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工信版(中职）电工与电子技术第七章教学课件.ppt

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1、Y CF(中职）电工与电子技术第七章教学课件第七章基本放大电路第一节放大器的基本概念第二节晶体管放大电路第三节场效应晶体管放大电路第四节多级放大电路第五节差动放大电路返回第一节放大器的基本概念一、放大器的功能放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通信、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。放大器的功能是把微弱的电信号

2、放大成较强的电信号。例如扩音机就是放大器的典型应用，如图7 一1 所示，话筒把声音转换成微弱的电信号，经扩音机内部的放大电路放大后送至扬声器，再由扬声器还原确旨音。由于经过了放大，扬声器发出的声音比送入话筒的声音要大得多。下一页返回第一节放大器的基本概念高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器

3、件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。上一页下一页返回第一节放大器的基本概念又如图7-2 所示的简易路灯自动开关电路。图中的2CR44 是硅光电池，又叫太阳能电池，它是一种把光能直接转换为电能的半导体器件，硅光电池受光照射时，能产生随光照情况而变化的电动势并提供电流。图中使用的继电器是一种流过6mA 电流就动作的高灵敏继电器，它的常闭触点控制路灯电路的通断。白天，硅光电池受光照产生电流，经RP 流人晶体管基极成为IB，于是集电极中出现大的电流Ic 流经继电器，使常闭触点断开，路灯熄灭。晚上，硅光电池不受光照不产生电流，晶体管没有基极电流，集电极电流近似为零，继电器常闭触点闭合

4、，路灯电源接通。调整电位器RP 可以调整基极电流，也就是控制了开关路灯的光的强度。类似的电路也可用于机床的安全保护，如果人手伸入了危险部位，挡断了光源，控制电路就马上动作，切断电源，保护操作人员。形形色色的半导体敏感器件配合晶体管的放大作用，构成了电工设备中各种各样的控制电路。上一页下一页返回第一节放大器的基本概念图7 一2 所示的电路接有12V 电源，放大器接电源才能工作。电路中的硅光电池只提供了微小的晶体管基极电流，使继电器动作所需的较大电流即晶体管集电极电流不是硅光电池提供的，而是从电源供给发射极，从发射极流到集电极再流过继电器的。使继电器动作的输出功率比硅光电池输入的功率大得多

5、，它是从电源所提供的电能中转化来的。由于基极电流对集电极电流有控制作用，所以硅光电池能以微小的功率变化来控制由电源提供给继电器的较大功率变化。放大电路的核心是晶体管，晶体管的三个电极可分别作为输入信号和输出信号的公共端，所以就有共发射极、共集电极和共基极三种接法，如图7 一3 所示。本章主要讨论共发射极和共集电极两种放大电路。上一页下一页返回第一节放大器的基本概念二、放大电路的要求 1.有一定的输出功率在路灯自动开关的实例中，当光照很弱时，电路的输出功率不足以使继电器动作，路灯不会熄灭。一旦输出功率达到继电器的动作功率，路灯电源断开，即使光照再强，输出功率再大，也没什么作用。因此可根

6、据实际需要，来规定放大器应有的输出功率，通常称为额定输出功率。2.具有足够的放大倍数放大倍数是衡量放大电路放大能力的重要参数。放大器的输入信号十分微弱，如果要使它的输出达到额定功率，就要求放大器具有足够的电流、电压或功率放大倍数。上一页下一页返回第一节放大器的基本概念 3.失真要小凡包含放大器的仪器设备，如示波器、扩音机等，都要求输出信号与输入信号的波形一致，如果放大过程中波形变化了就叫失真，实际放大过程中造成失真的因素很多，一点不失真虽不可能，但希望失真不超过允许的范围。4.工作要稳定当工作条件变化时，放大器中晶体管的工作特性将受到影响，使放大特性变化，因此必须采取措施尽量减少干

7、扰，保证放大器在工作范围内的稳定。上一页返回第二节晶体管放大电路一、共射基本放大电路的工作原理 1.电路组成图7-4 所示的电路是一个简单的单管放大电路，是最基本的交流放大电路。由于晶体管的发射极是输入和输出的公共端，故称共射极基本放大电路。公共端就是电路中各点电压(电压)的参考点，也称接地点，用“上”符号表示。输入端接需要放大的交流信号源，输入电压为ui;输出端接负载电阻RL，输出电压为uo。2.电路分析由电路理论可知，图7-4 电路是一个交流输入信号和直流电源信号共同作用的电路，在交流信号变化范围较小的情况下，可以将晶体管等效为线性元件。下面应用叠加定理，对电路进行分析。下一页

8、返回第二节晶体管放大电路(1)直流通路令交流输入信号ui=0，电容C1和C2有隔断直流的作用，所以开路。据此画出的直流通路如图7 一5 所示。直流通路的作用主要是为电路实现能量转换提供电能。其次，使电路获得合适的静态工作点。(2)交流通路令直流电源UCC=0，即将电源正极与地线短接。在电容C1和C2的值较大时，它们对交流信号呈现的容抗很小，可以忽略不计，所以用短路代替。据此画出的交流通路如图7 一6 所示。交流通路的作用主要是将微弱的输入信号，按一定要求放大后，从输出端输出。(3)放大原理分析在图7-7 所示的放大电路中，交流输入信号ui通过电容C1的藕合送到晶体管的基极和发射极。图7 一7

9、(a)所示为输入信号波形。电源Ucc通过偏置电阻Rb提UBEQ，基、射极间电压为交流信号ui 与直流电压UBEQ叠加，其波形如7 一7(b)所示，它使基极电流i、产生相应的变化，其波形如图7-7(c)所示。上一页下一页返回第二节晶体管放大电路变化的基极电流l6 使集电极电流ic 有较大的变化(ic=Bib)，如图7 一7(d)所示。ic电流大时，集电极电阻Rc的压降也相应增大，使集电极对地的电位降低;反之ic电流小时，集电极对地的电位升高。因此集、射极间的电压UCE波形与ic 变化情况正好相反，如图7-7(e)所示。集电极的信号经过电容CZ藕合后隔离了直流成分UCEQ输出只是信号的交流

10、成分，波形如图7 一7(f)所示。综上所述，在共射放大电路中，输入电压ui 与输出电压uo频率相同，相位相反，uo幅度得、到放大，因此这种单级的共发射极放大电路通常也称为反相放大器。(4)各元件的作用晶体管VT 它是放大电路的核心，起电流放大作用，即将微小的基极电流变化转换成较大的集电极电流变化，反映晶体管的电流控制作用。上一页下一页返回第二节晶体管放大电路直流电源Ucc它使晶体管的发射结正偏，集电结反偏，确保晶体管工作在放大状态。它又是整个放大电路的能量提供者。放大电路把小能量的输入信号放大成大能量的输出信号，这些增加的能量就是由Ucc通过晶体管转换来的，绝非晶体管本身产生的。在这

11、里晶体管非但产生不了能量，还由于它在工作时发热，要消耗能量。集电极电阻Rc 其作用是将晶体管的集电极电流变换成集电极电压(uCE=UCC-icRc)o Rc 值一般取几千欧至几十千欧。晶体管的集电极、发射极、电阻Rc 和电源UCC构成的回路称集电极回路，因为信号从集电极输出，所以又称为输出回路。上一页下一页返回第二节晶体管放大电路.基极偏置电队Rb 它决定静态基极电流IBQ的大小IBQ也称偏置电流，故Rb 称为偏置电队。晶体管的基极、发射极、电队Rb和电源Uc。构成的回路称基极回路，也称输入回路。.电容C1和C2 电容C1和C2的作用有两点，其一是隔断直流，使电路的静态工作点不受输入端的

12、信号源和输出端负载的影响;其二是传送交流信号，当C1、C2的电容量足够大时，它们对交流信号呈现的容杭很小，可近似认为短路，故C2称为藕合电容，C1为输入藕合电容，C2为输出藕合电容。C1,C2通常是大容量的电解电容器，一般为几微法至几十微法。在连接电路时要注意它的极性。上一页下一页返回第二节晶体管放大电路二、共射基本放大电路的静态工作点放大器的工作状态分静态和动态两种。静态是指无交流信号输入时，电路中的电压、电流都不变的状态。动态是指放大电路有交流信号输入，电路中的电压、电流随输入信号作相应变化的状态。静态工作点Q 是指放大电路在静态时，晶体管各极电压和电流值(主要指IBQ.ICQ

13、.UCEO)。静态工作点的不同，对放大器有比较大的影响。由晶体管的输入特性和输出特性可知，当IB设置非常小，在输入信号为负半周时，交流信号所产生的lb 与直流量几叠加后，很容易使晶体管进入截止区而失去放大作用，如图7 一8(b)所示;当IB设置较大，在输入信号为正半周时，交流信号所产生的lB与直流量几叠加后，使ic很大UCE很小(此时集电结也正偏)，这样又很容易使晶体管进入饱和区而失去放大上一页下一页返回第二节晶体管放大电路作用，如图7 一8(d)所示。当工作点设置适当时，将会得到如图7 一8(c)所示的波形。因此，静态工作点的设置是否合理，直接影响着放大电路的工作状态，它是否稳定也影

14、响着放大电路的稳定性。三、共射基本放大电路的参数估算 1.静态分析静态分析主要是确定放大电路的静态工作点(IBQ、ICQ 和UCEQ），这些物理量都是直流量，故可用放大电路的直流通路来分析计算。由于电容对直流电相当于开路，因此画直流通路时电容支路断开即可，如图7 一9 所示。根据图7 一9 所示的直流通路得出上一页下一页返回第二节晶体管放大电路硅管的UBEQ约为0.7 V，锗管为0.3 V，当UCCUBEQ时，则可将UBEQ略去，即根据晶体管的电流放大特性可得再根据图7 一9 所示的直流通路可得上一页下一页返回第二节晶体管放大电路 2.动态分析动态分析主要确定放大电路的电

15、压放大倍数、输入电阻和输出电阻等。有输入信号时，晶体管的各个电流和电压瞬时值都含有直流分，量和交流分量，而所谓放大，只考虑其中的交流分量。动态分析最基本的方法是微变等效电路法。(1)晶体管的微变等效电路微变等效电路法又称小信号分析法，它将晶体管在静态工作点附近进行线性化，然后用一个线性模型来等效，如图7 一10 所示。(2)特性与分析我们从共射极接法的晶体管输入特性和输出特性两方面来分析。由图7 一10(b)可以看出晶体管的输入特性曲线是非线性的，但在输入小信号时，选择合适的Q 点，则Q 点附近的工作段可近似为直线。当UCE为常数时，UBE与IB之比为上一页下一页返回第二节晶体管放大电路

16、式中，rbe称为晶体管的输入电阻。在小信号工作条件下，Tbc是一个常数，因此晶体管的输入电路可用rbc 来等效，如图7 一10(d)所示。低频小功率的rbe可用下式估算:式中，rbe称为晶体管的输入电阻()；IBQ、ICQ、IEQ分别是基极、集电极、发射极电流的静态值(mA)。图7 一10(c)所示是晶体管输出特性曲线，在线性工作区是一组近似等距离平行的直线。当UCE为常数时，Ic 与IB之比为上一页下一页返回第二节晶体管放大电路值就是晶体管共射极电流放大系数。在小信号工作条件下，是一个常数，它代表晶体管的电流控制作用，晶体管输出回路用受控恒流源ic=iB来代替，如图7 一10(d)

17、所示。在电子技术手册中常用hfe来代表。(3)放大电路的微变等效电路由晶体管微变等效电路和放大电路的交流通路可得出放大电路的微变等效电路。图7 一11(a)所示是放大电路的交流通路。对交流分量而言，C1,C2可视为短路，直流电源也可视为短路，然后把交流通路中的晶体管用其微变等效电路代替，即得到放大电路的微变等效电路，如图7 一11(b)所示。等效电路中的电压、电流都是交流分量。如果输入信号是正弦信号，则可用相量来表示，如图7 一11(b)所示。上一页下一页返回第二节晶体管放大电路(4)交流参数的计算电压放大倍数Au 放大电路输出电压与输入电压的比值叫作电压放大倍数，定义为由图7 一1

18、1(b)可得上一页下一页返回第二节晶体管放大电路式中，负号表示输出电压与输入电压反相。如果电路中输出端开路(RL=)输入电阻ri 放大电路对信号源(或前一级放大电路)而言，是一个负载，可以用一个动态电队来等效，这个动态电队就是放大电路的输入电阻ri。其定义为上一页下一页返回第二节晶体管放大电路输出电阻ro 放大电路对负载(或后一级放大电路)而言，是一个信号源，其内队即为放大电路的输出电阻ro，它也是一个动态电队。在输入信号短路Ui=0,(当Ui为信号源US和内阻Rs 时，只令Us=0，保留Rs)和输出端开路(RL=)的条件下，在输出端加上电压U，若产生的电流为I，则在放大电路

19、中，一般要求输出电阻ro尽量小一些，以利于放大电路向负载提供更大的电流，提高放大电路的带负载能力。由图7-11(b)可得上一页下一页返回第二节晶体管放大电路例7 一1 图7 一12 所示为共射放大电路，试画出它的直流通路，求静态工作点，画出它的微变等效电路，计算其电压放大倍数、输入输出电阻。解(1)放大电路的直流通路如图7 一13(a)所示，其静态工作点如下:上一页下一页返回第二节晶体管放大电路(2)放大电路的微变等效电路如图7 一13(b)所示，其交流参数如下:上一页下一页返回第二节晶体管放大电路四、静态工作点稳定的分压式偏置电路基本共射极放大电路结构简单，电压和电流

20、放大作用都比较大，缺点是静态工作点不稳定。静态工作点不稳定的原因很多，如电源电压波动、电路参数变化、晶体管老化等，但主要原因是晶体管特性参数(UBE、.ICBO)随温度变化造成的。例如，当温度升高时，对于同样的IBQ输出特性曲线将上移。严重时，将使晶体管进入饱和区而失去放大能力，这是不希望的。为了克服上述问题，常使用如图7 一14 所示的分压式偏置电路。此电路的特点是:上一页下一页返回第二节晶体管放大电路(1)利用电阻Rb1和Rb2分压来稳定基极电位设流过电阻Rb1和Rb2的电流分别为I1和I2 且I1=I2+IBQ，一般IBQ 很小,I1IBQ，可以近似地认为I1I2，这样，基极电

21、位为所以基极电位vg 由电压Uc。经Rb，和R62 分压所决定，随温度变化很小。(2)利用发射极电阻R。来获得反映电流IE 变化的信号，反馈到输入端，实现工作点稳定。其过程为通常，所以发射极电流上一页下一页返回第二节晶体管放大电路上一页下一页返回第二节晶体管放大电路(1)静态工作点。(2)输入电阻ri 输出电阻r。和电压放大倍数Au。解图7-14 所示电路的直流通路和微变等效电路如图7-15 所示。(1)由式(7 一11)、式(7 一12)可得上一页下一页返回第二节晶体管放大电路由图7 一15(b)所示电路可计算其交流参数如下:上一页下一页返回第二节晶体管放大电路

22、五、射极输出器图7 一16 所示是一个共集电极放大电路。其集电极直接接在电源上，对交流相当于接地，成为输入、输出回路的公共端，所以称为共集电极放大电路。又由于该电路从发射极输出信号，故又称为射极输出器。1.静态分析根据图7 一16 可画出它的直流通路和微变等效电路，如图7 一17 所示。由图7 一17(a)所示的直流通路可列出:因此可得所以上一页下一页返回第二节晶体管放大电路射极输出器中的电阻Re 同样具有稳定工作点的作用，其作用过程如下:上述过程说明射极输出器的工作点是稳定的。2.动态分析(1)电压放大倍数Au 由图7 一16 可直接看出上式说明，u。总是小于ui。由图7

23、一17(b)可列出上一页下一页返回第二节晶体管放大电路在上式中，一般，故Au 略小于1(接近于1)，正因为输出电压接近输入电压，二者的相位又相同，故射极输出器又称为射极跟随器，简称跟随器。(2)输入电阻ri由图7 一17(b)可得式中，因此式中，通常Rb 的阻值较大(几十千欧至几百千欧),Re 的阻值也有几千欧，因此上式表明射极输出器的输入电阻较高，可达几十千欧到几百千欧。上一页下一页返回第二节晶体管放大电路(3)输出电阻ro 令Us=0，根据图7 一17(b)分析可得出式中，Rs为信号源内阻(通常较小)。上式表明射极输出器的输出电阻ro较小，通常为几欧至几百欧。上一页返

24、回第三节场效应晶体管放大电路场效应晶体管，简称场效应管。由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件。具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽、热稳定性好等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此藕合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。场效应管可以用作电子开关。场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。场效应管可以用作可变电阻。场效应管可以方便地用作恒流源。下一页返回第三节场效应晶体管放大电路一、共源极放大电路的组成及各元件作用

25、 1.组成共源极放大电路根据偏置电路的不同，分为自偏压和分压式自偏压两种电路形式，图7 一18 所示的电路是分压式自偏压共源极放大电路。2.各元件的作用 V:场效应晶体管，电压控制元件，由栅源电压UGS控制漏极电流ID。RG1,RG2:分压电队，使栅极获得合适的工作电压，改变RG1的队值可调整放大电路的静态工作点。RG3:RG3队值很大，用以减小RG1,RG2对交流信号的分流作用，以保持较高的输入电队。上一页下一页返回第三节场效应晶体管放大电路 RD:漏极负载电队，作用相当于晶体管放大电路的集电极负载电队Rc，可将漏极电流ID转换为输出电压uo。RS:源极电队，不仅决定栅源偏压UGS，

26、同时还可稳定静态工作点。CS:源极旁路电容，消除RS对交流信号的衰减作用。C1、C2藕合电容，起隔断直流、藕合交流信号的作用。电容量一般在0.0110uF 范围内，比晶体管放大电路的藕合电容小。二、动态参数的估算 1.场效应晶体管的微变等效电路由于共源极放大电路输入电阻很大，可看成在输入端加上一个开路电压UGS。而输出回路中是被UGS控制的电流源。该受控电流源为gm UGS，场效应晶体管内阻rGS 极大，可将其看做开路。这样就得到图7一19 所示的场效应晶体管微变等效电路。上一页下一页返回第三节场效应晶体管放大电路 2.放大电路微变等效电路由场效应晶体管的微变等效电路和图7 一18

27、共源极放大电路的交流通路可得图7 一20 所示的放大电路的微变等效电路。(1)电压放大倍数Au 由图7-20 可知式中，负号表示输出电压与输入电压反相上一页下一页返回第三节场效应晶体管放大电路(2)输入电阻ri 由图7-20 可知通常，为了减小RG1,R G2对输入信号的分流作用，常选择故有(3)输出电阻 RD一般为几百欧到几千欧，故输出电阻较大。上一页返回第四节多级放大电路在实际应用中，放大器的输入信号都较微弱，有时可低到毫伏或微伏数量级，为了驱动负载工作，必须由多级放大电路对微弱信号进行连续放大，方可在输出端获得必要的电压幅度或足够的功率。图7 一21 所示为多级放大电路

28、的组成框图，其中输入级和中间级主要用作电压放大，可将微弱的输入电压放大到足够的幅度。后面的末前级和输出级用作功率放大，以输出负载所需要的功率。存多级前女电路中.每两个单级前女电路之间的作榕方式称为藕合。常用的级间藕合有阻容藕合、直接藕合、变压器藕合和光藕合四种方式。下一页返回第四节多级放大电路一、级间藕合方式及特点 1.阻容藕合图7-22 所示为两级阻容藕合放大电路，两级之间是通过电容C 藕合起来的。由于电容器有“隔直流、通交流”的作用，因此前一级的交流输出信号可以通过藕合电容传送到后一级的输入端，而各级放大电路的静态工作点相互没有影响。此外，它还具有体积小、重量轻的优点。这些优点使它

29、在多级放大电路中得到广泛的应用。但阻容藕合方式不适合传送变化缓慢的信号，因为这类信号在通过藕合电容时会受到很大的衰减。至于直流信号，则根本不能传送。上一页下一页返回第四节多级放大电路 2.直接藕合为了避免藕合电容对缓慢信号造成的衰减，可以把前一级的输出端直接接到下一级的输入端，如图7 一23 所示。我们把这种连接方式称为直接藕合。直接藕合放大电路不仅能放大交流信号，还能放大直流信号或变化缓慢的信号。但直接藕合使各级的直流通路互相连通，各级的静态工作点互相影响，温度造成的直流工作点的漂移会被逐级放大，温漂较大。直接藕合是集成电路内部常用的藕合方式。3.变压器藕合方式通过剑医器实现级间却

30、羲合的放大器如图7-24 所示。变压器T1将第一级的输出电压信号变换成第二级的输入电压信号，变压器T2将第二级的输出电月封言号变换成负载RL 所要求的电压。上一页下一页返回第四节多级放大电路变压器藕合方式的最大优点是能够进行阻抗、电压和电流的变换，这在功率放大器中常用到。由于变压器对直流电无变换作用，因此具有很好的隔直作用。变压器藕合的缺点是体积和重量都较大，高频性能差、价格高，不能传送变化缓慢信号或直流信号。4.光藕合图7 一25 所示放大器，前级与后级的藕合元件是光藕合器件。前级的输出信号通过发光二极管转换为光信号，该光信号照射在光敏晶体管上，还原为电信号送至后级输入端。光藕合既

31、可传输交流信号，又可传输直流信号既可实现前后级的电隔离，又便于集成化。上一页下一页返回第四节多级放大电路二、多级放大器的分析单级放大器的某些性能指标可作为分析多级放大器的依据，但多级放大器又有其特点。为此我们将分析多级放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及非线性失真等内容。1.电压放大倍数多级放大器对被放大的信号而言，属串联关系。前一级的输出信号就是后一级的输入信号。设各级放大器放大倍数依次为Au1、A u2、.、A un，则输入信号ui被第一级放大后输出电压成为Au1 Ui，经第二级放大后的输出电压成为Au1A u2ui，依次类推，通过n 级放大后，输出电压为Au1A u2A

32、 u3.A unui。所以多级放大器总的电压放大倍数为各级电压放大倍数之积，即上一页下一页返回第四节多级放大电路式中，Au1、A u2、.、A un为有负载时的电压放大倍数，其负载为相应后级的输入电阻，Aun 则视具体电路而定。电压放大倍数在工程中常用对数形式来表示，称为电压增益，用字母Gu表示，单位为分贝(dB)，定义为总增益(dB)为各级增益的代数和，即上一页下一页返回第四节多级放大电路 2.输入电阻和输出电阻多级放大器的输入电阻和输出电阻与单级放大器类似，其输入电阻是从输入端看进去的等效电阻，也就是第一级的输入电阻，输出电阻也是从输出端看进去的等效电阻，即最后一级的输出

33、电阻。3.非线性失真晶体管的输入特性曲线不是直线，输出特性曲线族中，每一条输出特性曲线也不完全是直线，其间隔也不完全相等。这就导致了输入/输出特性的非线性，经放大器放大后的输出信号波形，与输入信号波形相比总是有一些变异，称为波形失真。这种变异是由晶体管的非线性特性引起的，所以这种波形失真又叫非线性失真。另外，如果放大电路的静态工作点选得不恰当或输入信号幅度过大，也会使信号进入晶体管的截止区或饱和区而造成波形失真，这种失真分别被称为截止失真或饱和失真。上一页下一页返回第四节多级放大电路如图7 一26 所示，它们均属于非线性失真的范畴。对任何放大电路，总希望它的非线性失真越小越好。在多级

34、放大器中，由于各级均存在着失真，则输出端波形失真更大，要减小输出波形的失真，必然要尽力克服各单级放大器的失真。上一页返回第五节差动放大电路差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效地放大直流信号，而且能有效地减小由于电源动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。看剑丈差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电碑牲巨成在自动控制和检测装置中，待处理的电信号有许多是变化极为缓慢的，这类信号统称为“直流信号”。用来放大直流信号的放大电跄确伪l 氢流放大器月氢流放大器不能使用阻容藕合或变压器藕合方.式，应采用直接藕合方

35、.式才能使自流信号逐纫顶利传送，采用自接藕合必须处涸续子抑制“零点漂移”这一关键技术。下一页返回第五节差动放大电路一、零点漂移所谓“零点漂移”是指将直流放大器输入端对地短路，使之处于静态时，在输出端用直流毫伏表进行测量，会出现不规则变化的电压，即表针时快时慢、不规则摆动。如图7 一27 所示，这种现象称为零点漂移，简称零漂。在直接藕合放大电路中，前一级的零漂电月形封专到后级被逐级放大，严重日犷奉漂电月貌会超过有用的信号，将导致测量和控制系统出错。造成零点漂移的原因是电源电压的波动和晶体管参数随温度的变化，其中温度变化是产生零漂的最主要原因。抑制零漂的方法很多，如采用高稳定度的稳压电源来

36、抑制电源电压波动引起的零漂;利用恒温系统来消除温度变化的影响等，但最常用的方法是利用两只特性相同的晶体管接成差动放大器，这种电路在集成运放及其他模拟集成电路中常作为输入级及前置级。上一页下一页返回第五节差动放大电路二、基本差动放大器 1.电路结构差动放大器是一种能够有效地抑制零漂的直流放大器，图7 一28 所示电路是最基本的电路形式。从电路可以看出，它是由两个完全对称的单管放大器组成的。图中两个晶体管及对应的电阻参数基本一致。uiD是输入电压，它经R1,R2分压为ui1与ui2，分别加到两管的基极，经过放大后获得输出电压uo,输出电压uo等于两管集电极输出电压之差uo=uo1uo2.

37、2.抑制零漂原理因左右两个放大电路完全对称，所以在输入信号uio=0 时，uo1=uo2，因此输出电压uo=0 即表明放大器具有零输入时零输出的特点。上一页下一页返回第五节差动放大电路当温度变化时，左右两个管子的输出电压uo1.uo2 都要发生变动，但由于电路对称，两管的输出变化量(即每管的零漂)相同，即uo1=uo1，则uo=0。可见利用两管的零漂在输出端相抵消，可以有效地抑制零漂。3.差模信号和差模放大倍数当输入信号uiD 被R1、R2分压为大小相等、极性相反的一对输入信号，分别输入到两管的基极，此信号称为差模信号，即差模信号放大倍数定义为上一页下一页返回第五节差动放大

38、电路因两侧电路对称，电压放大倍数Au1=A u2=A u 可见基本放大器的差模放大倍数AuD等于电路中每个单管放大电路的放大倍数Au，但电路以多一倍的元件换来了对零点漂移抑制能力的提高。4.共模信号和共模抑制比在两个输入端分别加上大小相等、极性相同的信号，此信号称为共模信号，即uiC=uIC1uiC2，这种输入方式称为共模输入。共模电压放大倍数定义为上一页下一页返回第五节差动放大电路对于电路完全对称的放大器，其共模输出电压则在理想情况下，由于温度变化、电源电压波动等原因所引起两管的输出电压漂移量uo1和uo2相等，它们分别折合为各自的输入电压漂移也必然相等，即为共模信号。可见零

39、点漂移等效于共模输入。实际上，放大器不可能绝对对称，故共模放大信号不为零。因此共模放大倍数AuC 越小，则表明抑制零漂能力越强。放大器常用共模抑制比KCMB。来衡量放大器对有用信号的放大能力以及对无用漂移信号的抑制能力，其定义是共模抑制比越大，放大器的性能越好。上一页下一页返回第五节差动放大电路 5.差模信号与共模信号共存当两个输入端的实际输入信号为ui1.ui2，则此时，输出电压uo中，既有差模输出信号uoD，又有共模输出信号uoc，即上一页返回图7-1 扩音机工作示意图返回图7-2 简易路灯自动开关电路返回图7-3 晶体管在电路中的三种基本连接方式返回(a)共发射极;(b)共

40、基极;(c)共集电极图7-4 共发射极基本放大电路返回图7 一5 直流通路返回图7 一6 交流通路返回图7 一7 放大器的电压、电流波形返回(a）输入电压;(b)基极一射极间电压;(c)基极电流;(d)集电极电流;(e)集电极、发射极间电压;(f)输出电压图7-8 静态工作点对波形的影响返回图7 一9 直流通路返回图7 一10 晶体管的微变等效电路返回(a)晶体管;(b)输入特性曲线;(c)输出特性曲线;(d)晶体管等效电路图7 一11 共射基本放大电路的等效电路返回图7 一12 共发射极放大电路返回图7 一13返回图7 一14 分压式偏置电路返回图7 一15 例7 一2 图返回(a)直流通路;(b)微变等效电路图7 一16 射极输出器返回图7 一17 射极输出器的等效电路返回图7 一18 分压式自偏压电路返回图7 一19 场效应晶体管微变等效电路返回图7 一20 放大电路的微变等效电路返回图7 一21 用作音频功率放大器的多级放大器组成框图返回图7 一22 两级阻容祸合放大器返回图7 一23 两级直接祸合方式返回图7 一24 变压器祸合方式返回图7 一25 光祸合返回图7 一26 单管共射极放大器非线性失真波形返回图7 一27 零点漂移现象返回(a)零点漂移的检侧;(b)输出电压漂移曲线图7 一28 基本差动放大器返回

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