第2.3章-基本放大电路和常用放大电路

1、一.放大电路的组成原则 (1) 晶体管必须工作在放大区。发射结正偏，集 电结反偏。(2) 输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流(3) 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。 基本放大电路的组成二. 放大电路中元件的作用ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE信号源负载单电源供电时常用的画法共发射极基本电路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE2.2 放大电路的主要技术指标 (P2224) 电压放大倍

2、数输入电阻输出电阻通频带最大不失真输出幅度三、各量的规范表示法 P222.3 共射极放大电路一、直流通路和交流通路概念和画法1、直流通路：无输入信号时电流（直流电流） 的通路。（用来计算静态工作点）2、交流通路：有输入信号时交流分量（变化量） 的通路， （用来计算电压放大倍数、输入电阻、 输出电阻等)+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE例：画出下图放大电路的直流通路直流通路直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE )对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断开）断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIEUBEIBICUCE无

3、输入信号(ui = 0)时 uo = 0uBE = UBEuCE = UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtO+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiERBRCuiuORLRSes+对交流信号(有输入信号ui时的交流分量)交流通路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE短路短路对地短路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+ uoICui+UCCRBRCC1C2T+uo+u

4、BEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO 二.放大电路的静态分析1.静态概念及静态分析目的2.分析方法：估算法、图解法。例：用估算法计算静态工作点。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， 。解：+UCCRBRCT+UBEUCEICIB用图解法确定静态值UCE /VIC/mAOUCEQUCC直流负载线Q三.放大电路的动态分析2.分析方法： 微变等效电路法，图解法。1.动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。1). 晶体管的微变等效电路UBEIBrbe一般为几百欧到几千欧。 微变等效电路法(1) 输入回路Q输入特性晶体管的

5、输入电阻IBUBEO(2) 输出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不计。晶体管的输出电阻输出特性一般在20200之间ICUCEQOibicicBCEibib晶体三极管微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-(3）. 晶体管的微变等效电路rbeBEC2). 放大电路的微变等效电路ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微变等效电路RBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RSri3).放大倍数、电路输入、输出电阻的计算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射极放大电路特点： 1

6、. 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RL (3) 外加电压 (4) 求外加 (2) 令 或 图解法DC1). 交流负载线交流负载线 直流负载线 交流负载线反映动态时电流 iC和电压uCE的变化关系。交流负载线斜率IC/mA4321O48121620B80mAA60mA40mA20mAUCE/VQ2). 图解分析QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuoRL= 3). 非线性失真若Q设置过高，Q2uO 适当减小基极电流可消除失真。UCEQuCE/Vt

7、tiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1若Q设置过低，uiuOtiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE 如果Q设置合适，信号幅值过大也可产生失真，减小信号幅值可消除失真。 射极偏置放大电路一、 温度变化对静态工作点的影响 在固定偏置放大电路中，当温度升高时， 、 ICBO 温度升高时， IC将增加，使Q点沿负载线上移。iCuCEQ温度升高时，输出特性曲线上移QO二、射极偏置放大电路（分压式偏置电路）1. 稳定Q点的原理VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VEVBRB1RCC1C2RB

8、2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定2. 静态工作点的计算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+3. 动态分析 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。如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+ 去掉CE后的微变等效电路短路对地短路如果去掉CE ，Au，ri，ro ?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS

9、RE无旁路电容CE有旁路电容CEAu减小分压式偏置电路ri 提高ro不变RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+对信号源电压的放大倍数？信号源考虑信号源内阻RS 时例1: 在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶体管=50， UBE=0.6V, 试求:(1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE；(2) 画出微变等效电路；(3) 输入电阻ri、ro及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2解:(1)由直流通路求静态工作点。直流通路RB1RCR

10、B2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVB(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。RS微变等效电路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RE1 射极输出器 因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。 因从发射极输出，所以称射极输出器。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS求Q点：一、 静态分析直流通路+UCCRBRE+UCE+UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS二、 动态分析1. 电压放大倍数 电压放大倍数Au1且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。微变等效电路rbeRBRLEBC+-+-+

11、-RSRErbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2. 输入电阻 射极输出器的输入电阻高，对前级有利。 ri 与负载有关3. 输出电阻射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE共集电极放大电路(射极输出器)的特点：1. 电压放大倍数小于1，约等于1;2. 输入电阻高；3. 输出电阻低；4. 输出与输入同相。射极输出器的应用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

12、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。例1:. 在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶体管=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 。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS解:(1)由直流通路求静态工作点。直流通路+UCCRBRE+UCE+UBEIEIBIC(2) 由微变等效电路求Au、 ri 、 ro。微变等效电

13、路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRERB1C1C2RB2RE+UCCuiuo+RBRCC1C2C3RE+UCCuiuo1+uo2 3.1 多级放大电路 常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和变压器耦合。第二级 推动级 输入级 输出级输入输出一.耦合方式二.RC阻容耦合放大电路第一级第二级负载信号源两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T21、 静态分析 由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，每级的静态工作点互相独立，互不影响，可以各级单独计算。两级放大电路均为共发射极分压式偏置电

14、路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+T1T22、 动态分析微变等效电路第一级第二级rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1例1: 如图所示的两级电压放大电路，已知1= 2 =50, T1和T2均为3DG8D。(1) 计算前、后级放大电路的静态值(UBE=0.6V);(2) 求放大电路的输入电阻和输出电阻； (3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k解: (1) 两级放大电路的静态值可分别计算。第一级是射极输出器:

15、 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k第二级是分压式偏置电路解: RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010k第二级是分压式偏置电路解: RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+T1T21M27k82k43k7.5k51010krbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2) 计算 r i和 r 0 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻 ri2。微变等

16、效电路rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2) 计算 r i和 r 0(2) 计算 r i和 r 0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数第一级放大电路为射极输出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二级放大电路为共发射极放大电路总电压放大倍数一、直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。 3.2 差分放大电路+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2(2) 零点漂移零点漂移

17、：指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。uotO产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。直接耦合存在的两个问题：(1) 前后级静态工作点相互影响二、基本差放 1、零点漂移的抑制uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2 2、信号输入方式 两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力。(1) 共模信号 ui1 = ui2大小相等、极性相同+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两管集电极电位一减一增

18、，呈等量异向变化，(2) 差模信号 ui1 = ui2大小相等、极性相反uo= (VC1VC1 )(VC2 + VC ) =2 VC1 即对差模信号有放大能力。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2(3) 比较输入 ui1 、ui2 大小和极性是任意的。例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV共模信号差模信号 放大器只 放大两个 输入信

19、号 的差值信 号差动 放大电路。 3、存在问题：不全对称、单输出时无法抑制零漂 三、典型差分放大电路（长尾）+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2EE+RE的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。电位器 RP : 起调零作用。静态分析发射极电位 VE 0每管的基极电流每管的集 射极电压RC+UCCRB1T1RE -EEIB2IEICIE+UCE+UBE+单管直流通路动态分析单管差模信号通路同理可得T1RCibic+uo1RB+ui1单管差模电压放大倍数双端输入双端输出差分电路的差模电压放大倍数为当在两管的集电极之间接入负载

20、电阻时式中两输入端之间的差模输入电阻为两集电极之间的差模输出电阻为即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出差分电路的一半。 共模抑制比 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。 3.3 互补对称功率放大电路 一、对功率放大电路的基本要求 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。(1) 输出的功率尽可能大。(2)效率要高。(3)非线性失真要小。ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO二、晶体管的工作状态甲类工作状态乙类工作状态甲乙类工作状态 三、OTL电路1、静态时(ui= 0), IC1 0， IC2 0OTL原理

21、电路电容两端的电压RLuiT1T2+UCCCAuO+-+-cRLuiT1T2Auo+-+-2、动态时ic1ic2交流通路uo3、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 由于晶体管特性存在非线性， ui 死区电压晶体管导通不好。交越失真工作于甲乙类状态。*克服交越失真的措施uitOuotO4、 克服交越失真的OTL互补对称放大电路 OTL互补对称放大电路 OtuiOtuoiC2iC1RLRRD1D2T1T2+UCCAC+uo+CL+B5、输出最大不失真功率：四、无输出电容(OCL)的互补对称放大电路 OCL电路需用正负两路电源。其工作原理与OTL电路基本相同。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uoUCC+输出最大不失真功率：五、复合管复合管的构成方式 1CBET1NPNT2NPNibicieBECibicieNPN复合管的电流放大系数 1 2复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同方式2EBCT1PNPT2NPNibicieBCEibiciePNP3.4 集成运算放大器 1. 集成电路特点：体积小、重量轻、功耗低、可靠 性高、价格低。 集成电路：是把整个电路的各