放大电路详解课件

1第9章基本放大电路9.1双极型晶体管9.2放大电路的工作原理

9.3放大电路的静态分析9.4放大电路的动态分析9.5双极型晶体管基本放大电路9.6场效应型晶体管9.7场效应型晶体管基本放大电路

9.8多级放大电路

9.9差分放大电路

9.10功率放大电路

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返回主页1第9章基本放大电路9.1双极型晶体管大连理工大学电气工程系2BEC9.1双极型晶体管

一、基本结构

PNP型：NPN型：NPN基极

基区

集电极

集电区

集电结

发射极

发射区

发射结

NPNPNP基极

基区

集电极

集电区

集电结

发射极

发射区

发射结

PNPCBE结构示意图和图形符号大连理工大学电气工程系2BEC9.1双极型晶体管一大连理工大学电气工程系3二、工作状态条件:发射结正偏,集电结反偏。

发射区发射载流子

→形成电流IE

少部分在基区被复合

→形成IB

大部分被集电区收集

→形成IC

1．放大状态⑴电流的形成NPNB

E

CRCUCCUBBRB晶体管中载流子的运动过程IEICIB大连理工大学电气工程系3二、工作状态条件:发射结正偏,大连理工大学电气工程系4⑵电流的关系

IE=IB+IC

当IB=0时，

直流(静态)电流放大系数

交流(动态)电流放大系数≈ICIBIC－ICEOIBβ

=ICIBβ=

UCE=常数

ICIB≈IC=ICEONPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIB电路图大连理工大学电气工程系4⑵电流的关系当IB=大连理工大学电气工程系5IB微小的变化，会产生IC很大的变化。IC

=βIB

。0＜UCE＜UCC，

UCE

=UCC－RC

IC

。晶体管相当于通路。⑶特点大连理工大学电气工程系5IB微小的变化，会产生IC很大大连理工大学电气工程系6特点：

IB↑,IC基本不变。

IC≈UCC

/RC。

UCE≈0。晶体管相当于短路。条件:发射结正偏,集电结正偏。IB↑,IC

↑UCE=(UCC－RCIC)↓

ICM=UCC/RC2.饱和状态电路图NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIBCERCUCC饱和状态时的晶体管大连理工大学电气工程系6特点：条件:发射结正偏,集电结正大连理工大学电气工程系7特点：

IB=0IC=0UCE=UCC

晶体管相当于开路。3.截止状态条件:发射结反偏,集电结反偏。电路图CERCUCC截止状态时的晶体管NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIB大连理工大学电气工程系7特点：3.截止状态条件:发射结反大连理工大学电气工程系8晶体管处于放大状态。

(2)开关S合向b时

[例9.1.1]

图示电路，晶体管的=100，求开关S合向a、b、c

时的IB、IC

和UCE，并指出晶体管的工作状态（忽略UBE

）。[解](1)开关S合向a时

UBB1RB15

500×103

IB==A=0.01mAIC=IB

=100×0.01mA=1mAUCE=UCC－RCIC

=(15－5×103×1×10－3)V=10VUCC=15V

UBB1=5V

UBB2=1.5VRB1=

500kRB2=

50kRC=

5kUBB1SBCERCUCCRB1UBB2RB2abc大连理工大学电气工程系8晶体管处于放大状态。大连理工大学电气工程系9UCE=0V晶体管处于饱和状态。因为若

IC=IB=100×0.1mA=10mA

UCE=UCC－RCIC

=(15－5×103×10×10－3)V=－35VUCE＜0，这是不可能的，即不可能处于放大状态。

(3)开关S合向c时

IB=0，IC=0，UCE=UCC=15V晶体管处于截止状态。UCCRC＞=3mAUCCRC15

5×103

IC==A=3mAUBB1SBCERCUCCRB1UBB2RB2abcUBB1RB25

50×103

IB==A=0.1mA大连理工大学电气工程系9UCE=0VUCC＞大连理工大学电气工程系10三、特性曲线1.输入特性

IB=f(UBE)UCE=常数

UCE≥1V25℃UCE≥1V75℃80604020UBE/VIB/AO0.40.8※

硅管：UBE0.7V

锗管：UBE0.3ViC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC输入特性工作方式大连理工大学电气工程系10三、特性曲线1.输入特性U大连理工大学电气工程系112.输出特性

IC=f(UCE)∣IB=常数放大区IC/mA4321369UCE/VOIB=020A40A60A80A100A饱和区截止区输出特性iC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC工作方式大连理工大学电气工程系112.输出特性放IC/mA43大连理工大学电气工程系12

动态电流放大系数

2.穿透电流ICEO3.集电极最大允许电流

ICM4.集电极最大耗散功率

PCM

PC

=UCE×IC5.反向击穿电压U(BR)CEO静态电流放大系数

四、主要参数1.电流放大系数4321369ICUCEO放大区截止区饱和区过损耗区安全工作区U(BR)CEOICMPCM功耗曲线大连理工大学电气工程系12动态电流放大系数静态大连理工大学电气工程系139.2放大电路的工作原理一、电路组成BCERBRCUCCUBBUCCBCERBRC两个电源的放大电路一个电源的放大电路大连理工大学电气工程系139.2放大电路的工作原理一大连理工大学电气工程系14RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RBRC-UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋NPN管放大电路PNP管放大电路放大电路的简化画法：大连理工大学电气工程系14RBRC+UCC＋＋C1C2大连理工大学电气工程系15iBuBE二、信号的放大过程1.静态时

ui=0，直流电源单独作用。2.动态时

输入信号ui，

Ouit

iCuCE输出信号uo=uce

=－RC

icRBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋Otuit

uoOt

UBEOIBtOt

UCEOt

ICOtuoO信号的放大过程大连理工大学电气工程系15iBuBE二、信号的放大大连理工大学电气工程系169.3放大电路的静态分析一、静态工作点的确定

图解法

⑴在输入特性曲线上ICIBUBE

QUCEUCCUCC

RC

已知IB,

可确定Q点,可知

UBE

。⑵在输出特性曲线上已知IB,

可确定Q

点，

可知IC

,

UCE。

UBEIBOUCEICO输入特性输出特性Q大连理工大学电气工程系169.3放大电路的静态分析一大连理工大学电气工程系17RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋2.计算法直流通路的做法：(1)信号源中的电动势短路；(2)电容开路。IBRB

+UBE=UCCIC

=βIBUCE=UCC－RCICUCC－UBERBIB

=

IB＋

－RBRC+UCCUBE直流通路放大电路大连理工大学电气工程系17RBRC+UCC＋＋C1C2大连理工大学电气工程系18

[例9.3.1]在如图所示的固定偏置放大电路中，已知

UCC=6V，RB

=180kΩ，RC=2kΩ,

=50，晶体管为硅管。试求放大电路的静态工作点。RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋[解]IC

=IBUCE=UCC－RCICUCC－UBERBIB

=6－0.7180=mA

=0.0294mA

=50×0.0294mA=1.47mA=(6－2×1.47)V=3.06V大连理工大学电气工程系18[例9.3.1]大连理工大学电气工程系19二.静态工作点的影响1.当IB太小，Q

点很低，引起后半周截止失真。2.当IB太大，Q

点很高，引起前半周饱和失真。※

截止失真和饱和失真统称为非线形失真。UCEuCEOtIBiBOtICiCOtUCEuCEOtICiCOtIBiBOtuOOtuOOt截止失真饱和失真大连理工大学电气工程系19二.静态工作点的影响1.当大连理工大学电气工程系209.4放大电路的动态分析一、放大电路的主要性能指标

1.电压放大倍数Au其分贝值:|Au|(dB)=20lg|Au|定义：Uo

UiAu=

Uo

UiAu

=Uo

Ui

绝对值:

|Au|=Uom

Uim=当输入信号为正弦交流信号时,大连理工大学电气工程系209.4放大电路的动态分析一大连理工大学电气工程系21在放大电路中:2.输入电阻ri

定义：Ui

Iiri

=Ui

Iiri=当输入信号为正弦交流信号时

ri

RS＋ri

Ui

=Us

Us

RS＋ri

Ii

=

＋

Ui

－+_UsIiRS放大电路ri放大电路信号源输入电阻大连理工大学电气工程系21在放大电路中:大连理工大学电气工程系22ri

大

Ui大

Uo

大；

ri大

Ii

小可减轻信号源的负担；

ri

RS＋ri

Ui

=Us

Us

RS＋ri

Ii

=ri越大越好，ri

RS

。可见：

＋

Ui

－+_UsIiRS放大电路ri输入电阻大连理工大学电气工程系22ri大Ui大Uo大连理工大学电气工程系233.输出电阻ro

UOC

ISCro

=

UOC

ISCro

=当输入信号为正弦交流信号时：定义：其中:Ues=UOC=A0Ui

RL

RL＋ro

UoL

=UOC

RL

RL＋ro

|Au|

=|A0|

＋

Uo

－+_UesIoroRL放大电路负载输出电阻大连理工大学电气工程系233.输出电阻ro大连理工大学电气工程系24

若ro

小，带载能力强；反之带载能力差。

RL

RL＋ro

UoL

=UOC

RL

RL＋ro

|Au|

=|A0|

可见：

ro

越小越好，ro

RL。

＋

Uo

－+_UesIoroRL大连理工大学电气工程系24若ro小，带载能力强；反之带大连理工大学电气工程系254.放大电路的频率特性

幅频特性:|Au|

—f270o180o90oOf

相频特性:

—f

|Am|

fO|Au|f1f2通频带0.707|Am|大连理工大学电气工程系254.放大电路的频率特性大连理工大学电气工程系26[解](1)

ri

RS＋ri

Ui

=Us

9×103(1＋9)×103

=×10mV

=9mV

UOC

=|A0

|Ui

=100×9×10-3V

=0.9V=900mV

[例9.4.1]某放大电路的空载电压放大倍数|A0|

=100，输入电阻ri=9k

，输出电阻ro

=1k，试问:(1)

输入端接到Us

=10mV，RS

=1k

的信号源上，开路电压UOC应等于多少？(2)输出端再接上RL=9k

的负载电阻时，负载上的电压UoL应等于多少？这时电压放大倍数|Au

|是多少？大连理工大学电气工程系26[解](1)ri大连理工大学电气工程系27

RL

RL＋ro

|Au|

=

|A0|

(2)=

810mV

=

0.81V

RL

RL＋ro

UoL

=UOC

9×103(1＋9)×103

=×900×10-3V

9×103(1＋9)×103

=×100=90Uo

Ui或|Au|=8109==90大连理工大学电气工程系27RL|Au|=|大连理工大学电气工程系28二、放大电路的微变等效电路1.晶体管的交流小信号电路模型⑴输入端电压和电流的关系UBEΔIB为一个常数。IBIBUBE——称为晶体管的输入电阻。rbe=iBuBEOQiC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC电路图输入特性大连理工大学电气工程系28二、放大电路的微变等效电路1.大连理工大学电气工程系29

晶体管从输入端看，可以用一个等效的动态电阻rbe代替。rbe

可以估算：rbe=200+

26ICiC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC

＋Ｕbe

－BErbe

Ib电路图输入端口等效电路大连理工大学电气工程系29晶体管从输入端看，可以用一个等大连理工大学电气工程系30

＋Ｕce

－CIcE

Ib(2)输出端电压和电流的关系

在放大区:IC=βIB

从输出端看，可以用一个受控电流源代替。iC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC

＋Ｕbe

－BErbe

Ib

＋Ｕce

－CIcIb晶体管的小信号模型共射接法共集接法共基接法CE

IbIcBIbrbeCE

IbIcBIbrbe电路图大连理工大学电气工程系30＋CIcEIb(2)输出大连理工大学电气工程系31IiIbIcIoRBRC

＋

Uo

－

＋

Ui

－RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋2.放大电路的交流通路+_UsRsRL作法:C

短路，UCC短路。

IbIc

Ii＋Uo

－＋Ui

－BrbeCRBRCEIo

Ib放大电路交流通路微变等效电路BEC大连理工大学电气工程系31IiIbIcIoRBRC＋＋R大连理工大学电气工程系32Au=

Uo

Ui其中：RL=RC∥RL

′－Ic(RC∥

RL)Ibrbe

=

RL

rbe

=－′ri

Ui

Ii=Ii(RB∥rbe

)Ii

=

=RB∥

rbe≈

rbeUOC

ISCro=－IcRC

－Ic

=

=RC+_UsRsRL

IbIc

Ii＋Uo

－＋Ui

－BrbeCRBRCEIo

Ib微变等效电路大连理工大学电气工程系32Au=Uo其中：RL=RC大连理工大学电气工程系33[例9.4.2]求[例9.3.1]放大电路的空载电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。(1)空载电压放大倍数[解]26ICrbe=200+

=(200+50×)

261.47=1084Ao

=－RC

rbe=－50×21.084=－92.25ri

=RB

rbe(2)输入电阻=k

180×1.084180＋1.084=1.078k(3)输出电阻ro=RC=2kRBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋大连理工大学电气工程系33[例9.4.2]大连理工大学电气工程系349.5双极型晶体管基本放大电路一、共射放大电路1.电路组成

增加一个偏流电阻RB2，可以固定基极电位。

只要满足:I2>>IB

RB2RB1＋RB2

UB=UCC

选择参数时，一般取I2≈(5～10)IB。RB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RECE＋共射放大电路大连理工大学电气工程系349.5双极型晶体管基本放大大连理工大学电气工程系35(2)增加发射极电阻RE，可以稳定IC。

只要满足UB>>

UBE

≈

UBREUEREIE=

IC

=

1＋βIE

选择参数时,一般取

UB≈(5~10)UBE。TICEOIE

URE

ICIC

UBE

(3)增加CE

,避免Au下降。RB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RECE＋共射放大电路大连理工大学电气工程系35(2)增加发射极电阻RE，只要大连理工大学电气工程系36RB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RECE＋2.静态分析画直流通路RB1RC+UCCRB2REUB－UBEREIE=

IB

=

11＋

IE

IC=IB

UCE

=UCC－RC

IC－REIE

≈UCC－(RC＋RE)ICRB2RB1＋RB2

UB=UCC

共射放大电路的直流通路共射放大电路大连理工大学电气工程系36RB1RC+UCC＋＋C1C大连理工大学电气工程系373.动态分析RB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RECE＋+_USRSRLIiIbIcIoRB2RC

＋

Uo

－

＋

Ui

－IeRB1BEC

Ib

IiIcIoBrbeC

IbRB1RCE＋Uo

－＋Ui

－RB2共射放大电路的交流通路共射放大电路共射放大电路的微变等效电路大连理工大学电气工程系373.动态分析RB1RC+UCC大连理工大学电气工程系38Au=

Uo

Ui其中：RL=RC∥RL′－Ic(RC∥RL)Ibrbe

=

βRL

rbe=－′ri

Ui

Ii=Ii(RB1∥RB2∥rbe

)Ii

=

=RB1∥RB2∥rbe

≈rbeUOC

ISCro

=－IcRC

－Ic

=

=RC+_USRSRL

Ib

IiIcIoBrbeC

IbRB1RCE＋Uo

－＋Ui

－RB2共射放大电路的微变等效电路大连理工大学电气工程系38Au=Uo其中：RL=R大连理工大学电气工程系39RB+UCC

＋

uO

－

＋

ui

－C1C2＋＋RE1.电路组成二、共集放大电路2.静态分析RB+UCCRERBIB＋UBE＋RE(1＋)IB

=

UCCIC

=IB

UCE

=UCC－REIE

=UCC－RE

(1＋

)IB

UCC－UBERB+

(1＋)RE

IB=

共集放大电路共集放大电路的直流通路大连理工大学电气工程系39RB+UCC＋＋C1C2＋＋大连理工大学电气工程系403.动态分析

＋

uo

－RB+UCC

＋

ui

－C1C2＋＋RERE

＋

Uo

－

＋

Ui

－RBBEC+_USRS

IbIo

Ii

Ib

＋

Ui

－BrbeERE

＋

Uo

－RBCRL共集放大电路的交流通路共集放大电路共集放大电路的微变等效电路大连理工大学电气工程系403.动态分析＋RB+UC大连理工大学电气工程系41Au=Uo

Ui其中：RL=RE∥RL′ri

Ui

Ii=UOC

ISCro

=

(1＋)RL

rbe(1＋

)RL

=

′′≈1RB∥[rbe＋(1＋)RL]

=′(RS

RB)＋rbe1＋

=RE∥

+_USRS

IbIo

Ii

Ib

＋

Ui

－BrbeERE

＋

Uo

－RBCRL共集放大电路的微变等效电路大连理工大学电气工程系41Au=Uo其中：RL=RE大连理工大学电气工程系42RB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－CBC2＋＋RB2RE＋C1三、共基放大电路1.电路结构2.静态分析

IC=βIB

UCE=UCC－RC

IC－REIE

≈UCC－(RC＋RE)ICRB2RB1＋RB2

UB=UCC

RB1RC+UCCRB2REIB

=

11＋

IE共基放大电路共基放大电路的直流通路大连理工大学电气工程系42RB1RC+UCC＋＋CBC大连理工大学电气工程系433.动态分析IiRERC

＋

Uo

－

＋

Ui

－IoBEC+_USRSRB1RC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－CBC2＋＋RB2RE＋C1RL

IbIiRERC

＋

Uo

－

＋

Ui

－IoBECrbe

β

Ib共基放大电路的交流通路共基放大电路共基放大电路的微变等效电路大连理工大学电气工程系433.动态分析Ii大连理工大学电气工程系44Au=Uo

UiRL

rbe=′ro

UOC

ISC==RCri

Ui

Ii=rbe1＋

=RE∥

其中：RL=RC∥RL

′+_USRSRL

IbIiRERC

＋

Uo

－

＋

Ui

－IoBECrbe

β

Ib共基放大电路的微变等效电路大连理工大学电气工程系44Au=UoRL=′大连理工大学电气工程系459.6场效应型晶体管一、基本结构SiO2NMOS管PMOS管源极漏极SD铝片栅极

GBP型硅衬底

N+N+BN型硅衬底

P+P+源极栅极漏极SGD大连理工大学电气工程系459.6场效应型晶体管一、基本大连理工大学电气工程系46P型硅衬底

N+N+BSGD二、基本类型按导电沟道的不同分为：

N型沟道MOS管—NMOS管

P型沟道MOS管—PMOS管N型硅衬底

P+P+BSGDNMOS管PMOS管导电沟道++++大连理工大学电气工程系46N+N+BSGD二、基本类型按大连理工大学电气工程系47按导电沟道形成的不同分为：

增强型—简称E型耗尽型—简称D型场效应管的图形符号:GE型

NMOSSDBGE型

PMOSSDBD型

NMOSSDGBD型

PMOSSDGB大连理工大学电气工程系47按导电沟道形成的不同分为：大连理工大学电气工程系48三、工作原理形成反型层导电沟道的条件是：

E型NMOS管UGS>UGS(th)>0E型PMOS管UGS<UGS(th)<0D型NMOS管UGS>UGS(0ff)<0D型PMOS管UGS<UGS(off)>0

总之,改变UGS

,可以改变导通沟道的厚度和形状,从而实现控制ID。大连理工大学电气工程系48三、工作原理形成反型层导电沟大连理工大学电气工程系49四、特性曲线耗尽型NMOS管UGSIDUGS(off)O增强型NMOS管UGSIDUGS(th)O转移特性漏极特性UDSIDUGS=+UGS=+UGS=+OUDSIDUGS=0UGS=+UGS=-O大连理工大学电气工程系49四、特性曲线耗尽型NMOS大连理工大学电气工程系50耗尽型PMOS管增强型PMOS管转移特性漏极特性UGS(th)OIDUGSUGS(off)OIDUGSIDOUDSUGS=-

UGS

=-UGS=-OUDSUGS=+

UGS

=0UGS=-ID大连理工大学电气工程系50耗尽型PMOS管增强型PMO大连理工大学电气工程系519.7场效应型晶体管基本放大电路一、增强型MOS管共源放大电路DRG1RD+UDD

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2RG2RSRGGS1.静态时RG2RG1＋RG2

UG=UDD

当UGS>UGS(th)时,才能建立起反型层导电沟道。

ID=

ISUGS=UG－RSISUD=

UDD－RDID分压偏置共源放大电路大连理工大学电气工程系519.7场效应型晶体管基本放大连理工大学电气工程系522.动态时uo=－idRD

uG=UG＋uiuD=UDD－iDRDuGS=UGS＋

ugsiD=ID＋iduGSuGOuit

iDuDt

uoOt

UGOUGStOt

UDOt

IDO电压电流波形大连理工大学电气工程系522.动态时uo=－idRD大连理工大学电气工程系53

只要UGS>UGS(off),导电沟道就不会消失。

IG=01.静态时

uGS=－RSIS2.动态时与增强型一样。二、耗尽型MOS管共源放大电路RD+UDD

＋

uO

－

＋

ui

－C1C2RGRSGDS自给偏置共源放大电路大连理工大学电气工程系53只要UGS>UGS(off大连理工大学电气工程系549.8多级放大电路

级间耦合方式

阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。一、阻容耦合1.静态分析

前、后两级静态工作点彼此独立，互不影响。RB1RC

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RE1CE＋RB3+UCC

＋

uO

－C3＋RE2阻容耦合大连理工大学电气工程系549.8多级放大电路级间大连理工大学电气工程系552.动态分析US+_RSRL

＋

UO

－Io

IbIoIc

Ib＋Ui

－rbe

IbRE2RB

Ii

Ib

IirbeRB1RCRB2RB1RC

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RE1CE＋RB3+UCC

＋

uO

－C3＋RE2微变等效电路阻容耦合大连理工大学电气工程系552.动态分析US+RSRL大连理工大学电气工程系56⑴Au=Au1×Au2

其中：RL1=ri2,

⑵ri=ri1⑶ro=ro2

′RL1=RC1∥ri2。US+_RSRL

＋

UO

－Io

IbIoIc

Ib＋Ui

－rbe

IbRE2RB

Ii

Ib

IirbeRB1RCRB2

阻容耦合放大电路，只能放大交流信号，无法传递直流信号。微变等效电路大连理工大学电气工程系56⑴Au=Au1×Au2′RL大连理工大学电气工程系571.静态分析

前后级静态工作点相互影响，相互制约；不能独立设置。2.动态分析

分析方法同直接耦合放大电路。可以放大直流信号。3.零点漂移

二、直接耦合RB1RC

＋

ui

－C1＋RB2RE1RB3+UCC

＋

uo

－RE2直接耦合大连理工大学电气工程系571.静态分析二、直接耦合大连理工大学电气工程系58[例9.6.1]如图所示放大电路,已知RB1

=33k，RB2

=RB3

=10k,RC=2k,RE1

=RE2

=1.5k,两晶体管的1=2=60,rbe1

=rbe2

=0.6k。求总电压放大倍数。RL1

=ri2

[解]第一级为共射放大电路,它的负载电阻即第二级的输入电阻。=RB3∥[rbe2＋(1＋2)RE2]RB1RC

＋

ui

－C1C2＋＋RB2RE1CE＋RB3+UCC

＋

uO

－C3＋RE2大连理工大学电气工程系58[例9.6.1]大连理工大学电气工程系59=k10×[0.6×(1＋60)×1.5]10＋[0.6×(1＋60)×1.5]=8.46k=k2×103×8.46×1032×103＋8.46×103=1.62kAu1

=－

1RL1

rbe′1.620.6=－60×

=－162

第二级为共集放大电路,可取Au

=1，Au

=Au1×Au2=－162×1

=－162

RL1=RC∥RL1′RL1=RB3∥[rbe2＋(1＋2)RE2][解]大连理工大学电气工程系59=大连理工大学电气工程系609.9差分放大电路

IC1＝IC2

UC1=UC2Uo

=UC1－UC2

=0一、工作原理1.静态时

ui1=ui2

=0

RC+UCC

＋uo－

＋

ui1

－RERC

＋

ui2

－－UEET1T2基本差分放大电路大连理工大学电气工程系609.9差分放大电路I大连理工大学电气工程系61(1)

共模输入信号

ui1=ui2

uc1=uc2

uo=uc1－uc2

=0

对共模信号无放大作用；即Ac=0。

2.动态时

RE抑制零点漂移的过程T↑iRE↑→uRE↑

→iB1↓→iB2↓↓↓iC1↑

iC2↑uBE↑

uBE↑RC+UCC

＋uo－

＋

ui1

－RERC

＋

ui2

－－UEET1T2基本差分放大电路大连理工大学电气工程系61(1)共模输入信号ui1=大连理工大学电气工程系62(2)差模输入信号

ui1=ui2

uc1=

uc2

uo=uc1

uc2=2uc1对差模信号有放大作用,即Ad≠0。

Ad

AcKCMR=

共模抑制比：RC+UCC

＋uo－

＋

ui1

－RERC

＋

ui2

－－UEET1T2基本差分放大电路大连理工大学电气工程系62(2)差模输入信号ui1=大连理工大学电气工程系63RC+UCC

uo

uiRERC－UEE双端输入—单端输入双端输出—单端输出二、输入和输出方式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1.反相输入ui1

=

ui/2+_ube1ui2=－ui/2+_

设ui

增加，ui0→

uBE1

0→

ic1

0→

uo

0可见:输入和输出电压的相位相反，故称反相输入。

反相输入大连理工大学电气工程系63RC+UCCuouiRE大连理工大学电气工程系642.同相输入ui1

=－ui/2+_ube1ui2=ui/2+_

ui

0→ube1

0→

ic1

0→

uo

0设ui增加

uiRC+UCC

uoRERC－UEE双端输出时，uo=2uc1；单端输出时，uo=uc1。可见:输入和输出电压的相位相同，故称同相输入。同相输入大连理工大学电气工程系642.同相输入ui1=－ui/大连理工大学电气工程系659.10功率放大电路一、功率放大电路概述

特点是输出功率大；效率高。PO

PEη=×100%

η↑，但波形严重失真。3.甲乙类放大

η界于以上二者之间。1.甲类放大

波形不失真,但η低。2.乙类放大

甲类放大乙类放大uCEiCtIav=ICt

UCEOOUCE=UCCIC=0iCttIavOOuCE大连理工大学电气工程系659.10功率放大电路一、功大连理工大学电气工程系66二、乙类放大互补对称放大电路+UCCRL

＋

ui

－－UCCRL

－

ui

＋两个独立的共集放大电路乙类放大互补对称电路+UCC

＋

ui

－－UCCRL1.电路组成静态时

ui

=0

IB=0，IC=0；

iL=0，uo=0。故为乙类放大。大连理工大学电气工程系66二、乙类放大互补对称放大电路+U大连理工大学电气工程系673.动态时负半周ui＜0，

NPN管截止,PNP管放大。

正半周ui＞0,NPN管放大,PNP管截止；iL1iL2交越失真

IB和IC不宜为0，应将静态工作点提高一点，以避开输入特性的死区。uitOuotO+UCC

＋

ui

－－UCCRL乙类放大互补对称电路乙类放大互补对称电路的波形大连理工大学电气工程系673.动态时负半周ui＜大连理工大学电气工程系68三、甲乙类放大互补对称放大电路1.静态时有一个合适的IB；

IB≠0，IC≠0；

故为甲乙类放大。

当ui＜0，

T1管截止，T2管放大。2.动态时当ui＞0，

T1管放大，T2管截止；T2T1+UCC

＋

ui

－－UCCRLRB2RB1D1D2

＋

uo

－iL1iL2乙类放大互补对称电路大连理工大学电气工程系68三、甲乙类放大互补对称放大电路1.第9章

结束

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结束下一章上一章返回知识回顾KnowledgeReview祝您成功！知识回顾KnowledgeReview祝您成功！71第9章基本放大电路9.1双极型晶体管9.2放大电路的工作原理

9.3放大电路的静态分析9.4放大电路的动态分析9.5双极型晶体管基本放大电路9.6场效应型晶体管9.7场效应型晶体管基本放大电路

9.8多级放大电路

9.9差分放大电路

9.10功率放大电路

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返回主页1第9章基本放大电路9.1双极型晶体管大连理工大学电气工程系72BEC9.1双极型晶体管

一、基本结构

PNP型：NPN型：NPN基极

基区

集电极

集电区

集电结

发射极

发射区

发射结

NPNPNP基极

基区

集电极

集电区

集电结

发射极

发射区

发射结

PNPCBE结构示意图和图形符号大连理工大学电气工程系2BEC9.1双极型晶体管一大连理工大学电气工程系73二、工作状态条件:发射结正偏,集电结反偏。

发射区发射载流子

→形成电流IE

少部分在基区被复合

→形成IB

大部分被集电区收集

→形成IC

1．放大状态⑴电流的形成NPNB

E

CRCUCCUBBRB晶体管中载流子的运动过程IEICIB大连理工大学电气工程系3二、工作状态条件:发射结正偏,大连理工大学电气工程系74⑵电流的关系

IE=IB+IC

当IB=0时，

直流(静态)电流放大系数

交流(动态)电流放大系数≈ICIBIC－ICEOIBβ

=ICIBβ=

UCE=常数

ICIB≈IC=ICEONPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIB电路图大连理工大学电气工程系4⑵电流的关系当IB=大连理工大学电气工程系75IB微小的变化，会产生IC很大的变化。IC

=βIB

。0＜UCE＜UCC，

UCE

=UCC－RC

IC

。晶体管相当于通路。⑶特点大连理工大学电气工程系5IB微小的变化，会产生IC很大大连理工大学电气工程系76特点：

IB↑,IC基本不变。

IC≈UCC

/RC。

UCE≈0。晶体管相当于短路。条件:发射结正偏,集电结正偏。IB↑,IC

↑UCE=(UCC－RCIC)↓

ICM=UCC/RC2.饱和状态电路图NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIBCERCUCC饱和状态时的晶体管大连理工大学电气工程系6特点：条件:发射结正偏,集电结正大连理工大学电气工程系77特点：

IB=0IC=0UCE=UCC

晶体管相当于开路。3.截止状态条件:发射结反偏,集电结反偏。电路图CERCUCC截止状态时的晶体管NPNB

E

CRCUCCUBBRBIEICIB大连理工大学电气工程系7特点：3.截止状态条件:发射结反大连理工大学电气工程系78晶体管处于放大状态。

(2)开关S合向b时

[例9.1.1]

图示电路，晶体管的=100，求开关S合向a、b、c

时的IB、IC

和UCE，并指出晶体管的工作状态（忽略UBE

）。[解](1)开关S合向a时

UBB1RB15

500×103

IB==A=0.01mAIC=IB

=100×0.01mA=1mAUCE=UCC－RCIC

=(15－5×103×1×10－3)V=10VUCC=15V

UBB1=5V

UBB2=1.5VRB1=

500kRB2=

50kRC=

5kUBB1SBCERCUCCRB1UBB2RB2abc大连理工大学电气工程系8晶体管处于放大状态。大连理工大学电气工程系79UCE=0V晶体管处于饱和状态。因为若

IC=IB=100×0.1mA=10mA

UCE=UCC－RCIC

=(15－5×103×10×10－3)V=－35VUCE＜0，这是不可能的，即不可能处于放大状态。

(3)开关S合向c时

IB=0，IC=0，UCE=UCC=15V晶体管处于截止状态。UCCRC＞=3mAUCCRC15

5×103

IC==A=3mAUBB1SBCERCUCCRB1UBB2RB2abcUBB1RB25

50×103

IB==A=0.1mA大连理工大学电气工程系9UCE=0VUCC＞大连理工大学电气工程系80三、特性曲线1.输入特性

IB=f(UBE)UCE=常数

UCE≥1V25℃UCE≥1V75℃80604020UBE/VIB/AO0.40.8※

硅管：UBE0.7V

锗管：UBE0.3ViC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC输入特性工作方式大连理工大学电气工程系10三、特性曲线1.输入特性U大连理工大学电气工程系812.输出特性

IC=f(UCE)∣IB=常数放大区IC/mA4321369UCE/VOIB=020A40A60A80A100A饱和区截止区输出特性iC

＋

uCE

－

＋

uBE

－iBBEC工作方式大连理工大学电气工程系112.输出特性放IC/mA43大连理工大学电气工程系82

动态电流放大系数

2.穿透电流ICEO3.集电极最大允许电流

ICM4.集电极最大耗散功率

PCM

PC

=UCE×IC5.反向击穿电压U(BR)CEO静态电流放大系数

四、主要参数1.电流放大系数4321369ICUCEO放大区截止区饱和区过损耗区安全工作区U(BR)CEOICMPCM功耗曲线大连理工大学电气工程系12动态电流放大系数静态大连理工大学电气工程系839.2放大电路的工作原理一、电路组成BCERBRCUCCUBBUCCBCERBRC两个电源的放大电路一个电源的放大电路大连理工大学电气工程系139.2放大电路的工作原理一大连理工大学电气工程系84RBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋RBRC-UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋NPN管放大电路PNP管放大电路放大电路的简化画法：大连理工大学电气工程系14RBRC+UCC＋＋C1C2大连理工大学电气工程系85iBuBE二、信号的放大过程1.静态时

ui=0，直流电源单独作用。2.动态时

输入信号ui，

Ouit

iCuCE输出信号uo=uce

=－RC

icRBRC+UCC

＋

uo

－

＋

ui

－C1C2＋＋Otuit

uoOt

UBEOIBtOt

UCEOt

ICOtuoO信号的放大过程大连理工大学电气工程系15iBuBE二、信号的放大大连理工大学电气工程系869.3放大电路的静态分析一、静态工作点的确定

图解法

⑴在输入特性曲线上ICIBUBE

QUCEUCCUCC

RC

已知IB,

可确定Q点,可知

UBE

。⑵在输出特性曲线上已知IB,

可确定Q

点，