第10章基本放大电路

1、电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院1第第1010章章 基本放大电路基本放大电路电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院210.1 10.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成 放大器的目的是将微弱的放大器的目的是将微弱的交流电信号交流电信号转换为转换为 较强的电信号。较强的电信号。放大器实现放大的条件：放大器实现放大的条件： 1. 晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。 2. 正确设置静态工正确设置静态工 作点，使整个波形处于放大区。作点，使整个波形处于放大区。 3. 输出回路将变化的集电极电流转化成变输出回路将变化的集电极电流转

2、化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院3uiuo 共射极放大电路共射极放大电路1. 晶体管晶体管T的作用的作用RB+UCCRCC1C2 放大元件满足放大元件满足 iC= iB，T应工作在放大区，应工作在放大区，即保证集电结反即保证集电结反偏，发射结正偏。偏，发射结正偏。ibicie电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院42. 集电极电源集电极电源 UCC作用作用 共射极放大电路共射极放大电路RB+UCCRCC1C2 集电极电集电极电源作用，是为源作用，是为电路提供能量。电路提供能量。并保证集电结并保证

3、集电结反偏。反偏。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院53. 集电极负载电阻集电极负载电阻 RC作用作用 共射极放大电路共射极放大电路RB+UCCRCC1C2 集电极电集电极电阻的作用是将阻的作用是将变化的电流转变化的电流转变为变化的电变为变化的电压。压。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院64. 基极电阻基极电阻RB的作用的作用+UCCRCC1C2TRB 共射极放大电路共射极放大电路 基极电阻能提基极电阻能提供适当的静态工作供适当的静态工作点。并保证发射结点。并保证发射结正偏。正偏。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院7可以省去可以省去RB+ECEBRCC1C2T电气与自动化工程

4、学院电气与自动化工程学院85. 耦合电容耦合电容C1和和C2作用作用(1) 隔直作用隔直作用 隔离输入隔离输入.输出输出与电路的直流与电路的直流通道。通道。(2)交流耦合作用交流耦合作用 能使交流信号能使交流信号顺利通过。顺利通过。 共射极放大电路共射极放大电路RB+UCCRCC1C2电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院910.2.1 10.2.1 静态分析静态分析 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。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。电路中电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为电路中电容对交、直流的作用不同。如果电容容

5、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，交直流它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。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。不同的信号可以在不同的通道进行分析。不同的信号可以在不同的通道进行分析。10.2 10.2 放大电路的放大电路的静态静态分析分析电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院101. 用放大电路直流通路确定静态值：用放大电路直流通路确定静态值：RB+UCCRCICUCEIBT 将电

6、路中的隔直将电路中的隔直电容电容C1、C2开路，直开路，直流通道的简化电路如流通道的简化电路如图所示。图所示。直流通道的简化电路直流通道的简化电路电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院11 IB = UCC - UBERB基极电流基极电流集电极电流集电极电流IC = IB 集集-射极电压射极电压UCE= UCC - RCIC当当UBE UCC时时BCCBRUI电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院12解解根据直流通道可得出根据直流通道可得出IC = IB =37.5 0.04 = 1.5 mAUCE = UCC ICRC=12 - 1.5 10-3 4103= 6 VRB+UCCRCUCE

7、IBUBE+-+-BCEICT=12300103IB = UCCRBA 已知已知UCC=12V , RC=4k, RB=300k, =37.5 , 试求放大电路的静态值。试求放大电路的静态值。例题例题10.110.1电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院132. 2. 用图解法确定静态值用图解法确定静态值 电路的工作情况由负载线与非线性元件的电路的工作情况由负载线与非线性元件的 伏安特性曲线的交点确定。伏安特性曲线的交点确定。这个交点称为工作点。这个交点称为工作点。 RC的直流负载线与晶体管的某条（由的直流负载线与晶体管的某条（由IB确定）输出特性曲线的交点确定）输出特性曲线的交点Q，称为放

8、大电称为放大电路的路的静态工作点静态工作点，由它确定放大电路的电压，由它确定放大电路的电压和电流的静态值。和电流的静态值。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院14IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ 如图所示，如图所示，(IBQ,UBEQ) 和和( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线分别对应于输入输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点上的一个点，称为静态工作点Q。 输入输出特性曲线输入输出特性曲线1. 输入输出特性曲线输入输出特性曲线电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院15UCE= UCC ICRCQIBICUCEUCCUCCRC2. 直流负载线直流负载线C

9、CCRURUICCEC电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院16QUCC（1）作直流负载线）作直流负载线解解IC = 0 时时 UCE=UCC可在图上作直流负载线。可在图上作直流负载线。ICUCEQ1Q2IB = 20AIB = 0IB = 40AIB = 60AIB = 80AIB = 100A1.531206(V)(mA)3mAA104123CCCCRUIUCE= 0 时时根据根据 UCE=UCC - RCICCCCRU 已知已知UCC=12V, RC=4k, RB=300k, =37.5 。 （1）作直流负载线；（）作直流负载线；（2）求静态值。）求静态值。例题例题10.210.2电气

10、与自动化工程学院电气与自动化工程学院17（2）求静态值）求静态值基极电流基极电流= 40 A IB = 40A IC = 1.5mA UCE = 6V由图中由图中Q点得点得:集电极电流集电极电流发射极电流发射极电流IC = IB =37.5 4010-61=1.5mAIE = ( 1+)IB = 1.5mA63BCCB10401030012*RUI电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院18RB为偏置电阻。为偏置电阻。RB发射结发射结“地地”Q Q RB+ECRCIBUBEICUCE若改变若改变RB,则则IB 改变改变,Q点在直流负载曲线上移点在直流负载曲线上移动动,如图所示。如图所示。)(B

11、CBREI ICUCEECCCRE36912123020uA406080100Q IB为偏置电流，简称偏流。产生偏流的电路为偏置电流，简称偏流。产生偏流的电路 为偏置电路，为偏置电路， 其路径为其路径为EC电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院UBEIB无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO10.2.2 10.2.2 动

12、态分析动态分析电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院21iBUBE 当输入信号很小时，在静态工作点当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的工作附近的工作段可认为是直线。段可认为是直线。对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻对输入的小交流信号而言，三极管相当于电阻rbe，表，表示输入特性。示输入特性。 UBE IBCECEUUiuiurbbeBBEbe（1） 晶体管的微变等效电路晶体管的微变等效电路（a）输入段微变等效）输入段微变等效Q1

13、、微变等效电路法电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院22iCuCEbcii 输出端相当于一个受输出端相当于一个受 ib控制的电控制的电流源流源。 输出端还等效并联一个大电阻输出端还等效并联一个大电阻rce。（b）输出端微变等效输出端微变等效在线性工作区是一族平行直线。在线性工作区是一族平行直线。ibiC电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院23 对于低频小功率晶体管的输入电阻估算为：对于低频小功率晶体管的输入电阻估算为：)mA()mV(26)1 ()(200EbeIr 式中，式中， IE ：发射极电流的静态值发射极电流的静态值; ：晶体管的放大倍数；：晶体管的放大倍数； rbe：输入电阻

14、，其值一般为几百欧到几千欧输入电阻，其值一般为几百欧到几千欧(动态电阻动态电阻)。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院24iCuCE iC uCECCECCEceiuIUr在小信号的条件下，在小信号的条件下， rce也是一个常数。阻值很也是一个常数。阻值很高，约为几十到几百高，约为几十到几百k。在后面微变等效电路中，在后面微变等效电路中，可忽略不计。可忽略不计。输出电阻输出电阻rce电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院25ube ibibicicubeibuce+-+-BCEucerbe rce+-+-CB三极管的微变等效电路如下：三极管的微变等效电路如下：电气与自动化工程学院电气与自

15、动化工程学院26(2) 放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路 将放大电路交流通道中的三极管用微变等效电路代替。将放大电路交流通道中的三极管用微变等效电路代替。rbe ibibrceiiicuiuoRBRCRL+-bebirIULboRIULCL/ RRR 电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院27bIrUbeibLLiIRIRU式中式中LCL/RRR故放大电路的电压放大倍数故放大电路的电压放大倍数beLi0urRUUA输出端开路时输出端开路时beCurRA（3）电压放大倍数的计算）电压放大倍数的计算以上图微变等效电路来计算。以上图微变等效电路来计算。 显然负载电阻显然负载电阻RL越小

16、，放大倍数越低。越小，放大倍数越低。Au还与还与和和rBE 有关。有关。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院28解解已求得已求得 IC= 1.5mA IERL = RC RL = 2kk867. 01.5(mA)mV)(26)5 .371 (200ber5 .86867. 025 .37beLurRA 已知已知UCC=12V , RC=4k, RB=300k, =37.5， RL=4k ，试求电压放大倍数，试求电压放大倍数。例题例题10.310.3电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院29（4）放大电路输入电阻的计算）放大电路输入电阻的计算 放大电路对信号源来说，是一个负载，可放大电路对

17、信号源来说，是一个负载，可用一个电阻等效代替，这个电阻是信号源的负用一个电阻等效代替，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载电阻，也就是放大电路的输入电阻ri ri ，即，即iiIUri输入电阻对交流而言是动态电阻。输入电阻对交流而言是动态电阻。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院30iiIUribeBrR /ber 电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因电路的输入电阻越大，从信号源取得的电流越小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。此一般总是希望得到较大的输入电阻。rbeRBRCRLiU iI bI cI oU BI 电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院31（

18、5）放大电路输出电阻的计算）放大电路输出电阻的计算 对于负载而言，放大电路相当于信号源对于负载而言，放大电路相当于信号源(可以将它进行戴维宁定理等效），可以将它进行戴维宁定理等效），等效电路的内阻就是输出电阻，它也是动态电阻。等效电路的内阻就是输出电阻，它也是动态电阻。 (1) 将信号源短路（将信号源短路（ Ui=0）和输出端开路从输出端看进去的电）和输出端开路从输出端看进去的电阻。阻。 (2)将信号源短路（将信号源短路（ Ui=0）保留受控源，输入端加电压（）保留受控源，输入端加电压（ U0）以）以产生电流产生电流 I0。r0 RC 000IUr电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院32解

19、解 放大电路对负载来说，是一信号源，可用等效电放大电路对负载来说，是一信号源，可用等效电动势动势E0和内阻和内阻r0表示。等效电源的内阻即为输出电阻。表示。等效电源的内阻即为输出电阻。0EUo输出端开路时输出端开路时输出端接上负载电阻时输出端接上负载电阻时由上列两式可得出由上列两式可得出LOL00) 1(RUUr本例中本例中)106() 134(30r2kLLoLRRrEU0o 已知已知U0O=4V , RL=6k, U0L=3V , 求放大电路的输出电阻。放大电路同上图。求放大电路的输出电阻。放大电路同上图。例题例题10.410.4电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院33 直流负载线反映

20、静态时电流直流负载线反映静态时电流IC和和UCE的变化关系的变化关系, 由于由于C2的隔直作的隔直作用用, 不考虑负载电阻不考虑负载电阻RL。2 2、图解法、图解法1.交流负载线交流负载线 交流负载线交流负载线反映动态时电流反映动态时电流 iC和和uCE的变化关系视的变化关系视C2为短路，为短路，RL 与与RC并联并联 ，所以交流负载线比直流负载线要陡些。为了得到尽量大的输出，所以交流负载线比直流负载线要陡些。为了得到尽量大的输出信号，要把信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进设置不合适，信号进入截止区或饱和区，会造成非线性失真入截止区

21、或饱和区，会造成非线性失真。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院34（1）交流负载）交流负载RLRBRCRLuiuoicuceLcec1Rui其中：其中：CLL/RRR 电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院35ICUCEUCCQIB交流负载线比直流负载线交流负载线比直流负载线要陡要陡, 斜率为斜率为:LR1 交流负载线交流负载线（2）交流负载线的作法）交流负载线的作法CCRE电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院36IBUBEQICUCEuiibibic2. 图解分析图解分析Q由图可见，电压和电流都含有直流分量和交流分量。由图可见，电压和电流都含有直流分量和交流分量。电气与自动化工程

22、学院电气与自动化工程学院37iCuCEuoibQ 合适的静态工合适的静态工作点可输出最大的作点可输出最大的不失真信号，输出不失真信号，输出电压与输入信号反电压与输入信号反相。相。 2. 图解分析图解分析电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院38iCuCEuo称为截止失真称为截止失真3.非线性失真非线性失真Q (1) Q点过低，信点过低，信号进入截止区号进入截止区电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院39iCuCEuo称为饱和失真称为饱和失真Q (2) Q点过高，点过高，信号进入饱和区信号进入饱和区3.非线性失真非线性失真电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院40结结 论论（1）交流信号的

23、传输情况）交流信号的传输情况ui (即即ube)ibiCu0（即即uce ）（2）电压和电流都含有直流分量和交流分量）电压和电流都含有直流分量和交流分量uBE = UBE+ ubeuCE = UCE+ uceiB = IBE+ ibiC = IC+ ic（3）输入信号电压）输入信号电压ui和输出电压和输出电压u0相位相反相位相反（4）电压放大倍数等于图中输出正弦电压的幅值与输）电压放大倍数等于图中输出正弦电压的幅值与输入正弦电压的幅值之比。入正弦电压的幅值之比。RL的阻值愈小，交流负载线的阻值愈小，交流负载线愈陡，电压放大倍数下降得也愈多。愈陡，电压放大倍数下降得也愈多。电气与自动化工程学院电

24、气与自动化工程学院4110.3 10.3 静态工作点的稳定静态工作点的稳定 为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化会严重影响静态工作点工作点。但是，温度的变化会严重影响静态工作点Q 。 对于固定偏置电路，静态工作点是由对于固定偏置电路，静态工作点是由UBE、 和和ICEO决定，决定，这三个参数易随温度而变化，所以温度对静态工作点这三个参数易随温度而变化，所以温度对静态工作点Q的影响比的影响比较大。较大。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院421. 温度对温度对UBE的影响的影响iBuBE25 C50C

25、TUBEIBICBCCBBECCRURUUIB- - - - -UBE1UBE2显然显然 UBE2 UBE1IB电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院432. 温度对温度对 值及值及ICEO的影响的影响T 、 ICEOICiCuCEQQ1 总的效果是：总的效果是： 温度上升时，输温度上升时，输出特性曲线上移，出特性曲线上移，造成造成Q点上移。点上移。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院44RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBB2II B21BCC21RRUIIB22BRIV CC2BB1B2URRR采用分压式偏置电路采用分压式偏置电路VB（1）RB2的作用的作

26、用VB不受温度变化的影响。不受温度变化的影响。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院45RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBEBEBERUVIIC RE越大，稳定越大，稳定性越好。但太大将性越好。但太大将使输出电压降低。使输出电压降低。一般取几百欧一般取几百欧几几k。ICIEEBRVTUBEIBICVEICEEBEBBERIVUVU（2）RE的作用的作用VBVEVB一定电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院46RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IB（3）CE的的作用作用 CE将将RE短路，短路，RE对交流不起作对交流不起作用，放大倍数不

27、用，放大倍数不受影响。受影响。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院47RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2 IrbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR RE电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院48rbeRCRLiU iI bI cI oU bI BR REEbeibb)1 (RIrIULboRIUEbeL0)1 (RrRA无电容无电容CE会有何结果？会有何结果？无电容无电容CE的的微变等效电路。微变等效电路。A0)1 (/EbeBiRrRrCoRr 电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院49 解解 应用戴维南定理法应用戴维南定理法 将输入电路在将

28、输入电路在“”断开断开, ,求求BOBO间开路间开路电电压压UBO，即戴维宁等效电路的，即戴维宁等效电路的EB为为a.a.直流通路直流通路= 4V等效电路的等效电路的EBB212RRUREBCCBB3310)1020(121010RB1+UCCRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBBCE 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 =2k， RE =2k， RB1 =20k， RB2=10k， =37.5。试求静态值。试求静态值。例题例题16.516.5电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院50求求B BO O间的等效内阻间的等效内阻R Rb(b

29、(将电源短路将电源短路) ) EB = RB IB + UBE + RE IE = RB IB + UBE + (1+)RE IB IC = IB = 37.50.04 mA = 1.5mAUCE = UCC - RC IC - RE IE = UCC - (RC + RE) IC = 12 (2+2)1031.5103 V = 6V= 6.7103 = 6.7kB212121/RRRRRRRBBBBBb或或= 0.04103 A= 0.04mABbBEBBIRRUEIE)1 (电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院5110.4 10.4 射极输出器射极输出器RB+UCCRCC1C2RERL

30、uiuouCEuBE 放大电路是从发射极输出，在接法上是一个放大电路是从发射极输出，在接法上是一个共集电极电路共集电极电路（UCC对交流信号相当于短路）。对交流信号相当于短路）。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院52RB+UCCREIEEBBECCB)1 (RRUUIBE)1 (IIEECCCERIUU10.4.1 10.4.1 静态分析静态分析IBTUCEUBE+-+-IC电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院53LEL/RRR LeoRIULb1RI）（LebebiRIrIULbbeb)1 (RIrI1. 电压放大倍数电压放大倍数rbeiU iI bI cI oU bI BRRER

31、L10.4.2 10.4.2 动态分析动态分析LbbebLbu)1 ()1 (RIrIRIALbeL)1 (1RrR）（1电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院542. 输入电阻（输入电阻（ri)1 (/LbeBiRrRrrbeiU iI bI cI oU bI BRRERL输入电阻高输入电阻高其中：其中：LELRRR/电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院55oUoIrbeiU iI bI bI BRRERseI 3、输出电阻、输出电阻(ro) 用加压求流法求输出电阻用加压求流法求输出电阻r0。将信号源置。将信号源置0，求，求各支路电流。各支路电流。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学

32、院5600oIUrEsbe111RRr)()1 ()(sbeSbeEERrRRrRebbIIIIEsbesbeRURrURrUBss/ RRR 其中其中电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院57通常通常sbeE1RrR）（故故1sbeoRrr 射极输出器的输出电阻很低，带负载能力强射极输出器的输出电阻很低，带负载能力强, 说明具有说明具有恒压输出特性。恒压输出特性。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院58结结 论论 (1) 将射极输出器放在电路的首级，可以提高放大器的输入电将射极输出器放在电路的首级，可以提高放大器的输入电阻，阻，减少对前级的影响减少对前级的影响。 (2) 将射极输出器放

33、在电路的末级，可以降低放大器的输出电将射极输出器放在电路的末级，可以降低放大器的输出电阻，阻，提高带负载能力提高带负载能力。 (3) 将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的阻抗阻抗变换作用变换作用，这一级称为缓冲级或中间隔离级。，这一级称为缓冲级或中间隔离级。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院59+UCCRS1M(+24V)RB120kUi27kC2C3RB3RB2RLRE282k43k10k8kUo10kC1T1RE1CET2US前级前级后级后级已知已知: 1= 2=50, rbe1 = 2.9k , rbe2 = 1.7k求求:(

34、1):(1)微变等微变等 效效 电路电路; (2) ri 、 r0 （3）Au 。例题例题10.510.5电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院60解解: （1） 微变等效电路微变等效电路RE1R2R3RC2RLRSR1sU iU 1ber2ber1bi1bi 2bi1bi 2bi oU ir2iror电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院61（2）ri 、 r0 21111/1/iEbeBirRrRr其中其中k6 . 1/2322beBBirRRrk58k6 . 1/k27501k9 . 2/M1/1/21111iEbeBirRrRr故故k102CoRr电气与自动化工程学院电气与自动化工

35、程学院62（3）Au 146)147(99. 0/1/122221111211beLCiEEuuurRRrRrRAAAbei i2 2r r在计算多级放大电路中前级放大电路的放大倍数时一定要注意：后级放大电路的输入电阻也是前级放大电路负载电阻的一部分！后级放大电路的输入电阻电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院631.零点漂移的抑制零点漂移的抑制对称放大电路对称放大电路10.5.1 10.5.1 差动放大电路的工作情况差动放大电路的工作情况uoui1+UCCRCR1T1RBRCR1T2RBui210.5 10.5 差动放大电路差动放大电路电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院64uo= u

36、i1 - ui2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) - (VC2 + VC2 ) = 0当当ui1 = ui2 = 0 时：时：当温度变化时当温度变化时：IC1=IC2 ；VC1 =VC2u0=VC1 VC2=0IC1 =IC2 ； VC1 =VC2 零点漂移被完全抑制。零点漂移被完全抑制。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院652. 2. 信号输入信号输入(1)(1)共模输入共模输入 两个两个信号输入电压的信号输入电压的大小相等大小相等, ,极性相同极性相同, ,即即uiui1= 1= uiui2 2 , ,这样的输入这样的输入称为称为共模输入共模输入。(2)(2)差模输入差模输入

37、 两个两个信号输入电压的信号输入电压的大小相等大小相等, ,极性相反极性相反, ,即即uiui1= -1= -uiui2 2 , ,这样的输这样的输入称为入称为差模输入差模输入。u0= VC1 -VC2(3)(3)比较输入比较输入 两个两个输入信号电压既非共模，又非差模。它们的输入信号电压既非共模，又非差模。它们的大小和相对极性任意，大小和相对极性任意，称为称为比较输入比较输入。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院66放大原理放大原理 为了使左右平衡，可设置调零电位为了使左右平衡，可设置调零电位器器R P 。10.5.2 10.5.2 典型差动放大电路典型差动放大电路 RP+UCCRCT1

38、RBRCT2RBEEREui1ui2u0+-RP电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院67 零点漂移的抑制零点漂移的抑制ui1 = ui2 = 0RE : 对对共模信号有很共模信号有很强负反馈作用强负反馈作用, 抑制温度漂移。抑制温度漂移。 对对差模信号差模信号基本上基本上不影响放大效果。不影响放大效果。温度温度IC1IC2IE UBEUBE1UBE2IB2IB1IC1IC2电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院681.1.双端输入双端输入- -双端输出双端输出iiuu211iiuu212差模信号差模信号ui1uo+UCCRCT1RBRCT2RBui2-UEERE+_-+ui电气与自动化工

39、程学院电气与自动化工程学院69IEICIB-+UBET1RBRERCEE+UCCUCE+-（1）静态分析）静态分析IB1= IB2= IBIC1= IC2= IC= IB EEECREII2IC1= IC2= ICEEEBEBBEIRUIR2UE1= UE2 =IBRBUBE UCE1= UCE2 = UC1UE1EECBREII2UC1= UC2= UCCICRC 电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院70（2 2）动态分析）动态分析 R RE E 对差模信号不起作用，其单管差模电压放大倍数为：对差模信号不起作用，其单管差模电压放大倍数为：beBCbeBbCbidrRRrRiRiuuA)(

40、2011iBiCu01ui1RCT1RB+-12022dbeBCidArRRuuAiduidididuAuuAuAuAuuu1211221102010)(双端输出电压双端输出电压电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院71差模电压放大倍数差模电压放大倍数beBLddrRRAuuA120式中式中LCLRRR21/差模输入电阻为差模输入电阻为)(2beBirRr差模输出电阻为差模输出电阻为CRr20电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院722.2.单端输入单端输入- -单端输出单端输出+UCCRCT1RBRCT2RBuiEEREui1ui2uC1uC2+-RBRBui+-rberbeiiuu21

41、1iiuu212+-对称理想的对称理想的单端输入的单端输入的等效输入电等效输入电路如图所示。路如图所示。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院73 单端输入信号为：单端输入信号为：iiuu211iiuu212RE 足够大时，两管取得的信号认为是一对足够大时，两管取得的信号认为是一对差模信号差模信号. .同相输出同相输出beBCiidrRRuuuuA21210101单端输出的电压放大倍数为双端输出的一半单端输出的电压放大倍数为双端输出的一半. .反相输出反相输出beBCiidrRRuuuuA21220202共模抑制比共模抑制比CdCMRRAAK)(20dBAAIKCdgCMR或或电气与自动化工

42、程学院电气与自动化工程学院74电电源源供供给给的的直直流流功功率率率率负负载载得得到到的的交交流流信信号号功功 电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院75ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管在输入信号晶体管在输入信号的整个周期都导通的整个周期都导通静态静态IC较大，波形好较大，波形好, 管耗大管耗大效率低。效率低。晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号的半个周期内导通，的半个周期内导通， 静态静态IC=0，波形严重失真波形严重失真, 管耗小效率高。管耗小效率高。晶体管导通的时间大于半个周期，静晶体管导通的时间大于半个周期，静态态IC 0，一般功放常采用。，一

43、般功放常采用。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院76 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由于省去了变压器而被称为无输出变压器电容与负载耦合时，由于省去了变压器而被称为无输出变压器()电路，简称电路，简称OTL电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容电容也省去，就成为无输出电容(电路，简称电路，简称OCL电路。电路。 OTL电路采用单电源供电，电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源供电。电路采用双电源供电

44、。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院77T1、T2的特性一致；的特性一致；一个一个NPN型、一个型、一个PNP型型两管均接成射极输出器；两管均接成射极输出器；输出端有大电容；输出端有大电容；单电源供电。单电源供电。ui= 02 CCCUu 2CCAUV , IC1 0， IC2 0OTL原理电路原理电路RLuIT1T2+UCCCAuo+ +- -+ +- -电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院78RLuiT1T2Auo+ +- -+ +- - 设输入端在设输入端在UCC/2 直流直流基础上加入正弦信号。基础上加入正弦信号。 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信

45、号若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。正负半周对称。ic1ic2交流通路交流通路uo电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院79 当输入信号当输入信号ui为正弦波时，为正弦波时，输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。失真称为交越失真。 由于晶体管特性存在非线性，由于晶体管特性存在非线性， ui 0 时，时，P P型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层；成负离子的耗尽层；N型导电沟道型导电沟道电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院88EGP型硅衬底型

46、硅衬底N+N+GSD+UGSED+N型导电沟道型导电沟道当当UGS UGS(th(th）后，场效应管才）后，场效应管才形成导电沟道，开始导通，形成导电沟道，开始导通，若漏若漏源源之间加上一定的电压之间加上一定的电压UDS，则有漏极，则有漏极电流电流ID产生。在一定的产生。在一定的UDS下下漏极电漏极电流流ID的大小与栅源电压的大小与栅源电压UGS有关。所有关。所以，场效应管是一种电压控制电流的以，场效应管是一种电压控制电流的器件。器件。 在一定的漏在一定的漏源电压源电压UDS下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称下，使管子由不导通变为导通的临界栅源电压称为开启电压为开启电压UGS(thth

47、）。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院89有导电沟道有导电沟道无导电无导电沟道沟道UDSUGS/ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4V2GS(th)GSD0D1)-(UUII 电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院90N型衬底型衬底P+P+GSD符号：符号：结构结构SiO2绝缘层绝缘层加电压才形成加电压才形成 P型导电沟道型导电沟道 增强型场效应管只有当增强型场效应管只有当时才形成导电沟道。时才形成导电沟道。电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院91GSD符号：符号：SiO2绝缘层中绝缘层中掺有正离子掺有正离子予埋了予埋了N型型 导电沟道导电沟道电气与自动化工程学院电气与自动化工程学院92 由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在由于耗尽型场效应管预埋了导电