chapter15基本放大分析

1、chapter15基本放大分析 共发射极放大电路的组成15.1.1 共发射极根本放大电路的组成 EC =UCCRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE信号源输出15.1.2 共发射极放大电路各元件的作用共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE晶体管T放大元件基极电源EB与基极电阻RB(又称偏置电阻)要保证集电结反偏，发射结正偏，使T工作在放大区 。作用：使发射结处于正偏，并提供大小适当的基极电流，使放大电路有适宜的静态工作点。15.1.2 共发射极放大电路各元件的作用共发射极基本电路ECRSesRBEBRC

2、C1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE集电极电源EC集电极电阻RC作用：为电路提供能量，并保证集电结反偏。一般为几伏几十伏。作用：将变化的电流转变为变化的电压。一般为几千欧几十千欧15.1.2 共发射极放大电路各元件的作用耦合电容C1 、C2 作用：(1)隔断直流； (2)交流耦合。C1 、C2 对交流视为短路，对直流视为开路。电容一般较大，为几F几十F。共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE信号源负载共发射极放大电路的简化电路共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE

3、+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE单电源供电时常用的画法放大电路工作分析QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL= +UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE放大电路对输入的交流信号能进展放大的条件： (1) 静态时(ui=0)，电路必须有适宜的静态工作点，使晶体管工作于放大状态，发射结正偏，集电结反偏。(2) 有信号输入时(ui0)，应保证交流信号能顺利进 入晶体管T的输入回路，对于共发射极电路而言, 信号能进

4、入T的基极B和发射极E之间，使T的输 入电流产生与之一样规律的变化。(3)通过T的电流放大作用， 输出回路将变化的集 电极电流转化成变化的集电极电压，经电容耦 合只输出交流信号。例：分析如以下图的电路对交流信号有无放大作用，为什么？+UCCRBREC1C2T+ui+uo+解：无放大作用。因为无集电极电阻，输出交流信号经电源被短路。15.2 放大电路的静态分析 放大电路的分析直流通路：电容视为开路，用来确定放大电路的静态 值 IB、 IC、UBE、UCE。交流通路：电容视为短路，直流电源按短路处理， 用来计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等动态参数。静态：无输入时的状态(ui=0)

5、直流通路动态：有输入时变化的状态(ui 0)交流通路例：共发射极放大电路 +UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE直流通路+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE交流通路RSesRBRCT+RLuiuo+ubeuceicibie+放大电路的电压和电流的符号注意静态值：IB、 IC、UBE、UCE全大写交流分量：ib、 ic、ube、uce全小写总电压和总电流：iB、 iC、uBE、uCE 前面小写，下标大写数值不变的电量用大写字母I、U、E，例如有效值、相量 、平均值、静态值。数值变化的电量用小写字母i、u、e， 例如瞬时值。规那么：大写下标表示总电压和

6、总电流； 小写下标表示交流分量。15.2.1 用放大电路的直流通路确定静态值+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE硅管：0.6VUBE锗管：0.2VUBE rbe时，rirbe五、放大电路输出电阻的计算负载RL+-+-ro输出电阻ro ：输出电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。从负载两端看进去的戴维宁等效电源的内阻。希望输出电阻能低一些。RL+-+-+-RS放大电路信号源共发射极放大电路的输出电阻的计算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS(1) 断开负载RL，令或(2) 外加电压 ， 求电流 rbeRBRCEBCRS+-法二：实验法(2) 再将负载接上，测出负载两端电压(1) 将负载

7、断开，测得开路电压 +-+-roRL+-+-ro共射极放大电路特点： 1. 放大倍数高 ;2. 输入电阻低; rirbe3. 输出电阻高。rORC15.3.2 动态分析的图解法iB确定的一族输出特性曲线交流负载线UCCRCT+uCEiCiB+RL+C2IBiBtO一、图解分析QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo从图中可知：(1) uo和ui反相位； (2) 由uo和ui的峰值之比可得电压放大倍数。交流负载线UBEIBICUCE当静态 (ui = 0)时:各电流和电压只含有直流分量。UC1

8、=UBE，UC2=UCEuBE=UBE， iB=IB，iC=IC，uCE=UCEuo=0uBEtOiBtOiCtOuCEtO二、动态过程分析 +UCCRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEUBEIB无输入信号(ui = 0)时: uo = 0uBE=UBE， iB=IBiC=IC，uCE=UCE？有输入信号(ui 0)时当外加输入时(ui0)，电流和电压都含有直流分量和交流分量。 uBE = UBE+ ui iB= IB+ ib iC= IC+ ic uCE =UCE+ uoIC二、动态过程分析uBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO +UCCRBRCC

9、1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE三、交流负载线直流负载线：反映的是IC和UCE的变 化关系，其斜率为交流负载线：反映的是iC和uCE的变 化关系，其斜率为 且经过静态工作点。直流负载线uCE /ViC/mAO20A40A60A80A369121234Q交流负载线当RL，交流负载线直流负载线四、非线性失真失真：指输出信号的波形不像输入信号的波形。非线性失真的原因静态工作点不适宜信号幅度过大1、静态工作点设置不适宜uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE截止失真(顶部失真)(1) 假设Q设置过低增大偏置电流IB或I

10、C可消除失真。(2) 假设Q设置过高减小偏置电流IB或IC。2、静态工作点设置适宜，而信号幅度过大，那么产生双向失真。减小信号幅度Q2uoUCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1饱和失真(底部失真)例：由以以下图估算放大电路的最大不失真输出电压幅值Uomax, 假设继续增大ui，那么首先出现何种失真？由直流负载线得：IB=40A， UCC=12V，ICmA， UCE=6V由交流负载线得：假设增大ui，那么首先出现截止失真。直流负载线uCE /ViC/mAO20A40A60A80A369121234Q交流负载线 静态工作点的稳定15.4.1 温度变化对静态工作点的影响在

11、固定偏置放大电路中，当UCC和 RB一定时， IC与 UBE、 以及 ICBO 有关。T UBE、 、 ICBO 使Q点沿负载线上移。IC 、 IBiCuCEQOQ温度升高时，输出特性曲线上移结论： 当温度升高时， Q点沿负载线上移，容易使晶体管T进入饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。采用分压式偏置电路。当温度升高使 IC 增加时，可以自动减少IB，从而抑制Q点的变化，保持Q点根本稳定。15.4.2 分压式偏置电路RB1RCRB2REIB+UCCICUCE+ 直流通路IE 分压式偏置电路RB1RCC1C2RB2CERERLiB+UCCuiuo+iCRSeS+uCE+1. 稳定Q点的原

12、理VB与晶体管无关，不受温度影响。VBRB1RCRB2REI1I2IB+UCCICUCE+ 直流通路IE(1) 假设I2 IB，那么(2) 假设VB UBE，那么IC不受温度影响，根本恒定。参数的选择：从Q点稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好，但I2 RB1、RB2 ri VB VEUCE uo在估算时一般选取：RB1RCC1C2RB2CERERLiB+UCCuiuo+iCRSeS+uCE+I2= (5 10) IB，VB= (5 10)UBE，RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。Q点的稳定过程：T ICIEVERB1RCRB2REI1I2IB+UCCICUCE+ 直流通路IEBECUBE

13、IBICRE：温度补偿电阻对直流：RE越大，稳定Q点效果越好；对交流：RE越大，交流损失越大，(可并联旁路电容CE )。CEVB 固定2. 静态工作点的计算采用估算法假设静态工作点不适宜，一般调节RB1 。VBRB1RCRB2REI1I2IB+UCCICUCE+ 直流通路IE3. 动态分析rbeRB2RCRLEBC+-+-+-RSRB1Au，ri，ro与固定偏置电路一样。eSRB1RCC1C2RB2CERERLiB+UCCuiuo+iCRS+uCE+考虑：如果去掉CE ，Au，ri，ro ?RB1RCC1C2RB2RERLiB+UCCuiuo+iCRS+uCE+eS微变等效电路rbeRBRCR

14、LEBC+-+-+-RSRE(1)电压放大倍数的计算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE放大倍数降低。(2) 输入电阻的计算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSREriri输入电阻进步。(3) 输出电阻的计算输出电阻不变。考虑：对信号源的放大倍数？eSRB1RCC1C2RB2CERERLiB+UCCuiuo+iCRS+uCE+例1: 在图示放大电路中，UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300，RE2= 2.7k，RB1= 60k，RB2= 20kRL= 6k ，晶体管=50，UBE=0.6V, 试求:(1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE；(2) 画出微变等效电路；(

15、3) 输入电阻ri、ro及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE2RLiB+UCCuiuo+iCRSeS+uCE+RE1解:(1)由直流通路求静态工作点。RB1RCRB2RE2IB+UCCICUCE+RE1IEVB(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro微变等效电路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE1QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo15.3.1 根据共射极放大电路的图解分析，各交流分量的相位关系是：uo与ui ， uo与ic ， ib与ic 。1 同相 2反相 3相

16、位任意22115.3.3 在共射极交流放大电路中， 是正确的。（1） （2） （3） 3 分压式偏置电路RB1RCC1C2RB2CERERLiB+UCCuiuo+iCRSeS+uCE+15.4.2 右图所示放大电路中，假设只将交流旁路电容CE除去，那么电压放大倍数|Au| 。1 减小 2增大 3不变1 射极输出器射极输出器RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS(或称共集电极放大电路)15.6.1 静态分析RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS直流通路RB+UCCRE+UCE+UBEIEIBIC15.6.2 动态分析rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微变等效电路1.

17、 电压放大倍数结论： (1) Au 1 (rbe (1+) RL )(2) 输出电压与输入电压同相。电压跟随器2. 输入电阻rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE 射极输出器的输入电阻高，对前级有利。 ri 与负载有关rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加求ro的步骤：1) 断开负载RL3) 外加电压4) 求2) 令 或3. 输出电阻E+-CRErbeRBBRS3. 输出电阻射极输出器的输出电阻很小，带负载才能强。设共集电极放大电路(射极输出器)的特点：1、Au 1 (起隔离作用)2、输入电阻高 (用作多级放大电路的输入级，尤其对高内阻的信号源)3、输出电阻低 (带负载才能强，常用作输

18、出级)例1: 在图示放大电路中，UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶体管=60， UBE=0.6V, 信号源内阻RS= 100，试求:(1) 静态工作点 IB、IE 及 UCE；(2) 画出微变等效电路；(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS解:(1) 由直流通路求静态工作点。RB+UCCRE+UCE+UBEIEIBIC(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE15.6.1 射极输出器 。1 有电流放大作用，没有电压放大作用 2 有电流放大作用，也有电压放大作用 3 没

19、有电流放大作用，也没有电压放大作用 1 多级放大电路及其级间耦合方式耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路 之间、放大器与负载之间的连接方式。直接耦合既能放大直流信号，又 能放大交流信号 阻容耦合只能放大交流信号第二级 推动级输入级 输出级输入输出多级放大电路的框图常用的耦合方式一、阻容耦合信号源第一级第二级负载C1 ：信号源与第一级之间的耦合C2 ：第一级与第二级之间的耦合C3 ：第二级与负载之间的耦合+UCCuo1+RB1RC2C3RB2CE2RE2+uo+T2RLRB1C1C2RE1ui+es+RST1阻容耦合的特点：优点： (1)各级静态工作点互相独立，可分别计算、分析。(2)假

20、设电容选得足够大，可使前级输出端的信号几乎无损失地传送到后级输出端。缺点： (1)大容量电容在集成电路中难以制造，因此阻容耦合在集成电路中无法采用。 (2)只能放大交流信号，不能放大直流信号或变化非常缓慢的交流信号。二、直接耦合+UCCRC2RE2uo+T2RB2RB1RC1ui+T1优点： (1)能放大直流信号或变化非常缓慢的交流信号。 (2)便于集成。缺点：(1)前、后级静态工作点互相影响。(2)零点漂移。1、前后级静态工作点互相影响+UCCRC2RE2uo+T2RB2RB1RC1ui+T1VC1VB2IE22、零点漂移 指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规那么地变化的现象。多级

21、直接耦合放大电路+ui=0+uouotO(1) 产生的原因晶体管参数随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化。(2) 评价零点漂移的指标把输出漂移电压折算到输入端来衡量。(3) 抑制零点漂移的措施 差分放大电路15.7 差分放大电路15. 7. 1 差分放大电路的工作原理+UCCuoui1RCRB2T1RB1RC+T2ui2RB2RB1+差分放大电路的电路构造 电路构造对称，两个输入端(B1、B2)，两个输出端C1、C21. 零点漂移的抑制uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0静态时：ui1 = ui2 = 0当T ICVC 两管变

22、化量相等对称差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RC+T2ui2RB2RB1+2. 有信号输入时的工作情况共模信号+UCCuoui1RCRB2T1RB1RC+T2ui2RB2RB1+大小相等、极性一样 (uic1 = uic2 ) (1) 共模输入 在共模信号输入下：VC1 = VC2 集电极电位等向等量变化uo= (VC1 + VC1) (VC2 + VC2 ) = 0对共模信号没有放大才能差动电路抑制共模信号才能的大小，反映了它对零点漂移的抑制程度。共模信号 需抑制(2)差模输入+UCCuoui1RCRB2T1RB1RC+T2ui2RB2R

23、B1+差模信号大小相等、极性相反 (uid1 = uid2 ) 在差模信号输入下：VC1 = VC2 (集电极电位一增一减，呈等量异向变化)uo= (VC1 +VC1) (VC2 + VC2 ) = 2 VC1对差模信号有放大才能。差模信号 是有用信号(3) 比较输入ui1 、ui2 大小和极性是任意的。例: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV共模分量差模分量 放大器只 放大两个 输入信号 的差值信 号差分 放大电路常作为比较放大来用ui1 = uic1 + uid1 ui2 = uic2 + uid2

24、 其中：共模分量差模分量3. 共模抑制比衡量差分放大电路放大差模信号和抑制共模信号的才能。共模放大倍数：差模放大倍数：共模抑制比：或KCMR越大，说明差放分辨差模信号的才能越强，而抑制共模信号的才能越强。 假设电路完全对称，理想情况下Ac= 0， KCMRR假设电路不完全对称，那么 Ac 0uo = Ad (ui1ui2 ) = Ad uid uo = Ac uic + Ad uid 即共模信号对输出有影响。15.7.2 典型差分放大电路RE的作用：+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2UEE+(2)对差模信号无反响作用。抑制零点漂移，稳定静态工作点。T IC1IC2IEU

25、REUBE1UBE2IB1IC1IC2IB2 共模抑制电阻UEE：用于补偿RE上的压降，以获得适宜的静态工作点。电位器RP：调零。在静态时调节RP，使uo为零。 一般几十欧几百欧之间。+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2UEE+15. 7. 3 差分放大电路对差模信号的放大一、静态分析前两项很小,可忽略。VE 0+UCCUCERCT1RB2RE+UEE+ICIEIBUBE+单管直流通路二、 动态分析RE对差模信号不起作用，那么单管差模信号通路为：单管交流通路RBRCui1uo1+-T1+-同理可得：根据信号输入输出方式分为：双端输入，单端输入； 双端输出，单端输出。1.

26、双端输入-双端输出先计算单管差模放大倍数Ad1，Ad2。空载时：差模输入：双端输入双端输出的差模电压放大倍数为：有载时：与输入输出方式有关再计算差分电路的差模放大倍数AdRBRCui1uo1+-T1+-RBRCT2C1C2ui2+-+uo2-uo-ui+-+RL每个单管所带负载为差模输入电阻：ri=2(RB +rbe)差模输出电阻：ro=2RC2. 双端输入-单端输出+UCCuo1uiRCRPT1RBRCui2RERB+T2UEE+ui1+uo2从T1集电极输出从T2集电极输出反相输出同相输出RL单端输出的电压放大倍数只有双端输出的一半。差模输入电阻：ri=2(RB +rbe)差模输出电阻：r

27、o=RC3. 单端输入-单端输出+UCCuo1uiRCRPT1RBRCui2RERB+T2UEE+ui1+uo2差模输入：差模电压放大倍数与双端输入单端输出一样。四种差分放大电路的比较输入方式双端单端输出方式双端单端双端单端差模放大倍数Ad差模输入电阻ri差模输出电阻ro2(RB +rbe)2(RB +rbe)2RCRC2RCRC结论：差分放大电路的电压放大倍数、输出电阻与输出方式有关；输入电阻是一样的。15. 7. 4 差分放大电路的共模放大倍数AC交流通路RBRCuic1uoc1+-T1+-2RE单端输出的共模放大倍数双端输出的共模放大倍数很小理论上，uoc1=uoc2,所以AC=0练习题

28、：1、在直接耦合放大电路中，采用差动式电路构造的主要目的是( )。 (a) 进步电压放大倍数 (b) 抑制零点漂移 (c) 进步带负载才能b2、具有发射极电阻的典型差动放大电路中，RE的作用是( )。 (a) 稳定静态工作点，抑制零点漂移 (b) 稳定电压放大倍数 (c) 进步输入电阻，减小输出电阻a 互补对称功率放大电路功率放大电路：是放大电路的输出级，去推动负载 工作。 要求输出足够大的功率，工作在大信号 状态，用图解法。电压放大电路：是放大电路的中间级，将信号放大。 要求输出足够大的电压，工作在小信号 状态，用微变等效电路。 对功率放大电路的根本要求1、在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。2、由于功率较大，要求进步效率。IC(AV) 集电极电流的平均值一、对功率放大电路的根本要求二、放大电路的三种工作状态甲类晶体管在输入信号的整个周期都导通iCuCEQOiCuCEQO甲乙类晶体管导通的时间大于半周小于全周iCuCEQO乙类晶体管在输入信号的半个周期内导通 互补对称放大电路一、无输出电容的互补对称放大电路(OCL)特点：(1) T1、T2的特性一致；一个NPN型、一个PNP型，两管均接成射极输出器；(2)双电源供电。+UCCRLui+uo+T