第15章 电工学 电子技术

1、放大的概念: 放大的实质: 用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将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 ： 1. 要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。 2. 尽可能小的波形失真。 另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术指标。 本章主要讨论电压放大电路，同时介绍功率放大电路。 放大是将微弱的变化信号放大成较大的信号。第15章 基本放大电路 下一页返回上一页第15章 基本放大电路 共发射极电路放大电路的三种组态：共基极电路共集电极电路电路分析直流（静态）交流（动态）直流通路图解法图解法微变等效电路下一页返回上一页15.1 共射极放大电路的基本组成15.1

2、 共射极放大电路的基本组成一 电路的基本组成+-+-uiuoEC=UCCRCEBRbC1C2TRLiCiBiERs+-es输出回路输入回路各元件的作用晶体管T：起放大的作用；直流电源EC：提供能量，保证三极管工作在放大区（集电结反偏）耦合电容Cb1、Cb2：隔离直流，耦合交流；电阻RC、RL：将集电极电流ic的变化转化为电压变化，实现放大；Eb和Rb：发射结正偏，提供合适的基极电流IB 。2 习惯画法+-+-uiuoUCCRCRbCb1Cb2TRL只采用一个电源供电，并不画出电源的符号只标出对地极性公共端接“地”，设其点位为零，作为其他电路的参考点下一页返回上一页信号源下一页上一页二 共射极放

3、大电路的工作原理+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiE 放大电路中的电压或电流既含有直流成分,又含有交流成分.其交流信号叠加在直流信号上。计算时，分别加以分析。动态： ui 0时，放大电路的工作状态，也称交流工作状态。 静态： ui0时，放大电路的工作状态，也称直流工作状态。分析方法静态：直流通路法、图解法动态：小信号模型分析法、图解法返回15.1 共射极放大电路的基本组成放大电路中电压、电流符号意义说明：直流信号值（静态值）：如 IB、VBE等。XY大写大写交直流总量：如iB、vBE等。xY小写大写交流信号值（动态值）：如 ib、vbe等。xy小写小写相量：如 等。

4、Xy大写有点小写有效值：如 Ib，Vbe等。Xy大写小写下一页返回上一页15.1 共射极放大电路的基本组成UBEIBICUCE无输入信号(ui = 0)时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO15.1 共射极放大电路的基本组成下一页返回上一页ICUCEOIBUBEO结论： (1) 无输入信号电压时，三极管各电极都是恒定的 电压和电流:IB、UBE和 IC、UCE 。 (IB、UBE) 和(IC、UCE)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。QIBUBEQUCEIC

5、15.1 共射极放大电路的基本组成下一页返回上一页UBEIB无输入信号(ui = 0)时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？有输入信号(ui 0)时 uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoIC+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO15.1 共射极放大电路的基本组成下一页返回上一页放大过程的动画演示结论：(2) 加上输入信号电压后，各电极电流和电压的大小均发生了变化，都在直流量的基础上叠加了一个交流量。+集电极电流直流分量交流分量动态分析iC

6、tOiCtICOiCticO静态分析交流信号放大过程：三极管放大作用 变化的 ic通过Rc转变为变化的电压输出15.1 共射极放大电路的基本组成下一页返回上一页结论：(3) 若参数选取得当，输出电压可比输入电压大即电路具有电压放大作用。(4) 输出电压与输入电压在相位上相差180， 即共发射极电路具有反相作用。uitOuotO(5)放大作用的实质上是放大器件的控制作用；放大器是一种能量控制部件。15.1 共射极放大电路的基本组成下一页返回上一页1. 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 电结反偏。(2) 正确设置静态工作点，使晶体管工作于放大区。(3) 输入回路将变化

7、的电压转化成变化的基极电流。(4) 输出回路将变化的集电极电流转化成变化的 集电极电压，经电容耦合只输出交流信号。15.1 共射极放大电路的基本组成下一页返回上一页信号能否输入到放大电路中信号能否输出一 用直流通路法确定静态值1 画出直流通路图原则：没有信号源。电容对直流信号视作开路（隔直流）+-+-uiuoUCCRCRbCb1Cb2iBiC+-uCE+-+esRsRL+-uBEVCCRCRbT直流通路15.2 放大电路的静态分析下一页返回上一页分析对象：各极电压电流的直流分量。所用电路：放大电路的直流通路。2 记住三句话基极通路求IBIC=IB集电极通路求UCE 构成放大电路静态工作点（Q点

8、： IB 、IC 、UBE 、 UCE ）的基本公式。硅V；锗V+UCCRBRCT+UBEUCEICIBiCvCEIB= 0 AIB=40 AIB=80A0QVCEIC设置Q点的目的： (1) 使放大电路的放大信号不失真； (2) 使放大电路工作在较佳的工作状态，静态是动态的基础。15.2 放大电路的静态分析下一页返回上一页例1：已知图中UCC=12V，RC=4k，Rb=300k ， UBE 解：+-+-uiuoUCCRCRbCb1Cb2iBiC+-uCEiEUCCRCRbTIBICUCEUBE+_直流通路15.2 放大电路的静态分析下一页返回上一页例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。 由

9、例1、例2可知，当电路不同时，计算静态值的公式也不同。IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB15.2 放大电路的静态分析下一页返回上一页3. 由直流通路求IB1. 作出电路输出特性曲线4. 由直流负载线和IB得出Q点，找出静态值2. 作出直流负载线直流负载线的斜率为：两个特殊点 :(UCC，0) (UCC /Rc，0）二 用图解法确定静态值图解法：在三极管的伏安特性上分析放大电路的工作状态。能直观地分析和了解静态值的变化对放大电路的影响。 （负载RC与直流电源UCC的关系曲线）15.2 放大电路的静态分析ICQUCEQUCCUCE /VIC/mA直流负载线QO下一页返回上一页例：已知图中

10、UCC=12V，RC=4k，Rb=300k ，晶体管的特性曲线已经给出。（1）作直流负载线（2）求静态值+-+-uiuoUCCRCRbCb1Cb2iBiC+-uCEiEvCE/Vic/mA0 2 4 6 8 10 124321VCEICQ解（1）直流负载线 UCE=UCC-RCICIC=0时 UCE=UCC=12VUCE=0时（2）求IB(3) Q点值：IB40AICUCE=6V15.2 放大电路的静态分析下一页返回上一页动态：放大电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。分析方法： 微变等效电路法，图解法。所用电路： 放大电路的交流通路。动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻

11、ro等。分析对象： 各极电压和电流的交流分量。目的： 找出Au、 ri、 ro与电路参数的关系，为设计打基础。15.3 放大电路的动态分析15.3 放大电路的动态分析下一页返回上一页放大电路的性能指标： 对于任何一个放大电路都可以看作一个双端口网络，左边是放大电路的信号源，右边是负载。1 输入电阻ri 从放大电路输入端看进去的等效电阻 输入电阻的大小，决定了放大电路从信号源索取电流的大小。一般来说， ri越大越好。（2）当信号源有内阻时，ri 越大，输入电压就越接近信号源电压。（1）ri 越大，输入电流就越小，从信号源索取的电流越小。下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析2 输出电阻ro

12、 从放大电路输出端看进去的等效电阻 输出电阻是表明放大电路带负载能力。 ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。3 电压放大倍数Au反映放大器的放大能力下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析一 微变等效电路法 基本思想：当信号变化范围很小（微变）时，可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系是线性的。因此，给非线性器件建立一个小信号的线性模型，即为微变等效电路。下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析1 晶体管的微变等效电路15.3 放大电路的动态分析 晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。输入特性 当信号很小时，在静态工作点附近的输入特性在小范围内可近似线性化。UBEIB

13、对于小功率三极管：rbe一般为几百欧到几千欧Q晶体管的输入电阻 晶体管的输入回路(B、E之间)可用rbe等效代替，即由rbe来确定ube和 ib之间的关系。IBUBEOrbeibbeubebecubeib下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析下一页返回上一页uceibicBCEuberbeibib rceBCE输出特性rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不计。晶体管的输出电阻ICUCEQ输出特性在线性工作区是一组近似等距的平行直线。晶体管的电流放大系数 晶体管的输出回路(C、E之间)可用一受控电流源 ic= ib等效代替，即由来确定ic和 ib之间的关系。一般在20200之

14、间，在手册中常用hfe表示O请注意如下问题： 电流源为一受控源，而不是独立的电源。 电流源的流向不能随意假定，而是由ib决定。 该模型仅适用于交流小信号，不能用于静态分析和大信号。三极管的简化微变等效电路下一页返回上一页ibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-rbeBEC 晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。 晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。15.3 放大电路的动态分析2 放大电路的微变等效电路（1）交流通路图画法：原则： 电容对交流信号视作短路。 直流电源等效接地。+-+-uiuoUCCRCRbCb1Cb2iBiC+-u

15、CE+-+esRsRL+-uBE交流通路+-+-uiuoRCRbTRL下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析rbeRbRCRL+-+-uiuoRCRbTRL（2）微变等效电路图b+-+-uiuoRCRbTRLbccee下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析 分析时假设输入为正弦交流，所以等效电路中的电压与电流可用相量表示。 将交流通路中的晶体管用晶体管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。微变等效电路的动画演示3 放大电路的主要性能指标（1）电压放大倍数Au：下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析因rbe与IE有关，故放大倍数与静态 IE有关。负载电阻愈小，放大倍数愈

16、小。式中的负号表示输出电压的相位与输入相反。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS当放大电路输出端开路(未接RL)时，15.3 放大电路的动态分析（2）输入电阻ri：放大电路对信号源(或对前级放大电路)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,也就是放大电路的输入电阻。定义： 输入电阻是对交流信号而言的，是动态电阻。+-信号源Au放大电路+-输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数。电路的输入电阻愈大，从信号源取得的电流愈小，因此一般总是希望得到较大的输入电阻。放大电路信号源+-+-下一页返回上一页下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析rbeRBRC

17、RLEBC+-+-+-RSri放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电源的内阻即为放大电路的输出电阻。+_RLro+_定义： 输出电阻是动态电阻，与负载无关。 输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路的输出电阻愈小，负载变化时输出电压的变化愈小，因此一般总是希望得到较小的输出电阻。RSRL+_Au放大电路+_（3）输出电阻ro：15.3 放大电路的动态分析下一页返回上一页rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射极放大电路特点： 1. 放大倍数高;2. 输入电阻低;3. 输出电阻高.求ro的步骤：1) 断开负载RL3) 外加电压4) 求外加2)

18、 令 或00 将信号源短路，输出断开路，从右向左，外加测试电源看进去15.3 放大电路的动态分析下一页返回上一页例：已知图中UCC=12V，RC=RL4k，Rb=300k ，=40， UBE +-+-uiuoUCCRCRbCb1Cb2TRL求：1. 静态工作点。 2.电压增益AU、输入电阻ri、输出电阻ro 。解：1. Q点的求解：UCCRCRbTIBICUCE下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析解：2. 动态分析：+-+-uiuoUCCRCRbCb1Cb2iBiC+-uCE+-+esRsRL+-uBE+-+-uiuoRCRbTRL+-Uo下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析R

19、sus+-+uiRL+uo+UCCRCC1C2TRB+-下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析RC+UCCTRB+UCEQ-+UBEQ -ICQIBrbe+oU&cI&bI&CBE+iU&bI&bRCRLRBRs + 15.3 放大电路的动态分析下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析总 结基本放大电路分析步骤：根据放大电路的求直流通路，求静态工作点Q及rbe的值； Q（IBQ，ICQ，VCEQ） rbe=200(1)26mV/IE求放大电路的交流通路，根据交流通路画微变等效电路；根据微变等效电路求放大电路的动态参数 放大倍数：v（vs） 输入电阻：Ri 输出电阻：Ro两点注意： 只

20、有在Q点正常的情况下，动态分析才有意义。 Ri中不应含有Rs， Ro中不应含有RL。例：已知图中UCC=12V，RC=RL4k，Rb=300k ，=40， UBE +-+-uiuoUCCRCRbCb1Cb2TRL求：1. 静态工作点。 2.电压增益AU、输入电阻ri、输出电阻ro 。解：1. Q点的求解：UCCRCRbTIBICUCE下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析解：2. 动态分析：+-+-uiuoUCCRCRbCb1Cb2iBiC+-uCE+-+esRsRL+-uBE+-+-uiuoRCRbTRL+-Uo下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析Q1Q2uiuo假设在静态工作

21、点的基础上，输入一微小的正弦信号 ui （uBE）静态工作点和交流负载线UCE与Ui反相iBiCuo （uCE）QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQ2 图解分析15.3 放大电路的动态分析下一页返回上一页3 非线性失真 由于静态工作点不合适或信号过大,使电路的工作范围超出了晶体管的线性范围而引起的失真，称为非线性失真。截止失真： Q点过低，在输入信号负半周靠近峰值的区域，有可能进入三极管的截止区而引起的失真。（顶部）。下一页返回上一页uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAu

22、CE/VOOUCE解决方法：QIB ， RB 15.3 放大电路的动态分析饱和失真： Q点过高，在输入信号正半周靠近峰值的区域，有可能进入三极管的饱和区而引起的失真。三极管进入饱和区，导致集电极电流iC产生失真，输出电压失真（底部）。 要放大电路不产生非线性失真，工作点Q要设置在交流负载线的中点下一页返回上一页Q2uoUCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1解决方法：Q IB ， RB 15.3 放大电路的动态分析动画演示仿真形象直观；适应于Q点分析、失真分析、最大不失真输出电压的分析；能够用于大信号分析；不易准确求解；不能求解输入电阻、输出电阻、频带等等参数；不能反

23、映信号高频时电路的工作情况。4 图解法的特点下一页返回上一页15.3 放大电路的动态分析15.4 静态工作点的稳定 合理设置静态工作点是保证放大电路正常工作的先决条件。但是放大电路的静态工作点常因外界条件的变化而发生变动。 前述的固定偏置放大电路，简单、容易调整，但在温度变化、三极管老化、电源电压波动等外部因素的影响下，将引起静态工作点的变动，严重时将使放大电路不能正常工作，其中影响最大的是温度的变化。15.4 静态工作点的稳定 这种电路VCC和RB一经确定后，偏置电流IBQ也就固定了。固定偏置电路TIC， Q点上移TIC， Q点下移措施：改进偏置电路，引入直流负反馈。当IC发漂移时，将变化量

24、反馈到输入回路，来调节IB大小，以补偿IC的变化。+-+-vivoVCCRCRbCb1Cb2iBiC+-uCEiE下一页上一页15.4 静态工作点的稳定当温度升高时，UBE、 、 ICBO 。 温度与Q点的关系返回一 分压式偏置放大电路（射极偏置电路）+-+-uiuoUCCRCRbC1C2TRLRb1+UCCRCC1C2Rb2CeReRLuiuoBECI1I2IB偏置电路Re射极直流负反馈电阻Ce 交流旁路电容下一页返回上一页15.4 静态工作点的稳定Rb1+UCCRCC1C2Rb2CeReRLuiuoBECI1I2IB +UCCRb1RCRb2ReICIEIBUCEI1I2I1=I2+IB

25、若使 I1I2 则 I1 I2 VB不受温度影响，被RB1和RB2分压所固定1 Q点稳定原理：TUBEICICIEVEIB由输入特性曲线UE=IEREUBE=UB-UE下一页返回上一页15.4 静态工作点的稳定 利用射极电流在电阻RE上产生的电压来调节VBE达到控制IC的目的。偏置电路Re射极直流负反馈电阻Ce 交流旁路电容Rb1+UCCRCC1C2Rb2CeReRLuiuoBECI1I2IB 减少对放大倍数的影响。交流时，Ce将Re短路，Re对交流不起作用，对发大倍数不起作用 本电路稳压的过程实际是由于加了RE形成了负反馈过程。下一页返回上一页15.4 静态工作点的稳定从Q点稳定的角度来看似

26、乎I2、VB越大越好。但 I2 越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。而VB过高必使VE也增高,在UCC一定时，势必使UCE减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。在估算时一般选取：I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。参数的选择+RB1+UCCRCC1C2RB2CERERL+ui-+uo-T+15.4 静态工作点的稳定2 静态工作点的计算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+15.4 静态工作点的稳定下一页返回上一页3 动态分析：+-+-uiuoRCRb2T

27、RLRb1+-Uo下一页返回上一页 对交流：旁路电容 CE 将RE 短路， RE不起作用， Au，ri，ro与固定偏置电路相同。15.4 静态工作点的稳定思考：如果去掉CE，对电压放大倍数、输入电阻和输出电阻有什么影响？CE的作用：交流通路中， CE将RE短路，RE对交流不起作用，放大倍数不受影响。+RB1+UCCRCC1C2RB2CERERL+ui-+uo-T+下一页返回上一页15.4 静态工作点的稳定无电容CE的微变等效电路AurbeRCRLRE+-+-下一页返回上一页15.4 静态工作点的稳定 可见，去掉CE后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。无旁路电容CE有旁路电容CEA

28、u减小分压式偏置电路ri 提高ro不变15.4 静态工作点的稳定下一页返回上一页例1：已知图中RE未全被CE旁路，分析其特性。解：1. 静态分析：下一页返回上一页15.4 静态工作点的稳定解：2. 动态分析：1 降低放大倍数，提高了输入电阻，改善了放大电路的性能。下一页返回上一页15.4 静态工作点的稳定15.5 放大电路的频率特性频率特性：研究放大器在不同频率输入信号时各项指标的变化情况。AV(f)幅频特性：电压放大倍数的模值AV与频率f的关系。(f)相频特性：输出电压与输入电压之间的相位差与频率f的关系。 放大电路中存在电容、电感及半导体器件结电容等电抗性元件，在输入信号较低或较高时，放大

29、电路的增益会下降并产生相移，一般情况下，放大电路只适合放大某一特定频率范围内的信号。 下一页返回上一页15.5 放大电路的频率特性1 共射极放大电路的频率特性：在放大电路的某一段频率范围内，电压放大倍数AV(f)为一常数，与频率无关，此时输出电压相对于输入电压相移180。随着频率的升高或降低，电压放大倍数要发生改变，相位差也发生改变。fLfH通频带：放大倍数下降到时，所对应的两个频率分别为上限频率fH和下限频率fL。频率间的范围成为通频带。下一页返回上一页通频带15.5 放大电路的频率特性下限截止频率上限截止频率耦合、旁路电容造成。三极管结电容、 造成 幅频特性偏离中频值的现象称为幅度频率失真

30、幅频失真和相频失真都是线性失真 相频特性偏离中频值的现象称为相位频率失真下一页返回上一页2 频率失真： 由放大电路对不同频率信号的响应不同而产生的波形失真。15.5 放大电路的频率特性失真线性失真（频率失真）非线性失真幅度失真不同频率放大倍数不同相位失真不同频率产生不同相移饱和失真截止失真. 频率失真是由线性电抗元件引起的，所以又称线性失真。下一页返回上一页15.5 放大电路的频率特性15.6 射极输出器负载接在发射极，称为射极输出器因为电源UCC对于交流信号相当于短路所以集电极是输入回路与输出回路的公共端，又称为共集电极电路下一页返回上一页15.6 射极输出器RB+UCCC1C2RERLui

31、+uo+es+RS一 静态分析RB+UCCREUCC=IB RB+ UBE +IE RE =IB RB+ UBE +(1+ ）IB RE下一页返回上一页15.6 射极输出器RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS二 动态分析1 微变等效电路下一页返回上一页15.6 射极输出器RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RSrbeRBRLEBC+-+-+-RSRERBRERLuoes+RS2 电压放大倍数 rbe(1+ )(RE/RL) Au接近1，但恒小于1。 但因为IE= (1+)IB,所以具有电流放大和功率放大作用。所以具有电压跟随作用，又称射极跟随器。 与 同相。 下一页返回

32、上一页15.6 射极输出器rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE3 输入电阻riri设比共射极输入电阻（ri=RB/rberbe）要大很多下一页返回上一页 射极输出器的输入电阻高，对前级有利。 ri 与负载有关rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE15.6 射极输出器其中RsrbeRe4 输出电阻+_ 将信号源短路，负载开路，外加测试电压U后,产生的电流为：通常故射极输出器的特点：电压放大倍数略小于1； 输入阻抗高; 输出阻抗低; 输入与输出同相。 下一页返回上一页15.6 射极输出器例:. 在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶体管

33、=60， UBE=0.6V, 信号源内阻RS= 100，试求:(1) 静态工作点 IB、IE 及 UCE；(2) 画出微变等效电路；(3) Au、ri 和 ro 。(4) RL=1k, 时，求AuRB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS15.6 射极输出器下一页返回上一页解:(1)由直流通路求静态工作点。直流通路+UCCRBRE+UCE+UBEIEIBIC15.6 射极输出器下一页返回上一页(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微变等效电路15.6 射极输出器下一页返回上一页 RL=1k时(3) RL=1k和时，求Au 。比较：空载时

34、, AuRL=2k时, AuRL=1k时, Au RL=时可见：射极输出器 带负载能力强。15.6 射极输出器下一页返回上一页主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。 1. 因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担。 2. 因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。 3. 利用 ri 大、 ro小以及 Au 1 的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。三 射极输出器的应用15.6 射极输出器下一页返回上一页例 ：多极放大电路输出选择多个基本放大电路，并

35、将它们合理连接，从而构成多级放大的电路.多级放大器的耦合方式阻容耦合直接耦合变压器耦合下一页返回上一页15.6 射极输出器 耦合方式：信号源与放大电路之间、两级放大电路之间、放大器与负载之间的连接方式。后级的输入阻抗是前级的负载，前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗。输入电阻：电压放大倍数：Ri=Ri1（最前级） (一般情况下）输出电阻：Ro=Ro（最后级） (一般情况下）下一页返回上一页15.6 射极输出器一 阻容耦合放大电路将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端,称为阻容耦合方式 RB1+UCCRC2C2C3RB2CE2RE2RLuo+-RB1C1-+esRsRE1T1T2优点：由于C2

36、的隔直流作用，各级放大器静态工作点其Q独立，互不影响。所以电路的分析、设计和调试简单易行。 缺点： 不适合放大缓慢变化的信号。当信号频率较低时，信号在电容上的衰减较大，故其低频特性较差。同时不容易集成化。信号源第一级第二级负载下一页返回上一页15.6 射极输出器1 静态分析RB1+UCCRC2C2C3RB2CE2RE2RLuo+-RB1C1-+esRsRE1T1T2(1) 前级的静态工作点RB1+UCCRE1UCC=IB1 RB1+ UBE1 +IE 1RE1 =IB 1RB1+ UBE1 +(1+ 1）IB1 RE1下一页返回上一页15.6 射极输出器RB1+UCCRC2C2C3RB2CE2

37、RE2RLuo+-RB1C1-+esRsRE1T1T2(2) 后级的静态工作点 +UCCRB1RC2RB2RE2下一页返回上一页15.6 射极输出器2 动态分析RB1+UCCRC2C2C3RB2CE2RE2RLuo+-RB1C1-+esRsRE1T1T2前 级后 级+-Ui+_Uo1+_Ui2ri2RB1RB1RB2下一页返回上一页15.6 射极输出器RB1RB1RB2(1) 输入电阻其中RL1下一页返回上一页15.6 射极输出器RB1RB1RB2(2) 输出电阻下一页返回上一页15.6 射极输出器RB1RB1RB2(3) 电压放大倍数RL1+_Uo1其中下一页返回上一页15.6 射极输出器二

38、 直接耦合放大电路将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端，称为直接藕合方式+-+-uiuoUCCRC1RB2RE2T1T2RC2缺点：各级的Q点不独立，相互影响。存在零点漂移问题。 优点：可以放大缓慢信号，也可反映出信号直流电平的变化，具有良好的低频性能。适合于集成化的要求。 RE2足够大保证T2基极电压足够高T1工作在放大区。下一页返回上一页15.6 射极输出器1 零点漂移 一个理想的直接耦合放大电路，输入信号为0时，输出电压应保持不变。但实际中，输出电压会随时间而缓慢发生变化。这种现象称为零点漂移。 引起零漂的原因有温度变化、电源波动等许多因素，其中温度的影响最为严重。温度引起的漂移称温

39、漂。 零漂将被后级放大电路逐级放大，严重影响了有用信号的输出，甚至使后级电路进入饱和或截止状态，无法正常工作。多级放大电路中第一级的漂移影响最严重。下一页返回上一页15.6 射极输出器2 抑制零漂的措施引入直流负反馈稳定Q点，减少零漂。（分压式射极偏置电路）利用温敏元件补偿放大管的零漂。采用差分放大电路作为多级放大电路的输入级。下一页返回上一页15.6 射极输出器一 工作原理+-+-ui1UCCRCRB2RB2T1T2RCui2RB1RB1uo+- 差分放大电路是由对称的两个基本放大电路构成的，两个基本电路参数完全相同，管子的特性也完全相同。VBE1=VBE2=VBE1= 2= 电路中两只管子

40、的集电极静态电位在温度变化时将时时相等，因此以两集电极电压差作为输出，可以克服温度的漂移。Q1= Q2= Q 下一页返回上一页15.7 差分放大电路差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。1 零漂的抑制+-+-ui1UCCRCRB2RB2T1T2RCui2RB1RB1uo+-静态时：VC1=VC2IC1= IC2 Uo=（VC1+ VC1 ）-（VC2 +VC1 ）=0温度升高时：集电极的电流增大，由于两管的参数相同VC1= VC2IC1= IC2差分放大电路对两管产生的同相漂移具有抑制作用。 Uo=VC1-VC2 =0下一页返回上一页15.7 差分放大电路2 信号输入 共模输入+-+-u

41、i1UCCRCRB2RB2T1T2RCui2RB1RB1uo+- 两输入端所加信号ui1和ui2大小相同极性（相位）也相同。 由于电路参数对称，T1管和T2管所产生的电流变化相等，即ib1= ib2从而输出电压 Uo=（VC1+ uc1 ）-（VC2 +uc1 ）=0ic1= ic2T1管和T2管集电极电位变化也相等：uc1= uc2结论：差分式放大电路对共模信号有很强的抑制作用，在电路参数完全相同的情况下，共模输出为零。共模信号 需要抑制下一页返回上一页+ 差动电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。15.7 差分放大电路 差模输入+-+-ui1UCCRCRB2RB2T1T

42、2RCui2RB1RB1uo+- 两输入端所加信号uI1和uI2大小相同极性（相位）相反。 ui1= -ui2iB1= - iB2iC1= - iC2uc1= - uc2Uo=（VC1+ uc1 ）-（VC2 +uc2 ）=2 uc1 结论：差分式放大电路对差模信号有放大作用。为各自输出电压变化量的2倍。差模信号 是有用信号下一页返回上一页+两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化15.7 差分放大电路 比较输入 两输入端所加信号既非差模信号也非共模信号，大小极性任意。 在分析时常将其分解为差模分量和共模分量求解。设其中共模分量差模分量则例:已知ui1=10mv, ui2=4mv,则差模分量共模

43、分量下一页返回上一页15.7 差分放大电路信号输入方式二 典型差分放大电路-VEE：补偿Re两端的直流压降，获取合适的工作点。Re：限制每个管子的漂移范围，进一步减少零漂，稳定Q点。Rp：调零电阻。在静态时调节输出电压为0。Rp下一页返回上一页15.7 差分放大电路动画演示 这一过程类似于分压式射极偏置电路的温度稳定过程。所以，即使电路处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零漂能力。 结论：1 由于 RE上的电压UE的增高，使每个管子的漂移得到了抑制（电流负反馈作用）。显然，RE越大，抑制能力越强。当输入差模信号时， iE=(iE1+ iE2),由于iE1与 iE2的极性相反， iE=0。所以里流

44、过RE的电流几乎不便，RE基本上不影响差模信号的放大作用。2 当输入共模信号时，它的抑制过程同对零漂的抑制过程相似，所以RE又称为共模抑制电阻。下一页返回上一页15.7 差分放大电路三 差分放大电路对差模信号的放大根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出双端输入单端输出单端输入双端输出单端输入单端输出RL+ui2ui1_下一页返回上一页15.7 差分放大电路1 双端输入双端输出RcReT1Rb+_UCCUEEIC2IE设则 IB Rb , VBE 2IE Re （1）静态分析下一页返回上一页15.7 差分放大电路Rp（2）动态分析由于Re对差模信号不起作用，故可以略

45、去。Ui1Ui2Uo1Uo2同理 与单管放大电路电压放大倍数相等下一页返回上一页15.7 差分放大电路接入差放，是为了抑制零漂当接入负载后：输入电阻：ri=2(RB+rbe)输出电阻：ro2RC下一页返回上一页15.7 差分放大电路2 双端输入单端输出+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2若T1接地相当于uo1=0反相输出若T2接地相当于uo2=0同相输出单端输出差分电路的放大倍数，只有双端输出的一半。下一页返回上一页15.7 差分放大电路当接入负载后：下一页返回上一页6.2 差分放大电路输入电阻： ri=2(RB+rbe)输出电阻：roRC15.7 差分放大电路3

46、 单端输入等效于双端输入 指标计算与双端输入相同。四 共模情况1 双端输出 共模信号的输入使两管集电极电压有相同的变化。所以共模增益下一页返回上一页6.2 差分放大电路Rp15.7 差分放大电路2 单端输出抑制零漂能力增强下一页返回上一页RpRB2RE差分放大电路四种接法的比较 各种接法输入电阻相同： 差模放大倍数、共模放大倍数、输出电阻与输入方式无关，与输出方式有关：双端：单端：下一页返回上一页15.7 差分放大电路五 共模抑制比 全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。差模放大倍数共模放大倍数 KCMR越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。共模抑制比

47、理想情况下：AC0 KCMR下一页返回上一页15.7 差分放大电路思 考 题 1. 差动放大电路如图所示。分析下列输入和输出的相位关系：反相vC1与vi1同相vC2与vi1同相vC1与vi2反相vC2与vi2反相vO与vi1同相vO与vi2下一页返回上一页15.7 差分放大电路15.8 互补对称功率放大电路 功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转、电动机旋转等。一 功率放大电路的基本要求(1) 在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。(2) 由于功率较大，就要求提高效率。考虑晶体管的极限参数：PCM ICM U(BR)CED 和失真问题

48、下一页返回上一页功率放大电路的分析方法图解法二 放大电路的工作状态 根据放大电路中三极管在输入正弦信号的一个周期内的导通情况，可将放大电路分为下列三种状态： 1 甲类工作状态ICUCEOQiCtO 工作点Q处于放大区负载线的中间，晶体管在输入信号的整个周期都导通。静态IC较大，波形好。 因为不论有无输入信号，晶体总是处于导通状态，电源要始终不断的输送功率，PEUCCICQ。所以效率很低，50，理想情况下达到50。下一页返回上一页15.8 互补对称功率放大电路2 甲乙类工作状态ICUCEOQiCtO 工作点Q处于放大区偏下的位置，靠近截至区，晶体管在输入信号的半个周期以上都导通。静态IC较小。

49、因为静态IC较小，管耗较低，所以效率较高，但输出波形被切调一部分出现严重失真。3 乙类工作状态ICUCEOQiCtO 工作点Q处于截至区，晶体管在输入信号的一个周期内，只有半个周期导通。静态IC0。管耗更低，效率更高，但波形被切掉一半，严重失真。下一页返回上一页15.8 互补对称功率放大电路动画演示三 互补对称放大电路 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(Output Transformerless)电路，简称OTL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(Output Capac

50、itorless)电路，简称OCL电路。 OTL电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源供电。下一页返回上一页15.8 互补对称功率放大电路1 OTL型互补对称放大电路（无输出变压器型）(1) 特点T1、T2的特性一致；一个NPN型、一个PNP型两管均接成射极输出器；输出端有大电容；单电源供电。(2) 静态时(ui= 0), IC1 0， IC2 0OTL原理电路电容两端的电压RLuIT1T2+UCCCAuo+-+-下一页返回上一页15.8 互补对称功率放大电路（3）动态分析若输出电容足够大，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，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（电容

51、相当于电源）RLuiT1T2+VCCCAVL+-时，T1导通、T2截止；时，T1截止、 T2导通。设输入端在CC直流电平基础上加入正弦信号下一页返回上一页15.8 互补对称功率放大电路2 OCL型互补对称放大电路（无输出电容型）ic1ic2静态时：ui = 0V,iC1 0， iC2 0uo = 0V。动态时：ui 0V特点： 双电源供电、输出无电容器。uoT1导通，T2截止RLT1T2uiuo+UCC+UCCOCL原理电路下一页返回上一页15.8 互补对称功率放大电路动画演示 (4) 交越失真 当输入信号ui为正弦波时，输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。 交越失真产生的原因 由于晶体

52、管特性存在非线性， ui 0 时，P型衬底中的电子受到电场力的吸引到达表层，填补空穴形成负离子的耗尽层，同时排斥P型衬底中的空穴。 当VGSVT时，由于栅极电压较强，在靠近栅极下方的P型半导体表层中聚集较多的电子，形成一个N型沟道，将漏极和源极沟通。称为反型层。 如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。N型导电沟道 在d、s之间加上电压也不会形成电流，即管子截止。栅源电压uGS的控制作用下一页返回上一页15.9 场效晶体管及其放大电路N型导电沟道在VGS=0V时ID=0，只有当VGSVT后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。下一页返回上一页定义：开启电压（ VT）刚刚产生沟

53、道所需的栅源电压UGS。N沟道增强型MOS管的基本特性： vGS VT ，管子截止， vGS VT ，管子导通。 vGS 越大，沟道越宽，在相同的漏源电压vDS作用下，漏极电流ID越大。15.9 场效晶体管及其放大电路 漏源电压uDS对漏极电流id的控制作用当uGSUGS(th)，且固定为某一值时，来分析漏源电压VDS对漏极电流ID的影响。（设UGS(th)=2V， uGS=4V） （a）uDS=0时， iD=0。（b）uDS iD；同时沟道靠漏区变窄。（c）当uDS增加到使uGDuGSuDSUGS(th)时，沟道靠漏区夹断，称为预夹断。（d）uDS再增加，预夹断区加长， uDS增加的部分基本

54、降落在随之加长的夹断沟道上， iD基本不变。MOSFET工作原理动画演示下一页返回上一页15.9 场效晶体管及其放大电路(3) 特性曲线有导电沟道转移特性曲线无导电沟道开启电压UGS(th）UDSUGS/ID/mAUDS/VoUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4V 漏极特性曲线恒流区可变电阻区截止区（预夹断后）（预夹断前）下一页返回上一页15.9 场效晶体管及其放大电路N型衬底P+P+GSD符号：结构(4) P沟道增强型 SiO2绝缘层加电压才形成 P型导电沟道 增强型场效应管只有当UGS UGS(th）时才形成导电沟道。下一页返回上一页15.9 场效晶体管及其放大电路2 耗尽型绝缘栅场效应管GSD符号： 在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当uGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。如果MOS管在制造时导电沟道就已形成，称为耗尽型场效应管。(1) N沟道耗尽型管SiO2绝缘层中掺有正离子予埋了N型 导电沟道下一页返回上一页15.9 场效晶体管及其放大电路 特点： （1）由于耗尽型场效应管预埋了导