模拟电子技术第三章第六节幻灯片.ppt

电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路1.1.电路分析电路分析共集电极电路结构如图示该电路也称为射极输出器（）静态分析（）静态分析求静态工作求静态工作Q Q点点由由得得3.6 3.6 共集电极电路和共基极电路共集电极电路和共基极电路3.6.13.6.1 共集电极电路共集电极电路 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路（2 2）动态分析）动态分析画小信号等效电路，确定模型参数 已知，求rbe电压增益电压增益一般一般，则电压增益接近于，则电压增益接近于1 1，其中其中输入回路：Vi=Ibrbe+(Ib+Ib)RL=Ibrbe+Ib(1+)RL即即称为电压跟随器电压跟随器.同相,与ViVoAV1,输出回路：Vo=(Ib+Ib)RL=Ib(1+)RLrbe+RL RL=电压增益：AV=VoVirbe+(1+)RL(1+)RL=Ib(1+)RLIbrbe+(1+)RL=1 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路输入电阻输入电阻由电路列出方程则输入电阻则输入电阻根据定义当当，时，时，输入电阻大输入电阻大IT=IRb+IbVT=IRbRbVT=Ibrbe+Ib(1+)RL=Rb/rbe+(1+)RLRi=ITVTRi=ITVT 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路共集电极电路特点：共集电极电路特点：输入电阻大，对电压信号源衰减小,输出电阻小，带负载能力强.输出电阻输出电阻由电路列出方程其中当当时，时，输出电阻小 电压增益小于1但接近于1，同相,与ViVo则输出电阻Ro=ITVT=Re/Rs+rbe1+IT=Ib+Ib+IReVT=Ib(rbe+Rs)VT=IReRe 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路2.2.复合管（复合管（也称为达林顿管也称为达林顿管）作用：提高电流放大系数，增大输入电阻rbe =1 1 2 2r rbebe=r=rbe1be1+1 1r rbe2be212121212根据组成复合管的BJT的类型不同分为：（）同种类型的BJT复合，其复合管保持组成管的特性；（2）不同类型的BJT复合，则复合管与第一只管特性相同。电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路1.1.静态工作静态工作Q Q点点 直流通路与射极偏置电路相同2.2.共基极电路共基极电路 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路2.2.动态指标动态指标电压增益电压增益Vo=-IcRL=-IbRL电压增益：输出回路：AV=ViVo-Ibrbe-IbRL=RLrbe=输入回路：Vi=-IbrbeRi=reb=Vi-Ierbe1+=-(1+)Ib-Ibrbe=输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻共基极电路的电流放大系数是多少?叫做电流跟随器。电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路3.3.三种组态的比较三种组态的比较 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路2 2）动态特性不同：）动态特性不同：共射极电路共集电极电路共基极电路电压增益：3 3）用途不同：）用途不同：共发射极电路共发射极电路：既能放大电流有能放大电压，应用广泛，多用于多级放大电路的中间级；共集电极电路共集电极电路：只能放大电流不能放大电压，输入电阻高、输出电阻低，多用于多级放大电路的输入级、输出级或缓冲级；共基极电路共基极电路：只能放大电压不能放大电流，稳定性好，频带宽，多用于高频或宽频带电路及恒流源电路。电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路3.6.2 3.6.2 多极放大电路多极放大电路 在放大电路的实际应用中，为了使微弱的信号得到足够的放大，即获得足够高的增益或考虑输入电阻、输出电阻的特殊要求，常常将多个基本放大电路合理的连接起来，构成多级放大电路多级放大电路。组成多极放大电路的每一个基本放大电路称为一级，级与级之间的级与级之间的连接连接称为级间耦合，级间耦合，常见的级间耦合方式有：（1 1）阻容耦合阻容耦合 （2 2）直接耦合）直接耦合 （3 3）变压器耦合（）变压器耦合（4 4）光电耦合）光电耦合。不管采用何种耦合方式，都必须保证：各级都有合适的静态工作点各级都有合适的静态工作点；前级的输入信号能顺利的传送到后一级的输入端前级的输入信号能顺利的传送到后一级的输入端。电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路多极放大电路的耦合方式多极放大电路的耦合方式一、阻容耦合一、阻容耦合 将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端，称为阻容耦合阻容耦合两极阻容耦合放大电路特点：特点：级与级之间无直流通路，各级电路的静态工作点相互独立，在求解级与级之间无直流通路，各级电路的静态工作点相互独立，在求解或调试点时可按单级处理，所以电路的分析、设计和调试简单易或调试点时可按单级处理，所以电路的分析、设计和调试简单易行；行；低频特性差，不能放大变化缓慢的信号；低频特性差，不能放大变化缓慢的信号；由于在集成电路中制造大电容很困难，甚至不可能，所以不便于集由于在集成电路中制造大电容很困难，甚至不可能，所以不便于集成化。成化。电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路二、直接耦合二、直接耦合 将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端，称为直接耦合直接耦合直接耦合放大电路静态工作点的设置特点：特点：各级之间直流通路相连，静态工作点相互影响，给电路的各级之间直流通路相连，静态工作点相互影响，给电路的分析、设计和调试带来一定困难（当然可通过运用计算机辅助分析分析、设计和调试带来一定困难（当然可通过运用计算机辅助分析软件解决之）；软件解决之）；具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号；电路中没有大电容易于制成集成放大电路；电路中没有大电容易于制成集成放大电路；存在零点漂移现象。存在零点漂移现象。电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路三、变压器耦合三、变压器耦合将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，将放大电路前级的输出端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，称为称为变压器耦合变压器耦合图（图（a）为变压器耦合共射放大电路，为变压器耦合共射放大电路，RL既可以是实际的负载电阻，既可以是实际的负载电阻，也可以代表后级放大电路，图（也可以代表后级放大电路，图（b）是他的交流等效电路。是他的交流等效电路。特点：特点：前后级靠磁路耦合，所以与阻容耦合电路一样静态工作点相互独立，前后级靠磁路耦合，所以与阻容耦合电路一样静态工作点相互独立，便于分析、设计和调试；便于分析、设计和调试；低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，且非常笨重更不能集成化；低频特性差，不能放大变化缓慢的信号，且非常笨重更不能集成化；可以实现阻抗变换，因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用可以实现阻抗变换，因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路变压器耦合的阻抗变换变压器耦合的阻抗变换三、变压器耦合三、变压器耦合 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路四、光电耦合四、光电耦合光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因其抗干光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。扰能力强而得到越来越广泛的应用。光电耦合器光电耦合器是实现光电耦合的基本器件，它将发光元件（二极管）是实现光电耦合的基本器件，它将发光元件（二极管）与光敏元件（光电三极管）相互绝缘的组合在一起，如下图所示：与光敏元件（光电三极管）相互绝缘的组合在一起，如下图所示：光电耦合器及其传输特性光电耦合器及其传输特性 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路信号源部分可以是真实的信号源，也可以是前级放大电路。当动态信号为零时，输入回路有静态电流 IDQ，输出回路有静态电流 ICQ，从而确定出静态管压降UCEQ。当有动态信号时，随着 iD 的变化,ic 将产生线性变化，电阻 RC 将电流的变化转换成电压的变化。光电耦合放大电路光电耦合放大电路 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路多极放大电路的动态分析多极放大电路的动态分析多级放大电路方框图前级的输出电压是下级的输入电压；前级的输出电阻是下级的信号源内阻；下级的输入电阻是前级的负载电阻；第一级的输入电阻就是放大电路的输入电阻；最后一级的输出电阻就是放大电路的输出电阻。电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路多极放大电路的微变等效电路多极放大电路的微变等效电路 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象 一个理想的直接耦合放大电路，当输入信号为零时，其输出信号应保持为恒定（即静态输出电压）。但实际的直接耦合放大电路，输入端短路时（即ui=0），输出电压会随时间偏离原来的起始值而上下缓慢地波动，这种现象称为零点漂移零点漂移，简称零漂零漂。零点漂移现象 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 零漂就是工作点的漂移。在直接耦合电路中，前级的零漂将被逐级放零漂就是工作点的漂移。在直接耦合电路中，前级的零漂将被逐级放大，从而在输出端可能将有用信号淹没，严重时甚至使后级电路进入饱和大，从而在输出端可能将有用信号淹没，严重时甚至使后级电路进入饱和或截止状态而无法正常地工作。所以要或截止状态而无法正常地工作。所以要抑制零漂。抑制零漂。输入级的输入级的零漂零漂对电路的影响最大。看一个放大器的对电路的影响最大。看一个放大器的零漂零漂是否严重，不能是否严重，不能只看输入级的电压漂移的大小，还要看放大器的放大倍数。所以，一般都是只看输入级的电压漂移的大小，还要看放大器的放大倍数。所以，一般都是将输出零漂值折算到输入端，用将输出零漂值折算到输入端，用等效输入零漂电压等效输入零漂电压来衡量来衡量零漂零漂的大小。的大小。折算公式折算公式vid=vodAVvodAV=输出漂移电压电压放大倍数输入端等效输入端等效漂移电压漂移电压直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象 电子信息工程系电子信息工程系厚德博学厚德博学 求实创新求实创新2006 S SmartCommartCom模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础模拟电子技术基础 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路抑制温度漂移温度漂移的方法归纳如下：）在电路中引入直流负反馈，例如典型的静态工作点稳定电路中）在电路中引入直流负反馈，例如典型的静态工作点稳定电路中的的ReRe所起的作用；所起的作用；）采用温度补偿的方法利用热敏元件来抵消放大管的变化）采用温度补偿的方法利用热敏元件来抵消放大管的变化；）采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成）采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成“差分式差分式放大电路放大电路”，这就是集成运放均采用差分式放大电路做为输入级的主要，这就是集成运放均采用差分式放大电路做为输入级的主要原因之一。这个方法也可归结为温度补偿。原因之一。这个方法也可归结为温度补偿。由温度变化温度变化引起的半导体器件参数的变化，是产生零点漂移的主要原因主要原因，因而零点漂移也称为温度漂移温度漂移，简称温漂温漂。直接耦合放大电路的零点漂移现象直接耦合放大电路的零点漂移现象