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文档简介
第6章基本放大电路6.1
基本放大电路的组成6.2
放大电路的静态分析6.4
静态工作点的稳定6.6
多级放大电路及其级间耦合6.5
射极输出器6.3
放大电路的动态分析6.7差动放大电路本章要求:1.理解单管交流放大电路的放大作用和共发射极、共集电极放大电路的性能特点。掌握静态工作点的计算方法和放大电路的微变等效电路分析法。3.了解放大电路输入、输出电阻和多级放大的概念。
4.理解反馈的概念,了解负反馈对放大电路性能的影响。5.了解差动放大电路的工作原理和性能特点。第6章基本放大电路放大的概念:放大的目的是将微弱的变化信号放大成较大的信号。放大的实质:
用小能量的信号通过三极管的电流控制作用,将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。
对放大电路的基本要求:
1.要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。
2.尽可能小的波形失真。另外还有输入电阻、输出电阻、放大倍数等其它技术指标。本章主要讨论电压放大电路。6.1
基本放大电路的组成一。共发射极基本放大电路组成共发射极基本电路晶体管输入特性特点:非线性死区电压:硅管0.5V,锗管0.1V。正常工作时发射结电压:NPN型硅管
UBE0.6~0.7VPNP型锗管
UBE0.2~0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO晶体管输出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大区输出特性曲线通常分三个工作区:(1)放大区在放大区有IC=IB
,也称为线性区,具有恒流特性。在放大区,发射结处于正向偏置、集电结处于反向偏置,晶体管工作于放大状态。基本放大电路的组成基本放大电路各元件作用晶体管T--放大元件,iC=iB。要保证集电结反偏,发射结正偏,使晶体管工作在放大区。基极电源EB与基极电阻RB--使发射结处于正偏,并提供大小适当的基极电流。共发射极基本电路基本放大电路的组成基本放大电路各元件作用集电极电源EC--为电路提供能量。并保证集电结反偏。集电极电阻RC--将变化的电流转变为变化的电压。耦合电容C1、C2--隔离输入、输出与放大电路直流的联系,同时使信号顺利输入、输出。(容值较大的极性电容)信号源负载共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––uiuo++–uBEuCE–iCiBiE基本放大电路的组成共发射极基本电路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––uiuo++–uBEuCE–iCiBiE二。放大电路的简化:单电源供电时常用的画法1.将直流电源合二为一:是EC,适当提高RB的大小,保证IB不变。2.简化电路:在放大电路中,通常把公共端接“地”,设其电位为零,作为电路中其他各点电位的参考点。同时为了简化电路的化法,习惯上不画电源的符号,而只在联结其正极的一端标出它对地的电压值和极性,去掉直流电源的符号,标以电位值UCC=EC。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLuiuo++–uBEuCE–iCiBiE三共射放大电路的电压放大作用基本放大电路的信号分析:交直流并存1.概念:晶体管放大电路是一种交直流共存的电路。2.简单工作原理共射极基本放大电路的电压放大作用是利用了BJT的电流控制作用,并依靠Rc将放大后的电流的变化转为电压变化来实现的。3.放大电路的静态和动态(直流通路图、交流通路图)静态:输入信号为零时,电路的工作状态,也称直流工作状态。直流分析计算IB、IC、UCE动态:输入信号不为零时,有输入信号时电路的工作状态,也称交流工作状态。计算三共射放大电路的电压放大作用UBEIBICUCE无输入信号(ui
=0)时:
uo
=0uBE
=UBEuCE
=UCE+UCCRBRCC1C2T++uiuo++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOICUCEOIBUBEO结论:
(1)无输入信号电压时,三极管各电极都是恒定的电压和电流:IB、UBE和
IC、UCE
。
(IB、UBE)
和(IC、UCE)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。QIBUBEQUCEICUBEIB无输入信号(ui
=0)时:
uo
=0uBE
=UBEuCE
=UCE?有输入信号(ui
≠0)时
uCE
=UCC-iC
RC
uo
0uBE
=UBE+uiuCE
=UCE+uoIC共射放大电路的电压放大作用+UCCRBRCC1C2T++uiuo++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO结论:(2)加上输入信号电压后,各电极电流和电压的大小均发生了变化,都在直流量的基础上叠加了一个交流量,但方向始终不变。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析结论:(3)若参数选取得当,输出电压可比输入电压大,即电路具有电压放大作用。(4)输出电压与输入电压在相位上相差180°,即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO1.实现放大的条件(1)晶体管必须工作在放大区。发射结正偏,集电结反偏。(2)正确设置静态工作点,使晶体管工作于放大区。(3)输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。(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,经电容耦合只输出交流信号。2.直流通路和交流通路因电容对交、直流的作用不同。在放大电路中如果电容的容量足够大,可以认为它对交流分量不起作用,即对交流短路。而对直流可以看成开路。这样,交直流所走的通路是不同的。直流通路:无信号时电流(直流电流)的通路,用来计算静态工作点。交流通路:有信号时交流分量(变化量)的通路,用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。例:画出下图放大电路的直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点Q(IB
、IC
、UCE)对直流信号电容C可看作开路(即将电容断开)断开断开+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLuiuo++–uBEuCE–iCiBiE对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)
XC0,C可看作短路。忽略电源的内阻,电源的端电压恒定,直流电源对交流可看作短路。短路短路对地短路交流通路用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLuiuo++–uBEuCE–iCiBiERBRCuiuORLRSes+–6.2
放大电路的静态分析静态:放大电路无信号输入(ui
=0)时的工作状态。分析方法:估算法、图解法。分析对象:各极电压电流的直流分量。所用电路:放大电路的直流通路。设置Q点的目的:
(1)
使放大电路的放大信号不失真;
(2)
使放大电路工作在较佳的工作状态,静态是动态的基础。——静态工作点Q:IB、IC、UCE
。静态分析:确定放大电路的静态值。一用估算法确定静态值1.
直流通路估算IB根据电流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC当UBE<<UCC时,+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+
UBE由KVL:UCC=ICRC+
UCE所以
UCE=UCC–
ICRC例1:用估算法计算静态工作点。已知:UCC=12V,RC=4k,RB=300k,=37.5。解:注意:电路中IB
和IC
的数量级不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB二
用图解法确定静态值用作图的方法确定静态值步骤:
1.用估算法确定IB优点:
能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响。2.由输出特性确定IC
和UCCUCE
=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB直流负载线方程,线性T输出特性曲线,非线性用图解法确定静态值直流负载线斜率ICQUCEQUCCUCE
=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流负载线Q由IB确定的那条输出特性与直流负载线的交点就是Q点OQ点设置静态工作点一般选在输出曲线族中间位置;静态工作点和电路参数的取值有关,改变RB﹑RC或UCC的数值都能改变静态工作点的位置。在改变其中的某一个,而另两个保持不变时,静态工作点移动的规律可以分析总结。工作点位置不好,在交流输入之后很可能会产生输出失真;正确合理地选取各参数可以获得较好的静态工作点,以保证无失真地放大交流信号。三共射放大电路的电压放大作用UBEIBICUCE无输入信号(ui
=0)时:
uo
=0uBE
=UBEuCE
=UCE+UCCRBRCC1C2T++uiuo++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOUBEIB无输入信号(ui
=0)时:
uo
=0uBE
=UBEuCE
=UCE有输入信号(ui
≠0)时
uCE
=UCC-iC
RC
uo
0uBE
=UBE+uiuCE
=UCE+uoIC共射放大电路的电压放大作用+UCCRBRCC1C2T++uiuo++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO6.3
放大电路的动态分析动态:放大电路有信号输入(ui
0)时的工作状态。分析方法:
微变等效电路法,图解法。所用电路:
放大电路的交流通路。动态分析:
计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。分析对象:
各极电压和电流的交流分量。目的:
找出Au、
ri、
ro与电路参数的关系,为设计打基础。一微变等效电路法
微变等效电路:把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化,等效为一个线性元件。线性化的条件:晶体管在小信号(微变量)情况下工作。因此,在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近似代替。微变等效电路法:利用放大电路的微变等效电路分析计算放大电路电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。当信号很小时,在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。1.晶体管的微变等效电路UBEIB对于小功率三极管:rbe一般为几百欧到几千欧。微变等效电路法(1)输入回路Q输入特性晶体管的输入电阻晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替,即由rbe来确定ube和ib之间的关系。IBUBEO(2)输出回路rce愈大,恒流特性愈好因rce阻值很高,一般忽略不计。晶体管的输出电阻输出特性ICUCEQ
输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。晶体管的电流放大系数晶体管的输出回路(C、E之间)可用一受控电流源ic=ib等效代替,即由来确定ic和ib之间的关系。一般在20~200之间,在手册中常用hfe表示。OibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-晶体管的微变等效电路rbeBEC
晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。
晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)
XC0,C可看作短路。忽略电源的内阻,电源的端电压恒定,直流电源对交流可看作短路。短路短路对地短路交流通路用来计算电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLuiuo++–uBEuCE–iCiBiERBRCuiuORLRSes+–2.
放大电路的微变等效电路将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。交流通路微变等效电路RBRCuiuORLRSeS+-ibicBCEiiibiceSrbeibRBRCRLEBCuiuo+-RSii
分析时假设输入为正弦交流,所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。微变等效电路2.
放大电路的微变等效电路
将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCuiuo+-RSiirbeRBRCRLEBC+-RS3.电压放大倍数的计算当放大电路输出端开路(未接RL)时,因rbe与IE有关,故放大倍数与静态IE有关。负载电阻愈小,放大倍数愈小。
式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。例1:rbeRBRCRLEBC+-RSa)式中的负号表示输出电压与输入电压的相位相反。b)当放大电路输出端开路(未接)比接RL时高。可见RL愈小,则电压放大倍数愈低。c)若考虑电源内阻的存在,则有故RS的存在使电压放大倍数减小。UO=Ui*Au=ES*【ri/(ri+RS)】*Au4.放大电路输入电阻的计算放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说,是一个负载,可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也就是放大电路的输入电阻。定义:输入电阻是对交流信号而言的,是动态电阻。+-信号源Au放大电路+-输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大,从信号源取得的电流愈小,因此一般总是希望得到较大的输入电阻。放大电路信号源+-+-例1:rirbeRBRCRLEBC-+-RSUO=Ui*Au=ES*(ri/(ri+RS))*AuIi=Es/(ri+RS)输入电阻是从输入端看进去的等效电阻。一般都希望能ri大一些,最好能远大于信号源的内阻RS。
在US和RS一定时,ri大,则Ui大,可增加放大电路的输出电压Uo=AuUi;ri大,则Ii小,可减轻信号源的负担;同时后级放大电路的输入电阻,就是前级放大电路的负载电阻,ri大则会提高前级放大电路的电压放大倍数。
5.
放大电路输出电阻的计算放大电路对负载(或对后级放大电路)来说,是一个信号源,可以将它进行戴维宁等效,等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。定义:输出电阻是动态电阻,与负载无关。
输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小,负载变化时输出电压的变化愈小,因此一般总是希望得到较小的输出电阻。RSRLAu放大电路+_+_RLro共射极放大电路特点:
1.放大倍数高;2.输入电阻低;3.输出电阻高.例3:求ro的步骤:1)
断开负载RL3)外加电压4)求外加2)令或rbeRBRCRLEBC+-RS输出电阻是从放大电路的输出端看进去的一个电阻。(此时输入端短接
,受控恒流源断开)如果放大电路的输出电阻较大(相当于信号源的内阻较大),当负载变化时,输出电压的变化较大,也就是放大电路带负载能力较差。因此,通常希望放大电路的输出电阻低一些。二.动态分析图解法
1.图解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=由uo和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的电压放大倍数。2
非线性失真如果Q设置不合适,晶体管进入截止区或饱和区工作,将造成非线性失真。若Q设置过高,晶体管进入饱和区工作,造成饱和失真。Q2uo适当减小基极电流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1非线性失真若Q设置过低,晶体管进入截止区工作,造成截止失真。适当增加基极电流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE如果Q设置合适,信号幅值过大也可产生失真,减小信号幅值可消除失真。结论要放大电路不产生非线性失真(所谓失真,是指输出信号的波形不像输入信号的波形。),必须要有一个合适的静态工作点,工作点Q应大致选在交流负载线的中点。此外,输入信号ui的幅值不能太大,以避免放大电路的工作范围超过特性曲线的线性范围。在小信号放大电路中,此条件一般都能满足。例题
某固定偏置单管放大电路的静态工作点Q如图所示,欲使工作点移至
Q'需使()。(a)偏置电阻RB
增大(b)集电极电阻RC
减小(c)偏置电阻RB
减小此时可能发生何种失真(饱和失真),若输入信号波形如图所示,当输出失真时的波形为uitOuotOuouo(1)(2)(3)c2+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS固定偏置电路o6.4
静态工作点的稳定
合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动。前述的固定偏置放大电路,简单、容易调整,但在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素的影响下,将引起静态工作点的变动,严重时将使放大电路不能正常工作,其中影响最大的是温度的变化。一温度变化对静态工作点的影响在固定偏置放大电路中,当温度升高时,UBE、、ICBO
。
上式表明,当UCC和
RB一定时,IC与UBE、
以及
ICEO有关,而这三个参数随温度而变化。温度升高时,
IC将增加,使Q点沿负载线上移。iCuCEQ温度升高时,输出特性曲线上移Q´
固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的,为此需要改进偏置电路。当温度升高使IC
增加时,能够自动减少IB,从而抑制Q点的变化,保持Q点基本稳定。结论:
当温度升高时,
IC将增加,使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。O二分压式偏置电路(加入RB,RE,CE)1.稳定Q点的原理
基极电位基本恒定,不随温度变化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuoICRSeS+–分压式偏置电路1.稳定Q点的原理VB集电极电流基本恒定,不随温度变化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuoICRSeS+–从Q点稳定的角度来看似乎I2、VB越大越好。但I2越大,RB1、RB2必须取得较小,将增加损耗,降低输入电阻。而VB过高必使VE也增高,在UCC一定时,势必使UCE减小,从而减小放大电路输出电压的动态范围。在估算时一般选取:I2=(5~10)IB,VB=(5~10)UBE,RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。参数的选择VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuoICRSeS+–Q点稳定的过程VEVBTUBEIBICVEICVB固定
RE:温度补偿电阻(负反馈)
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,为避免交流损失加旁路电容CE。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuoICRSeS+–2.静态工作点的计算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuoICRSeS+–戴维南定理3.动态分析RB1RB2=ro=RC
3.动态参数计算
动态分析对交流:旁路电容CE
将RE
短路,RE不起作用,Au,ri,ro与固定偏置电路相同。如果去掉CE,Au,ri,ro
?旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuoRSeS+–短路对地短路如果去掉CE,Au,ri,ro
?RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuoRSeS+–rbeRBRCRLEBC+-RSRE去掉CE后的微变等效电路断开电压放大倍数的计算例2:当电路不同时,计算电压放大倍数Au
的公式也不同。要根据微变等效电路找出
ui与ib的关系、uo与ic
的关系。rbeRBRCRLEBC+-RSRE无旁路电容CE有旁路电容CEAu减小分压式偏置电路ri
提高ro不变对信号源电压的放大倍数?信号源考虑信号源内阻RS时RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuoRSeS+–例1:在图示放大电路中,已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω,RE2=2.7kΩ,RB1=60kΩ,RB2=20kΩ
RL=6kΩ,晶体管β=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;(3)输入电阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuoRE2解:(1)由直流通路求静态工作点。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB(2)由微变等效电路求Au、ri
、
ro。微变等效电路rbeRBRCRLEBC+-RSRE放大电路实验电路图uiuo输入输出波形uitOuotO输出电压与输入电压在相位上相差180°,即共发射极电路具有反相作用。失真uououitO截止失真,工作点偏低饱和失真,工作点偏高6.5
射极输出器因对交流信号而言,集电极是输入与输出回路的公共端,所以是共集电极放大电路。因从发射极输出,所以称射极输出器。RB+UCCC1C2RERLuiuo++es+–RS求Q点:一静态分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLuiuo++es+–RS二动态分析1.
电压放大倍数
电压放大倍数Au1且输入输出同相,输出电压跟随输入电压,故称电压跟随器。微变等效电路rbeRBRLEBC+-RSRE2.
输入电阻射极输出器的输入电阻高,对前级有利。
ri
与负载有关rbeRBRLEBC+-RSRE3.
输出电阻射极输出器的输出电阻很小,带负载能力强。rbeRBRLEBC+-RSRE共集电极放大电路(射极输出器)的特点:1.
电压放大倍数小于1,约等于1;2.
输入电阻高;3.
输出电阻低;4.输出与输入同相。此时不考虑内阻射极输出器的应用主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。
1.
因输入电阻高,它常被用在多级放大电路的第一级,可以提高输入电阻,减轻信号源负担。
2.
因输出电阻低,它常被用在多级放大电路的末级,可以降低输出电阻,提高带负载能力。
3.
利用ri
大、ro小以及Au1的特点,也可将射极输出器放在放大电路的两级之间,起到阻抗匹配作用,这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。例1:.在图示放大电路中,已知UCC=12V,RE=2kΩ,
RB=200kΩ,RL=2kΩ,晶体管β=60,UBE=0.6V,信号源内阻RS=100Ω,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。直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC(2)由微变等效电路求Au、
ri
、
ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微变等效电路
6.6
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。常用的耦合方式:直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。动态:传送信号减少压降损失静态:保证各级有合适的Q点波形不失真第二级
推动级
输入级输出级输入输出多级放大电路的框图对耦合电路的要求一阻容耦合第一级第二级负载信号源两级之间通过耦合电容
C2与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCCT1T21.
静态分析
由于电容有隔直作用,所以每级放大电路的直流通路互不相通,每级的静态工作点互相独立,互不影响,可以各级单独计算。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCCT1T22.
动态分析微变等效电路第一级第二级rbeRB2RC1EBC+-RSrbeRC2RLEBCRB1例2:
如图所示的两级电压放大电路,已知β1=β2=50,T1和T2均为3DG8D。(1)计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V);(2)求放大电路的输入电阻和输出电阻;
(3)
求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。
RB1C1C2RE1++RC2C3CE+++24VT1T21M27k82k43k7.5k51010k解:
(1)两级放大电路的静态值可分别计算。第一级是射极输出器:RB1C1C2RE1++RC2C3CE+++24VT1T21M27k82k43k7.5k51010k第二级是分压式偏置电路解:RB1C1C2RE1++RC2C3CE+++24VT1T21M27k82k43k7.5k51010k第二级是分压式偏置电路解:RB1C1C2RE1++RC2C3CE+++24VT1T21M27k82k43k7.5k51010k(2)
计算
r
i和r
0由微变等效电路可知,放大电路的输入电阻
ri
等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器,它的输入电阻ri1与负载有关,而射极输出器的负载即是第二级输入电阻
ri2。微变等效电路rbe2RC2rbe1RB1RE1(2)
计算
r
i和r
0rbe2RC2rbe1RB1RE1(2)计算
r
i和r
0rbe2RC2rbe1RB1RE1(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器rbe2RC2rbe1RB1RE1(3)求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数rbe2RC2rbe1RB1RE1例题
为了放大交流信号,通常采用多级耦合放大电路,如下图所示。为了放大直流信号,常采用直接耦合放大电路,典型的直接耦合电路是(差分放大电路),采用这种结构的目的(b)。
(a)提高电压放大倍数(b)抑制零点漂移
(c)提高带负载能力uiuo6.7
差动放大电路一差动放大电路的工作情况电路结构对称,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。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差动放大原理电路
两个输入、两个输出两管静态工作点相同+UCCuoui1RCT1RBRCui2RB+–T21.零点漂移的抑制uo=VC1-VC2
=0uo=(VC1+VC1
)-(VC2+
VC2)=0静态时,ui1
=
ui2
=0当温度升高时ICVC(两管变化量相等)对称差动放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCT1RBRCui2RB+–T22.有信号输入时的工作情况两管集电极电位呈等量同向变化,所以输出电压为零,即对共模信号没有放大能力Ac=0。(1)共模信号
ui1=ui2
大小相等、极性相同差动电路抑制共模信号能力的大小,反映了它对零点漂移的抑制水平。––共模信号需要抑制+UCCuoui1RCT1RBRCui2RB+–T22.有信号输入时的工作情况两管集电极电位一减一增,呈等量异向变化,(2)
差模信号
ui1=–ui2
大小相等、极性相反uo=(VC1-VC1
)-(VC2+
VC1)=-2VC1即对差模信号有放大能力Ad。差模信号是有用信号+UCCuoui1RCT1RBRCui2RB+–T2+_+—(3)比较输入
ui1、ui2大小和极性是任意的。例1:
ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV-2mV例2:
ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:
ui1=18mV+2mVui2=18mV-2mV可分解成:
ui1=8mV+2mV共模信号差模信号放大器只放大两个输入信号的差值信号—差动放大电路。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。ui1=uc1+ud1,ui2=uc2+ud2则uc1=uc2=(ui1+ui2)/2,ud1=-ud2=(ui1-ui2)/2
若电路完全对称,理想情况下共模放大倍数Ac=0
输出电压
uo
=
Ad
(ui1-
ui2)=
Ad
uid
若电路不完全对称,则Ac0,实际输出电压
uo
=Acuic
+
Ad
uid
即共模信号对输出有影响。二典型差动放大电路RE的作用:稳定静态工作点,限制每个管子的漂移。EE:用于补偿RE上的压降,以获得合适的工作点。RP电位器是调平衡用的,又称调零电位器。保证即使电路不完全对称,也能在输入电压为零时,输出电压为零。+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+–T2EE+–三.双端输入-双端输出电路分析计算1.静态分析2.动态分析,双端输入-双端输出电路加入差模信号。单管差模信号通路中,RE对差模信号不起作用,RP很小可忽略不计,直流电源作短接处理。双端输出电压为双端输入-输出差动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RL时,计算单管差模电压放大倍数:两集电极之间的差模输出电阻为两集电极之间的差模输入电阻为(CommonModeRejectionRatio)全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。差模放大倍数共模放大倍数
KCMR越大,说明差放分辨差模信号的能力越强,而抑制共模信号的能力越强。3.共模抑制比共模抑制比
共模抑制比越大,差分放大电路分辨所需要的差模信号的能力越强,而受共模信号的影响越小。对于双端输出差分电路,若电路完全对称,则AC=0,KCMRR→∞,这是理想情况。而实际情况是,电路完全对称并不存在,共模抑制比也不可能趋于无穷大。
从原则上看,提高双端输出差分放大电路共模抑制比的途径是:一方面要使电路参数尽量对称,另一方面则应尽可能的加大共模反馈电阻RE。对于单端输出差分放大电路来说,主要手段只能是加强共模反馈电阻RE的作用。总结:交流放大电路1.了解单管交流放大电路的组成及放大原理;2.理解共发射极、共集电极放大电路的性能特点;3.掌握(固定偏置放大电路、分压式偏置放大电路、射极输出器)的静态工作点Q的计算方法(静态分析
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