第3章基本放大电路精选文档.ppt

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1、第第3章基本放大电路章基本放大电路本讲稿第一页，共六十页二、单管共射放大电路（一）单管共射放大电路组成放大电路组成原则：1、发射结正偏，集点结反偏2、输入信号能传送进去，保证ui ib3、输出信号能传送出来，保证ic uo本讲稿第二页，共六十页BQ =bRBEQUICCUCCUbRbRbRbRCCU共射放大电路静态分析BQCQ=II cCCCEQ =CQIRUU本讲稿第三页，共六十页VTRRbC+_+_uouiRL交流通路直流电源和耦合电容对交流信号相当于短路共射放大电路动态分析本讲稿第四页，共六十页RL1.求电压放大倍数（电压增益）电压增益本讲稿第五页，共六十页2.求输入电阻3.求输出电阻令

2、令Ro=Rc 所以所以=Li0oooRUIUR.R.iii/UI=.=Rrbbe.0b=I 0=bI.0iU=RbRcRLRiRoRbRcRLRiRoRbRcRLRiRoOV.bI.iV.cIbIiI.本讲稿第六页，共六十页3.2 工作点稳定的放大电路工作点稳定的放大电路3.2.1 温度对放大电路的影响温度对放大电路的影响 三三极极管管是是一一种种对对温温度度十十分分敏敏感感的的元元件件。温温度度变变化化对对管管子子参数的影响主要表现有：参数的影响主要表现有：1.UBE 改改变变。UBE 的的温温度度系系数数约约为为 2 mV/C，即即温温度度每升高每升高 1 C，UBE 约下降约下降 2 m

3、V。2.改改变变。温温度度每每升升高高 1 C，值值约约增增加加 0.5%1%，温度系数分散性较大。温度系数分散性较大。3.ICBO 改改变变。温温度度每每升升高高 10 C，ICBQ 大大致致将将增增加加一一倍倍，说明说明 ICBQ 将随温度按指数规律上升。将随温度按指数规律上升。上述因素将改变已调好的电路静态工作点，引起放大电路工作上述因素将改变已调好的电路静态工作点，引起放大电路工作状态不正常，导致输出波形失真。状态不正常，导致输出波形失真。本讲稿第七页，共六十页常用稳定工作点措施：常用稳定工作点措施：1、将放大电路置于恒温箱中，造价高。2、在电路中加直流偏置电路，引入负反馈。3、采用温

4、度补偿措施。本讲稿第八页，共六十页C1RcRb1+VCCC2RL+CeuoRb2Reui Re：发射极电阻，Ce：发射极电容，又称旁路电容Rb1Rb2:上下偏流电阻静态工作点稳定电路静态工作点稳定电路本讲稿第九页，共六十页T ICQ IEQ UEQ UBEQ(=UBQ UEQ)IBQ ICQ 所以所以 UBQ 不随温度变化，不随温度变化，由于由于 IR IBQ，可得可得(估算估算)C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReIBICIEIRuiUEUB工作点稳定过程分析工作点稳定过程分析本讲稿第十页，共六十页二、静态工作点的估算二、静态工作点的估算由于由于 IR IBQ，可得可得(估算估

5、算)静态基极电流静态基极电流R Rb2b2R Rb1b1IBQIRIEQICQBQI CQI=IEQ1+本讲稿第十一页，共六十页C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiRcRb2+VCCRL+uiuoRb1Re三、动态参数的估算三、动态参数的估算.+erbe bcRcRLRb2Rb1+cIbIoU.bI.i.U beLrRAu =.本讲稿第十二页，共六十页改进的工作点稳定电路改进的工作点稳定电路 R)1(EbeLbb+=rRAu.本讲稿第十三页，共六十页集电极为输入回路集电极为输入回路和输出回路的公共和输出回路的公共端，又称为共集电端，又称为共集电极放大电路极放大

6、电路一、电路的组成一、电路的组成交交流流信信号号从从基基极极输输入入，从从发发射射极极输输出出，故故称称为射极输出器。为射极输出器。3.3 射极输出器射极输出器C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+oU.sU.本讲稿第十四页，共六十页二、静态工作点二、静态工作点C1Rb+VCCC2RL+Re+RS+由由KVL定律，得定律，得Vcc=RbIBQ+UBE+ReIEQ本讲稿第十五页，共六十页射极输出器的微变等效电路uRrRuALbeLiou)1()1(bb+=本讲稿第十六页，共六十页输入电阻增大了输入电阻增大了本讲稿第十七页，共六十页ro的的估估算算。令us=0，并去掉负载RL，在输出端加一试探电压

7、up，则画成如图所示的形式。b+=1)/(/RrrRrbsbeeoRrriuiuiurrRrbsbebpbpepooeo/()1(/+=+=bb+=1)/(Rrrrbsbeo输出电阻低，故带载能输出电阻低，故带载能力比较强。力比较强。本讲稿第十八页，共六十页射极输出器特点：射极输出器特点：1、电压放大倍数接小于、电压放大倍数接小于1，但近于，但近于1。2、输入输出电压同相。、输入输出电压同相。3、输入电阻高，输出电阻低。、输入电阻高，输出电阻低。在多级放大电路中，射极输出器常在多级放大电路中，射极输出器常用作用作输入级输入级或者或者输出级。输出级。本讲稿第十九页，共六十页3.4 场效应管放大电

8、路场效应管放大电路场效应管具有电压控制下的放大作用，故也可构成放大电路。在要求输入阻抗高的地方，可替代三极管。本讲稿第二十页，共六十页3.4.2 场效应管共源极放大电路UG=Rg2Rg1+Rg2VDDIDQ=IDOUGSQUT12USQ=IDQRsUGSQ=UG-USQUDSQ=VDD-IDQ(Rd+Rs)本讲稿第二十一页，共六十页动态分析动态分析：场效应管的微变等效电路Uds.+rdsgmUgs.Ugs.+_gIg.Id.d_ssUds.+gmUgs.Ugs.+_gIg.Id.d_ss简化等效电路因rds比较大，当rdsRd时，可以认为rds开路。1.dsdsgsmdUrUgI+=.本讲稿第

9、二十二页，共六十页Uo.+RdgmUgs.Ugs.+_gIi.d_Rg1Rg2RgRLUi.+_RiRo微变等效电路微变等效电路LmouRgUUAi=&求电压放大倍数求电压放大倍数本讲稿第二十三页，共六十页2.输入电阻输入电阻Ri根据输入电阻定义及电路可得根据输入电阻定义及电路可得3.输出电阻输出电阻RoUo.+RdgmUgs.Ugs.+_gIi.d_Rg1Rg2RgRLUi.+_RiRo本讲稿第二十四页，共六十页3.5 多级放大电路多级放大电路形式：若干放大电路单元串联形式：若干放大电路单元串联耦合：每两个放大电路单元之间的连接方式。耦合：每两个放大电路单元之间的连接方式。耦合方式：阻容耦合

10、、直接耦合、变压器耦合。耦合方式：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。本讲稿第二十五页，共六十页3.5.1 阻容耦合阻容耦合级与级之间通过R、C元件相互连接C1RC1Rb1+VCCC2RL+T1+Rc2Rb2C3T2+优点：优点：各级静态工作点各级静态工作点Q点相互独立，便于分析、设计和调试点相互独立，便于分析、设计和调试,在在分立元件电路中广泛使用。分立元件电路中广泛使用。缺点缺点：不适合放大缓慢变化的信号和直流信号，低频特性差；在集成：不适合放大缓慢变化的信号和直流信号，低频特性差；在集成电路中无法制造大容量电容，不适于集成化。电路中无法制造大容量电容，不适于集成化。本讲稿第二十六页，共六十页

11、3.5.2 直接耦合直接耦合级与级之间直接相连，或通过R连接Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2Rb2T2UC1=UB2 0.7vT1管的管的Q点接近饱和区，而失去放大作用点接近饱和区，而失去放大作用本讲稿第二十七页，共六十页Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2Re2T2(b)UC2 0.7+IC2Re2缺点：缺点：Au2将下降将下降DZRc1Rb1+VCC+T1+Rc2RT2(c1)UC2 0.7+Uz缺点：缺点：T2集电极输出集电极输出电压的动态范围减小电压的动态范围减小本讲稿第二十八页，共六十页DZRc1Rb1+12V+T1+Rc2RT2(c1)对对NPN管，管，UBE0.7V，UCE约为几

12、伏约为几伏 UCUB集电极点位逐级提高，输出电压动态范围越来越小，甚至集电极点位逐级提高，输出电压动态范围越来越小，甚至无法工作，需要采取措施控制电平移动。无法工作，需要采取措施控制电平移动。本讲稿第二十九页，共六十页Rc1Rb1+T1+Rc2Rb2T2Dz加加稳稳压压管管可可降降低低第第二二级级的的集集电电极极电电位位，各各级级不不会会逐逐级级升升高高，又又不不损损失失放放大大倍倍数数。但但稳稳压压管管噪噪声较大。声较大。UB2=UC1-UZ抑制电平移动措施之一抑制电平移动措施之一本讲稿第三十页，共六十页抑制电平移动措施之二抑制电平移动措施之二NPN管管和和PNP管管交交叉叉直直接接耦耦合合

13、，集集电电极极点点位位不不会会逐逐级升高，可获得合适的工作点。为级升高，可获得合适的工作点。为广泛采用广泛采用的方式。的方式。Rc1Rb1+VCC+T1+Re2Rc2T2 NPN：UC UBPNP：UC UB本讲稿第三十一页，共六十页一、一、零点漂移现象及其产生的原因零点漂移现象及其产生的原因直直接接耦耦合合时时，输输入入电电压压为为零零，但但输输出出电电压压离离开开零零点点，并并缓缓慢地发生不规则变化的现象。慢地发生不规则变化的现象。原因：原因：放大器件的参数受温度影响而放大器件的参数受温度影响而使使 Q 点不稳定。也称点不稳定。也称温度漂移温度漂移放大电路级数愈多，放大倍数愈放大电路级数愈

14、多，放大倍数愈高，零点漂移问题愈严重。可能将有高，零点漂移问题愈严重。可能将有用信号淹没，使放大电路不能正常工用信号淹没，使放大电路不能正常工作作uItO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uOtO本讲稿第三十二页，共六十页(1)引入直流负反馈以稳定引入直流负反馈以稳定 Q 点；点；(2)利用热敏元件补偿放大器的零漂；利用热敏元件补偿放大器的零漂；R2R1+VCC+T2+RcT1uIuOiC1ReRuB1(3)采用差分放大电路。采用差分放大电路。二、抑制温度漂移的方法：二、抑制温度漂移的方法：T2的的B和和C接在一起接在一起ToC IC1UBE2 UB1 IC1本讲稿第

15、三十三页，共六十页直接耦合多级放大电路直接耦合多级放大电路优点：既能放大交流信号，又能放大缓慢优点：既能放大交流信号，又能放大缓慢变化和直流信号；便于集成化。变化和直流信号；便于集成化。缺点：各级缺点：各级Q点互不独立点互不独立 需要电平移动需要电平移动 产生零点飘移产生零点飘移本讲稿第三十四页，共六十页变压器耦合放大电路变压器耦合放大电路主要用在低频功率放大主要用在低频功率放大 和和 中频调谐放大。中频调谐放大。缺点：低频特性差；不便于集成化；笨重。缺点：低频特性差；不便于集成化；笨重。优点：优点：Q Q点相互独立点相互独立,便于分析、设计和调试；实现阻抗变便于分析、设计和调试；实现阻抗变换

16、。换。本讲稿第三十五页，共六十页多级放大电路多级放大电路电压放大倍数：电压放大倍数：Au=Au1Au2Au3Au420lg Au=20lg Au120lg Au220lg Aun+例如：对一个三级放大电路，第一级例如：对一个三级放大电路，第一级 40dB，第二级，第二级 60dB，第三极，第三极10dB，则，则 40+60+10=110（dB）20lg Au=本讲稿第三十六页，共六十页3.6 差分放大电路差分放大电路1、基本差分放大电路结构如下：基本差分放大电路结构如下：电路结构特点：1、T1和T2特性完全一致。2、电阻阻值和温度特性对应相同输入信号可以单端输入，也可双端输入；输出信号可从两个

17、C输出，也可从一个C输出本讲稿第三十七页，共六十页2、抑制零点漂移、抑制零点漂移uO=uC1-uC2当温度变化时，uC1和uC2变化一样，uo不变，温漂被抑制。缺点：1、基本差放内部参数不可能完全对称，所以抑制温漂的效果不理想；2、从单边看，温漂与单管放大电路相同，性能毫无改善。本讲稿第三十八页，共六十页共模信号共模信号输入信号输入信号uI1和和uI2大小相等，大小相等，极性相同。极性相同。差模信号差模信号输入信号输入信号uI1和和uI2大小相等，大小相等，极性相反。极性相反。3、输入信号的两种方式、输入信号的两种方式Auc=uOC/uICAud=uOD/uID =Au1 =Au2本讲稿第三十

18、九页，共六十页R Re eR Rb1b1R Rb2b2+uI1-V-VEEEE-uI2+3.6.2 长尾式差放长尾式差放长尾电阻Re引入一个共模负反馈，既能减小温漂，又不降低差模电压放大倍数。Re 共模负反馈作用 抑制温漂效果Re过大带来的问题：1、要求VEE很高，2、集成电路中制造大电阻十分困难本讲稿第四十页，共六十页RcT1T2Rc+uoRRuI1uI2+VCCReRb2Rb1VEET33.6.3 恒流源式差放电路恒流源式差放电路用恒流管T3代替长尾电阻Re可获得很强的共模负反馈，又不要求VEE很高当三极管工作在恒流区时，rce=uce/ic很大，相当于一个内阻非常大的电流源。本讲稿第四十

19、一页，共六十页R Re eR Rb1b1R Rb2b2-V-VEEEEuI1uI2R RC2C2R RC1C1+uId-+-+uod-E对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用输入共模信号时，因两边电路对称，则两C极电位相等，RL中无电流流过，视为开路。uOC=ICRC=-IBRCuIC=IBRb+rbe+(1+)2Re=ebebC2)1(RrRRbb+uICOCuc=uA本讲稿第四十二页，共六十页对差模信号的放大作用对差模信号的放大作用分析时注意二个分析时注意二个“虚地虚地”R Re eR Rb1b1R Rb2b2-V-VEEEEuI1uI2R RC2C2R RC1C1+uId-+-+uod

20、-EE点电位在差模信号作用下点电位在差模信号作用下不变，相当于接不变，相当于接“地地”。Re如同短路，不影响差模放如同短路，不影响差模放大倍数。大倍数。负载电阻的中点电位在差模负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变，相当于接信号作用下不变，相当于接“地地”。本讲稿第四十三页，共六十页+-+R Rb1b1R Rb2b2-差模信号作用下的等效电路差模信号作用下的等效电路R Ridid=2(R=2(Rb b+r+rbebe)R Rodod=2R=2RC CbebLc112i1idodud)21/(22uuu=rRRRuuuAioi+=21uuoo=D DD D 本讲稿第四十四页，共六十页3.7 功率

21、放大电路功率放大电路能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功功率放大电路率放大电路，简称，简称功放功放。功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，不失真地输出尽可能大的功率。下，不失真地输出尽可能大的功率。功放电路的要求：功放电路的要求：Pomax 大大，三极管极限工作三极管极限工作 =Pomax/PV 要高要高失真要小；散热要好失真要小；散热要好本讲稿第四十五页，共六十页功率放大电路的分类功率放大电路的分类在放大电路中，若

22、输入信号为正弦波时，根据晶体管在信号整个在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在信号整个周期内导通情况分类周期内导通情况分类 tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm ICQ2 丙类丙类：导通角导通角 小于小于 。丁类丁类：功放管工作在开关状态，管子：功放管工作在开关状态，管子仅在饱和导通时消耗功率。仅在饱和导通时消耗功率。集电极电流集电极电流iC将将严重失真。严重失真。甲类甲类(=2 )静态管耗大，效率低静态管耗大，效率低乙类乙类(=)甲乙类甲乙类(0 T1 导通导通 T2 截止截止iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui 1时，成为深度负

23、反馈时，成为深度负反馈本讲稿第五十六页，共六十页一、电压反馈和电流反馈一、电压反馈和电流反馈电压反馈电压反馈 反馈信号取自输出电压的部分或全部。反馈信号取自输出电压的部分或全部。电流反馈电流反馈 反馈信号取自输出电流。反馈信号取自输出电流。AFRLuo电压电压反馈反馈电流电流反馈反馈iouoFARLio3.8.2 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法本讲稿第五十七页，共六十页二、串联反馈和并联反馈二、串联反馈和并联反馈串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现。uid=ui uf特特点点：输输入入量量与与反反馈馈量量作作用在不同的两点上。用在不同的两点上。

24、并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。iid=ii if特特点点：输输入入量量与与反反馈馈量量作作用在同一点上。用在同一点上。AFiiifisiidRSRSAFuiuidufus本讲稿第五十八页，共六十页+VCCRCC2C1RfuSuoibifiiRSRL判断下列反馈类型电压串联负反馈电压串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈本讲稿第五十九页，共六十页3.8.3 负反馈对放大电路的影响1、稳定放大倍数稳定放大倍数 虽然放大倍数下降，但温度、器件老化、负载的变化等因素，对放大倍数影响很小，2、对输入电阻的影响对输入电阻的影响 串联负反馈提高输入电阻；并联负反馈降低输入电阻3、对输出电阻的影响对输出电阻的影响 电压负反馈降低输出电阻；电流负反馈提高输出电阻。本讲稿第六十页，共六十页