电工 第2章 放大电路的基本原理

1、第15章 基本放大电路教学重点：1 放大电路的组成及基本原理；2 放大电路的性能指标；3 放大电路的静态工作点及其设置；4 放大电路的两种分析方法；5 放大电路的三种组态及特点；6 放大电路的耦合方式。教学难点：1 放大电路的基本工作原理；2 放大电路的动态变化范围确定；3 放大电路的微变等效电路分析；4 场效应管放大电路的分析。15-1 共发射极放大电路的组成 将一小的变化量“照样”把幅度增大。 基本放大电路-由一个放大元件构成的放大电路一、电路组成 共射基本放大电路二、各元件作用三、工作原理（放大过程）四、放大电路的组成原则1T处于放大状态；2信号能引起ib的变化；3能将ic的变化转换为电

2、压输出。五、基本共射放大电路的简化画法 15-2放大电路的静态分析一、各量表示符号规定 （见P35表1）二、直流通路和交流通路1直流通路 2交流通路三、静态工作点Q（IBQ、ICQ、VCEQ）四、静态工作点的近似估算硅管 UBEQ=（0.6-0.8）V 锗管 UBEQ=（0.1-0.3）V五、图解法确定静点步骤：（1）由直流通路估算IBQ （2）作直流负载线 uCE = VCC iCRC（3）找交点确定静点Q（IBQ、ICQ、VCEQ）放大电路静态工作状态的图解分析15-3 放大电路的动态分析一、微变等效电路法(概念：)1 三极管简化的h参数等效电路 2 放大电路的微变等效电路 P413 放大

3、电路的性能指标 (1)电压放大倍数；（2）输入电阻； （3）输出电阻。输出电阻还可以按下式求取 分析步骤：a)确定静点Q b)求Q处的和rbe c)画微变等效电路（交流通路、替代VT） d)列方程求解（Au 、Ri 、R0）二、图解法分析动态1交流负载线 过Q点作斜率为1/的直线。2图解分析 P45（1） 在输入特性曲线上由画出的曲线；（2） 在输出特性曲线上由画出的曲线；（3） 计算 讨论：负载开路时，交流负载线与直流负载线重合，同样的输入信号，引起的输出变化不同.几点结论： a) uCE 、uBE 、iC、iB 均有两个分量-直流分量和交流分量； b) 输入、输出电压反相位； c) 接入负

4、载使输出电压降低。4 非线性失真 NPN静点过高饱和失真波形削底 NPN静点过低截止失真波形削顶5 最大输出幅度估算 考虑：静点及交流负载线等。15-4 静态工作点的稳定一、温度对静态工作点的影响 P43 ICEO T UBE ICQ 二、静点稳定电路（分压式、固定偏压式）1 电路组成 2 静态估算3 动态分析 （主要性能指标Au、ri ro） （1）有RE、CE情况 (2) 有RE无CE情况 （3）有RE、部分带CE情况15-5 放大电路的频率特性一、频率响应的概念幅频响应与相频响应二、频率响应曲线带宽三、高、低频电容及其对频响的影响15-6 射极输出器一、电路组成 二、静态工作点三、 动态

5、分析（1） 微变等效电路（2）电压放大倍数（3）输入电阻（4）输出电阻总之： 电压跟随、输入电阻大、输出电阻小应用广泛。 作业：15.2.5，15.3.1，15.4.2，15.6.115-7 差分放大电路直接耦合与零点漂移： P62一、差动放大电路的基本形式1电路组成 信号电压ui1和ui2由两个管子的基极输入，输出电压uo由两管的集电极输出。要求理想情况下，两管特性一致，电路为对称结构。2零点漂移的抑制在静态时， I C1 = I C2 U C1 = U C2故输出电压 u o = U C1 U C2 = 0当温度变化时， I C1 = I C2 U C1 = U C2u o =（U C1

6、+U C2）-（U C2 +U C2）= 0 不管是温度还是其它原因引起的漂移，只要是引起两管同样的漂移，都可以给予抑制。3信号输入信号输入有下面三种方式。 （1）共模输入 两个输入信号u i1和u i2，如果等大同相位，即u i1 = u i2 ，就称为共模输入。差动放大电路对共模信号的抑制能力，就是抑制零点漂移的能力。（2）差模输入 若输入信号等大反相，即u i1 = -u i2 ，则称为差模输入。输入差模信号时，由于u i1 、u i2等大反相，则两管集电极电位也等大反相，即 U C1 =U C2 所以u o =U C1 -U C2 = 2U C1可见，差模输入信号作用下，差动放大电路的

7、输出电压为单管输出电压变化量的2倍。即对差模信号有放大能力。（3）比较输入 比较输入也叫非差非共输入。u i1和u i2的大小不相等，极性也是任意的。对于任意一对比较信号，均可看成是一对共模信号和一对差模信号的叠加，如对于u i1 = 3mV = 5mV-2mVu i2 = 7mV = 5mV+2mV可以看成是一对5mV的共模信号和一对2mV的差模信号。 “差动，差动，有差才动”这也就是“差动”放大电路名称的由来。4存在问题1）理想对称是不存在的；2）单端输出时零点漂移就无法抑制了。二、典型差分放大电路（长尾式）1电路组成长尾式差动放大电路也是一种典型差动放大电路，R E-共模抑制电阻E E-

8、抵消R E两端的直流压降，从而获得合适的静态工作点，保证基极静态电位值在零伏左右。R P-调零电位器。2静态分析由于电路的对称原理，计算一个管子的静态值即可。I BR B + U BE + 2I E R E = E EI C I E U E 0I B =U CE U CC I C R C U CC 3动态分析 4种输入、输出方式（1） 双端输入双端输出u i1 = u I u i2 = u i单管差模信号通路如图9.5所示。P77由图可得出单管差模电压放大倍数：A d1 = = 双端输入双端输出差动电路的差模电压放大倍数为A d = = = = A d1 = - 当输出端接有负载电阻RL时，

9、A d = - 两输入端之间的差模输入电阻和输出电阻分别为r i = 2 ( R B + r be )r o 2R C （2）单端输入单端输出单端输入是双端输入的效果动态参数A d = r o R Cr i = 2 ( R B + r b e )结论：a) 无论什么输入方式，均有r i = 2 ( R B + r b e )b) 双端输出时，有A d = - r o 2R C式中，c) 单端输出时，有A d = r o R C式中，三、共模抑制比K CMRR设输入的共模信号为u iC时，输出电压为u OC ，则共模放大倍数为A c = 定义：差模电压放大倍数A ud与共模电压放大倍数A uc之

10、比，称为差动放大电路的共模抑制比，用K CMRR表示，即K CMRR = 或用对数形式表示：K CMR = 20lg (dB)电流源来替代RE ，构成采用恒流源的长尾式差动放大电路，对该电路此处不加以讨论。15-8 互补对称功率放大电路一、对功率放大器的要求与功放的类型1要求(1) 在不失真的情况下能输出尽可能大的功率，以满足负载的要求； (2) 具有较高的工作效率； (3) 尽量减少非线性失真。 2类型 功率放大电路按照其晶体管静态工作点的不同常分为甲类、乙类、甲乙类等。功率放大电路按照其结构分：变压器耦合方式、无输出变压器（OTL）功率放大电路和无输出电容（OCL）功率放大电路。二、互补对

11、称功率放大电路1乙类OTL互补对称放大电路（1） 组成（2） 原理（3） 交越失真2甲乙类OTL互补对称放大电路P72（1） 组成R1引入电压负反馈以稳定A点的电位在UCC，其稳定过程为： P84 交越失真的消除：（2） 工作原理（3）最大输出功率 Pom （4） 功放管的最大功耗 PCM 0.2 Pom3无输出电容OCL甲乙类互补对称功率放大电路（1） 组成 P74 （2）原理最大输出功率由下式估算Pom考虑晶体管的饱和压降等因素，实际最大不失真输出功率比上式计算值要小。4 复合管的特点及其接法 ic= ic1+ ic 2=1i b1+2i b2 =1i b1+2i e1=1i b1+2（1

12、+1）i b1 =（1+2+12）i b112i b1=i b因此，复合后的电流放大系数（输入电阻）=12 三、集成功率放大电路（略） P7415-9 场效应晶体管及其放大电路一、绝缘删场效应管1 增强型MOS管 （1） N沟道增强型MOS管 a) 基本结构及工作原理b) 转移特性和漏极特性漏极特性 转移特性转移特性开启电压UGS（th）和跨导g m（几个毫姆欧）漏极特性 饱 和 区- VGDVT） 非饱和区- VGDVT （VDS1010（3）击穿电压UDS（BR）、UGS（BR）（4）低频跨导g m（零点几个至几个毫姆欧）（5）导通电阻RON 饱和区时较大，为几十至几百K VGS=0时较小，为几百欧姆以内，常用RON表示。（6）极间电容 CGS=1-3Pf CGD=1-3Pf CDS=0.1-1Pf(7)漏极最大耗散功率PDSM4场效应管与双极性晶体管的比较（1）场管是电压控制器件而三极管是电流控制器件；（2）场管是单极型器件而三极管是双极型器件，故前者受温度影响小；（3）场效应管噪声小；（4）有些场效