第十章基本放大电路

1、第第10章基本放大电路章基本放大电路第第 10 章章 基本放大电路基本放大电路第第10章基本放大电路章基本放大电路第第 10 章基本放大电路章基本放大电路10.1共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成10.2共发射极放大电路的分析共发射极放大电路的分析10.3静态工作点的稳定静态工作点的稳定10.4射极输出器射极输出器*10.5差分放大电路差分放大电路10.6互补对称放大电路互补对称放大电路*10.7场效晶体管及其放大电路场效晶体管及其放大电路第第10章基本放大电路章基本放大电路10.1共发射极放大电路的组成共发射极放大电路的组成电路中各元件的作用：电路中各元件的作用：C1RS+ui R

2、CRB+UCCC2RL+es +uo +iB+ uBE iC+uCE T晶体管晶体管 T晶体管是电流放大元件，在集电极电路获得放晶体管是电流放大元件，在集电极电路获得放大了的电流大了的电流 iC ，该电流受输入信号的控制。该电流受输入信号的控制。集电极电源电压集电极电源电压 UCC电源电压电源电压 UCC 除为输除为输出信号提供能量外，它还出信号提供能量外，它还保证集电结处于反向偏置，保证集电结处于反向偏置，以使晶体管具有放大作用。以使晶体管具有放大作用。第第10章基本放大电路章基本放大电路C1RS+ui RCRB+UCCC2RL+es +uo +iB+ uBE iC+uCE T 集电极负载电

3、阻集电极负载电阻 RC将将 iC 的变化变换为的变化变换为 uC 的变化，实现的变化，实现电压放大。电压放大。偏置电阻偏置电阻 RB它的作用是提供大小适当的基极电流，以它的作用是提供大小适当的基极电流，以使放大电路获得合适的工作点，并使发射结处于正向偏置。使放大电路获得合适的工作点，并使发射结处于正向偏置。耦合电容耦合电容 C1 和和 C2 1起隔直作用；起隔直作用；2起交流耦合的作起交流耦合的作用，即对交流信号可视用，即对交流信号可视为短路。为短路。第第10章基本放大电路章基本放大电路10.2共发射极放大电路的分析共发射极放大电路的分析10.2.1静态分析静态分析放大电路没有输入信号时的工作

4、状态称为放大电路没有输入信号时的工作状态称为。静态分析。静态分析是要确定放大电路的静态值是要确定放大电路的静态值( (直流值直流值) ) IB ， IC ， UBE 和和 UCE。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RCRB+UCCIB+ UBE IC+UCE T 可用右图所示的直流通路来计可用右图所示的直流通路来计算静态值算静态值第第10章基本放大电路章基本放大电路RCRB+UCCIB+ UBE IC+UCE TBCCBBECCBRURUUIBCII CCCCCEIRUU硅管的硅管的 UBE 约为约为 0.6 V，比比UCC 小得多小得多，可以忽略不计。可以忽略

5、不计。 例例 1 在在共发射极基本交流放大电路中共发射极基本交流放大电路中，已知已知 UCC = 12 V，RC = 4 k ， RB = 300 k ， 。试求。试求放大电路的静态值。放大电路的静态值。5 .37 解解 CB37.50.04 mA1.5 mAII 33CECCC C(12 4 101.5 10 )V6VUUR I CCB3B12A40A300 10UIR 第第10章基本放大电路章基本放大电路2用图解法确定静态值用图解法确定静态值根据直线方程根据直线方程UCE = UCC RCIC可得出：可得出：IC = 0 时时， UCE = UCC CCCCCE0RUIU 时时，图解过程说

6、明图解过程说明:在晶体管的输出特性曲线组上作出一直线，它称为直流在晶体管的输出特性曲线组上作出一直线，它称为直流负载线，与晶体管的某条负载线，与晶体管的某条( (由由 IB 确定确定) )输出特性曲线的交点输出特性曲线的交点 Q 称为放大电路的静态工作点，由它确定放大电路的电压和电称为放大电路的静态工作点，由它确定放大电路的电压和电流的静态值。流的静态值。基极电流基极电流 IB 的大小不同，静态工作点在负载线上的位置的大小不同，静态工作点在负载线上的位置也就不同，改变也就不同，改变 IB 的大小，可以得到合适的静态工作点，的大小，可以得到合适的静态工作点， IB称为偏置电流，简称偏流。通常是改

7、变称为偏置电流，简称偏流。通常是改变 RB 的阻值来调整的阻值来调整 IB的大小。的大小。 第第10章基本放大电路章基本放大电路0IB = 0 A20A40 A60 A80 A123UCCRCN24681012UCCMQ直流负载线直流负载线图解过程图解过程: :IC / mAUCE /VQ1Q2第第10章基本放大电路章基本放大电路 例例 2 在在共发射极基本交流放大电路中共发射极基本交流放大电路中，已知已知 UCC = 12 V，RC = 4 k ， RB = 300 k ，晶体管的输出特性曲线如上图。晶体管的输出特性曲线如上图。( (1) )作出直流负载线，作出直流负载线，( (2) )求静

8、态值。求静态值。 解解 ( (1) ) 由由 IC = 0 时，时， UCE = UCC = 12 V，和，和 UCE = 0 时，时， mA3A104123CCCC RUI可作出直流负载线可作出直流负载线( (2) )由由CCB3B12A40A300 10UIR 得出静态工作点得出静态工作点 Q，静态值为，静态值为IB = 40 AIC = 1.5 mAUCE = 6 V第第10章基本放大电路章基本放大电路0IB = 0 A20A40 A60 A80 A1231.524681012MQ静态工作点静态工作点求得静态值为：求得静态值为：IB = 40 A ，IC = 1.5 mA，UCE = 6

9、 VIC / mAUCE /VN第第10章基本放大电路章基本放大电路10.2.2动态分析动态分析放大电路有输入信号时的工作状态称为动态。放大电路有输入信号时的工作状态称为动态。动态分析是在静态值确定后，分析信号的传输情动态分析是在静态值确定后，分析信号的传输情况。况。确定放大电路的电压放大倍数确定放大电路的电压放大倍数 Au ；输入电阻输入电阻 ri ； 输入电阻输入电阻 ro 。第第10章基本放大电路章基本放大电路( (1) )晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路 IB UBE在晶体管的输入特性曲线上，将在晶体管的输入特性曲线上，将工作点工作点 Q 附近的工作段近似地看成附近的工作段近似

10、地看成直线，当直线，当 UCE 为常数时，为常数时， UBE 与与 IB 之比之比CECEbbeBBEbeUUiuIUr 称为晶体管的输入电阻，在小信号的称为晶体管的输入电阻，在小信号的条件下，条件下，rbe 是一常数，由它确定是一常数，由它确定 ube 和和 ib 之间的关系。因此，晶体管的之间的关系。因此，晶体管的输入电路可用输入电路可用 rbe 等效代替。等效代替。OIB UBE UCEIB Q第第10章基本放大电路章基本放大电路低频小功率晶体管输入电阻的常用下式估算低频小功率晶体管输入电阻的常用下式估算beE26(mV)200()(1)(mA)rI Rbe 是对交流而言的一个是对交流而

11、言的一个 动态动态 电阻。电阻。动态动态第第10章基本放大电路章基本放大电路 IB ICQIC UCE ICUCE晶体管输出特性曲线是一组近似等距离的平行直线，当晶体管输出特性曲线是一组近似等距离的平行直线，当 UCE 为常数时，为常数时， IC 与与 IB 之比为之比为 。 CECEbcBCUUiiII 即为晶体管的电流即为晶体管的电流放大系数，在小信号的放大系数，在小信号的条件下，条件下， 是一常数，是一常数，由它确定由它确定 ic 受受 ib 的控制的控制关系。关系。因此，晶体管的输出电路可用一受控电流源因此，晶体管的输出电路可用一受控电流源 ic = ib 等效代替。等效代替。第第10

12、章基本放大电路章基本放大电路UCE IC UCEQIC IBICUCE晶体管的输出特性曲线不完全与横轴平行。晶体管的输出特性曲线不完全与横轴平行。BBcceCCEceIIiuIUr 在小信号的条件下，在小信号的条件下，rce 也是一常数，在等效电也是一常数，在等效电路中与路中与 ib 并联，由于并联，由于 rce的阻值很高，可以将其看的阻值很高，可以将其看成成开路开路。当当 IB 为常数时，为常数时， UCE 与与 IC 之比之比称为晶体管的称为晶体管的输出输出电阻。电阻。第第10章基本放大电路章基本放大电路由以上分析可得出晶体管的简化由以上分析可得出晶体管的简化微变微变等效电路。等效电路。C

13、BE+ube +uce icibTib ibBECicrbe +uce +ube 第第10章基本放大电路章基本放大电路( (2) )放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路对交流对交流( (动态动态) )分量分量而言，电容、直流电源而言，电容、直流电源也可以认为是短路。也可以认为是短路。 C1RS+ui RCRB+UCCC2RL+es +uo +iBiCT基本放大电路基本放大电路可画出放大电路的可画出放大电路的交流交流通路通路。第第10章基本放大电路章基本放大电路+ube TRCiiibicRLRSRBEBC+ui +es +uo +uce 将交流通路中的晶体管用其微变等效电路来代替，即得

14、将交流通路中的晶体管用其微变等效电路来代替，即得到放大电路的微变等效电路。到放大电路的微变等效电路。交流通路交流通路第第10章基本放大电路章基本放大电路rbe EBCRCRLRBRSiiib+ui +es +uo ui = ubeuo = uceic ib基本放大器的微变等效电路基本放大器的微变等效电路第第10章基本放大电路章基本放大电路当输入的是正弦信号时，各电压和电流都可用相量表示。当输入的是正弦信号时，各电压和电流都可用相量表示。( (3) )电压放大倍数的计算电压放大倍数的计算rbe EBCRCRLRBRSoUbIcIbIiI+ + sE+ LR由上图可列出由上图可列出bbeiIrUb

15、LcLoIRIRU 式中式中LCL/ RRR iU第第10章基本放大电路章基本放大电路故放大电路的电压放大倍数故放大电路的电压放大倍数oLibeuURAUr 当放大电路输出端开路当放大电路输出端开路( (未接未接 RL ) )时时CbeuRAr 可见，可见， 接入接入 RL，电压放大倍数降低。，电压放大倍数降低。 例例 3 在在共发射极基本交流放大电路中共发射极基本交流放大电路中，已知已知 UCC = 12V，RC = 4 k ， RB = 300 k ，。试求电压放大倍数，。试求电压放大倍数 Au。5 .37 解解 在例在例 10.2.1 中已求出中已求出ECmA1.5II be26(mV)

16、200()(37.51)0.867 k1.5(mA)r 第第10章基本放大电路章基本放大电路LCL/2kRRR 所以所以Lbe237.586.50.867uRAr ( (4) )放大电路输入电阻的计算放大电路输入电阻的计算放大电路对信号源放大电路对信号源( (或对前级放大电路或对前级放大电路) )来说，是一个负载，来说，是一个负载，可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻，也可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻，也就是放大电路的输入电阻就是放大电路的输入电阻 ri ，即，即iUrI 它是对交流信号而言的一个它是对交流信号而言的一个动态动态电阻。电阻。第第10章基本放大电

17、路章基本放大电路iUrI 如果放大电路的输入电阻较小如果放大电路的输入电阻较小：第一第一，将从信号源取用较将从信号源取用较大的电流，从而增加信号源的负担；大的电流，从而增加信号源的负担；第二第二，经过内阻，经过内阻 Rs 和和 ri 的分压，使实际加到放大电路的输入电压的分压，使实际加到放大电路的输入电压 ui 减小，从而减小输减小，从而减小输出电压；出电压；第三第三，后级放大电路的输入电阻，就是前级放大电路，后级放大电路的输入电阻，就是前级放大电路的负载电阻，从而将会降低前级放大电路电压放大倍数。因此，的负载电阻，从而将会降低前级放大电路电压放大倍数。因此，通常希望放大电路的输入电阻能高一些

18、通常希望放大电路的输入电阻能高一些。以共发射极基本放大电路为例，其输入电阻为以共发射极基本放大电路为例，其输入电阻为bebeBi/rrRr 共发射极基本放大电路的输入电阻基本上等于晶体管的输共发射极基本放大电路的输入电阻基本上等于晶体管的输入电阻，是不高的。入电阻，是不高的。注意：注意： ri 与与 rbe 意义不同不能混淆。意义不同不能混淆。第第10章基本放大电路章基本放大电路( (5) )放大电路输出电阻的计算放大电路输出电阻的计算放大电路对放大电路对负载负载( (或对后级放大电路或对后级放大电路) )来说来说，是一个信号源。，是一个信号源。其内阻即为放大电路的输出电阻其内阻即为放大电路的

19、输出电阻 ro ，它也是一个动态电阻。，它也是一个动态电阻。 如果放大电路的输出电阻较大如果放大电路的输出电阻较大( (相当于信号源的内阻较大相当于信号源的内阻较大) )。当负载变化时，输出电压的变化较大，也就是放大电路带当负载变化时，输出电压的变化较大，也就是放大电路带负载的能力较差。负载的能力较差。因此，因此，通常希望放大电路输出级的输出电阻小一些通常希望放大电路输出级的输出电阻小一些。放大电路的输出电阻可在信号源短路和输出端开放大电路的输出电阻可在信号源短路和输出端开路的条件下求得。从基本放大电路的微变等效电路看，当路的条件下求得。从基本放大电路的微变等效电路看，当，电流源相当于开路，故

20、，电流源相当于开路，故) )( (0i Uibcb000UIII ，时时，CoRr RC 一般为几千欧，因此，共发射极放大电路的输出电阻较高。一般为几千欧，因此，共发射极放大电路的输出电阻较高。第第10章基本放大电路章基本放大电路10.3静态工作点的稳定静态工作点的稳定由于某种原因，例如温度的变化，将使集电极电流的静态由于某种原因，例如温度的变化，将使集电极电流的静态值值 IC 发生变化，从而影响静态工作点的稳定。上一节所讨论的发生变化，从而影响静态工作点的稳定。上一节所讨论的基本放大电路偏置电流基本放大电路偏置电流BCCBBECCBRURUUI 当当 RB 一经选定一经选定后，后，IB 也就

21、固定不变，也就固定不变，称为固定偏置放大电称为固定偏置放大电路，它不能稳定路，它不能稳定 Q 点。点。 +UCCRCC1C2TRLRE+CE+RB1RB2RS+ui +es +uo iBiC+uCE + uBE 分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路 放大电路不仅要有合适的静态工作点放大电路不仅要有合适的静态工作点 Q，而且要保持，而且要保持 Q 点点的稳定。的稳定。为此，常采用为此，常采用分分压压式偏置放大电路。式偏置放大电路。第第10章基本放大电路章基本放大电路+UCCRCTRERB1RB2IBIC+UCE + UBE I1I2IE直流通路直流通路由直流通路可列出由直流通路可列出B21III

22、若使若使B2II 则则B2B1CC21RRUII 基极电位基极电位CCB2B1B22B2BURRRIRV 可认为可认为 VB 与晶体管的参数与晶体管的参数无关，不受温度影响，而仅为无关，不受温度影响，而仅为 RB1 和和 RB2 的分压电路所固定的分压电路所固定。 EEBEBBEIRVVVU 若使若使VB UBE则则EBEBEBECRVRUVII 第第10章基本放大电路章基本放大电路因此，只要满足因此，只要满足 I2 IB 和和 VB UBE 两个条件，两个条件， VB 和和 IE或或 IC 就与晶体管的参数几乎无关，不受温度变化的影响，使静就与晶体管的参数几乎无关，不受温度变化的影响，使静态

23、工作点能得以基本稳定。对硅管而言，在估算时一般可取态工作点能得以基本稳定。对硅管而言，在估算时一般可取 I2 = (5 10) IB 和和 VB = (5 10)UBE 。这种电路稳定工作点的实质是这种电路稳定工作点的实质是：当温度升高引起当温度升高引起 IC 增大增大时，发射极电阻时，发射极电阻 RE 上的电压降增大，使上的电压降增大，使 UBE 减小，从而使减小，从而使 IB 减小，以限制减小，以限制 IC 的增大的增大，工作点得以稳定。工作点得以稳定。电容电容 CE 的作用是使交流旁路，防止的作用是使交流旁路，防止 RE 上产生交流电压降上产生交流电压降降低电压放大倍数，降低电压放大倍数

24、，CE 称为交流旁路电容。称为交流旁路电容。 例例 1 在在分压式偏置放大电路中分压式偏置放大电路中，已知已知 UCC = 12V，RC = 2 k ，RE = 2 k ，RB1 = 20 k ，RB2 = 10 k ，RL= 6 k ，晶体管的。晶体管的。( (1) )试求静态值；试求静态值；( (2) )画出微变等效电路；画出微变等效电路；( (3) )计算该电路的计算该电路的 Au， ri 和和 ro 。37.5 解解 ( (1) )B2BCCB1B21012 V4 V2010RVURR 第第10章基本放大电路章基本放大电路mA7 . 1A1026 . 043EBEBEC RUVIIV2

25、 . 5V107 . 110)22(12)(33CECCCCE IRRUU( (2) )rbe EBCRCRLRB2RSoUbIcIbI iI+ + sE+ RB1iUB2BCCB1B21012 V4 V2010RVURR 第第10章基本放大电路章基本放大电路( (3) )mA()mV(26)1()(200EbeIr Lbe2 62637 571 20 79uRA.r. k0.79bebeB2B1ir/r/RRr k2CoRr26(mV)200() (137.5)0.79k1.7(mA) 第第10章基本放大电路章基本放大电路10.4射极输出器射极输出器10.4.1静态分析静态分析射极输出器射极

26、输出器是从发射极输出。在接法上是一个共集电极电是从发射极输出。在接法上是一个共集电极电路。路。10.4.1静态分析静态分析RERB+UCCIB+ UBE +UCE TICIE直流通路直流通路C1RS+ui RERB+UCCC2RL+es +uo +iB+ uBE iE+uCE T射极输出器射极输出器用直流通路确定静态值用直流通路确定静态值EBCBBB(1)IIIIII 第第10章基本放大电路章基本放大电路EBBECCB)(1RRUUI EECCCEIRUU 10.4.2动态分析动态分析rbe EBRERLRBRSoUbIcIbIiI+ + sE+ CeIiU由射极输出器的微变等效电路可得出由射

27、极输出器的微变等效电路可得出1电压放大倍数电压放大倍数oLeLb(1)UR IR I LEL/ RRR 式式中中bLbbeeLbbei)1(IRIrIRIrU 第第10章基本放大电路章基本放大电路LbeLbLbbebLio)1()1()1()1(RrRIRIrIRUUAu 相相等等，两两者者同同相相，大大小小基基本本，故故因因iOLe)1(UURr 。，但恒小于，但恒小于接近接近，即，即略小于略小于但但11iOuAUU2输入电阻输入电阻 LbeBi)1(/RrRr 射极输出器的输入电阻很高。射极输出器的输入电阻很高。3输出电阻输出电阻rbe EBRERBRSoUbIoIbI + eI计算计算

28、ro 的等效电路的等效电路C右图中将信号源短路，右图中将信号源短路，保留其内阻保留其内阻 RS ， RS 与与 RB 并联后的等效电阻为并联后的等效电阻为 R S 。在输出端将在输出端将 RL 取去，外加取去，外加一交流电压一交流电压，产生电流，产生电流。oUoI第第10章基本放大电路章基本放大电路EoSbeoSbeoebboRURrURrUIIII )()1()(111SbeESbeEESbeoooRrRRrRRRrIUr 1)()1(SbeE ，通常通常RrR SbeoRrr 故故例如，例如， = 40，rbe= 0.8 k ，RS = 50 ， RB = 120 k ，由此得由此得3SS

29、B350 120 10/5050120 10RRR 21.254050800Sbeo Rrr第第10章基本放大电路章基本放大电路可见射极输出器的输出电阻是很低的。可见射极输出器的输出电阻是很低的。射极输出器的主要特点是：射极输出器的主要特点是：电压放大倍数接近电压放大倍数接近 1；输入电；输入电阻高；输出电阻低。阻高；输出电阻低。因此，它常被用作多级放大电路的输入级因此，它常被用作多级放大电路的输入级或输出级。或输出级。 例例 1 用射极输出器和分压式偏置放大电路组成两级放用射极输出器和分压式偏置放大电路组成两级放大电路，如下图所示。已知：大电路，如下图所示。已知：UCC = 12V， 1 =

30、 60，RB1 = 200 k ，RE1= 2 k ，RS = 100 。后级的数据同例。后级的数据同例10.3.1，即，即 RC2 = 2 k ， RE2 = 2 k ，R B1 = 20 k ，R B2 = 10 k ， RL = 6 k ， 2 = 37.5，试求，试求：( (1) )前后级前后级放大电路放大电路的的静态值；静态值；( (2) )放大电路放大电路的的输入电阻输入电阻 ri 和输出电阻和输出电阻 ro ；( (3) )各级各级电压放大倍数电压放大倍数 Au1，Au2 及两级电压放大倍数及两级电压放大倍数 Au。 解解 由于电容有隔直作用，由于电容有隔直作用，各级各级放大电路

31、放大电路的的静态值可静态值可以单独考虑。同时耦合电容上的交流电压降可以忽略不计，以单独考虑。同时耦合电容上的交流电压降可以忽略不计，使前级输出信号电压差不多无损失地传送到后级输入端。使前级输出信号电压差不多无损失地传送到后级输入端。第第10章基本放大电路章基本放大电路C1RSRE1RB1C2+es +T1+UCCRC2C3T2RLRE2+CE2+R B1R B2( (1) ) 前级前级静态值静态值为为mA0.035A102)601(102000.612)(133E11B1BE1CCB1 RRUUI 第第10章基本放大电路章基本放大电路mA2.14mA0.03560)(1)(1B11E1C1 I

32、II V7.72V)102.14102(1233E1E1CCCE1 IRUU后级后级静态值静态值同例同例 10.3.1，即，即mA1.7E2C2 IImA0.045B2 IV5.2CE2 U( (2) ) 放大电路放大电路的的输入、输出电阻输入、输出电阻 L11be1B1i1i)1(/RrRrr i2E1L1/rRR 式中式中为前级的负载电阻，其中为前级的负载电阻，其中 ri2 为后级的输入电阻，已在例为后级的输入电阻，已在例10.3.1 中求得，中求得，ri2 = 0.79 k ，于是，于是L12 0.79k0.57 k20.79R 第第10章基本放大电路章基本放大电路 k0.942.142

33、660)(120026)1(200E11be1Ir k30.3)1(/L11be1B1i1iRrRrr 输出电阻输出电阻 k2C2o2oRrr( (3) )计算电压放大倍数计算电压放大倍数前级前级1L11be1L1(1)(160) 0.570.98(1)0.94(160) 0.57uRArR 后级后级( (见例见例10.3.1) )Au2 = 71.2两级电压放大倍数两级电压放大倍数Au = Au1 Au2 = 0.98 ( 71.2) = 69.8第第10章基本放大电路章基本放大电路*10.5差分放大电路差分放大电路T1T2RCRB+UCC+ui1 iBiCRCRB+ui2 iBiCRPRE

34、EEiEiE+ uO 差分放大电路用两个晶体管组成，电路结构对称，在理差分放大电路用两个晶体管组成，电路结构对称，在理想情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相同，因想情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相同，因此，两管的静态工作点也必然相同。此，两管的静态工作点也必然相同。10.5.1静态分析静态分析在静态时，在静态时，ui1= ui2 =0，则则IC1 = IC2 ， VC1 = VC2 ，故输出电压故输出电压 uO = VC1 VC2 = 0 差分放大电路的差分放大电路的优点是具有抑制零点优点是具有抑制零点漂移的能力。漂移的能力。第第10章基本放大电路章基本放大电路什么是零点漂

35、移？什么是零点漂移？一个理想的放大电路，当输入信号为零时，其输出电压应一个理想的放大电路，当输入信号为零时，其输出电压应保持不变保持不变( (不一定是零不一定是零) )。但实际上，主要由于环境温度的变化，。但实际上，主要由于环境温度的变化，输出电压并不保持恒定，而在缓慢地、无规则地变化着，这种输出电压并不保持恒定，而在缓慢地、无规则地变化着，这种现象称为现象称为零点漂移零点漂移( (或称温漂或称温漂) )，它影响放大电路的工作。，它影响放大电路的工作。对差分放大电路，由于电路的对称性，当温度变化时，两对差分放大电路，由于电路的对称性，当温度变化时，两边的变化量相等，即边的变化量相等，即 IC1

36、= IC2 ， VC1 = VC2 虽然每个管子都产生了零点漂移，但是，由于两集电极电虽然每个管子都产生了零点漂移，但是，由于两集电极电位的变化是互相抵消的，所以输出电压依然为零，即位的变化是互相抵消的，所以输出电压依然为零，即 uO = VC1 + VC1 (VC2 + VC2 ) = VC1 VC2 = 0 零点漂移完全被抑制了。零点漂移完全被抑制了。电位器电位器 RP 起调零作用，因为电路不可能完全对称，静态起调零作用，因为电路不可能完全对称，静态时输出电压不一定等于零，可通过调节时输出电压不一定等于零，可通过调节RP使静态输出电压为零。使静态输出电压为零。第第10章基本放大电路章基本放

37、大电路在静态时，设在静态时，设 IB1= IB2 = IB， IC1= IC2 = IC，忽略阻值很小忽略阻值很小的的 RP 可列出可列出 EEEBEBB2EIRUIR 上式中前两项较第三项小得多，可略去，则每管的集电极电流上式中前两项较第三项小得多，可略去，则每管的集电极电流EEEC2REII 发射极电位发射极电位 VE 0。每管的基极电流每管的基极电流EECB2 REII 每管的集每管的集 - 射极电压射极电压ECECCCCCCCE2RREUIRUU 接入接入 RE 是为了稳定和获得合适的静态工作点，负电源是为了稳定和获得合适的静态工作点，负电源 EE 用来抵偿用来抵偿 RE 上的直流压降

38、。上的直流压降。第第10章基本放大电路章基本放大电路10.5.2动态分析动态分析1共模输入共模输入 两个输入信号电压的大小相等，极性相同，两个输入信号电压的大小相等，极性相同，即即ui1= ui2 ，这样的输入称为这样的输入称为共模输入共模输入。在共模输入信号的作用下，若电路完全对称时，两管集电极在共模输入信号的作用下，若电路完全对称时，两管集电极电位的变化相同，因而，输出电压等于零，所以对共模信号没有电位的变化相同，因而，输出电压等于零，所以对共模信号没有放大能力，亦即放大倍数为零。放大能力，亦即放大倍数为零。2差模输入差模输入两个输入信号电压的大小相等，而极性相反，两个输入信号电压的大小相

39、等，而极性相反，即即ui1 = ui2 ，这样的输入称为，这样的输入称为差模输入差模输入。设设ui1 0，ui2 0， IC2 0， VC1 0 。故。故uO = VC1 VC2可见，在差模输入时，输出电压为两管各自输出电压变化可见，在差模输入时，输出电压为两管各自输出电压变化量的量的两倍两倍。第第10章基本放大电路章基本放大电路T1RCibic+ui1 +uo1 RB单管差模信号通路单管差模信号通路由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，其变化量相由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，其变化量相等，通过等，通过 RE 的电流近于不变，的电流近于不变， RE 上没有差模信号压降，故上没有差模

40、信号压降，故 RE 对差模信号不起作用，可得出下图所示的单管差模信号通路。对差模信号不起作用，可得出下图所示的单管差模信号通路。单管差模电压放大倍数单管差模电压放大倍数beBCbeBbCbi1o1d1)(rRRrRiRiuuA 同理可得同理可得d1beBCi2o2d2ArRRuuA 双端输出电压为双端输出电压为)(i2i1d1i2d2i1d1o2o1ouuAuAuAuuu 第第10章基本放大电路章基本放大电路双端输入双端输入 - 双端输出差分电路的差模电压放大倍数为双端输出差分电路的差模电压放大倍数为beBCd1i2i1odrRRAuuuA 当在两管的集电极之间接入负载电阻时，当在两管的集电极

41、之间接入负载电阻时，beBLdrRRA 式中式中LCL21/RRR 两输入端之间的差模输入电阻为两输入端之间的差模输入电阻为)(2beBirRr 两集电极之间的差模输出电阻为两集电极之间的差模输出电阻为Co2Rr 第第10章基本放大电路章基本放大电路 例例 1 在在前图所示的差分放大电路中前图所示的差分放大电路中，已知已知 UCC = 12 V， EE = 12 V， = 50，RC = 10 k ，RE = 10 k ，RB = 20 k ， RP = 100 ，并在输出端接负载电阻，并在输出端接负载电阻 RL = 20 k ，试求电路的静态，试求电路的静态值和差模电压放大倍数值和差模电压放

42、大倍数。 解解 mA0.6A101021223EEC REImA0.012mA500.6CB IIV6V)100.6101012(33CCCCCE IRUU112.4120550beBLd rRRA 式中式中 k521/LCLRRR k41. 2)6 . 02651200(26)1(200EbeIr ) )( (第第10章基本放大电路章基本放大电路3比较输入比较输入两个输入信号电压既非共模，又非两个输入信号电压既非共模，又非差模，它们的大小和相差模，它们的大小和相对极性是任意的，对极性是任意的，这种输入常作为比较放大来运用。差值电压这种输入常作为比较放大来运用。差值电压(ui1 ui2 ) 经

43、放大后经放大后，输出电压为输出电压为uO = Au(ui1 ui2)为了便于分析为了便于分析，可将这种信号分解为共模分量和差模分量可将这种信号分解为共模分量和差模分量，例如例如uI1 = 10 mV = 2 mV + 8 mVuI2 = 6 mV = 2 mV 8 mV其中，其中， 2 mV 是共模分量，是共模分量，8 mV 和和( ( 8 mV) )是差模分量。是差模分量。为了全面衡量差分放大电路放大差模信号和抑制共模信号为了全面衡量差分放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，通常引用的能力，通常引用共模抑制比共模抑制比 KCMRR 来表征来表征cdCMRRAAK 其值越大越好。其值越大越

44、好。第第10章基本放大电路章基本放大电路10.6互补对称放大电路互补对称放大电路10.6.1对功率放大电路的基本要求对功率放大电路的基本要求在多级放大电路的末级或末前级是功率放大级在多级放大电路的末级或末前级是功率放大级对功率放大对功率放大电路的基本要求是：电路的基本要求是： ( (1) )在不失真的情况下能在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。输出尽可能大的功率。( (2) )效率要高。效率要高。放大电路放大电路有三种工作状态。有三种工作状态。( (1) ) 甲类工作状态甲类工作状态tiCQOOiCuCE甲类工作状态甲类工作状态静态工作点静态工作点 Q 大致在负载大致在负载线的中点。这种工作

45、状态下，线的中点。这种工作状态下，放大电路的最高效率为放大电路的最高效率为 50%。第第10章基本放大电路章基本放大电路( (2) ) 甲乙类工作状态甲乙类工作状态tiCQOOiCuCE甲乙类工作状态甲乙类工作状态静态工作点静态工作点 Q 沿负载线沿负载线下移，静态管耗减小，但产下移，静态管耗减小，但产生了失真。生了失真。( (3) )乙类工作状态乙类工作状态tiCQOOiCuCE乙类工作状态乙类工作状态静态工作点下移到静态工作点下移到 IC 0 处，管耗更小，但输出波处，管耗更小，但输出波形只剩半波了。形只剩半波了。第第10章基本放大电路章基本放大电路10.6.2互补对称放大电路互补对称放大

46、电路1无输出变压器无输出变压器( (OTL) )的互补对称放大电路的互补对称放大电路OtuiR1iC2RLR3R2D1D2B1B2T1T2+UCCCLAC+ui +uo OtuoiC1OTL电路电路图中两个晶体管图中两个晶体管 T1( (NPN 型型) )和和 T2( (PNP 型型) )的特性基的特性基本相同。本相同。静态时，调节静态时，调节 R3，使，使 A 点的电位点的电位为。为。 CC21U输出耦合电容输出耦合电容 CL 上上的电压也为。的电压也为。CC21UR1 和和 D1 、D2 上的压上的压降使两管获得合适的偏压，降使两管获得合适的偏压，工作在甲乙类状态。工作在甲乙类状态。第第1

47、0章基本放大电路章基本放大电路iC2RL+UCCCL+OtuiiC1R1R3R2D1D2B1B2T1T2AC+ui OTL电路电路+uo 在在 ui 的正半周，的正半周，T1 导通，导通，T2 截止，电流截止，电流 iC1 自上而下流过自上而下流过负载负载 RL ；在在 ui 的负半周，的负半周，T1 截止，截止， T2 导通，电流导通，电流 iC2 自下而上流自下而上流过负载过负载 RL ； 在在 ui 的一个周期的一个周期内，电流内，电流 iC1 和和 iC2 以以正反方向交替流过负正反方向交替流过负载载 RL，在，在 RL 上合成上合成而得出一个交流输出而得出一个交流输出信号电压信号电压

48、 uo。 Otuo电流是靠电容电流是靠电容 CL 放电形放电形成的，为了使输出波形对称，成的，为了使输出波形对称，CL 的容量必须足够大。的容量必须足够大。这种功率放大电路在理这种功率放大电路在理想情况下的效率为想情况下的效率为 78.5%。第第10章基本放大电路章基本放大电路2无输出电容无输出电容( (OCL) )的互补对称放大电路的互补对称放大电路R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+ui +uo UCCOCL电路电路OCL 电路需用正负两电路需用正负两路电源。其工作原理与路电源。其工作原理与 OTL 电路基本相同。电路基本相同。第第10章基本放大电路章基本放大电路*10.7场效晶

49、体管及其放大电路场效晶体管及其放大电路10.7.1绝缘栅场效晶体管绝缘栅场效晶体管SiO2绝缘层绝缘层源极源极 S栅极栅极 G漏极漏极 D P 型硅衬底型硅衬底N+N+N 沟道增强型绝缘栅场效晶体管沟道增强型绝缘栅场效晶体管结构示意图结构示意图DSG符号符号再在两个再在两个 N+ 型区之间的型区之间的二氧化硅绝缘层的表面及两二氧化硅绝缘层的表面及两个个 N+ 型区的表面分别安置三型区的表面分别安置三个电极：栅极个电极：栅极G、源极、源极 D 和和漏极漏极 D。由于柵极电流几乎为零，栅源由于柵极电流几乎为零，栅源电阻电阻 RGS 很高，最高可达很高，最高可达 1014 。构成：构成：用一块杂质浓

50、度较用一块杂质浓度较低的低的 P 型薄硅片作为衬底，其型薄硅片作为衬底，其上扩散两个相距很近的高掺杂上扩散两个相距很近的高掺杂 N+ 型区。型区。并在表面生成一层薄并在表面生成一层薄薄的二氧化硅绝缘层。薄的二氧化硅绝缘层。第第10章基本放大电路章基本放大电路P型硅衬底型硅衬底N+BSGD。耗尽层耗尽层ID = 0UGSN+N+UDS当栅当栅 - 源电压源电压 UGS = 0 时，时，D 与与 S之间是两个之间是两个 PN 结反向串结反向串联，无论联，无论 D 与与 S 之间加什么极性的电压，总有一个之间加什么极性的电压，总有一个 PN 结是反结是反向偏置的，漏极电流向偏置的，漏极电流 ID 均

51、接近于零。均接近于零。当在柵极和源极当在柵极和源极之间加正向电压但数之间加正向电压但数值较小时值较小时( (0 UGS UGS(th) )，在在栅极下栅极下 P 型半导体表面型半导体表面形成形成 N 型层型层，通常称它通常称它为反型层。这就是沟通为反型层。这就是沟通源区和漏区的源区和漏区的 N 型导电型导电沟道沟道( (与与 P 型衬底间被型衬底间被耗尽层绝缘耗尽层绝缘) )。UGS 正值正值越高，导电沟道越宽。越高，导电沟道越宽。P型硅衬底型硅衬底N+BSGD。耗尽层耗尽层N 型导电沟道型导电沟道N+N+ UGS +EG第第10章基本放大电路章基本放大电路形成导电沟道后，在形成导电沟道后，在漏漏-源电压源电压 UDS 的作用下，的作用下，将产生漏极电流将产生漏极电流 ID ，管子，管子导通。导通。在一定的在一定的漏漏 - - 源源电压电压 UDS 下，使管子由不导通变下，使管子由不导通变为导通的临界为导通的临界栅栅 - - 源电源电压压称为称为开启电压开启电压，用用 UGS(th)表表示。示。只有当只有当 UGS UGS(th) 后，后， ID 才随栅才随栅 - - 源电压的变化源电压的变化而变化，这就是而变化，这就是 N 沟道增沟道增强型绝缘栅场效晶体管强型绝缘栅场效晶体管的的栅极控制作用。栅极控制作用。P型硅衬底型硅衬底N+BSGD。UDSIDN+UGSN+N沟道沟道N 沟