《电工学》-秦曾煌-电子技术-第15章

1、2021/3/11 (15-0) 第十五章第十五章 基本放大电路基本放大电路 2021/3/11 (15-1) 第十五章第十五章 基本放大电路基本放大电路 15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成 15.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 15.5 放大电路的频率特性放大电路的频率特性 15.6 射极输出器射极输出器 15.7 差分放大电路差分放大电路 15.8 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路 2021/3/11 (15-2) 15.1 共发射极放大电路的组成共发射极放大电

2、路的组成 三极管放三极管放 大电路有大电路有 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 以共射放以共射放 大器为例大器为例 讲解工作讲解工作 原理原理 在生产和科学实验中，常要求用微弱的信号去控制较大在生产和科学实验中，常要求用微弱的信号去控制较大 功率的负载，而晶体管的主要用途之一就是利用其电流放功率的负载，而晶体管的主要用途之一就是利用其电流放 大作用组成放大电路，以实现上述功能。大作用组成放大电路，以实现上述功能。 2021/3/11 (15-3) 放大概念放大概念: : 把微弱变化的信号放大成较大变化的信号。把微弱变化的信号放大成较大变化的信号

3、。 放大实质放大实质: : 用小能量信号，借助于三极管的电流控制作用，把用小能量信号，借助于三极管的电流控制作用，把 放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。 对放大电路的基本要求对放大电路的基本要求 ： 1. 1. 要有足够的放大倍数要有足够的放大倍数( (电压、电流、功率电压、电流、功率) )。 2. 2. 尽可能小的波形失真。尽可能小的波形失真。 其它技术指标：输入电阻、输出电阻、通频带等。其它技术指标：输入电阻、输出电阻、通频带等。 放大对象放大对象: :变化的量。变化的量。 2021/3/11 (15-4) 电压放大倍数：电压放大倍数：

4、Au= Uo / Ui 输入电阻：输入电阻： ri = Ui / Ii 输出电阻：输出电阻： 内阻内阻 ro 放大电路示意图放大电路示意图 2021/3/11 (15-5) 输入输入 输出输出 参考点参考点 - + RB 一、基本放大电路的组成一、基本放大电路的组成 放大元件为晶体放大元件为晶体 管管，它工作在放，它工作在放 大区，应保证集大区，应保证集 电结反偏，发射电结反偏，发射 结正偏。结正偏。 iC= iB - + ui uo +UCC EB RC C1 C2 T Rs es + - RL + - 2021/3/11 (15-6) 集电极电源，为集电极电源，为 电路提供能量，并电路提供

5、能量，并 保证集电结反偏。保证集电结反偏。 - + ui uo RB +UCC EB RC C1 C2 T Rs es + - RL + - 集电极电源：一般为几伏到几十伏。集电极电源：一般为几伏到几十伏。 2021/3/11 (15-7) - + ui uo RB +UCC EB RC C1 C2 T Rs es + - RL + - 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。 集电极电阻：一般为几千欧到几十千欧。集电极电阻：一般为几千欧到几十千欧。 2021/3/11 (15-8) 作用作用：使发射结正使发射结正 偏，并提供适当的偏，并提供适当

6、的 静态工作点。静态工作点。 基极电源与基极电源与 基极电阻。基极电阻。 - + ui uo RB +UCC EB RC C1 C2 T Rs es + - RL + - 基极电阻：一般为几十千欧到几百千欧。基极电阻：一般为几十千欧到几百千欧。 2021/3/11 (15-9) - + ui uo RB +UCC EB RC C1 C2 T Rs es + - RL + - 作用作用：隔离输入隔离输入 输出与电路直流输出与电路直流 的联系，同时能的联系，同时能 使信号顺利输入使信号顺利输入 输出。输出。 耦合电容：常为电解耦合电容：常为电解 电容，有极性。大小电容，有极性。大小 为几为几 F到

7、几十到几十 F 2021/3/11 (15-10) - + ui uo +UCC RC C1 C2 T Rs es + - RL + - RB RB EB 可以省去可以省去 电路改进：电路改进：采用单电源供电。采用单电源供电。 2021/3/11 (15-11) 二、基本放大电路的工作原理二、基本放大电路的工作原理 ui=0时时 由于电源由于电源UCC 的存在的存在 IB 0 IC 0 IBQ ICQ IEQ=IBQ+ICQ RB +UCC RC C1 C2 T UBEQ UCEQ ( ICQ,UCEQ )(IBQ,UBEQ) 2021/3/11 (15-12) ui=0时时 ui = 0时，

8、各点波形时，各点波形 RB +UCC RC C1 C2 T iC iB 2021/3/11 (15-13) (IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输分别对应于输入输 出特性曲线上的一个点称为出特性曲线上的一个点称为静态工作点静态工作点。 IB UBE Q IBQ UBEQ IC UCE Q UCEQ ICQ 2021/3/11 (15-14) ui0时，各点波形时，各点波形 RB +UCC RC C1 C2 ui t ui iC uCE uo iB uo与与ui反相！反相！ iC t iB t uCE t uo t 2021/3/11 (15-15) 放大电路实现放大

9、的条件放大电路实现放大的条件 1. 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集电结晶体管必须工作在放大区。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. 输入回路可将变化的电压转化成变化的基极电流。输入回路可将变化的电压转化成变化的基极电流。 4. 输出回路可将变化的集电极电流转化成变化的集输出回路可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。电极电压，经电容滤波只输出交流信号。 2021/3/11 (15-16) 放大电路中的电容对交、直流信号的作用是放大电路中的电容对交、直流信号的作用

10、是 不同的。如果电容容量足够大，可以认为它对交不同的。如果电容容量足够大，可以认为它对交 流信号不起作用，即对交流信号相当于短路，而流信号不起作用，即对交流信号相当于短路，而 对直流信号相当于开路。这样交、直流信号所走对直流信号相当于开路。这样交、直流信号所走 的通路是不同的。的通路是不同的。 直流通路：直流通路：只考虑直流信号的分电路。只考虑直流信号的分电路。 交流通路：交流通路：只考虑交流信号的分电路。只考虑交流信号的分电路。 在放大电路中信号的不同分量可以分别在在放大电路中信号的不同分量可以分别在 不同的通路中分析。不同的通路中分析。 15.2 放大电路的静态分析放大电路的静态分析 20

11、21/3/11 (15-17) 符号规定：符号规定： UA 大写字母、大写下标，表示大写字母、大写下标，表示 直流分量。直流分量。 Ua 大写字母、小写下标，表示大写字母、小写下标，表示 交流分量有效值。交流分量有效值。 uA 小写字母、大写下标，表示小写字母、大写下标，表示 总瞬时值。总瞬时值。 总瞬时值总瞬时值 ua交流分量交流分量 UA直流分量直流分量 uA t 0 ua 小写字母、小写下标，表示小写字母、小写下标，表示 交流分量。交流分量。 2021/3/11 (15-18) 各电极电压电流的直流分量。各电极电压电流的直流分量。 确定放大电路静态工作点确定放大电路静态工作点 Q 。 即

12、即 IBQ、ICQ、UCEQ 。 15.2.1 用放大电路的直流通路确定静态值用放大电路的直流通路确定静态值 放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。 2021/3/11 (15-19) 直流通路画法：直流通路画法：令输入信号为零，电容相当于开路。令输入信号为零，电容相当于开路。 开路开路 开路开路 RB +UCC RC C1 C2 T 直流通路直流通路 RB +UCC RC 2021/3/11 (15-20) 估算电路的静态工作点：估算电路的静态工作点：IBQ、ICQ、UCEQ 根据直流通路估算根据直流通路估算IBQ IBQ UBE B BECC QB R UU I B CC R U7 .

13、0 B CC R U RB称为称为偏置电阻偏置电阻，IBQ称称 为为偏置电流偏置电流。 +UCC 直流通路直流通路 RBRC 2021/3/11 (15-21) 根据直流通路估算根据直流通路估算UCEQ、ICQ ICQ UCEQ CEOQBQC III CQCCCCEQ RIUU QB I 直流通路直流通路 RBRC +UCC 2021/3/11 (15-22) 例：例：用估算法计算静态工作点。用估算法计算静态工作点。 已知：已知：UCC = 12V，RC = 4k ， RB = 300k ， = 37.5。 解：解：A40mA04. 0 300 12 B CC BQ R U I mA5 .

14、104. 05 .37 BQBQCQ III V641.512 CCQCCCEQ RIUU 请注意电路中请注意电路中IB 和和IC 的数量级。的数量级。 P36例例15.2.1 2021/3/11 (15-23) 15.3 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 2021/3/11 (15-24) 15.3.1 微变等效电路法微变等效电路法 将非线性的晶体管进行线性化，从而将由其组成将非线性的晶体管进行线性化，从而将由其组成 的放大电路等效为一个线性电路。的放大电路等效为一个线性电路。 晶体管工作于小信号（微变量）情况。此时，特晶体管工作于小信号（微变量）情况。此时，特 性曲线在静态工作点附近的

15、小范围内，可用直线近性曲线在静态工作点附近的小范围内，可用直线近 似代替。似代替。 利用放大电路的微变等效电路分析、计算放大电利用放大电路的微变等效电路分析、计算放大电 路电压放大倍数路电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。 2021/3/11 (15-25) 一、晶体管的微变等效电路一、晶体管的微变等效电路 1. 输入回路输入回路 iB uBE 当输入信号很小时，可将三极管输当输入信号很小时，可将三极管输 入特性在入特性在Q点附近近似线性化。点附近近似线性化。 uBE iB 对输入的交流小信号而言，晶体对输入的交流小信号而言，晶体 管的输入回路可用电阻管的输

16、入回路可用电阻rbe等效。等效。 (mA) (mV) )()( E be I 1r 26 200 rbe值约几百欧到几千欧。值约几百欧到几千欧。 对于小功率三极管：对于小功率三极管： 输入输入 电阻电阻 CECE U b be U B BE be i u i u r 2021/3/11 (15-26) 2. 输出回路输出回路 iC uCE 输出端相当于一个受输出端相当于一个受ib 控制控制 的电流源。的电流源。 近似平行等距近似平行等距 考虑考虑 uCE对对 iC的影响，输出的影响，输出 端还要并联一个大电阻端还要并联一个大电阻rce。 晶体管输出电阻：晶体管输出电阻： iC uCE BB I

17、 c ce I C CE ce i u i u r rce愈大愈大, 曲线越水平。曲线越水平。 其值约几十千欧到几百其值约几十千欧到几百 千欧。千欧。 CECE U b c U B C i i i i 2021/3/11 (15-27) ube ib uce ic ube uce ic rce很大很大 一般忽略一般忽略 3. 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路 rbe ib ib rce rbe ib ib b c e 等等 效效 c b e 2021/3/11 (15-28) 短路短路 短路短路 置零置零 RB +UCC RC C1 C2 T RB RCRL ui uo 交流通路交流通

18、路 二、放大电路的微变等效电路二、放大电路的微变等效电路 交流通路画法：交流通路画法：令直流电源为零，电容相当于短路。令直流电源为零，电容相当于短路。 2021/3/11 (15-29) 放大电路的微变等效电路：放大电路的微变等效电路： 将交流通路中的三极管用微变等效电路代替将交流通路中的三极管用微变等效电路代替 交流通路交流通路 RB RCRL ui uo ui rbe ib ibiiic uo RB RC RL 2021/3/11 (15-30) i o u U U A | Ui 和和Uo 分别是输入和输出电压分别是输入和输出电压 的有效值。的有效值。 i o u U U A Au是复数，

19、反映了输出和输入的是复数，反映了输出和输入的 幅值比与相位差。幅值比与相位差。 三、电压放大倍数的计算三、电压放大倍数的计算 1. 电压放大倍数的定义：电压放大倍数的定义： 电压放大电路可以用有输入口和输出口的四电压放大电路可以用有输入口和输出口的四 端网络表示如图：端网络表示如图： uiuo Au 2021/3/11 (15-31) 2、电压放大倍数的计算、电压放大倍数的计算 bebi rIU Lbo RIU be L u r R A LCL RRR/ 特点：特点：负载电阻越小，放大倍数越小。负载电阻越小，放大倍数越小。 rbe RB RC RL i U i I b I c I o U b

20、I 2021/3/11 (15-32) 输入电阻输入电阻是衡量放大电路从信号源索取电流是衡量放大电路从信号源索取电流 大小的参数，它大小的参数，它是动态电阻。是动态电阻。放大电路的输入电放大电路的输入电 阻越大，它从信号源索取的电流就越小，从而对阻越大，它从信号源索取的电流就越小，从而对 信号源的影响就越小，因此一般希望得到较大的信号源的影响就越小，因此一般希望得到较大的 输入电阻。输入电阻。 Au US i i i I U r 1、输入电阻的定义、输入电阻的定义 即：即：ri 越大，越大，ii 就越小，就越小，ui 就越接近就越接近 uS 。 i I i U 四、输入电阻的计算四、输入电阻的

21、计算 2021/3/11 (15-33) 2、输入电阻的计算、输入电阻的计算 对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路对于为放大电路提供信号的信号源来说，放大电路 是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。是负载，这个负载的大小可以用输入电阻来表示。 rbe RB RC RL i U i I b I c I o U b I be beB i i i r rR I U r / 2021/3/11 (15-34) Au US 因放大电路对其因放大电路对其而言，相当于信号源，故而言，相当于信号源，故 可将其等效为戴维南等效电路，此可将其等效为戴维南等效电路，此 就是输出电阻。它也是动态电阻。就

22、是输出电阻。它也是动态电阻。 ro US 五、输出电阻的计算五、输出电阻的计算 1、输出电阻的定义、输出电阻的定义 2021/3/11 (15-35) rbe RB RC i I b I c I b I RL C o o o R I U r 00 在放大电路的微变等效电路中，去掉负载在放大电路的微变等效电路中，去掉负载 电阻，令电阻，令ui=0，并在输出端加电压求电流。，并在输出端加电压求电流。 o U o I 2、输出电阻的求解方法、输出电阻的求解方法 2021/3/11 (15-36) 放大电路的非线性失真放大电路的非线性失真 在放大电路中，输出信号应该成比例地放大输入在放大电路中，输出信

23、号应该成比例地放大输入 信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出信号（即线性放大）；如果两者不成比例，则输出 信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生信号不能反映输入信号的情况，放大电路产生非线非线 性失真性失真。 为了得到尽量大的输出信号，要把为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流设置在交流 负载线的中间部分。如果负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截设置不合适，信号进入截 止区或饱和区，则造成非线性失真。止区或饱和区，则造成非线性失真。 下面分析失真的原因。为简化分析，假设负载下面分析失真的原因。为简化分析，假设负载 为空载为空载(RL= )。 2021/3/11 (15-

24、37) iC uCE uo 可输出最可输出最 大不失真大不失真 信号信号 1、静态工作点、静态工作点 Q 在在： ib 2021/3/11 (15-38) iC uCE uo 2、Q点过低，信号进入截止区点过低，信号进入截止区 放大电路产生放大电路产生 截止失真截止失真 输出波形输出波形 输入波形输入波形ib 削顶削顶 适当适当基极电基极电 流可消除失真。流可消除失真。 2021/3/11 (15-39) iC uCE 3、Q点过高，信号进入饱和区点过高，信号进入饱和区 放大电路产生放大电路产生 饱和失真饱和失真 ib输入波形输入波形 uo 输出波形输出波形削底削底 适当适当基极电基极电 流可

25、消除失真。流可消除失真。 2021/3/11 (15-40) 15.4 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 为保证放大电路稳定工作，电路必须具有合适为保证放大电路稳定工作，电路必须具有合适 的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化将会严的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化将会严 重地影响静态工作点的稳定。重地影响静态工作点的稳定。 对前面分析的电路（固定偏置电路）而言，静对前面分析的电路（固定偏置电路）而言，静 态工作点由态工作点由UBE、 和和 ICEO 决定，而这三个参数会决定，而这三个参数会 随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现 在这一方

26、面。在这一方面。 T UBE ICEO Q 2021/3/11 (15-41) 一、温度对一、温度对Q点的影响点的影响 T UBE IBIC B BECC B R UU I 1、温度对、温度对UBE的影响的影响 2021/3/11 (15-42) 2、温度对、温度对 值及值及ICEO的影响的影响 T 、 ICEOIC iC uCE Q Q 在输出特性曲线上总的效果是：在输出特性曲线上总的效果是： 温度上升温度上升 时时, 输出特输出特 性曲线上移性曲线上移, 会造成会造成Q点点 上移。上移。 2021/3/11 (15-43) 3、小结、小结 T IC 固定偏置电路的固定偏置电路的Q点是不稳定

27、的。点是不稳定的。 Q点不点不 稳定可能会导致其靠近饱和区或截止区，从而稳定可能会导致其靠近饱和区或截止区，从而 造成非线性失真。为此，需要改进偏置电路，造成非线性失真。为此，需要改进偏置电路， 当温度升高、当温度升高、 IC增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从，从 而抑制而抑制Q点的变化，使点的变化，使Q点基本保持稳定。点基本保持稳定。 常用的分压式偏置电路可稳定静态工作点。常用的分压式偏置电路可稳定静态工作点。 2021/3/11 (15-44) 二、分压式偏置电路：二、分压式偏置电路： RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CE RE RL uiuo 1、静态分析、静态

28、分析 I1 I2 IB RB1 +UCC RC T RB2RE 直流通路直流通路 RE射极直流射极直流 负反馈电阻负反馈电阻 CE 交流旁交流旁 路电容路电容 2021/3/11 (15-45) a. 静态工作点稳定的原理静态工作点稳定的原理 I1 I2 IB RB1 +UCC RC T RB2RE BEB UV B2 II 电路组成条件：电路组成条件： 2021/3/11 (15-46) BQ II 2 21 II CC BB B B U RR R V 21 2 E B E BEB EQCQ R V R UV II I1 I2 IBQ RB1 +UCC RC T RB2RE 直流通路直流通路

29、 )( ECCQCC EEQCCQCCCEQ RRIU RIRIUU B b. 求静态工作点求静态工作点 2021/3/11 (15-47) E B CQ R V I 可以认为与温度无关。可以认为与温度无关。 I1 I2 IBQ RB1 +UCC RC T RB2RE 直流通路直流通路 B 2021/3/11 (15-48) 例：例：已知：已知： = 50， UCC = 12V， RB1= 7.5k ， RB2 = 2.5k ，RC = 2k ， RE = 1k ， 试求：该电路的静态工作点。试求：该电路的静态工作点。 RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CE RE RL uiuo V

30、3 21 2 CC BB B B U RR R V 解：解： 3mA. 2 E BEB EQCQ R UV II 5.1V )( ECCQCCCEQ RRIUU 2021/3/11 (15-49) 2、动态分析、动态分析 +UCC uo RB1RC C1 C2 RB2 CE RE RL ui uo RB1 RC RL ui RB2 交流通路交流通路 2021/3/11 (15-50) rbe RC RL o U i U i I b I c I b I RB 微变等效电路微变等效电路 uo RB1 RC RL ui RB2 交流通路交流通路 bebeBi rrRr| Co Rr be L u r

31、 R A 2021/3/11 (15-51) 问题问题1：如果去掉如果去掉CE，放大倍数如何变化？，放大倍数如何变化？ I1 I2 IB RB1 +UCC RC C1 C2 RB2 CE RE RL uiuo CE的作用：的作用： 交流通路中交流通路中, 它它 可将可将 RE 短路，使短路，使 RE 对交流信号不对交流信号不 起作用起作用, 放大倍数放大倍数 不受影响。不受影响。 2021/3/11 (15-52) 去掉去掉 CE 后：后：交流通路和微变等效电路交流通路和微变等效电路： )1 ( / / EbeB iBi RrR rRr rbe RC RL o U RE i U i I b I

32、 c I b I RB Ebbebi RIrIU )1 ( Lbo RIU )1 ( Ebe L u Rr R A RB1 RC RL ui uo RB2 RE ri 2021/3/11 (15-53) I U b I c I rbe RCRE b I RB RS b I )1 ( 0)1 ()/( 21 EbbeBBSb RIrRRRI 0 b I 0 c I Co Rr 结论：结论：去掉去掉CE 后，后，Au 减小、减小、 ri 增大、增大、 ro 不变。不变。 输出电阻：用加压求流法求解。输出电阻：用加压求流法求解。 rbe RC RL o U RE i U i I b I c I b

33、I RB 2021/3/11 (15-54) Ebe L u Rr R A ) 1 ( be L u r R A EbeB2B1i RRRrr)1 (/ C Rr o beBi rRr/ C Rro 2021/3/11 (15-55) RB1 +UCC RC C1 C2 T RB2 CE RE1 RL uiuo RE2 问题问题2：如果电路如下图所示，如何分析？如果电路如下图所示，如何分析？ 2021/3/11 (15-56) I1 I2 IB RB1 +UCC RC C1 C2 T RB2 CE RE1 RL uiuo RE2 I1 I2 IB RB1 +UCC RC T RB2RE1 RE

34、2 a、静态分析：、静态分析： 直流通路直流通路 2021/3/11 (15-57) RB1 +UCC RC C1 C2 T RB2 CE RE1 RL uiuo RE2 b、动态分析：、动态分析： 交流通路交流通路 RB1 RC RL ui uo RB2 RE1 2021/3/11 (15-58) 交流通路：交流通路： RB1 RC RL ui uo RB2 RE1 微变等效电路：微变等效电路： rbe RC RL o U RE1 i U i I b I c I b I RB 2021/3/11 (15-59) 问题：问题：Au 和和 Aus 的关系如何？的关系如何？ s i i o s o

35、 us U U U U U U A S iS i i U rR r U u iS i us A rR r A 2021/3/11 (15-60) 15.6 射极输出器射极输出器 RB +UCC C1 C2 RE RL uiuo RB +UCC RE 直流通路直流通路 2021/3/11 (15-61) 一、静态分析一、静态分析 IB IE EB BECC BQ RR UU I )1 ( BQEQ II)1 ( EEQCCCEQ RIUU 折算折算 RB +UCC RE 直流通路直流通路 2021/3/11 (15-62) 二、动态分析二、动态分析 RB +UCC C1 C2 RE RL uiu

36、o RB RERLui uo 交流通路交流通路 2021/3/11 (15-63) RB RERLui uo 交流通路交流通路 rbe i U b I RERL RB o U c I b I i I 微变等效电路微变等效电路 2021/3/11 (15-64) Lb Leo RI RIU ）（1 LEL RRR/ Lbbeb Lebebi RIrI RIrIU )1 ( Lbe L Lbbeb Lb u Rr R RIrI RI A )1 ( 1 )1 ( )1 ( ）（ 1. 电压放大倍数电压放大倍数 rbe i U b I RERL RB o U c I b I i I 2021/3/11

37、 (15-65) 1. 通常通常,)1 ( Lbe Rr所以所以。1 u A 虽然电压没放大，但输出电流虽然电压没放大，但输出电流Ie增加了。增加了。 2. 输入输出同相，输出电压跟随输入电压，输入输出同相，输出电压跟随输入电压， 故称故称电压跟随器电压跟随器。 结论：结论： Lbe L u Rr R A )1 ( ）1（ 2021/3/11 (15-66) 2. 输入电阻输入电阻 输入电阻较大。若作为前级的负载，对前级输入电阻较大。若作为前级的负载，对前级 的放大倍数影响较小，且取得的输入信号大。的放大倍数影响较小，且取得的输入信号大。 )1 (/ / i LbeB Bi RrR rRr r

38、be i U b I RERL RB o U c I b I i I Lbe Rrr)1 ( i ri LEL RRR/ 2021/3/11 (15-67) 3. 输出电阻输出电阻 用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。 rbe RE RB RS b I c I b I i I e I U I Esbe ebb R U Rr U IIII )1 ( Bss RRR/ 1 /) 11 /(1 sbe E Esbe o Rr R RRrI U r rbe i U b I RERL RB o U c I b I i I S U RS 2021/3/11 (15-68) 通常：通常： 1 s

39、be E Rr R 所以：所以： 1 sbe o Rr r 射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。 1 / sbe Eo Rr Rr 所谓所谓，是指当负载变化时，放大，是指当负载变化时，放大 倍数基本不变。倍数基本不变。 2021/3/11 (15-69) 射极输出器的应用射极输出器的应用 1. 可将射极输出器放在电路的可将射极输出器放在电路的首级首级，以，以 提高输入电阻。提高输入电阻。 2. 可将射极输出器放在电路的可将射极输出器放在电路的末级末级，以降，以降 低输出电阻，提高带负载能力。低输出电阻，提高带负载能力。 3. 可将射极输出器放在电路的

40、可将射极输出器放在电路的两级之间两级之间， 以起到电路的匹配作用。以起到电路的匹配作用。 2021/3/11 (15-70) RB +UCC C1 C2 RE RL ui u o 例例1：已知射极输出器的参数如下：已知射极输出器的参数如下：RB=570k ， RE=5.6k ，RL=5.6k ， =100，UCC=12V 求求Au 、 ri 和和 ro 。 设：设：RS=1 k ， 求：求：Aus 、 ri 和和 ro 。 3 . RL=1k 和和时，时， 求求Au 。 2021/3/11 (15-71) EB BECC BQ RR UU I )1 ( mA01. 1 )1 ( BQEQ II

41、 RB +UCC C1 C2 RE RL u i u o RB=570k ，RE=5.6k ， RL=5.6k ， =100，UCC=12V 2.8k 1.01 26 101200 (mA)I 26(mV) )(1200 E rbe)( 2021/3/11 (15-72) RB=570k ，RE=5.6k ， RL=5.6k ， =100，UCC=12V 1. 求求Au 、 ri和和ro 。 rbe i U b I RERL RB o U c I b I i I 微变等效电路微变等效电路 rbe=2.8 k ，RS=0 Lbe L u Rr R A )1 ( 1 ）（ )1 (/ LbeBi

42、RrRr 2.8100)(1570/2.8 190k 1 / Sbe Eo Rr Rr 0.99 2.81012.8 2.8101 101 02.8 5.6/ 28 2021/3/11 (15-73) rbe i U b I RERL RB o U c I b I i I 微变等效电路微变等效电路 2. 设：设：RS=1 k ， 求：求：Aus 、 ri和和ro RB=570k ，RE=5.6k ， RL=5.6k ， =100，UCC=12V rbe=2.8 k ，RS=1 k u Si i us A Rr r A 0.9850.99 1190 190 )1 (/ LbeBi RrRr 19

43、0k 1 / Sbe Eo Rr Rr 101 570/12.8 5.6/ 38 2021/3/11 (15-74) RL=1k 时时 3. RL=1k 和和 时，时，求求Au 。 比较：比较：空载时空载时, Au=0.995 RL=5.6k 时时, Au=0.990 RL=1k 时时, Au=0.967 RL= 时时 Lbe L u Rr R A )1 ( 1 ）（ 0.967 (5.6/1)1012.9 (5.6/1)101 u A 0.995 5.61012.9 5.6101 u A 结论：结论：射极输出器射极输出器 带负载能力强。带负载能力强。 2021/3/11 (15-75) +U

44、CC RS 1M (+24V) R1 20k 27k C2 C3 R3 R2 RL RE2 82k 43k 10k 8k 10k C1 RC2 T1 RE1 CE T2 S U o U i U 例例2：阻容耦合电路阻容耦合电路如图如图, 设：设： 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7 k 。试求：。试求：Aus、 ri、ro 。 前级前级后级后级 耦合：耦合： 每两个每两个 单级放大单级放大 电路之间电路之间 的连接方的连接方 式。式。 2021/3/11 (15-76) 关键关键: :考虑级间影响。考虑级间影响。 一一. 静态静态: Q点同单级。点同单级。 二二

45、. 动态性能动态性能: 方法方法: ri2 = RL1 21io UU +UCC RS 1M (+24V) R1 20k 27k C2 C3 R3 R2 RL RE2 82k 43k 10k 8k 10k C1 RC2 T1 RE1 CE T2 S U o U i U 1o U 2i U 电路的性能分析电路的性能分析 ri2 2021/3/11 (15-77) 微变等效电路微变等效电路: : ri2 +UCC RS 1M (+24V) R1 20k 27k C2 C3 R3 R2 RL RE2 82k 43k 10k 8k 10k C1 RC2 T1 RE1 CE T2 S U o U i U

46、 1o U 2i U RE1 R2R3RC2 RL RS R1 S U i U 1be r 2be r 1b i 1b i 2b i 2b i O U i r 2i r o r 2021/3/11 (15-78) ri = R1 / ri RL1 = RE1/ ri2= RE1/ R2 / R3 /rbe2 27 / 1.7 1.7k ri =1000/(2.9+511.7) 82k 2. 输出电阻：输出电阻： 1. 输入电阻：输入电阻： RE1 R2R3RC2 RL RS R1 S U i U 1be r 2be r 1b i 1b i 2b i 2b i O U i r 2i r o r

47、riRL1 = R1 / rbe1 +（1+ )RL1 ro = RC2= 10k 2021/3/11 (15-79) 3. 中频电压放大倍数中频电压放大倍数: 2121 2 1 uu si i uus i o s o s o us AA Rr r AA U U U U U U A RE1 R2 R3 RC2 RL RS R1 S U i U 1be r 2be r 1b i 1b i 2b i 2b i O U i r 2i r o rU01 Ui2 2021/3/11 (15-80) RE1 R2 R3 RC2 RL RS R1 S U i U 1be r 2be r 1b i 1b i

48、2b i 2b i O U i r 2i r o r 211 111 1 1 / )( )1 ( iEL Lbe L u rRR Rr R A 0.968 1.7512.9 1.751 1 2i r 第一级放大倍数：第一级放大倍数：Au1 RL1 2021/3/11 (15-81) 147 1.7 (10/10)50 2 22 2 be L u r R A 第二级放大倍数：第二级放大倍数：Au2 RE1 R2 R3 RC2 RL RS R1 S U i U 1be r 2be r 1b i 1b i 2b i 2b i O U i r 2i r o r 2021/3/11 (15-82) 耦合

49、方式：耦合方式：直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。直接耦合；阻容耦合；变压器耦合；光电耦合。 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点设置合适。点设置合适。 2. 动态动态: 传送信号。传送信号。 要求：要求：波形不波形不 失真失真, 减少压减少压 降损失。降损失。 15.7 差分放大电路差分放大电路 输输 入入 级级 输输 入入 输输 出出 第第 二二 级级 输输 出出 级级 多级放大电路方框图多级放大电路方框图 2021/3/11 (15-83) ui RC1R1 T1 措措 施：施：增加增加R2 、RE2 ，用于设置合适的用

50、于设置合适的Q点。点。 问题问题1：前后级前后级Q点相互影响。点相互影响。 +UCC uo RC2 T2 R2 RE2 直接耦合电路存在的特殊问题直接耦合电路存在的特殊问题 前后极间直前后极间直 接连接。它既接连接。它既 可放大交流信可放大交流信 号，也可放大号，也可放大 直流信号。直流信号。 2021/3/11 (15-84) = 0 问题问题2：零点漂移。零点漂移。 原原 因：因：如温度和参数的变化等。其中温度的影响如温度和参数的变化等。其中温度的影响 最严重。在多级电路中，尤以首级零漂最严重。在多级电路中，尤以首级零漂 的的 影响最严重，因其可逐级放大。影响最严重，因其可逐级放大。 ui

51、 RC1R1 T1 +UCC uo RC2 T2 R2 RE2 uo t 0 有时会将有时会将 信号淹没信号淹没 措措 施：施：首级采用差分放大电路。首级采用差分放大电路。 0 2021/3/11 (15-85) 一、原理电路结构一、原理电路结构 特点：特点：结构对称。结构对称。 差分放大电路差分放大电路 ui1 ui2 uo RC R1 T1 RB RC R1 T2 RB 集成差集成差 分对管分对管 2021/3/11 (15-86) 二、二、 抑制零漂的原理抑制零漂的原理 uo= UC1 - UC2 = 0 uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0 当当 ui

52、1 = ui2 =0 时：时： 当温度变化时：当温度变化时： +UCC uo ui1 RC R1 T1 RB RC R1 T2 RB ui2 2021/3/11 (15-87) 三、三、 共模电压放大倍数共模电压放大倍数 AC +UCC uo ui1 RC R1 T1 RB RC R1 T2 RB ui2 共模输入信号：共模输入信号： ui1 = ui2 = uC （大小相等，极性相同）（大小相等，极性相同） 理想情况：理想情况：ui1 = ui2 uC1 = uC2 uo= 0, 等量同向变化等量同向变化 共模电压放大倍数：共模电压放大倍数：（很小（很小, 1) 设设 uC1 =UC1 +

53、uC1 ， uC2 =UC2 + uC2 。 因因 ui1 = - ui2， uC1 = - uC2 ，等量异向变化，等量异向变化 uo= uC1 - uC2 = uC1- uC2 = 2 uC1 差模电压放大倍数：差模电压放大倍数： d C1 i1 o i2i1 o d u u u u uu u A 2 +UCC 单管的单管的Au 2021/3/11 (15-89) 五、共模抑制比五、共模抑制比(CMRR)的定义的定义 例例: Ad = - 200， Ac = 0.1 KCMR = 20 lg (-200) / 0.1 = 66 dB CMRR Common Mode Rejection R

54、atio KCMRR = c d A A KCMR (dB) =(分贝分贝) c d A A log20 其值越大，表明差其值越大，表明差 放对差模信号的分辨放对差模信号的分辨 能力越强，对共模信能力越强，对共模信 号的抑制作用越好。号的抑制作用越好。 2021/3/11 (15-90) 六、信号输入六、信号输入 共模输入：输入共模信号。共模输入：输入共模信号。 差模输入：输入差模信号。差模输入：输入差模信号。 比较输入：比较输入： 22 22 i2i1i2i1 i2 i2i1i2i1 i1 uuuu u uuuu u 电路仅电路仅 放大两输放大两输 入信号的入信号的 差值差值-差差 分放大电

55、分放大电 路。路。 2021/3/11 (15-91) 1、结构、结构 为了使左右平衡，可为了使左右平衡，可 设置调零电位器设置调零电位器: 七、典型电路：双电源长尾式差放。七、典型电路：双电源长尾式差放。 特点：加入射极电阻特点：加入射极电阻RE ；加入负电源；加入负电源 -UEE ， 采用正负双电源供电。采用正负双电源供电。 uo ui1 +UCC RC T1 RB RC T2 RB ui2 RE UEE 2021/3/11 (15-92) 2、双电源的作用：、双电源的作用： IB1、IB2由负电源由负电源 UEE 提供。提供。 使信号变化幅度加大。使信号变化幅度加大。 uo ui1 +U

56、CC RC T1 RB RC T2 RB ui2 RE UEE 2021/3/11 (15-93) 3、RE的作用的作用 温度温度TICIE 2ICUE UBEIBIC a、静态时、静态时 设设 ui1 = ui2 = 0 自动稳定自动稳定 RE 具有强具有强 负反馈作用负反馈作用 抑制温度抑制温度 漂移，稳定漂移，稳定 静态工作点静态工作点 uo ui1 +UCC RC T1 RB RC T2 RB ui2 RE UEE IBRB + UBE + 0.5IERP + 2IERE UEE =0 RP 2021/3/11 (15-94) b、动态时动态时RE 对对差模信号差模信号作用作用 ui1

57、 ui2 ib1 , ic1 ib2 , ic2 ic1 = - ic2iRE = ie1+ ie2 = 0uRE = 0 RE对差模信号不起作用对差模信号不起作用 R R uo ui +UCC RC T1 RB RC T2 RB RE UEE ib2 ib1 ic2ic1 iRE 交流通路：交流通路： RE相当于相当于 短路；短路； 0.5RL处相处相 当于接地。当于接地。 2021/3/11 (15-95) RE对共模信号有抑制作用对共模信号有抑制作用（原理同静态分析。（原理同静态分析。 即由于即由于RE的负反馈作用，使的负反馈作用，使IE基本不变）基本不变） 。 uC ic1 、 ic2

58、 iRE 、 uRE c、动态时动态时RE 对对共模信号共模信号作用作用 +UCC uoc RC T1 RB RC T2 RB RE UEE uC uoc2 uoc1 ic1 ic2 iRE uRE 2021/3/11 (15-96) 八、四种差分电路八、四种差分电路 uo ui1 +UCC RC T1 RB RC T2 RB ui2 RE UEE 1、双端输入双端输出：、双端输入双端输出：Ad 同单管同单管Au 2、双端输入单端输出：、双端输入单端输出：Ad 为单管为单管0.5Au 3、单端输入双端输出：、单端输入双端输出：Ad 同单管同单管Au 4、单端输入单端输出：、单端输入单端输出：A

59、d 为单管为单管0.5Au 见见P69表表 2021/3/11 (15-97) 例：例： 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，以驱动执行机构。如使扬，以驱动执行机构。如使扬 声器发声、继电器动作、声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。仪表指针偏转等。 功功 率率 放放 大大 电电 压压 放放 大大 信信 号号 提提 取取 15.8 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路 2021/3/11 (15-98) 一、对功率放大电路的基本要求一、对功率放大电路的基本要求 在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。在不失真的

60、情况下能输出尽可能大的功率。 功放电路常工作在极限状态，其电流、电压功放电路常工作在极限状态，其电流、电压 都比较大，必须防止波形失真，注意电路参都比较大，必须防止波形失真，注意电路参 数不能超过晶体管的极限值数不能超过晶体管的极限值: PCM 、ICM 、 U(BR)CEO 。 ICM PCM U(BR)CEO Ic uce 2021/3/11 (15-99) 由于功率较大，所以必须提高效率。由于功率较大，所以必须提高效率。电源提供的电源提供的 能量，应尽可能地转换给负载，以减少晶体管及能量，应尽可能地转换给负载，以减少晶体管及 线路上的损失。线路上的损失。 Pomax : 负载上得到的交流