电工学秦曾煌主编第六下册电子技术基本放大电路.pptx

(15-1)第十五章 基本放大电路15.1 共发射极放大电路的组成15.2 放大电路的静态分析15.3 放大电路的动态分析15.4 静态工作点的稳定15.5 放大电路的频率特性15.6 射极输出器15.7 差分放大电路15.8 互补对称功率放大电路15.9 场效应管及其放大电路第1页/共145页(15-2) 15.1 共发射极放大电路的组成三极管放大电路有三种形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器为例讲解工作原理 在生产和科学实验中，常要求用微弱的信号去控制较大功率的负载，而晶体管的主要用途之一就是利用其电流放大作用组成放大电路，以实现上述功能。第2页/共145页(15-3)IIIIIIIIIEEEBBBCCC共射接法共集接法共基接法放大电路的三种接法第3页/共145页(15-4)放大概念: 把微弱变化的信号放大成较大变化的信号。放大实质: 用小能量信号，借助于三极管的电流控制作用，把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。 其它技术指标：输入电阻、输出电阻、通频带等。放大对象:变化的量。 第4页/共145页(15-5)电压放大倍数：Au= Uo / Ui 输入电阻： ri = Ui / Ii 输出电阻： 内阻 ro放大电路示意图第5页/共145页(15-6)输入输出参考点-+RB一、基本放大电路的组成放大元件为晶体管，它工作在放大区，应保证集电结反偏，发射结正偏。 iC= iB-+uiuo+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-第6页/共145页(15-7) 集电极电源，为电路提供能量，并保证集电结反偏。-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集电极电源：一般为几伏到几十伏。第7页/共145页(15-8)-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。集电极电阻：一般为几千欧到几十千欧。第8页/共145页(15-9)作用：使发射结正偏，并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻。-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-基极电阻：一般为几十千欧到几百千欧。第9页/共145页(15-10)-+uiuoRB+UCCEBRCC1C2TRses+-RL+-作用：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。耦合电容：常为电解电容，有极性。大小为几F到几十F第10页/共145页(15-11)-+uiuo+UCCRCC1C2TRses+-RL+-RBRBEB可以省去电路改进：采用单电源供电。第11页/共145页(15-12)二、基本放大电路的工作原理ui=0时由于电源UCC的存在 IB0IC0IBQICQIEQ=IBQ+ICQRB+UCCRCC1C2TUBEQUCEQ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ)第12页/共145页(15-13)ui=0时ui = 0时，各点波形RB+UCCRCC1C2TiCiB第13页/共145页(15-14) (IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )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。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ第14页/共145页(15-15)RB+UCCRCC1C2TUi0时IBUBEQuBE有一微小的变化ibtuit第15页/共145页(15-16)ICUCEuCE怎么变化ibtictRB+UCCRCC1C2TUi0时沿一条直线变化ucetuCE = UCC - iCRC第16页/共145页(15-17)ui0时，各点波形RB+UCCRCC1C2uituiiCuCEuoiB uo与ui反相！iCtiBtuCEtuot第17页/共145页(15-18)ui = 0 uBE = UBE ，uCE = UCE ， uo = 0？ uCE = UCC iC RC ui 0 uBE = UBE+ ui ，uCE = UCE+ uo ， uo 0uitOUBEIBICuBEtOiBtOiCtOuCEtOUCEuotO第18页/共145页(15-19)+集电极电流直流分量交流分量动态分析iCtICOiCticO静态分析iCtO第19页/共145页(15-20)放大电路实现放大的条件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，使整个波形处于放大区。3. 输入回路可将变化的电压转化成变化的基极电流。4. 输出回路可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。第20页/共145页(15-21)如何判断一个电路是否能实现放大？3. 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结反偏。4. 正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。1. 输入信号能否输入到放大电路中。2. 输出信号能否输出。 方法：应与实现放大的条件相对应 如果电路参数已给定，则应通过计算静态工作点来判断；如果电路参数未给定，则假设参数设置正确。第21页/共145页(15-22)15.2 放大电路的静态分析放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法计算机仿真静态：放大电路无输入信号时的工作状态动态：放大电路有输入信号时的工作状态第22页/共145页(15-23)放大电路中的电容对交、直流信号的作用是不同的。如果电容容量足够大，可以认为它对交流信号不起作用，即对交流信号相当于短路，而对直流信号相当于开路。这样交、直流信号所走的通路是不同的。直流通路：只考虑直流信号的分电路。交流通路：只考虑交流信号的分电路。 在放大电路中信号的不同分量可以分别在不同的通路中分析。第23页/共145页(15-24) 符号规定：UA大写字母、大写下标，表示 直流分量。Ua大写字母、小写下标，表示 交流分量有效值。uA小写字母、大写下标，表示 总瞬时值。总瞬时值ua交流分量UA直流分量 uAt0ua小写字母、小写下标，表示 交流分量。第24页/共145页(15-25)各电极电压电流的直流分量。 确定放大电路静态工作点 Q 。 即 IBQ、ICQ、UCEQ 。用放大电路的直流通路确定静态值放大电路的直流通路。第25页/共145页(15-26)直流通路画法：令输入信号为零，电容相当于开路。开路开路RB+UCCRCC1C2T直流通路RB+UCCRC第26页/共145页(15-27)估算电路的静态工作点：IBQ、ICQ、UCEQ 根据直流通路估算IBQIBQUBEBBECCQBRUUIBCCRU7 . 0BCCRU RB称为偏置电阻，IBQ称为偏置电流。+UCC直流通路RBRC第27页/共145页(15-28) 根据直流通路估算UCEQ、ICQICQUCEQCEOQBQCIIICQCCCCEQRIUUQBI直流通路RBRC+UCC第28页/共145页(15-29)例：用估算法计算静态工作点。已知：UCC = 12V，RC = 4k， RB = 300k， = 37.5。解：A40mA04. 030012BCCBQRUImA5 . 104. 05 .37BQBQCQIIIV641.512CCQCCCEQRIUU请注意电路中IB 和IC 的数量级。P36例第29页/共145页(15-30)用图解法确定静态值第30页/共145页(15-31)ICUCEUCEIC满足什么关系？1. 三极管的输出特性。2. UCE = UCC IC RC 。UCCCCCRU直流负载线与输出特性的交点就是Q点IBQ直流通路RB+UCCRCICUCE0BBECCBQRUUIBQBIICECUfI)(Q第31页/共145页(15-32)15.3 放大电路的动态分析 当放大电路有输入信号时，各点的电压或电流通常都既含有直流分量，又含有交流分量。 直流分量通常为静态值（不失真情况下），而交流分量是信号分量。 动态分析是在静态值确定后，对信号的传输情况进行分析。第32页/共145页(15-33)第33页/共145页(15-34)微变等效电路法微变等效电路法 将非线性的晶体管进行线性化，从而将由其组成的放大电路等效为一个线性电路。 晶体管工作于小信号（微变量）情况。此时，特性曲线在静态工作点附近的小范围内，可用直线近似代替。 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。第34页/共145页(15-35)一、晶体管的微变等效电路1. 输入回路iBuBE当输入信号很小时，可将三极管输入特性在Q点附近近似线性化。uBEiB对输入的交流小信号而言，晶体管的输入回路可用电阻rbe等效。(mA)(mV)()(EbeI1r26200rbe值约几百欧到几千欧，手册中常用hie表示。对于小功率三极管：输入电阻CECEUbbeUBBEbeiuiur第35页/共145页(15-36)2. 输出回路iCuCE输出端相当于一个受ib 控制的电流源。 近似平行等距考虑 uCE对 iC的影响，输出端还要并联一个大电阻rce。晶体管输出电阻：iCuCEBBIcceICCEceiuiur rce愈大, 曲线越水平,其恒流特性愈好。其值约几十千欧到几百千欧。CECEUbcUBCiiii第36页/共145页(15-37)ubeibuceicubeuceicrce很大一般忽略3. 晶体管的微变等效电路rbeibibrcerbeibibbce等效cbe第37页/共145页(15-38)短路短路置零RB+UCCRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路二、放大电路的微变等效电路 交流通路画法：令直流电源为零，电容相当于短路。第38页/共145页(15-39)放大电路的微变等效电路： 将交流通路中的三极管用微变等效电路代替交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL第39页/共145页(15-40)iouUUA|Ui 和Uo 分别是输入和输出电压的有效值。iouUUAAu是复数，反映了输出和输入的幅值比与相位差。三、电压放大倍数的计算1. 电压放大倍数的定义：电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示如图：uiuoAu第40页/共145页(15-41)2、电压放大倍数的计算bebirIULboRIUbeLurRALCLRRR/特点：负载电阻越小，放大倍数越小。rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbI第41页/共145页(15-42)beLurRA 增大 Au 增大？ 在 IE一定的条件下，增大 rbe 增大，但不成正比，随增大 / rbe将越来越小，当足够大时， Au 几乎与无关。(mA)(mV)()(EbeI1r26200 在 一定时，略微增大 IE 可使 Au 在一定范围内明显提高。第42页/共145页(15-43) 输入电阻是衡量放大电路从信号源索取电流大小的参数，它是动态电阻。放大电路的输入电阻越大，它从信号源索取的电流就越小，从而对信号源的影响就越小，因此一般希望得到较大的输入电阻。AuUSiiiIUr1、输入电阻的定义即：ri 越大，ii 就越小，ui 就越接近 uS 。iIiU四、输入电阻的计算第43页/共145页(15-44)2、输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。rbeRBRCRLiUiIbIcIoUbIbebeBiiirrRIUr / 第44页/共145页(15-45)AuUS 因放大电路对其而言，相当于信号源，故可将其等效为戴维南等效电路，此就是输出电阻。它也是动态电阻。 roUS五、输出电阻的计算1、输出电阻的定义第45页/共145页(15-46)步骤：1.去掉负载电阻，令电路中所有的独立电源为零。2. 在输出端加电压求电流。IUroa：计算方法（加压求流法）UI2、输出电阻的求解方法第46页/共145页(15-47)Uo1. 测量负载电阻开路时的开路电压。roUs2. 测量接入负载后的输出电压。LOSoRUUr) 1(roUsRLUo步骤：3. 计算。b：测量方法SLoLoURrRU第47页/共145页(15-48)rbeRBRCiIbIcIbIRLCoooRIUr003、放大电路输出电阻的计算 在放大电路的微变等效电路中，去掉负载电阻，令ui=0，并在输出端加电压求电流。oUoI第48页/共145页(15-49)icLcecRui1其中：CLLRRR/uceRBRCRLuiuo交流通路图解法一、交流负载线：第49页/共145页(15-50)交流分量 ic 和 uce 与总的瞬时值 iC 和 uCE 有如下关系：CciiCEceuu所以：LCECRui1即：1、交流信号沿着斜率为：LR1的直线变化。2、此直线通过Q点，称为交流负载线。第50页/共145页(15-51)交流负载线的画法ICUCEUCCCCCRUQIB过Q点作一条直线，斜率为：LR1交流 负载线直流 负载线第51页/共145页(15-52)QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuo 二、图解分析交流负载线第52页/共145页(15-53)三、放大电路的非线性失真在放大电路中，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，则输出信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线性失真。为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，则造成非线性失真。 下面分析失真的原因。为简化分析，假设负载为空载(RL=)。第53页/共145页(15-54)iCuCEuo可输出最大不失真信号1、静态工作点 Q 在：ib第54页/共145页(15-55)iCuCEuo2、Q点过低，信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形ib削顶 适当基极电流可消除失真。第55页/共145页(15-56)iCuCE3、Q点过高，信号进入饱和区放大电路产生饱和失真ib输入波形uo输出波形削底 适当基极电流可消除失真。第56页/共145页(15-57) 具有合适的静态工作点：具有合适的静态工作点： Q应大致选在应大致选在； 输入信号输入信号Ui 的幅值不能太大。的幅值不能太大。放大电路不产生非线性失真条件第57页/共145页(15-58)15.4 静态工作点的稳定 为保证放大电路稳定工作，电路必须具有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化将会严重地影响静态工作点的稳定。 对前面分析的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由UBE、 和 ICEO 决定，而这三个参数会随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。TUBEICEOQ第58页/共145页(15-59)一、温度对Q点的影响iBuBE25C50CTUBEIBICBBECCBRUUI1、温度对UBE的影响第59页/共145页(15-60)2、温度对 值及ICEO的影响T、 ICEOICiCuCEQQ在输出特性曲线上总的效果是： 温度上升时, 输出特性曲线上移,会造成Q点上移。第60页/共145页(15-61)3、小结TIC 固定偏置电路的Q点是不稳定的。 Q点不稳定可能会导致其靠近饱和区或截止区，从而造成非线性失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、 IC增加时，能够自动减少IB，从而抑制Q点的变化，使Q点基本保持稳定。常用的分压式偏置电路可稳定静态工作点。第61页/共145页(15-62)二、分压式偏置电路：RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuo1、静态分析I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE直流通路RE射极直流负反馈电阻CE 交流旁路电容第62页/共145页(15-63)TUBEIBICUEIC 本电路的稳压过程实际是因为加了RE引入了负反馈。a. 静态工作点稳定的原理I1I2IBRB1+UCCRCTRB2REBEBUVB2II电路组成条件：第63页/共145页(15-64)BQII 221II CCBBBBURRRV212EBEBEBEQCQRVRUVIII1I2IBQRB1+UCCRCTRB2RE直流通路)( ECCQCCEEQCCQCCCEQRRIURIRIUUBb. 求静态工作点第64页/共145页(15-65)EBCQRVI可以认为与温度无关。I1I2IBQRB1+UCCRCTRB2RE直流通路似乎I2、VB越大越好。但 I2 RB1、RB2太小，会增加损耗，降低输入电阻，故其阻值一般取几十k 。而VB 过高会令VE 增高，当UCC 一定时，将令 UCE 减小，导致放大电路输出电压的动态范围减小。B第65页/共145页(15-66)例：已知： = 50， UCC = 12V， RB1= 7.5k， RB2 = 2.5k，RC = 2k， RE = 1k， 试求：该电路的静态工作点。RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoV3212CCBBBBURRRV解：3mA. 2 EBEBEQCQRUVII5.1V )(ECCQCCCEQRRIUU第66页/共145页(15-67)2、动态分析+UCCuoRB1RCC1C2RB2CERERLuiuoRB1RCRLuiRB2交流通路第67页/共145页(15-68)rbeRCRLoUiUiIbIcIbIRB微变等效电路uoRB1RCRLuiRB2交流通路bebeBirrRr|CoRr beLurRA第68页/共145页(15-69)问题1：如果去掉CE，放大倍数如何变化？I1I2IBRB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoCE的作用： 交流通路中, 它可将 RE 短路，使 RE 对交流信号不起作用, 放大倍数不受影响。第69页/共145页(15-70)去掉 CE 后：交流通路和微变等效电路： )1 ( / /EbeBiBiRrRrRrrbeRCRLoUREiUiIbIcIbIRBEbbebiRIrIU)1 (LboRIU )1 (EbeLuRrRARB1RCRLuiuoRB2REri第70页/共145页(15-71)IUbIcIrbeRCREbIRBRSbI)1 (0)1 ()/(21EbbeBBSbRIrRRRI0bI0cICoRr 结论：去掉CE 后，Au 减小、 ri 增大、 ro 不变。输出电阻：用加压求流法求解。rbeRCRLoUREiUiIbIcIbIRB第71页/共145页(15-72)EbeLuRrRA) 1( beLurRAEbeB2B1iRRRrr)1 (/CRrobeBirRr/CRro第72页/共145页(15-73)RB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2问题2：如果电路如下图所示，如何分析？第73页/共145页(15-74)I1I2IBRB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2I1I2IBRB1+UCCRCTRB2RE1RE2a、静态分析：直流通路第74页/共145页(15-75)RB1+UCCRCC1C2TRB2CERE1RLuiuoRE2b、动态分析：交流通路RB1RCRLuiuoRB2RE1第75页/共145页(15-76)交流通路：RB1RCRLuiuoRB2RE1微变等效电路：rbeRCRLoURE1iUiIbIcIbIRB第76页/共145页(15-77)问题：Au 和 Aus 的关系如何？放大电路的放大倍数定义iouUUA sousUUA 放大电路RLRSoUiUsUsiiosousUUUUUUASiSiiUrRrU uiSiusArRrA ri第77页/共145页(15-78)15.5 放大电路的频率响应 由于在放大电路中一般有 耦合电容、旁路电容、晶体管极间电容、联线分布电容的存在，其容抗值随频率的变化而变化，所以放大电路对不同的频率信号在 幅度 和 相位 上所产生的放大效果不同。 当输入信号包含许多频率分量时，输出信号不可完全重现，从而产生 幅度失真 和 相位失真，它们均称为 频率失真。第78页/共145页(15-79)频 率 特 性：幅频特性、相频特性。幅 频 特 性：Au与频率的关系。相 频 特 性：Uo相对于Ui的相位差与频率的关系。放大电路的频率特性-90o ff-180o|Au0|2f1f-270o|Au|通频带第79页/共145页(15-80)下限频率f1：Au下降至0.707Auo时所对 应的较低的频率。上限频率f2：Au下降至0.707Auo时所对 应的较高的频率。通 频 带： f1 至 f2之间的频率范围。 放大电路 的频率特性-90o ff-180o|Au0|2f1f-270o|Au|通频带第80页/共145页(15-81)中频段：Auo与频率无关。电容不起作用。 低频段：Au下降。受 耦合电容、旁路电容影响。 晶体管极间电容、联线分布电容可视为开路。高频段：Au下降。受 晶体管极间电容、联线分布 电容影响。耦合电容、旁路电容可视为短路。 放大电路 的频率特性-90o ff-180o|Au0|2f1f-270o|Au|通频带第81页/共145页(15-82)15.6 射极输出器RB+UCCC1C2RERLuiuoRB+UCCRE直流通路第82页/共145页(15-83)一、静态分析IBIEEBBECCBQRRUUI)1 (BQEQII)1 (EEQCCCEQRIUU折算RB+UCCRE直流通路第83页/共145页(15-84)二、动态分析RB+UCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通路第84页/共145页(15-85)RBRERLuiuo交流通路rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路第85页/共145页(15-86)LbLeoRIRIU）（1 LELRRR/LbbebLebebiRIrIRIrIU)1 ( LbeLLbbebLbuRrRRIrIRIA)1 (1)1 ()1 (）（1. 电压放大倍数rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI第86页/共145页(15-87)1. 通常,)1 (LbeRr所以。1uA虽然电压没放大，但输出电流Ie增加了。2.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。结论：LbeLuRrRA)1 (）1（第87页/共145页(15-88)2. 输入电阻 输入电阻较大。若作为前级的负载，对前级的放大倍数影响较小，且取得的输入信号大。)1 (/ /iLbeBBiRrRrRrrbeiUbIRERLRBoUcIbIiILbeRrr)1 (iriLELRRR/第88页/共145页(15-89)3. 输出电阻用加压求流法求输出电阻。rbeRERBRSbIcIbIiIeIUIEsbeebbRURrUIIII)1 (BssRRR/1/)11/(1sbeEEsbeoRrRRRrIUrrbeiUbIRERLRBoUcIbIiISURS第89页/共145页(15-90)通常：1sbeERrR所以：1sbeoRrr射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。1/sbeEoRrRr 所谓，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。第90页/共145页(15-91)射极输出器的应用1. 可将射极输出器放在电路的首级，以提高输入电阻。2. 可将射极输出器放在电路的末级，以降 低输出电阻，提高带负载能力。3. 可将射极输出器放在电路的两级之间，以起到电路的匹配作用。第91页/共145页(15-92)RB+UCCC1C2RERLuiuo例1：已知射极输出器的参数如下：RB=570k， RE=5.6k，RL=5.6k，=100，UCC=12V1. 求Au 、 ri 和 ro 。2. 设：RS=1 k， 求：Aus 、 ri 和 ro 。3 . RL=1k和时， 求Au 。第92页/共145页(15-93)EBBECCBQRRUUI)1 (mA01. 1)1 (BQEQIIRB+UCCC1C2RERLuiuoRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，UCC=12V2.8k1.0126101200(mA)I26(mV)(1200Erbe)(第93页/共145页(15-94)RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，UCC=12V1. 求Au 、 ri和ro 。rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路rbe=2.8 k，RS=0LbeLuRrRA)1 (1）（)1 (/LbeBiRrRr2.8100)(1570/2.8190k1/SbeEoRrRr0.992.81012.82.810110102.85.6/28第94页/共145页(15-95)rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路2. 设：RS=1 k， 求：Aus 、 ri和roRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，UCC=12Vrbe=2.8 k，RS=1 kuSiiusARrrA0.9850.991190190)1 (/LbeBiRrRr190k1/SbeEoRrRr101570/12.85.6/38第95页/共145页(15-96) RL=1k时3. RL=1k和时，求Au 。比较：空载时, Au=0.995 RL=5.6k时, Au=0.990 RL=1k时, Au=0.967 RL=时LbeLuRrRA)1 (1）（0.967(5.6/1)1012.9(5.6/1)101uA0.9955.61012.95.6101uA结论：射极输出器带负载能力强。第96页/共145页(15-97)+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU例2：阻容耦合电路如图, 设：1=2=50, rbe1 = 2.9k, rbe2 = 1.7 k。试求：Aus、 ri、ro 。前级后级耦合： 每两个单级放大电路之间的连接方式。第97页/共145页(15-98)关键:考虑级间影响。一. 静态: Q点同单级。二. 动态性能:方法:ri2 = RL121ioUU+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iU电路的性能分析ri2第98页/共145页(15-99)微变等效电路:ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2SUoUiU1oU2iURE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror第99页/共145页(15-100)ri = R1 / ri RL1= RE1/ ri2= RE1/ R2 / R3 /rbe2 27 / 1.7 1.7k ri =1000/(2.9+511.7) 82k2. 输出电阻：1. 输入电阻：RE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2irorriRL1= R1 / rbe1 +（1+ )RL1ro = RC2= 10k第100页/共145页(15-101)3. 中频电压放大倍数:212121uusiiuusiososousAARrrAAUUUUUUARE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2irorU01Ui2第101页/共145页(15-102)RE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror21111111/)()1 (iELLbeLurRRRrRA0.9681.7512.91.75112ir第一级放大倍数：Au1RL1第102页/共145页(15-103)1471.7(10/10)502222beLurRA第二级放大倍数：Au2RE1R2R3RC2RLRSR1SUiU1ber2ber1bi1bi2bi2biOUir2iror第103页/共145页(15-104)耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。多级放大电路对耦合电路要求：1. 静态：保证各级Q点设置合适。2. 动态: 传送信号。要求：波形不失真, 减少压降损失。15.7 差分放大电路输入级输 入 输 出第二级输出级多级放大电路方框图第104页/共145页(15-105)uiRC1R1T1措 施：增加R2 、RE2 ，用于设置合适的Q点。问题1：前后级Q点相互影响。+UCCuoRC2T2R2RE2 直接耦合电路存在的特殊问题 前后极间直接连接。它既可放大交流信号，也可放大直流信号。第105页/共145页(15-106)= 0问题2：零点漂移。原 因：如温度和参数的变化等。其中温度的影响 最严重。在多级电路中，尤以首级零漂的 影响最严重，因其可逐级放大。uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2uot0有时会将信号淹没措 施：首级采用差分放大电路。0第106页/共145页(15-107)一、原理电路结构特点：结构对称。差分放大电路差分放大电路ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2RB集成差分对管第107页/共145页(15-108)二、 抑制零漂的原理uo= UC1 - UC2 = 0uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0当 ui1 = ui2 =0 时：当温度变化时：+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2第108页/共145页(15-109)三、 共模电压放大倍数 AC+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2共模输入信号： ui1 = ui2 = uC （大小相等，极性相同）理想情况：ui1 = ui2 uC1 = uC2 uo= 0, 等量同向变化 共模电压放大倍数：（很小, 1)设 uC1 =UC1 +uC1 ， uC2 =UC2 +uC2 。因 ui1 = - ui2， uC1 = - uC2 ，等量异向变化 uo= uC1 - uC2 = uC1- uC2 = 2uC1 差模电压放大倍数：dC1i1oi2i1oduuuuuuuA2+UCC单管的Au第110页/共145页(15-111)五、共模抑制比(CMRR)的定义例: Ad = - 200， Ac = 0.1 KCMR = 20 lg (-200) / 0.1 = 66 dBCMRR Common Mode Rejection Ratio KCMRR =cdAAKCMR (dB) =(分贝)cdAAlog20 其值越大，表明差放对差模信号的分辨能力越强，对共模信号的抑制作用越好。第111页/共145页(15-112)六、信号输入 共模输入：输入共模信号。 差模输入：输入差模信号。 比较输入： 2222i2i1i2i1i2i2i1i2i1i1uuuuuuuuuu 电路仅放大两输入信号的差值-差分放大电路。第112页/共145页(15-113)1、结构为了使左右平衡，可设置调零电位器: 七、典型电路：双电源长尾式差放。特点：加入射极电阻RE ；加入负电源 -UEE ， 采用正负双电源供电。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE第113页/共145页(15-114)2、双电源的作用： IB1、IB2由负电源 UEE 提供。 使信号变化幅度加大。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE第114页/共145页(15-115)3、RE的作用温度TICIE 2ICUEUBEIBIC a、静态时 设 ui1 = ui2 = 0自动稳定RE 具有强负反馈作用 抑制温度漂移，稳定静态工作点uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEEIBRB + UBE + 0.5IERP + 2IERE UEE =0RP第115页/共145页(15-116)b、动态时RE 对差模信号作用ui1 ui2ib1 , ic1ib2 , ic2ic1 = - ic2iRE = ie1+ ie2 = 0uRE = 0RE对差模信号不起作用RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBREUEEib2ib1ic2ic1iRE交流通路： RE相当于短路； 0.5RL处相当于接地。第116页/共145页(15-117) RE对共模信号有抑制作用（原理同静态分析。即由于RE的负反馈作用，使IE基本不变） 。uC ic1 、 ic2 iRE 、 uRE c、动态时RE 对共模信号作用+UCCuocRCT1RBRCT2RBREUEEuC uoc2 uoc1ic1 ic2iREuRE第117页/共145页(15-118)八、四种差分电路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2REUEE1、双端输入双端输出：Ad 同单管Au2、双端输入单端输出：Ad 为单管0.5Au3、单端输入双端输出：Ad 同单管Au4、单端输入单端输出：Ad 为单管0.5Au见P69表第118页/共145页(15-119)例： 扩音系统执行机构功率放大器的作用： 用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。 功率放大电压放大信号提取15.8 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路第119页/共145页(15-120)一、对功率放大电路的基本要求 在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。功放电路常工作在极限状态，其电流、电压都比较大，必须防止波形失真，注意电路参数不能超过晶体管的极限值: PCM 、ICM 、 U(BR)CEO 。ICMPCMU(BR)CEOIcuce第120页/共145页(15-121) 由于功率较大，所以必须提高效率。电源提供的能量，应尽可能地转换给负载，以减少晶体管及线路上的损失。Pomax : 负载上得到的交流信号功率。PE ： 电源提供的功率。%100maxEoPP提高效率方法：1、增大放大电路的动态工作范围。 2、减小电源供给的功率。第121页/共145页(15-122)甲 类：静态工作点 Q 大致在交流负载线的中点。 管耗大，理想情况下，max = 50%。乙 类：静态工作点 Q 位于 Ic 0 处。管耗更小， 效率较高，但会产生交越失真。甲乙类：静态工作点 Q 偏下，靠近截止区。管耗较 小，效率较高，但会产生失真。放大电路的三种工作状态第122页/共145页(15-123)如何解决效率低的问题？办法：降低Q点。 既降低Q点又不会引起截止失真的办法： 采用互补对称射极输出器，或推挽 输出电路。缺点：但又会引起截止失真。第123页/共145页(15-124) 互补对称功放的类型 无输出电容形式 （OCL电路）无输出变压器形式 （OTL电路）OCL: Output CapacitorLessOTL: Output TransformerLess 互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、 PNP各一支；两管特性一致。类型：二、互补对称功率放大电路二、互补对称功率放大电路第124页/共145页(15-125)1、无输出变压器的互补对称 功放电路（OTL）A、结构特点RLuiT1T2+UCCCAuO+-+-1) 由NPN型、PNP型三极 管构成两个对称的射极输出器对接而成。2) 单电源供电。3) 输出端加有大电容。第125页/共145页(15-126)B、静态分析因 T1、T2 特性对称2CCAUU2CCCUU2CCiUu 令：RLuiT1T2+UCCCAuO+-+-故：T1、T2均截止 ，IC1 0， IC2 0 T1、T2 均不工作！第126页/共145页(15-127)RLuiT1T2+UCCCAuO+-+-C、动态分析令：输入端在 UCC / 2直流基础上加入正弦信号。 若输出电容足够大, 其电压基本维持UCC / 2, 负载可得正负半周对称的交流信号, 但波形存在交越失真。交越失真T1导通、T2截止2CCiUu 2CCiUu T1截止、 T2导通0.5UCCuitic2uoic1同时电容被充电电容放电，相当于电源第127页/共145页(15-128)D、电路的改进：克服交越失真产生原因： 晶体管特性存在非线