物理交流放大电路.pptx

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1、放大的概念放大的概念*放大的实质是用一个小的变化量去控制一个较大的变化*放大的对象都是变化量*放大电路放大的本质是能量的控制与转换*放大电路的基本特征是功率放大第1页/共89页扩音机扩音机话筒话筒扬声器扬声器 ii信信号号源源放放大大器器负负载载io+uoui2.1.1 放大电路的基本概念放大电路的基本概念 将微弱电信号进行放大，使接在放大电将微弱电信号进行放大，使接在放大电路输出端负载上得到的输出信号，与输入端所加信号源信号的路输出端负载上得到的输出信号，与输入端所加信号源信号的变化规律相同，而输出信号的幅度和功率比输入信号大得多。变化规律相同，而输出信号的幅度和功率比输入信号大得多。1.1

2、.放大电路的功能放大电路的功能放大电路的功能放大电路的功能如：如：扩音机能够将较小的声音信号放大到足以推动扬声器工作。2.2.放大电路的组成框图放大电路的组成框图放大电路的组成框图放大电路的组成框图3.3.放大电路的分类放大电路的分类放大电路的分类放大电路的分类第6章 交流放大电路2.1 共发射极放大电路共发射极放大电路按频率分：低频;高频;宽带按接法分：共射;共集;共基按功能分：电压放大;功率放大2.1第2页/共89页第3页/共89页第4页/共89页第5页/共89页第6页/共89页第7页/共89页第8页/共89页第9页/共89页第10页/共89页第11页/共89页第12页/共89页第13页/

3、共89页第14页/共89页第15页/共89页第16页/共89页第17页/共89页第18页/共89页第19页/共89页2.1.4 放大电路的放大电路的动动态分析态分析 放大电路有输入信号(ui 0)时的工作状态称为动态动态。放大器中各电压和电流都是直流分量和交流分量的叠加。2.1.4.1 微变等效电路分析法微变等效电路分析法分析步骤：分析步骤：分析步骤：分析步骤：1.画出放大电路的交流通路；2.画出三极管微变等效电路；3.画出放大电路的微变等效电路；4.利用放大电路的微变等效电路，进行动态分析，即求电压放大倍数 、输入电阻 ri、输出电阻 ro。2.1第20页/共89页第21页/共89页第22页

4、/共89页3.3.基本放大电路的微变等效电路基本放大电路的微变等效电路基本放大电路的微变等效电路基本放大电路的微变等效电路r ri ir ro o+rbe E EB BC CRCRLRBRS+交流通路交流通路RCRBicii+uoTRLib+uiRSuS+uce+2.1第23页/共89页第24页/共89页第25页/共89页第26页/共89页第27页/共89页第28页/共89页第29页/共89页第30页/共89页第31页/共89页第32页/共89页第33页/共89页第34页/共89页第35页/共89页第36页/共89页放大电路的组成原则放大电路的组成原则(1)(1)为了不失真的放大交变电压信号为

5、了不失真的放大交变电压信号,必必须给放大电路设置合适的静态工作点。须给放大电路设置合适的静态工作点。(2)(2)在输入回路加入在输入回路加入u ui i 应能引起应能引起 u uBEBE 的变化的变化,从而引起从而引起i iB B和和 i ic c 的变化。的变化。(3)(3)输出回路的接法应当使输出回路的接法应当使i ic c 尽可能多地流尽可能多地流到负载到负载R RL L中去中去,或者说应将集电极电流的变化或者说应将集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端。转化为电压的变化送到输出端。课堂讨论题：课堂讨论题：下面各电路能否放大交流电压信号？下面各电路能否放大交流电压信号？第37页/共8

6、9页VCCRCC1C2TRLuoui(a)图图(a)(a)中，没中，没有设置静态有设置静态偏置，不能偏置，不能放大。放大。第38页/共89页RBVCCRCC1C2TRLuouiEB(b)图图(b)(b)中，有中，有静态偏置静态偏置,但但u ui i被被E EB B短路，短路，不能引起不能引起i iB B的的变化，所以不变化，所以不能放大。能放大。第39页/共89页VCCC2TRLuouiRB(c)C1图图(c)(c)中，有静态中，有静态偏置偏置,有变化的有变化的i iB B和和i ic c,但因没有但因没有R RC C ，不能把集电，不能把集电极电流的变化转极电流的变化转化为电压的变化化为电压

7、的变化送到输出端送到输出端,所以所以不能放大交流电不能放大交流电压信号。压信号。第40页/共89页VCCC2TRLuouiRB10K(d)C1RC100K因为因为 i iB BiiC C ，三，三极管工作在饱极管工作在饱和区，所以不和区，所以不能放大。能放大。第41页/共89页第42页/共89页第43页/共89页第44页/共89页第45页/共89页第46页/共89页第47页/共89页RCC1C2TRLRB2RE+CE+RB1uoRSusVCC 分压偏置电路中，换一个大的三极管，问电路的静态值是否变化？电压放大倍数是否随着成比例增加？思考：思考：故，IC，UCE不变电压放大倍数不随成比例增加第4

8、8页/共89页第49页/共89页第50页/共89页第51页/共89页第52页/共89页第53页/共89页2.4 阻容耦合多级放大电路及其频率特性阻容耦合多级放大电路及其频率特性2.4.1 多级放大电路及其耦合方式多级放大电路及其耦合方式A A1 1A A2 2A An nR RL Lu ui iu uo ou uo1o1u uo2o2 电压放大电路电压放大电路功率放功率放大电路大电路1.1.采用多级放大电路的必要性采用多级放大电路的必要性采用多级放大电路的必要性采用多级放大电路的必要性 提高放大倍数2.2.对级间耦合电路的要求对级间耦合电路的要求对级间耦合电路的要求对级间耦合电路的要求3.3.

9、级间耦合方式级间耦合方式级间耦合方式级间耦合方式阻容耦合 交流电压放大电路 变压器耦合 率放大电路光电耦合 较强的抗干扰能力 直接耦合 集成电路(1)各级电路的静态工作点互不影响；(2)不失真地传输信号；(3)有效地传输信号 尽量减小在耦合电路上的损失。2.4第54页/共89页第55页/共89页第56页/共89页第57页/共89页第58页/共89页第59页/共89页2.5 差动放大电路差动放大电路直接耦合放大电路及其频率特性直接耦合放大电路及其频率特性直接耦合放大电路及其频率特性直接耦合放大电路及其频率特性uoRC1RB1ui+UCCT2RE2RC2T1RB2+在集成电路中，通常采用直接耦合的

10、多级放大电路。直接耦合：各级放大电路之间用导线直接相连。直接耦合放大电路具有较宽的通频带。fBW=0 f02.5ff00AuAu00.707Au0第60页/共89页2.5.1 直接耦合放大电路的零点漂移直接耦合放大电路的零点漂移+V直接耦合直接耦合放大电路放大电路ui=0+uotuo0 利用测试电路，可测得放大电路 uo 的零点漂移。1.1.零点漂移零点漂移零点漂移零点漂移 当输入信号ui=0 时，输出电压 uo 常数，随时间呈现不规则的变化。2.2.零点漂移产生的原因零点漂移产生的原因零点漂移产生的原因零点漂移产生的原因3.3.抑制零点漂移的方法抑制零点漂移的方法抑制零点漂移的方法抑制零点漂

11、移的方法主要是温度变化引起的。（1）直流负反馈：减小温度变化对静态工作点的影响；（2）温度补偿：热敏元件补偿三极管参数随温度的变化；（3）差动放大电路：可有效地抑制零点漂移的电路形式。2.5第61页/共89页2.5.2 差动放大电路的工作原理差动放大电路的工作原理1.1.原理电路的组成原理电路的组成原理电路的组成原理电路的组成2.2.抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理抑制零点漂移的原理 由T1和T2为核心的两个共发射极电路组成。要求两个管子的特性和参数相同，两边的电路结构对称，因此静态工作点也相同。Tuo=VC1VC2=0IB1IC1VC1IB2IC2VC2设零点漂移为温度

12、漂移，当温度 T 升高，调整过程为：当电路结构对称时，零点漂移得到了完全的抑制。RBuoRBui1RC+UCCT1+RCT2ui2+2.5第62页/共89页ui1=ui2=uid(1)(1)差模信号差模信号 大小相等，方向相反大小相等，方向相反ui1=ui2=uic(2)(2)共模信号共模信号大小相等，方向相同大小相等，方向相同(3)(3)任意信号任意信号 大小、方向任意大小、方向任意任意信号可以分解为一对差模信号和一对共模信号3.3.输入信号之间的关系输入信号之间的关系输入信号之间的关系输入信号之间的关系RBuoRBui1RC+UCCT1+RCT2ui2+例：例：ui1=7mV，ui2=3m

13、V，求：uid 和 uic。解：解：uid=(ui1 ui2)=5mV,uic=(ui1+ui2)=2mVuid=(ui1 ui2)uic=(ui1+ui2)2.5第63页/共89页2.5.3 差动放大电路的输入输出方式差动放大电路的输入输出方式1.1.双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路差动放大电路的四种输入输出方式差动放大电路的四种输入输出方式差动放大电路的四种输入输出方式差动放大电路的四种输入输出方式双端输入单端输入双端输出单端输出（1 1）典型差动放大电路的结构典型差动放大电路的结构 RBu uo oRBuiRC+UCCT1+RCT2ui2+

14、RERPUEEuo2uo1三个元件的作用RP：调零电位器(阻值较小),),当电路不完全对称时，调整RP，使电路满足 ui=0 时，uo=0；RE：共模负反馈电阻。UEE：负电源，为电路提供静态工作点，并补偿发射极 电阻RE上的直流压降。分析分析两种两种2.5第64页/共89页1.1.双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路uo2=uo1uo=uo1 uo2=2uo1由电路结构的对称性,有 rbe RCRB+ib ibui1uo1画出单边差模微变等效电路，ui1=ui2=ui,RBu uo oRBuiRC+UCC+RCui2+RERPUEERLuo2uo1

15、ui1+ie1ie2RE上没有差模分量,不再画出。RP较小,可忽略不计,ie1=ie2,（2 2）差模电压放大倍数）差模电压放大倍数A Ad d 2.5第65页/共89页1.1.双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路双端输入双端输出电路（2 2）差模电压放大倍数）差模电压放大倍数A Ad d RBu uo oRBuiRC+UCC+RCui2+RERPUEEuo=uo1 uo2=2uo1由电路结构的对称性,有 RLuo2uo1画出单边差模微变等效电路，ui1=ui2=ui,ui1+ie1ie2RE上没有差模分量,不再画出。RP较小,可忽略不计,ie1=ie2,结论：A Ad

16、 d=A Ad1d1,说明差模电压放说明差模电压放大倍数并未增大大倍数并未增大,但可以抑制零点但可以抑制零点漂移。抑制零点漂移的措施有漂移。抑制零点漂移的措施有:利利用对称性抵消共模信号用对称性抵消共模信号;利用利用R RE E 的的强负反馈作用来减小共模信号。强负反馈作用来减小共模信号。uo2=uo12.5第66页/共89页2.2.单端输入单端输出电路单端输入单端输出电路单端输入单端输出电路单端输入单端输出电路 通过信号分解，可将单端输入通过信号分解，可将单端输入电路等效成双端输入：两管分别电路等效成双端输入：两管分别取得了差模信号和共模信号。取得了差模信号和共模信号。ui+差放差放电路电路

17、uid差放差放电路电路+uiduic+uic+差模输入信号共模输入信号（1 1）单端输入等效为双端输入）单端输入等效为双端输入输出 uo=uod+uoc=Ad uid+Ac uic RBRBuiRC+UCCT1RCT2+RERPUEEuo2uo12.5第67页/共89页2.2.单端输入单端输出电路单端输入单端输出电路单端输入单端输出电路单端输入单端输出电路uid差放差放电路电路+uiduic+uic+（2 2）差模电压放大倍数）差模电压放大倍数A Ad d 写成一个表达式结论结论 单端输出时，单端输出时，差模电压差模电压放大倍数放大倍数为双端输出的一半。为双端输出的一半。A Ad d 的大小只

18、与电路的输出方的大小只与电路的输出方式有关，而与输入方式无关。式有关，而与输入方式无关。RBRBuiRC+UCCT1RCT2+REUEEuo2uo1RP2.5第68页/共89页（3 3）共模电压放大倍数）共模电压放大倍数A AC C 画出单管共模微变等效电路rbe RCRB+ib ibuicuocRL2RE ie当 2(1+)RE (RB+rbe)时，忽略RP,ie1=ie2=ie,2ie 流过 RE，可视为 ie 流过 2RE。RBRBuiRC+UCCT1RCT2+REUEEuo2uo1RP2.5第69页/共89页（4 4）共模抑制比）共模抑制比 KCMR 表示差动放大电路对差模信号的放大能

19、力和对 共模信号的抑制能力。3.3.单端输入双端输出方式单端输入双端输出方式4.4.双端输入单端输出方式双端输入单端输出方式根据实际需要选择根据实际需要选择差放输入输出方式差放输入输出方式A AC C与与R RE E成反比成反比,即即R RE E越大越大,对共模信号的负反馈作用越强。对共模信号的负反馈作用越强。单端输出时，只能利用单端输出时，只能利用 R RE E 的共模负反馈作用来减小的共模负反馈作用来减小u uococ。结结论论定义：或（3 3）共模电压放大倍数）共模电压放大倍数A AC C 2.5第70页/共89页小小 结结 差动放大器的特性差动放大器的特性1.能够放大差模信号，抑制共模

20、信号 2.典型差动放大器抑制共模信号和零点漂移的措施：3.输入输出方式：输入：反馈电阻RE：可将单端输入耦合为双端输入 输出：计算Ad时,只与输出方式有关,而与输入方式无关 单端输出的Ad1为双端输出Ad的1/2。双端输出时：(1)利用电路的对称性抵消uoc;(2)利用RE的共模负反馈作用减小uoc。单端输出时：只有利用RE的共模负反馈作用减小uoc2.5第71页/共89页第72页/共89页功率放大电路中的三极管 在极限状态，集电极电流最大时接近ICM，管压降最大接近U(BR)CEO，耗散功率接近PCM，分析方法 因为输出电压和输出电流幅值都很大，攻放管特性的非线性不可忽略，故不能采用小信号时

21、的交流电路的等效电路，而应采用图解法。第73页/共89页第74页/共89页第75页/共89页iB22.2.交越失真的产生交越失真的产生 由于三极管由于三极管T1、T2没没有静态偏压，当发射结有静态偏压，当发射结电压小于死区电压时，电压小于死区电压时，产生交越失真。产生交越失真。t t1t2t3t4uBE2uBE1iBiB1uBE2t0t4t1t2t3uBE1交越失真00输入回路输入回路输入回路输入回路波形的分析波形的分析波形的分析波形的分析2.6第76页/共89页第77页/共89页第78页/共89页2.6.3 有输出电容的互补对称功率放大电路有输出电容的互补对称功率放大电路1.1.原理电路原理

22、电路（OTLOTL电路）电路）电路）电路）OTL电路的结构和工作原电路的结构和工作原理与理与OCL电路基本相同，只是电路基本相同，只是用大容量电容用大容量电容 C 代替了负电源代替了负电源UCC。在。在 ui 的正半周的正半周,由正电由正电源源+UCC 供电供电,形成形成 iC1;在在 ui 的的负半周负半周,由电容由电容 C供电供电,形成形成 iC2。iC1iC2uo+UC+UCCRLuiT1T2+为了保证负载电流正负半周对称，在静态时,使电容C上的电压 UC 等于VCC/2。iL+2.6第79页/共89页第80页/共89页第81页/共89页3.3.准互补对称准互补对称功率放大器功率放大器+

23、UCCC1RLuo RB2RE+CE+C+D1D2T5B1T1T3ui RB1*R1R2*R3R4B2+T2T4A AR5R6+UC 复复合合管管复复合合管管偏置偏置电路电路前置前置放大器放大器2.6第82页/共89页2.6.4 集成功率放大电路简介集成功率放大电路简介（1）集成电路：是将）集成电路：是将晶体管、电阻、电容及其连线同时制造晶体管、电阻、电容及其连线同时制造 在一块半导体芯片上，组成一个具有完整功能的电路在一块半导体芯片上，组成一个具有完整功能的电路。1.1.集成电路的一般介绍集成电路的一般介绍（2）集成电路的分类：）集成电路的分类：v 数字集成电路 门电路,触发器,计数器等（9

24、 12 章）（3）集成电路的特点：）集成电路的特点：v 元器件参数的一致性和对称性好；元器件参数的一致性和对称性好；v 二极管多用三极管的发射结代替；二极管多用三极管的发射结代替；v 电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替，电阻的阻值受到限制，大电阻常用三极管恒流源代替，电位器需外接；电位器需外接；v 电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感电容的容量受到限制，电感不能集成，故大电容、电感 和变压器均需外接。和变压器均需外接。v 模拟集成电路 功放,运放,稳压电源等（6 8 章）2.6第83页/共89页准互补功放电路恒流源偏置电路2.LM386 2.LM386 的内部电路结构及

25、工作原理的内部电路结构及工作原理的内部电路结构及工作原理的内部电路结构及工作原理+UCCuo输出GND旁路增益增益设定设定反相输入T2T1T3T5T6T10T4T7T9T8R1ID1D2同相输入差动电路2.6第84页/共89页第85页/共89页第86页/共89页1 种分析方法种分析方法公式（估算）分析法公式（估算）分析法2 个内容个内容静态、动态静态、动态3个参数个参数静态（静态（IC IB UCE)动态（动态（Au ri ro)4个电路个电路基本基本 放大电路、静态工作放大电路、静态工作 点稳定电路（点稳定电路（2个）、射极输出器个）、射极输出器总结总结第87页/共89页第88页/共89页感谢您的观看！第89页/共89页