的波形；(2-85)2.10 电路如图电路如图P2.18所示，晶体管所示，晶体管的的 80，rbe=1k。 （1）求出）求出Q点；点； （2）分别求出）分别求出RL和和RL3k时电路的和时电路的和Ri； （3）求出）求出Ro。 (2-86)bIiIrbeRERBcIbISURS(2-87) 2.6 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。恒流区，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

42、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：微变等效电路法。微变等效电路法。分析方法：分析方法：(2-88)很大，很大，可忽略。可忽略。 2.6.1场效应管的微变等效电路为：场效应管的微变等效电路为：GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds(2-89)2.6.2 场效应管的共源极放大电路场效应管的共源极放大电路一、静态分析一、静态分析求：求：UDS和和 ID。设：设：UGUGS则：则：UG US而：而：IG=0所以：所以：UDD=20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10kV521

43、2DDGURRRUmA5 . 0SGSSDRURUIV10)(DSDDDDSRRIUU(2-90)uoUDD=20VRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150k50k1M10k10kGDS10k二、动态分析二、动态分析sgR2R1RGRLdRLRD微变等效电路微变等效电路gsmUggsU(2-91)sgR2R1RGRLdRLRDgsUgsmUgiUoUgsiUU)/(LDgsmoRRUgULmuRgA21/ RRRrGiM0375.1ro=RD=10k (2-92)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

44、放大器场效应管共源极放大器(漏极输出漏极输出)输入输出输入输出反相，电压放大倍数大于反相，电压放大倍数大于1；输出电阻；输出电阻=RD。(3) 还有源极跟随器（共漏极放大器），共栅极还有源极跟随器（共漏极放大器），共栅极放大器。放大器。(2-93)2.7 多级放大电路多级放大电路(2-94)1. 直接耦合直接耦合 级间耦合：多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级；级与级之间的连接称之为耦合。多级放大电路有四种基本耦合方式：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。 将前一级的输出用导线直接连接到后一级的输入端的耦合方式，称之为直接耦合。 + iuRb1 T1 T2 图图 3.1.1a 直直接

45、接耦耦 合合多多级级 放放大大电电路路 Rc1 + ouRc2 +Vcc Rb2 从图中可以看出从图中可以看出: :直接耦合放直接耦合放大电路的静态工作点是相互大电路的静态工作点是相互影响的影响的, ,T T1 1的静态工作点靠近的静态工作点靠近饱和区，容易产生饱和失真饱和区，容易产生饱和失真U UC1C1=U=UCEQ1CEQ1=U=UBEQ2BEQ2=0.7V=0.7V(2-95) + Rb1 图图 3. 1.1b 第第二二级级加加射射极极电电阻阻 Rc1 + ouRc2 +Vcc Rb2 T2 T1 iuRe2 直接耦合放大电路的改进形式： DZ R + Rb1 图图 3.1.1c 第第

46、二二级级射射极极加加稳稳压压管管 Rc1 + ouRc2 +Vcc Rb2 T2 T1 iu + + Rb1 图图 3. 1.1d 第第一一、二二级级采采用用互互补补管管 Rc1 ouRc2 +Vcc Rb2 T2 T1 iuRe2 UC1=UBEQ2+Ue2 问题：问题：Re2的接入将大大降低第二级的电压放大倍的接入将大大降低第二级的电压放大倍数，从而影响整个放大电路的放大能力。数，从而影响整个放大电路的放大能力。UC1=UBEQ2+UDZ 问题：问题：DZ的接入将逐级抬高集电极的静态电位的接入将逐级抬高集电极的静态电位(因为UcUb )，使之接近于电源电压，引起后级的静态工作点不合适使之接

47、近于电源电压，引起后级的静态工作点不合适。直接耦合放大电路的优缺点: 优点：具有良好的低频特性，可以放大缓慢变化的信号；无大电容和电感，容易集成。 缺点：静态工作点相互影响，分析、计算、设计较复杂；存在零点漂移。UC2UC1(2-96)2. 阻容耦合阻容耦合 将前一级的输出用电容连接到后一级的输入端的耦合方式，称之为阻容耦合。分析：（1）对于直流通路电容相当于开路，所以各级静态工作点相互独立；（2）在微变等效电路上求解交流参数，此时电容和直流电源均相当于短路。优点：直流通路是相互独立的，电路的分析、计算和调试比较容易，是分立元件放大电路的主要耦合方式。缺点：低频特性差，不能放大缓慢变化的信号；

48、耦合电容容量较大，所以不便于集成化。图图3.1.2 两级阻容耦合放大电路两级阻容耦合放大电路(2-97)3. 变压器耦合变压器耦合 将前一级的输出通过变压器连接到后一级的输入端（或负载上）的耦合方式，称之为变压器耦合。图图3.1.3 变压器耦合共射放大电路变压器耦合共射放大电路微变等效电路微变等效电路LLLRNNRIIR221212beLurRALLRIRI2221P1=P2(2-98)优点：直流通路也是相互独立的，电路的分析、计算和调试比较容易；可以实现阻抗变换，在分立元件功率放大电路中应用广泛。缺点：低频特性差，不能放大缓慢变化的信号；体积大，而且非常笨重，不能集成化。4. 光电耦合光电耦

49、合 光电耦合：以光信号为媒质来实现电信号的耦合与传递。 增增 大大 0 vC E (V) iC(m A) ID 输输 出出 特特 性性 曲曲 线线 (2-99)优点：可以实现输入回路和输出回路的电气隔离，从而可有效地抑制电干扰。缺点：放大能力较差，可用集成光电耦合放大器解决。图3.1.6 光电耦合放大电路(2-100)unuuinOiOiOiouAAAUUUUUUUUA212211iiRR onoRR 1、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) 静态：保证各级静态：保证各级Q点设置点设置2) 动态动态: 传送信号。传送信号。要求：要求：波形不失波形不失真，减少压降损真，

50、减少压降损失。失。 (2-101)设设: 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k 2、典型电路典型电路 oirrA、求：前级前级后级后级+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU(2-102)关键关键: :考虑级间影响。考虑级间影响。1. 静态静态: Q点同单级。点同单级。2. 动态性能动态性能:方法方法:ri2 = RL1ri221ioUU+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2S

51、UoUiU1oU2iU3 性能分析性能分析(2-103)考虑级间影响考虑级间影响2ri , ro : 概念同单级概念同单级1riro2112uussoiosousAAUUUUUUAri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU(2-104)微变等效电路微变等效电路: :ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iURE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1

52、bi2bi2biOUir2iror(2-105)1. ri = R1 / rbe1 +（ +1)RL1其中其中: : RL1 = RE1/ ri2 = RE1/ R2 / R3 / rbe2=RE1/RL1 = RE1/ri2= 27 / 1.7 1.7k ri =1000/(2.9+511.7) 82k 2. ro = RC2= 10k RE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror(2-106)3. 中频电压放大倍数中频电压放大倍数:其中：其中： 11usiiusARrrA968.07 .1519 .27 .151)1()1(111111

53、LbeLuRrRA778. 0968. 02082821111uSiiusARrrARE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror(2-107)147711010502222.)/(rRAbeLuRE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror4114778014721.AAAuusus(2-108)多级阻容耦合放大器的特点：多级阻容耦合放大器的特点：(1) 由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。互独立，分别估算。(2) 前一

54、级的输出电压是后一级的输入电压。前一级的输出电压是后一级的输入电压。(3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。(4) 总电压放大倍数总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。各级放大倍数的乘积。(5) 总输入电阻总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻即为第一级的输入电阻ri1 。(6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。总输出电阻即为最后一级的输出电阻。(2-109)1 1、零点漂移零点漂移 2.8差分放大电路差分放大电路1）什么是零点漂移在直流放大电路中，我们把输入信号为零时，输出电压偏离其初始值的现象称为零点漂移。 （1）直流放大器级数越多，放大倍数

55、越大。输出端漂移现象越严重。（2）第一级的零漂影响最大。 ui Au=20 U01=10mv Au=20 U02=210mv Au=20 U01=4.21v uot0有时会将信号淹没(2-110)3、产生零漂的原因（1） 温度的变化最主要。（2） 电流电压的波动。（3） 电路元件参数的变化。4、减少零漂的措施（1） 选用高质量的硅管，并用温度补偿电路。（2） 在电路中引入直流负反馈。在电路中引入直流负反馈。（3） 采用差分放大电路。2、怎样衡量零点漂移的大小：折算到输入端的等效漂移电压放大器的电压放大倍数输出电压的漂移值等效漂移电压(2-111)一、结构一、结构特点：特点：结构对称。结构对称。

56、2.8.1 基本型差动放大器基本型差动放大器ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2RB(2-112)二、二、 抑制零漂的原理抑制零漂的原理uo= UC1 - UC2 = 0uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0当当 ui1 = ui2 =0 时：时：当温度变化时：当温度变化时：+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2(2-113)三、三、 共模电压放大倍数共模电压放大倍数AC+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2共模输入信号：共模输入信号： ui1 = ui2 = uC （大小相等，极性相同）（大小相等，极性相同）理想情况

57、：理想情况：ui1 = ui2 uC1 = uC2 uo= 0 共模电压放大倍数：共模电压放大倍数：（很小，（很小，1)设设uC1 =UC1 + uC1 ， uC2 =UC2 + uC2 。因因ui1 = -ui2， uC1 =- uC2 uo= uC1 - uC2= uC1- uC2 = 2 uC1 差模电压放大倍数：差模电压放大倍数：1212ioiioCuuuuuA+UCC(2-115)五、共模抑制比五、共模抑制比(CMRR)的定义的定义例例: Ad=-200 Ac=0.1 KCMRR=20 lg (-200)/0.1 =66 dBCMRR Common Mode Rejection Ra

58、tio KCMRR =KCMRR (dB) =(分贝分贝)cdAAcdAAlog20(2-116)一、结构一、结构为了使左右平衡，可为了使左右平衡，可设置调零电位器设置调零电位器: 2.8.2差分放大电路的分析（双电源长尾式差放）差分放大电路的分析（双电源长尾式差放）特点：特点：加入射极电阻加入射极电阻RE ；加入负电源；加入负电源 -UEE ，采，采用正负双电源供电。用正负双电源供电。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE(2-117)双电源的作用：双电源的作用：（1）使信号变化幅度加大。）使信号变化幅度加大。（2）IB1、IB2由负电源由负电源-UEE提供。提供。uou

59、i1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE(2-118)二、二、 静态分析静态分析 温度温度TICIE = 2ICUEUBEIBIC1. RE的作用的作用 设设ui1 = ui2 = 0自动稳定自动稳定RE 具有强负反馈作用具有强负反馈作用 抑制温度抑制温度漂移，稳定静漂移，稳定静态工作点。态工作点。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE(2-119)2. Q点的计算点的计算直流通路直流通路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEIBIC1IC2IBIEIC1= IC2= IC= IB UC1= UC2= UCCICRC UE1= UE2 =IB

60、RBUBE UCE1= UCE2 = UC1UE1EBBEEEBRRUUI)1(2EEEEBEBBURIURI2(2-120)三、三、 动态分析动态分析1. 输入信号分类输入信号分类(1)差模差模(differential mode)输入输入ui1 = -ui2= ud(2)共模共模( common mode) 输入输入ui1 = ui2 = uC差模电压差模电压放大倍数放大倍数: :doddUUA共模电压共模电压放大倍数放大倍数: coccUUA(2-121)结论：结论：任意输入的信号任意输入的信号: ui1 , ui2 ，都可分解成差，都可分解成差模分量和共模分量。模分量和共模分量。注意：