第3章 基本放大电路.pptx

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1、3.3 3.3 射极输出器射极输出器射极输出器射极输出器3.4 3.4 场效应管放大电路场效应管放大电路场效应管放大电路场效应管放大电路3.5 3.5 多级放大电路多级放大电路多级放大电路多级放大电路3.2 3.2 工作点稳定的放大电路工作点稳定的放大电路工作点稳定的放大电路工作点稳定的放大电路3.1 3.1 三极管放大电路基础三极管放大电路基础三极管放大电路基础三极管放大电路基础3.6 3.6 差动放大电路差动放大电路差动放大电路差动放大电路3.7 3.7 功率放大电路功率放大电路功率放大电路功率放大电路3.8 3.8 负反馈放大电路负反馈放大电路负反馈放大电路负反馈放大电路第3章 基本放大

2、电路第1页/共92页放大电路的基本概念和指标放大电路的基本概念和指标放大电路的基本概念和指标放大电路的基本概念和指标共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成退出退出退出退出共发射极放大电路的分析方法共发射极放大电路的分析方法共发射极放大电路的分析方法共发射极放大电路的分析方法3.1 三极管放大电路基础第2页/共92页1、放大电路的基本概念、放大电路的基本概念放大电路的功能是将微弱的电信号（电压、电放大电路的功能是将微弱的电信号（电压、电流或功率）放大到所需要的数值，从而使电子设备流或功率）放大到所需要的数值，从而使电子设备的终端执行元件有所动作或

3、显示的终端执行元件有所动作或显示 。放大部分一般由多级构成，前面一般为前置电放大部分一般由多级构成，前面一般为前置电压放大电路，用于放大信号电压。最后是功率放大压放大电路，用于放大信号电压。最后是功率放大电路，用于得到较大的信号功率去驱动负载。电路，用于得到较大的信号功率去驱动负载。经常采用正弦信号发生器作为信号源来分析和经常采用正弦信号发生器作为信号源来分析和调试放大电路。因此在本章中，用正弦电压作为信调试放大电路。因此在本章中，用正弦电压作为信号源，用纯电阻作为负载来讨论放大电路的性能。号源，用纯电阻作为负载来讨论放大电路的性能。放大电路的基本概念和指标第3页/共92页2 放大电路的性能指

4、标放大电路的性能指标一、电压放大倍数一、电压放大倍数AuUi 和和Uo 分别是输入和输出电压的有效值。分别是输入和输出电压的有效值。二、输入电阻二、输入电阻ri第4页/共92页三、输出电阻三、输出电阻ro四、通频带四、通频带BW第5页/共92页UA大写斜体字母、大写下标，表示大写斜体字母、大写下标，表示直流量直流量。uA小写斜体字母、大写下标，表示小写斜体字母、大写下标，表示总瞬时值总瞬时值。ua小写斜体字母、小写下标，表示小写斜体字母、小写下标，表示交流瞬时值交流瞬时值。uAua总瞬时值总瞬时值交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 表示符号规定表示符号规定第6页/共92页三极管放三极管放大

5、电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放大器以共射放大器为例讲解工作为例讲解工作原理原理共发射极放大电路的组成第7页/共92页放大元件放大元件iC=iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。iBiCiEuiuCEuocbeuBETC1C2ccVusRsRbRcRL共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成第8页/共92页集电极电集电极电源，为电源，为电路提供能路提供能量。并保量。并保证集电结证集电结反偏。反偏。iBiCiEuiuCEuocb

6、euBETC1C2ccVusRsRbRcRL第9页/共92页iBiCiEuiuCEuocbeuBETC1C2ccVusRsRbRcRL集电极电阻，将集电极电阻，将变化的电流转变变化的电流转变为变化的电压。为变化的电压。第10页/共92页iBiCiEuiuCEuocbeuBETC1C2ccVusRsRbRcRL耦合电容耦合电容隔离输入输出与隔离输入输出与电路直流的联系，电路直流的联系，同时能使信号顺同时能使信号顺利输入输出。利输入输出。第11页/共92页放大电路中各点的电压或电流都是在静态直放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。流上附加了小的交流信号。但是，电容对交、直流

7、的作用不同。如果电但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。直流所走的通道是不同的。交流通道：交流通道：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。直流通道：直流通道：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。信号的不同分量可以分别在不同的电路中分析。信号的不同分量可以分别在不同的电路中分析。直流通道和交流通道直流通道和交流通道 第12页/共92页由于电源的由于电源的存在存在IB 0一、静态分析一、

8、静态分析一、静态分析一、静态分析(IBQ，UBEQ)(IBQ，UBEQ)共发射极放大电路的分析方法IBICcbeUBE+VccUCERbRc第13页/共92页1.2.在室温下，三极管充分导通后，可近似认为：在室温下，三极管充分导通后，可近似认为：UBE=0.7V（硅管）或（硅管）或UBE=0.3V（锗管）（锗管）3.4.第14页/共92页例：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点。例：用估算法计算静态工作点。已知：已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：解：解：解：请注意电路中请注意电路中IBQ 和和ICQ 的数量级。的数量级。第

9、15页/共92页RB+VCCRCC1C2T短路短路短路短路置零置零二、动态分析二、动态分析二、动态分析二、动态分析RBRCRLuiuo交流通路交流通路第16页/共92页（1）输入回路输入回路iBuBE当信号很小时，将输入特性在小范当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性。围内近似线性。uBE iB对输入的小交流信号而言，对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻三极管相当于电阻rbe。rbe的量级从几百欧到几千欧。的量级从几百欧到几千欧。三极管的微变等效电路三极管的微变等效电路第17页/共92页（2）输出回路输出回路icuCE即：输出端相当于一个受即：输出端相当于一个受ib 控控制的电流源。制

10、的电流源。近似平行近似平行rce的含义：的含义：ic uCE第18页/共92页ubeibuceicrbe ibibbcecbe输出回路忽略了输出回路忽略了rce的作用。的作用。第19页/共92页RO=RCRi=Rbrberbe（Rb rbe）放大倍数放大倍数:输入阻抗和输出阻抗输入阻抗和输出阻抗:第20页/共92页1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。反偏。2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。3.输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。4.输出

11、回路将变化的集电极电流转化成变化的集电输出回路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。极电压，经电容滤波只输出交流信号。放大电路的工作条件放大电路的工作条件第21页/共92页温度对放大电路的影响温度对放大电路的影响温度对放大电路的影响温度对放大电路的影响 工作点稳定的放大电路工作点稳定的放大电路工作点稳定的放大电路工作点稳定的放大电路退出退出退出退出3.2 工作点稳定的放大电路第22页/共92页三极管是一种对温度敏感的电子元件，它的所有三极管是一种对温度敏感的电子元件，它的所有参数几乎都与温度有关。参数几乎都与温度有关。例如：例如：1 1、温度对、温度对、温度对、温

12、度对UUBEBE的影响：的影响：的影响：的影响：TUBEIBIC温度对放大电路的影响第23页/共92页2 2、温度对、温度对、温度对、温度对 值及值及值及值及I ICEOCEO的影响的影响的影响的影响T、ICEOICiCuCEQQ总的效果是：总的效果是：温度上升温度上升时，输出时，输出特性曲线特性曲线上移，造上移，造成成Q点上移。点上移。方法方法2：在直流偏置电路中引入负反馈来稳定静态工作点在直流偏置电路中引入负反馈来稳定静态工作点。第24页/共92页工作点稳定的放大电路C1C2CeoUccV（a）sUccVI1I2ICIEIBUCEUBE（b）RsRb1Rb2Rb1Rb2RcReReRLRc

13、B第25页/共92页I1I2IBRb1+VCCRCC1TRb2Re直流通路直流通路 在在I1IB的条件下的条件下Ib可忽略，可忽略，相当于三极管的基极与相当于三极管的基极与B点断开，点断开，Rb1和和Rb2组成串联分压电路，得组成串联分压电路，得到到B点的电位为点的电位为:一、静态分析一、静态分析第26页/共92页似乎似乎I2越大越好，但是越大越好，但是Rb1、Rb2太小，将增加损耗，降低输太小，将增加损耗，降低输入电阻。因此一般取几十入电阻。因此一般取几十k。I1I2IBRb1+VCCRCC1TRb2Re本电路稳压的过程实际是由于本电路稳压的过程实际是由于加了加了Re形成了形成了负反馈负反馈

14、过程。过程。TUBEIBICUEIC第27页/共92页Ri=Rb1Rb2rbeRO=RC放大倍数、输入电阻、输出电阻计算方法放大倍数、输入电阻、输出电阻计算方法二、动态分析二、动态分析第28页/共92页Ri=Rb1Rb2 rbe+（1+）Re1 Ro=Rc放大倍数、输入电阻、输出电阻计算方法放大倍数、输入电阻、输出电阻计算方法第29页/共92页射极输出器的组成射极输出器的组成射极输出器的组成射极输出器的组成 射极输出器的分析射极输出器的分析射极输出器的分析射极输出器的分析退出退出退出退出3.3 射极输出器第30页/共92页 射极输出器是一种常用的基本放大电路：交流射极输出器是一种常用的基本放大

15、电路：交流信号从基极输入，从发射极输出，故称为射极输出信号从基极输入，从发射极输出，故称为射极输出器。对交流信号来说，集电极为输入回路和输出回器。对交流信号来说，集电极为输入回路和输出回路的公共端，故又称为共集电极放大电路。路的公共端，故又称为共集电极放大电路。射极输出器的组成 第31页/共92页 由射极输出器的直流通路，根据由射极输出器的直流通路，根据KVL可得可得:VCC=RbIB+UBE+ReIE 取取UBEQ=0.7 VIEQ=（1+）IBQ 带入上面的方程可得：带入上面的方程可得：ICQ=IBQUCEQ=VCC-IEQRe射极输出器的分析一、静态分析一、静态分析一、静态分析一、静态分

16、析第32页/共92页根据原放大电路可以画出相应的微变等效电路，如根据原放大电路可以画出相应的微变等效电路，如图（图（a）所示。）所示。（1）电压放大倍数）电压放大倍数2 2 2 2动态分析动态分析动态分析动态分析第33页/共92页（2）输入电阻）输入电阻 由微变等效电路可得到：由微变等效电路可得到：=Rb（3）输出电阻）输出电阻第34页/共92页 总之：射极输出器电压放大倍数接近于总之：射极输出器电压放大倍数接近于1 1，输出，输出电压与输入电压同相，输入电阻高，输出电阻低。电压与输入电压同相，输入电阻高，输出电阻低。在多级放大电路中，用射极输出器作为输入级，在多级放大电路中，用射极输出器作为

17、输入级，可使放大电路具有较高的输入电阻，用射极输出器可使放大电路具有较高的输入电阻，用射极输出器作为输出级，可使放大电路具有较高的带负载能力，作为输出级，可使放大电路具有较高的带负载能力，利用输入电阻高和输出电阻低的特点，在电路中可利用输入电阻高和输出电阻低的特点，在电路中可起阻抗变换的作用。起阻抗变换的作用。第35页/共92页场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路场效应管共源极放大电路场效应管共源极放大电路场效应管共源极放大电路场效应管共源极放大电路退出退出退出退出3.4 场效应管放大电路第36页/共92页半导体三极管的输入电阻不够高，对信号

18、源的影响较大。为了半导体三极管的输入电阻不够高，对信号源的影响较大。为了提高放大电路的输入电阻，可用场效应管代替三极管。提高放大电路的输入电阻，可用场效应管代替三极管。场效应管具有电压控制下的放大作用，利用它也可以构成放大场效应管具有电压控制下的放大作用，利用它也可以构成放大电路。在前面的章节已经介绍过场效应管的外部特性，它与三电路。在前面的章节已经介绍过场效应管的外部特性，它与三极管非常类似，因而场效应管放大电路的工作原理和分析方法极管非常类似，因而场效应管放大电路的工作原理和分析方法与三极管的分析方法类似。与三极管的分析方法类似。第37页/共92页 当场效应管放大电路在小信号情况下工作时，

19、和当场效应管放大电路在小信号情况下工作时，和当场效应管放大电路在小信号情况下工作时，和当场效应管放大电路在小信号情况下工作时，和三极管一样，也可用一个微变等效电路来代替。三极管一样，也可用一个微变等效电路来代替。三极管一样，也可用一个微变等效电路来代替。三极管一样，也可用一个微变等效电路来代替。场效应管的微变等效电路第38页/共92页场效应管共源极放大电路第39页/共92页 静态分析就是计算电路的静态工作点静态分析就是计算电路的静态工作点Q，由于场，由于场效应管是电压控制器件，所以静态工作点为效应管是电压控制器件，所以静态工作点为UGSQ、IDQ和和UDSQ。场效应管栅。场效应管栅-源之间的电

20、阻很大，可当开源之间的电阻很大，可当开路处理。估算电路静态工作点的公式为：路处理。估算电路静态工作点的公式为：一、静态分析一、静态分析第40页/共92页 根据微变等效电路来计算电压放大倍数，输入根据微变等效电路来计算电压放大倍数，输入电阻和输出电阻。电阻和输出电阻。由图可得：由图可得：（1 1）电压放大倍数）电压放大倍数 因为：因为：所以：所以：一、动态分析一、动态分析第41页/共92页（2 2）输入电阻）输入电阻 由于静态时，由于静态时，Rg3中无电流流过，它对静态工作点中无电流流过，它对静态工作点无影响，它的阻值可以取很大，因此场效应管放大无影响，它的阻值可以取很大，因此场效应管放大电的输

21、入电阻可达到很高的数值。电的输入电阻可达到很高的数值。Ro=Rd（3 3）输出电阻）输出电阻第42页/共92页阻容耦合阻容耦合阻容耦合阻容耦合直接耦合直接耦合直接耦合直接耦合放大电路的频率特性放大电路的频率特性放大电路的频率特性放大电路的频率特性退出退出退出退出3.5 多级放大电路第43页/共92页 在实际应用中，小信号放大电路的输入信号一在实际应用中，小信号放大电路的输入信号一般都是微弱信号。为了满足实际需要，输入信号般都是微弱信号。为了满足实际需要，输入信号必须经过多级放大。多级放大电路中，每两个基必须经过多级放大。多级放大电路中，每两个基本放大电路之间的连接，称为本放大电路之间的连接，称

22、为级间耦合级间耦合。耦合方式通常有：耦合方式通常有：阻容耦合阻容耦合、直接耦合直接耦合和和变压变压器耦合器耦合三种。三种。耦合方式：即信号的传送方式。耦合方式：即信号的传送方式。多级放大电路对耦合电路要求：多级放大电路对耦合电路要求：1.静态：保证各级静态：保证各级Q点设置；点设置；2.动态动态:不失真地传送信号。不失真地传送信号。第44页/共92页前级前级后级后级阻容耦合T1T2+VccC1sU&C2C3Rc2Rb2RsRc1Rb1RL第45页/共92页阻容耦合方式的特点是：由于电容具有隔直作用，因此每一级的静态工作点彼此独立，互不影响。这样就避免了由于工作点不稳定而引起的温漂信号的逐级放大

23、和传送，在这方面，阻容耦合方式优于直接耦合方式。除此之外，阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送是不适合的。另外，大容量电容在集成电路中难于制造，因而在集成电路中这种耦合方式无法采用，因此，仅在分立元件多级放大电路中应用较为广泛。阻容耦合方式的特点是：由于电容具有隔直作用，因此每一级的静态工作点彼此独立，互不影响。这样就避免了由于工作点不稳定而引起的温漂信号的逐级放大和传送，在这方面，阻容耦合方式优于直接耦合方式。除此之外，阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送是不适合的。另外，大容量电容在集成电路

24、中难于制造，因而在集成电路中这种耦合方式无法采用，因此，仅在分立元件多级放大电路中应用较为广泛。阻容耦合方式的特点：阻容耦合方式的特点：由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。这样就避免了由于工作点点相互独立，分别估算。这样就避免了由于工作点不稳定而引起的温漂信号的逐级放大和传送。不稳定而引起的温漂信号的逐级放大和传送。阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送是不适合的。是不适合的。大容量电容在集成电路

25、中难于制造，因而在集大容量电容在集成电路中难于制造，因而在集成电路中这种耦合方式无法采用。成电路中这种耦合方式无法采用。阻容耦合方式的特点阻容耦合方式的特点第46页/共92页前级前级后级后级直接耦合T1+VccsU&T2RsRb1Rc1Rc2RLRe第47页/共92页阻容耦合方式的特点是：由于电容具有隔直作用，因此每一级的静态工作点彼此独立，互不影响。这样就避免了由于工作点不稳定而引起的温漂信号的逐级放大和传送，在这方面，阻容耦合方式优于直接耦合方式。除此之外，阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送是不适合的。另外，大容量电容在集成电路中难于制造

26、，因而在集成电路中这种耦合方式无法采用，因此，仅在分立元件多级放大电路中应用较为广泛。阻容耦合方式的特点是：由于电容具有隔直作用，因此每一级的静态工作点彼此独立，互不影响。这样就避免了由于工作点不稳定而引起的温漂信号的逐级放大和传送，在这方面，阻容耦合方式优于直接耦合方式。除此之外，阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送是不适合的。另外，大容量电容在集成电路中难于制造，因而在集成电路中这种耦合方式无法采用，因此，仅在分立元件多级放大电路中应用较为广泛。直接耦合方式的特点是：直接耦合方式的特点是：直接耦合方式多用于传送直流信号和变化缓慢直接耦合方式

27、多用于传送直流信号和变化缓慢的信号。现代集成放大电路的内部电路都是采用直的信号。现代集成放大电路的内部电路都是采用直接耦合方式。接耦合方式。直接耦合的直接耦合的优点优点是：低频特性良好易于集成。是：低频特性良好易于集成。直接耦合的直接耦合的缺点缺点是：各级静态工作点相互影响，是：各级静态工作点相互影响，彼此之间不是独立的，设计比较困难；多级直接耦彼此之间不是独立的，设计比较困难；多级直接耦合放大电路的零点漂移问题必须解决，否则无法使合放大电路的零点漂移问题必须解决，否则无法使用。用。直接耦合方式的特点直接耦合方式的特点第48页/共92页放大电路的幅频和相频特性放大电路的幅频和相频特性放大电路的

28、幅频和相频特性放大电路的幅频和相频特性放大电路的频率特性第49页/共92页基本差分放大电路基本差分放大电路基本差分放大电路基本差分放大电路具有射极公共电阻的差分放大电路具有射极公共电阻的差分放大电路具有射极公共电阻的差分放大电路具有射极公共电阻的差分放大电路 恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路恒流源式差分放大电路退出退出退出退出3.6 差分放大电路第50页/共92页 直接耦合方式的放大电路存在温漂问题，在多直接耦合方式的放大电路存在温漂问题，在多级放大电路中，第一级的温漂影响尤其严重。差动级放大电路中，第一级的温漂影响尤其严重。差动放大电路能够有效地抑制零点漂移，广泛

29、用于多级放大电路能够有效地抑制零点漂移，广泛用于多级直接耦合放大电路的前置级。直接耦合放大电路的前置级。基本差动式放大电路由两个相同的共射单管放基本差动式放大电路由两个相同的共射单管放大电路组成。电路中大电路组成。电路中T1和和T2特性完全一致，两个电特性完全一致，两个电路中的电阻阻值及温度特性也对应相同，即电路完路中的电阻阻值及温度特性也对应相同，即电路完全对称。全对称。基本差分放大电路一、电路结构一、电路结构一、电路结构一、电路结构第51页/共92页输入信号的输入信号的2种方式种方式：共模共模输入和输入和差模差模输入输入。输出信号的输出信号的2种方式：种方式：单端单端输出和输出和双端双端输

30、出。输出。信号可以从两个晶体管集电极之间取出，也可以从一个三信号可以从两个晶体管集电极之间取出，也可以从一个三极管的集电极取出。极管的集电极取出。特点：特点：可以抑制零点漂移。可以抑制零点漂移。+Vcc1IUD2IUD1cU2cUoUDRs1Rs2Rb1Rb2Rc1Rc2第52页/共92页具有射极公共电阻的差动放大电路射极公共电阻Re 使每边共模放大倍数显著下降，即Re对共模信号有很强的抑制作用，Re越大，则抑制共模信号的作用就越强。第53页/共92页 Re会不会降低电路对差模信号的放大倍数呢？会不会降低电路对差模信号的放大倍数呢？在差模信号作用下，两管得到大小相等、极性相反在差模信号作用下，

31、两管得到大小相等、极性相反的信号，于是一个管子电流增大，另一个管子电流的信号，于是一个管子电流增大，另一个管子电流减小，因而两管电流之和不变，即减小，因而两管电流之和不变，即Re上的总电压不上的总电压不变，对差模信号而言变，对差模信号而言Re如同短路，自然不会影响差如同短路，自然不会影响差模放大倍数。模放大倍数。利用电路的对称性，以双端输出的方式使两边利用电路的对称性，以双端输出的方式使两边的漂移在输出端互相抵消，另一方面还利用的漂移在输出端互相抵消，另一方面还利用Re对共对共模信号的抑制作用，来抑制每管本身的漂移。因此，模信号的抑制作用，来抑制每管本身的漂移。因此，它的温漂比起基本差放电路要

32、小得多，而且由于每它的温漂比起基本差放电路要小得多，而且由于每边的漂移小了，信号还可以单端输出。边的漂移小了，信号还可以单端输出。第54页/共92页 射极公共电阻射极公共电阻Re越大，抑制共模信号的能力就越大，抑制共模信号的能力就越强。但是越强。但是Re的增大是有限的，一是当电源的增大是有限的，一是当电源VEE选定选定后，后，Re太大会使太大会使IC下降太多，影响放大倍数；二是下降太多，影响放大倍数；二是在集成电路中不易制作大阻值的电阻。在集成电路中不易制作大阻值的电阻。恒流源具有交流等效电阻很大，直流电压降不恒流源具有交流等效电阻很大，直流电压降不太大的性能，由此可用恒流源代替太大的性能，由

33、此可用恒流源代替Re。当三极管工作在放大区时，在很大范围内当三极管工作在放大区时，在很大范围内iC基本基本上取决于上取决于iB的值而与的值而与uCE的大小无关，这就相当于一的大小无关，这就相当于一个内阻非常大的电流源。个内阻非常大的电流源。恒流源式差动放大电路第55页/共92页可以将可以将T T3 3管组成的电路等效成右边的恒流源。管组成的电路等效成右边的恒流源。第56页/共92页功率放大电路概述功率放大电路概述功率放大电路概述功率放大电路概述功率放大电路的特殊问题功率放大电路的特殊问题功率放大电路的特殊问题功率放大电路的特殊问题典型功率放大电路的分析典型功率放大电路的分析典型功率放大电路的分

34、析典型功率放大电路的分析退出退出退出退出3.7 功率放大电路第57页/共92页例例1：扩音系统扩音系统执行机构执行机构功率放大器的作用：功率放大器的作用：用作放大电路的用作放大电路的输出级输出级，以，以驱驱动动执行机构。如使扬声器发声、电动机转动执行机构。如使扬声器发声、电动机转动、仪表仪表指针偏转等。指针偏转等。功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取能够向负载提供足够输出功率的电路称为功率放大能够向负载提供足够输出功率的电路称为功率放大电路。电路。功率放大电路概述第58页/共92页1.1.尽可能大的输出功率尽可能大的输出功率功放管往往工作在接近极限状态下，要根据极限功放管往往工作在

35、接近极限状态下，要根据极限参数的要求选择功放管。参数的要求选择功放管。2.2.尽量提高功率转换的效率尽量提高功率转换的效率3.3.非线性失真要小非线性失真要小4.4.改善热稳定性改善热稳定性功率放大电路的特殊问题第59页/共92页放大电路的三种工作状态：放大电路的三种工作状态：(a)(a)甲类甲类:不失真的工作状态不失真的工作状态 (b)(b)甲乙类和甲乙类和(c)(c)乙类：减小了静态功耗，但都出乙类：减小了静态功耗，但都出现了严重的波形失真现了严重的波形失真 办法：降低办法：降低Q点。点。OTL:Output TransformerLess 为了利用其效率高的优点，克服其削波失真的为了利用

36、其效率高的优点，克服其削波失真的缺点，通常采用乙类互补对称放大电路。缺点，通常采用乙类互补对称放大电路。既降低既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用点又不会引起截止失真的办法：采用推挽输出电路，或互补对称射极输出器。推挽输出电路，或互补对称射极输出器。如何解决效率低的问题？如何解决效率低的问题？OCL:Output CapacitorLess第60页/共92页1 1 1 1双电源互补对称电路双电源互补对称电路双电源互补对称电路双电源互补对称电路组成特点组成特点:1、由、由NPN型、型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成；而成；2、双电源供电；、

37、双电源供电；3、输入输出端不加隔直电容。、输入输出端不加隔直电容。典型功率放大电路的分析第61页/共92页ic1ic2动态分析：动态分析：ui 0VT1截止，截止，T2导通导通ui 0VT1导通，导通，T2截止截止iL=ic1;ui-VCCT1T2uo+VCCRLiLiL=ic2因此，不需要隔直电容。因此，不需要隔直电容。静态分析：静态分析：ui=0V T1、T2均不工作均不工作 uo=0VT T1 1、T T2 2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为为乙类放大乙类放大。第62页/共92页ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL交越失真交越失真死区

38、电压死区电压uiuououo tttt交越失真：交越失真：输入信号输入信号 ui在过零在过零前后，输出信号出现的失真便前后，输出信号出现的失真便为交越失真。为交越失真。乙类放大的输入输出波形关系乙类放大的输入输出波形关系:第63页/共92页ui-USCT1T2uo+USCRLiL(1)静态电流静态电流 ICQ、IBQ等于零；等于零；(2)每管导通时间等于半个周期每管导通时间等于半个周期；(3)存在交越失真。存在交越失真。乙类放大的特点：乙类放大的特点：第64页/共92页假设假设 ui 为正弦波且幅度足够为正弦波且幅度足够大，大，T1、T2导通时均能饱和，此时导通时均能饱和，此时输出达到最大值。

39、输出达到最大值。ULmax最大输出功率为：最大输出功率为：iL-VCCRLuiT1T2UL+VCCUcem为最大的输出电压为最大的输出电压幅度幅度UcemVCC，RL上的交上的交流输出功率流输出功率Po可以根据功可以根据功率表达式率表达式P=U2/R（U是交是交流有效值）求出，即流有效值）求出，即:2 2最大输出功率及效率的计算最大输出功率及效率的计算第65页/共92页效率为：效率为：效率为：效率为：在理想情况下，最大效率为在理想情况下，最大效率为=78.5%第66页/共92页2 2单电源互补对称电路单电源互补对称电路特点特点:1、单电源供电；、单电源供电；2、输出加有大电容；、输出加有大电容

40、；3、V1和和V2是为了克服交越失真而接入的正向偏置电源是为了克服交越失真而接入的正向偏置电源。第67页/共92页电路的工作原理是电路的工作原理是:当正半周信号输入时，功放管当正半周信号输入时，功放管T1导通，导通，T2截止，截止，T1通过通过C输出正半周放大信号的同时，电源也对大容输出正半周放大信号的同时，电源也对大容量电容量电容C充电。充电电流如图中的充电。充电电流如图中的ic1所示所示。当负半周信号输入时，功放管当负半周信号输入时，功放管T1截止，截止，T2导通，导通，电容电容C通过通过T2放电的同时，输出负半周放大信号放电的同时，输出负半周放大信号。放放电电流如图中的电电流如图中的ic

41、2所示。所示。第68页/共92页负反馈放大的一般概念负反馈放大的一般概念负反馈放大的一般概念负反馈放大的一般概念负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响负反馈对放大电路的影响退出退出退出退出3.8 负反馈放大电路 第69页/共92页 凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为称为反馈反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为若引回的信号削弱了输

42、入信号，就称为负反馈负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈正反馈。根据反馈的极性分根据反馈的极性分:有正反馈和负反馈两类。有正反馈和负反馈两类。这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。同相是正反馈，反相是负反馈。负反馈放大的一般概念第70页/共92页反馈方框图：反馈方框图：反馈方框图：反馈方框图：A:基本放大电路基本放大电路F:反馈网络反馈网络:信号叠加信号叠加为比较环节为比较环节下面主要

43、讨论负反馈放大的情况。下面主要讨论负反馈放大的情况。第71页/共92页开环放大倍数开环放大倍数：反馈系数：反馈系数：净输入信号：净输入信号：闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数：第72页/共92页负反馈放大器的闭环放大倍数：负反馈放大器的闭环放大倍数：当当A很大时，很大时，AF 1：结论：当结论：当 A 很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数很大时，负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以与晶体管无关，只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。稳定放大倍数。第73页/共92页负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负

44、反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点稳定静态工作点负反馈的分类小结第74页/共92页假设输入信号有一定极性的瞬时变化，依次经过放大、假设输入信号有一定极性的瞬时变化，依次经过放大、反馈、比较后，使净输入信号减小的，称之为负反馈，反之反馈、比较后，使净输入信号减小的，称之为负反馈，反之为正反馈。为正反馈。ufubeuc1ub2uc2+C1Rb1Rc1Rb21Rb22Rc2Re2Re1CeC3C2+VCCuoui+T1T2Rfuf增加，使净输入增加，使净输入ube减小，所以负反馈。减小，所以负反馈。判断反馈的方法判断反馈的方法瞬时极性法瞬时极性法第75页/共9

45、2页负反馈共负反馈共4种组合：电压串联、电压并联、电流串联种组合：电压串联、电压并联、电流串联和电流并联。和电流并联。1 1 1 1、从输出端看有电压反馈和电流反馈、从输出端看有电压反馈和电流反馈、从输出端看有电压反馈和电流反馈、从输出端看有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。反馈信号取自输出电压。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。r电压负反馈：电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。可以稳定输出电压、减小输出电阻。r电流负反馈：电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反馈在输出端采样信号的不同，

46、可以分为根据反馈在输出端采样信号的不同，可以分为电压反馈和电流反馈。电压反馈和电流反馈。负反馈放大电路的分析方法第76页/共92页根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：串联反馈：即反馈电压信号与输入电压信号相加减即反馈电压信号与输入电压信号相加减并联反馈：并联反馈：即反馈电流信号与输入电流信号相加减即反馈电流信号与输入电流信号相加减串联反馈使电路的输入电阻增大；串联反馈使电路的输入电阻增大；并联反馈使电路的输入电阻减小。并联反馈使电路的输入电阻减小。2 2 2 2、从输入端看

47、有串联反馈和并联反馈、从输入端看有串联反馈和并联反馈、从输入端看有串联反馈和并联反馈、从输入端看有串联反馈和并联反馈第77页/共92页3 3 3 3、交流反馈与直流反馈、交流反馈与直流反馈、交流反馈与直流反馈、交流反馈与直流反馈交流反馈：交流反馈：反馈只对交流信号起作用。反馈只对交流信号起作用。直流反馈：直流反馈：反馈只对直流起作用。反馈只对直流起作用。若在反馈网络中若在反馈网络中串接隔直电容串接隔直电容，则可以隔断直流，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容并联旁路电容，可以使其，可以使其只对直流起作用。只对直

48、流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。第78页/共92页但对于不同的反馈组态，但对于不同的反馈组态，和和 各代表不同的各代表不同的电量。电量。只要满足深负反馈的条件（只要满足深负反馈的条件（1+AF）10，都可，都可以利用下面的特点进行分析估算。以利用下面的特点进行分析估算。对于串联负反馈，反馈信号与输入信号以电压的对于串联负反馈，反馈信号与输入信号以电压的形式求和。形式求和。对于并联负反馈，反馈信号与输入信号以电流的对于并联负反馈，反馈信号与输入

49、信号以电流的形式求和。形式求和。第79页/共92页例例1：电压串联负反馈放大电路：电压串联负反馈放大电路此电路是电压串联负反馈，对直流也起作用。此电路是电压串联负反馈，对直流也起作用。C1C2ccVsuRsRbReRL第80页/共92页该电路的反馈网络由该电路的反馈网络由Re组成。组成。广义放大倍数为：广义放大倍数为：闭环源电压放大倍数为：闭环源电压放大倍数为：当输入信号是当输入信号是ui时，求出的是电压放大倍数，而当输入信号时，求出的是电压放大倍数，而当输入信号是是uS时，所求出的一般就是电路的源电压放大倍数。时，所求出的一般就是电路的源电压放大倍数。第81页/共92页例例2：电压并联负反馈

50、放大电路：电压并联负反馈放大电路电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。第82页/共92页该电路的反馈网络由该电路的反馈网络由 Rf 组成。组成。广义放大倍数为：广义放大倍数为：所以闭环源电压放大倍数为：所以闭环源电压放大倍数为：因为因为:I If f I Ii i 第83页/共92页电流反馈电流反馈此电路是电流串联负反馈，对直流也起作用。此电路是电流串联负反馈，对直流也起作用。suC1C2ccVRsRb1Rb2RcReRL例例3：电流串联负反馈放大电路：电流串联负反馈放大电路第84页/共92页该电路的反馈网络由该电路的反