8第2章基本放大电路5.ppt

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1、2 2.1.1 基本放大电路的基本放大电路的组成组成2.4 2.4 静态工作点的静态工作点的稳定稳定 2.52.5 射极输出器射极输出器2.62.6 多级多级放大电路及其放大电路及其极间耦合极间耦合方式方式2 2.2.2 放大电路的放大电路的静态分析静态分析2 2.3.3 放大电路的放大电路的动态分析动态分析第二章第二章 基本放大电路基本放大电路2.72.7 差动差动放大电路放大电路2.82.8 功率功率放大电路放大电路1T+2.5 射极输出器射极输出器(共集放大电路共集放大电路)从发射极和地之从发射极和地之间取输出电压。间取输出电压。一、静态分析一、静态分析IB=UCC UBERB+(1+)

2、REUCE=UCC IEREIE=(1+)IBRE UCEUBERBIBUCCIE直流通路直流通路uiuoRSC1RBC2RERLUCC2共集放大电路的交流通路共集放大电路的交流通路+UCCRBREC1C2TuouiRLTuiuoRERBibieuceRLRSuSBECic二、动态分析二、动态分析3共集放大电路的微变等效电路共集放大电路的微变等效电路TuiuoRERBibieuceRLRSusBECicrbe EBCIiUoriIbIb IeUiUSRERLRBRSroIo41.电压放大倍数电压放大倍数2.输入电阻输入电阻ri=RB/rbe+(1+)(RE/RL)rbe EBCIiUoriIb

3、Ib IeUiUSRERLRBRSroIoAu=(1+)(RE/RL)rbe+(1+)(RE/RL)13.输出电阻输出电阻rbe ro=（1+）RS/RB+/RE二、动态分析二、动态分析5TuiuoRCRBiiibicuceubeRLRSus共共射射交流电路交流电路TuiuoRERBibieuceRLRSusBECic共共集集交流电路交流电路 Au=-RC/RLrbeAu=(1+)(RE/RL)rbe+(1+)(RE/RL)1ri=RB/rbe ri=RB/rbe+(1+)(RE/RL)ro=RCUIrbe ro=（1+）RS/RB+/RE大大较小较小比较比较6三、射极输出器的三、射极输出器的

4、特点特点：（1 1）电压放大倍数小于电压放大倍数小于1 1，但近似等于，但近似等于1 1。（2 2）输出电压与输入电压同相，具有跟随作用。输出电压与输入电压同相，具有跟随作用。（3 3）输入电阻高，输出电阻低。输入电阻高，输出电阻低。（4 4）无电压放大，但有电流和功率放大。无电压放大，但有电流和功率放大。共射放大电路共射放大电路对电压对电压,电流和功率都有放大作电流和功率都有放大作用用,缺点缺点是输入电阻比较是输入电阻比较小小,输出电阻比较输出电阻比较大大7四、射极输出器的四、射极输出器的应用应用用射极输出器作多级放大电路的用射极输出器作多级放大电路的输入级、输出级输入级、输出级或或中间级中

5、间级。作输出级时作输出级时，ro 低，可以稳定低，可以稳定UO，提高带负载能力；，提高带负载能力；作中间级时作中间级时（接在两级共发射级放大电路之间），（接在两级共发射级放大电路之间），可以起阻抗变换作用，改善整个放大电路的性能可以起阻抗变换作用，改善整个放大电路的性能。作输入级时作输入级时，ri 高，可以减小放大电路对信号源的影响；高，可以减小放大电路对信号源的影响；8例：例：在图在图(a)所示电路中，已知所示电路中，已知 1=50，rbe1=0.96k，（1）当负载当负载RL变化变化50%，即由，即由3k 变为变为1.5 k 时，时，试计算电压放大倍数的相对变化量；试计算电压放大倍数的相对

6、变化量；UCCRB1RC1C1C2TRLuo RB2RE+CE+12k 2k 27k 3k ui（a）9解：解：当当 RL=3k 时时当当 RL=1.5k 时时 （1 1）只有第一级）只有第一级:Au=1RC1/RLrbe=503/30.96=78Au=1RC1/RLrbe=503/1.50.96=52UCCRB1RC1C1C2TRLuo RB2RE+CE+12k 2k 27k 3k ui（a）10解：解：UCCRB1RC1C1C2TRLuo RB2RE+CE+12k 2k 27k 3k ui（a）电压放大倍数的相对变化量电压放大倍数的相对变化量|Au|Au|=|52(78)|78|=33.3

7、%11UCCRB1RCC1C2T1RLuo RB2RE1+CE+RB3RE2C3+T227k 12k 3k 2k 300k 3k ui+15V（b）（2）如果在这个放大电路和负载之间加一级如果在这个放大电路和负载之间加一级射极射极输出器作输出级，如图输出器作输出级，如图(b)所示，并已知：三极管所示，并已知：三极管T2的的 2=50，rbe2=1k，再计算，再计算RL变化变化50%时，总时，总电压放大倍数的相对变化量电压放大倍数的相对变化量。12UCCRB1RC1C1C2T1RLuo RB2RE1+CE+RB3RE2C3+T227k 12k 3k 2k 300k 3k ui+15V（b）解：解

8、：rbe1 RC1RB1RB3 rbe2 2Ib2b2Ib1b1Ib2b2RB2RLRE2Uori2 1Ib1b1Ui两级放大电路的微变等效电路两级放大电路的微变等效电路13两级放大电路的微变等效电路两级放大电路的微变等效电路当当RL=3k 时时ri2=RB3/rbe2+(1+2)(RE2/RL)=300/1+(1+50)(3/3)=61.6 k rbe1 RC1RB1RB3 rbe2 2Ib2b2Ib1b1Ib2b2RB2RLRE2Uori2 1Ib1b1UiRC1/ri2Au1=1rbe1=503/61.60.96=149Au2=(1+2)(RE2/RL)rbe2+(1+2)(RE2/RL

9、)=(1+50)(3/3)1+(1+50)(3/3)=0.987Au=Au1Au2=(149)0.987=14714当当RL=1.5k 时时ri2=300/1+(1+50)(3/1.5)=44.3 k Au1=503/44.30.96=146Au2=(1+50)(3/1.5)1+(1+50)(3/1.5)=0.98Au=Au1Au2=(146)0.98=143.电压放大倍数的相对变化量电压放大倍数的相对变化量|Au|Au|=|143 (147)|147|=2.72%15可见在负载变化相同的情况下，接入射极输出可见在负载变化相同的情况下，接入射极输出器作输出级后，器作输出级后，电压放大倍数的稳定

10、性明显提高了。电压放大倍数的稳定性明显提高了。尽管尽管射极输出器本身的射极输出器本身的电压放大倍数电压放大倍数近似等于近似等于1，但，但由于它的输入电阻高，由于它的输入电阻高，提高了第一级的电压放大倍提高了第一级的电压放大倍数，因而总电压放大倍数比单独一级时也提高了很数，因而总电压放大倍数比单独一级时也提高了很多。多。结结 论论:16简介简介共基共基放大电路的放大电路的特点特点:UCCRB1RCC1C2TRLuo RB2RE+CB+ui（a）1.1.发射极输入发射极输入,集电极集电极输出输出,故故无电流放大作无电流放大作用用,但有电压及功率放但有电压及功率放大作用大作用;TuiuoRCREii

11、RLRSusBCE2.2.输入电阻输入电阻ri比共射电比共射电路路小小;3.3.输出电阻输出电阻ro与共射电与共射电路路相同相同.17影响放大质量的几个因素影响放大质量的几个因素:1.1.非线性失真非线性失真-Q Q点过低点过低(截止失真截止失真),Q),Q点过高点过高(饱和失真饱和失真););若输入信号幅度过大若输入信号幅度过大(双向失真双向失真););2.2.静态工作点的稳定静态工作点的稳定-*-*温度的影响温度的影响;*稳定静稳定静态工作点的方法态工作点的方法:分压式偏置电路分压式偏置电路3.3.频率失真频率失真-由于电路中耦合电容由于电路中耦合电容,晶体管极间晶体管极间电容及线路分布电

12、容的影响电容及线路分布电容的影响,使含有多种频率使含有多种频率(如音如音乐信号乐信号)的输入信号经过放大电路时的输入信号经过放大电路时,产生低频或高产生低频或高频段电压放大倍数下降频段电压放大倍数下降,则对各种频率的信号放大则对各种频率的信号放大倍数各不相同倍数各不相同,使信号产生失真使信号产生失真,即频率失真即频率失真.18 fLfLfHfHffAuAuo0.707Auo090 180 270单级单级放大电路的频率特性放大电路的频率特性0中频段中频段 高频段高频段 低频段低频段通频带通频带幅频特性幅频特性相频特性相频特性在工业电子技在工业电子技术中术中,最常用的最常用的是低频放大电是低频放大

13、电路路(2010kHz)在低频段在低频段:耦合电容容抗较大耦合电容容抗较大较大的分压较大的分压 Au 在高频段在高频段:晶体管极间电容及联晶体管极间电容及联线分布电容容抗减小线分布电容容抗减小使输出总阻抗减小使输出总阻抗减小UO Au 19第一级第一级第二级第二级第第n-1级级第第n级级输输入入输输出出功放级功放级耦合耦合耦合方式：耦合方式：直接耦合直接耦合阻容耦合阻容耦合变压器耦合变压器耦合 输入信号微弱输入信号微弱(mV(mV或或uVuV级级),),需要多级放大电需要多级放大电路将其连续放大到一定电压幅值或功率才能推动路将其连续放大到一定电压幅值或功率才能推动负载工作。负载工作。2.6 多

14、级放大电路及其级间耦合方式多级放大电路及其级间耦合方式20RB1RC1C1C2RST1RB2RE 1+CEusUCCRB3RC2C3T2RLuo+第一级第一级第二级第二级一、一、阻容耦合阻容耦合多级放大电路多级放大电路以两级阻容耦合放大电路为例以两级阻容耦合放大电路为例两级之间通过耦合电容两级之间通过耦合电容C2及下级输入电阻联接及下级输入电阻联接21一、一、阻容耦合阻容耦合多级放大电路多级放大电路 该耦合方式该耦合方式只能放大交流信号只能放大交流信号;一般应用于多级一般应用于多级分立元件放大电路分立元件放大电路中中;因因在在集成电路集成电路中较大容量的电容不易制造中较大容量的电容不易制造,所

15、以集成电路中级间联接所以集成电路中级间联接采用直接耦合方式采用直接耦合方式.22前级前级后级后级+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US+-+-+-23对耦合电路的对耦合电路的要求要求：动态动态:减少压降损失减少压降损失 静态：静态：波形不失真波形不失真保证保证各级各级Q点点设置合适设置合适241.静态静态:2.动态动态:ri2分析分析:+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US+-+-+-Uo1+-U

16、i2+-ri2 =RL1静态工作点与单级相同。静态工作点与单级相同。考虑考虑级间影响级间影响251）多级放大电路的电压放大倍数）多级放大电路的电压放大倍数Au等于各级电压放大倍数等于各级电压放大倍数之积，即之积，即 Au=Au 1Au22）多级放大电路的输入电阻多级放大电路的输入电阻ri是第一级的输入电阻，即是第一级的输入电阻，即ri=ri13）多级放大电路的输出电阻）多级放大电路的输出电阻ro是最后一级的输出电阻，即是最后一级的输出电阻，即ro=ro2 由于电容的隔直作用，阻容耦合放大电路中，前后级的静态由于电容的隔直作用，阻容耦合放大电路中，前后级的静态工作点彼此独立，互不影响，可按前面介

17、绍的方法计算。工作点彼此独立，互不影响，可按前面介绍的方法计算。1、阻容耦合放大电路、阻容耦合放大电路静态静态分析分析2、阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路动态动态分析分析26RB1RC1C1C2RST1RB2RE 1+CEusUCCRB3RC2C3T2RLuo+第一级第一级第二级第二级两级阻容耦合放大电路的微变等效电路两级阻容耦合放大电路的微变等效电路rbe1 RC1RLRB1RSRB3 rbe2 RB2RC2Uo1Ui2ri2USUiUoIb2 Ib1Ib1 Ib2271 1）电压放大倍数）电压放大倍数Au=Au1Au2Au1=1RC1/ri2rbe1Au2=2RC2/RLrbe22 2）输

18、入电阻）输入电阻ri=ri1=RB1/RB2/rbe1 3 3）输出电阻）输出电阻ro=ro2=RC2 两级阻容耦合放大电路的微变等效电路两级阻容耦合放大电路的微变等效电路rbe1 RC1RLRB1RSRB3 rbe2 RB2RC2Uo1Ui2ri2USUiUoIb2 Ib1Ib1 Ib228设设:1=2=50,rbe1=2.9K ,rbe2=1.7K试求试求（1）静态工作点；（）静态工作点；（2）Au、ri、r0。+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US+-+-+-例：例：29（1）、静态分析：

19、）、静态分析：折算折算R1+UCCRC1C1C2RE1RL1+ui-+uo-IE1IB1IC1-UBE+UCE-=0.01mA=0.5mAUCE1=10.5V30I2IB2R2+UCCRC2C1C3RB2CERE2RL+ui2-+uo-VBUCE2IC2IE2I1VER3UCE2=UCC-（RC2+RE2）IC2=8.3V=1.03V=5.46V31（2）动态分析：）动态分析：+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US+-+-+-画交流通路画交流通路32+UCCRS1M(+24V)R120KUi27

20、KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US+-+-+-Au=RE1R2R3RC2RLRSR1+-+-+-Uo1+-Ui2+-33RE1R2R3RC2RLRSR1+-+-+-=1.7KRL1=RE1/ri2=RE1/R2/R3/rbe2 rbe2ri234RE1R2R3RC2RLRSR1+-+-+-=0.968(-147)(-147)=-142.3Au1=35RE1R2R3RC2RLRSR1+-+-+-ri=R1/rbe1+（+1)RL1 =1000K/(2.9+511.7)K 82Kro=RC2=10K36二、直接耦合两级放大电路二、直接耦合两

21、级放大电路RB1RC1RST1RB2RE1uS+UCCRB3RC2T2RE2uo第一级第一级第二级第二级37二、直接耦合两级放大电路二、直接耦合两级放大电路 该耦合方式既能该耦合方式既能放大交流信号放大交流信号又能又能放大缓放大缓慢变化或直流信号慢变化或直流信号;在在集成电路集成电路中中采用直接耦合方式采用直接耦合方式.?直接耦合看似简单直接耦合看似简单,实际上有两个严重实际上有两个严重问题需要解决问题需要解决:381.前后级前后级静态工作静态工作点点的的相互影响相互影响;uiRC1RB2T1RB1+-+UCCuoRC2T2RE2+-利用电阻利用电阻RE2提高提高T2发射极的电位发射极的电位

22、获得合适的静获得合适的静态工作点态工作点;同时使同时使T1的的UCE1 UO1 392.零点漂移零点漂移:uot0 当当 ui=0 时：时：uiRC1RB2T1RB1+-+UCCuoRC2T2RE2+-+UCE1-IE2CE其输出电压应保持不变，其输出电压应保持不变，有时会将信号淹没。有时会将信号淹没。原因原因:温度、电源电压的波温度、电源电压的波动和电路元件参数的变化动和电路元件参数的变化402.7 差动放大电路差动放大电路一、一、用途用途 在多级直接耦合放大电路中在多级直接耦合放大电路中,抑制零点漂移的抑制零点漂移的最有效的方法就是最有效的方法就是前置级前置级采用采用差动放大电路差动放大电

23、路.+UCCT1T2ui1ui2RCRCuORPREEE+二、二、典型电路典型电路411、结构上：、结构上：对称，静态工作点相同。对称，静态工作点相同。2、能抑制零点漂移、能抑制零点漂移ui1=ui2时时IC1=IC2UC1=UC2uO=UC1-UC2=0+UCCT1T2ui1ui2RCRCuORPREEE+42 IC1=IC2 UC1=UC2uO=UC1+UC1（UC2+UC2）=0当温度变化时：当温度变化时：+UCCT1T2ui1ui2RCRCuORPREEE+433、信号输入类型、信号输入类型共模输入共模输入:1ui1=ui2共模电压放大倍数共模电压放大倍数:（大小相同；相位相同）（大小

24、相同；相位相同）uO=UC1-UC2=0Au=0 对共模信号无放大作用。对共模信号无放大作用。+UCCT1T2ui1ui2RCRCuORPREEE+共模信号共模信号:如如:温度变化温度变化,50Hz,50Hz交流电交流电磁干扰等磁干扰等u0=Au（ui1-ui2)442差模输入差模输入:ui1=-ui2（大小相同；相位相反）（大小相同；相位相反）设设ui10,ui20 UC10ui2：IC10uO=UC1-UC2uO=2 UC1uO=2 UC2或或差模电压放大倍数差模电压放大倍数 对差模信号有放大作用。对差模信号有放大作用。Au=0是放大器的有效输入是放大器的有效输入453比较输入比较输入:u

25、i1,ui2不共模也不差模不共模也不差模,为任意输入。为任意输入。u0=Au（ui1-ui2)=Au ui差模分量差模分量:共模分量共模分量:uduC分解分解:2ui1-ui2=2ui1+ui2=ui1=uC+udui2=uC-ud叠加叠加:例例:ui1=20 mV,ui2=10 mV则：则：ud=5mV,uc=15mV ui1=15mV+5mV,ui2=15mV-5mV46EE的作用的作用:用于抵消用于抵消RE上的直流压降上的直流压降,增大信号的工作范围增大信号的工作范围.+UCCT1T2ui1ui2RCRCuORPREEE+47RE：共模反馈电阻共模反馈电阻对共模信号能稳定工作点，限制每个管子的对共模信号能稳定工作点，限制每个管子的漂移范围漂移范围;而不影响差模信号的放大效果。而不影响差模信号的放大效果。+UCCT1T2ui1ui2RCRCuORPREEE+48RP：调零电位器调零电位器(阻值较小阻值较小)ui=0时，时，uO=0时时,调节调节RP 使使uO=0。+UCCT1T2ui1ui2RCRCuORPREEE+49+UCCT1T2ui1ui2RCRCuORPREEE+4、输入、输入-输出方式输出方式(1)双入双入-双出双出(2)单单入入-双出双出(3)双双入入-单出单出(4)单单入入-单出单出50