第三章 放大電路基礎(chǔ)

1、第三章第三章 放大電路基礎(chǔ)放大電路基礎(chǔ)3.1 3.1 放大電路的基本知識放大電路的基本知識 一一. .放大電路的組成放大電路的組成信號源放大電路直流電源負(fù)載信號源含有兩種：電壓源和電流源。信號源含有兩種：電壓源和電流源。表示符號為：表示符號為： souR+-無內(nèi)阻電壓源電流源內(nèi)阻無 窮大Rssi放大電路：通常由多級基本單元放大電路組放大電路：通常由多級基本單元放大電路組成。成。 第一級第二級第n-1級第n級稱前置級稱前置級和中間級完成電壓放大完成功率放大末前級輸出級對其中每一級：對其中每一級： 輸出端輸入端我們稱之為我們稱之為四端網(wǎng)絡(luò)四端網(wǎng)絡(luò)。 直流電源：直流電源： 提供放大電路必須的偏置電壓

2、等任務(wù)。提供放大電路必須的偏置電壓等任務(wù)。 二二. .放大電路的主要性能放大電路的主要性能 1.放大能力：表示放大器的輸出放大能力：表示放大器的輸出/輸入的信號強(qiáng)度比或稱輸入的信號強(qiáng)度比或稱 放大倍數(shù)放大倍數(shù)(增益增益)A A（Amplater)Amplater)uuAiou電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) 另外還常用 ：20Au)(dBAlug稱為電壓增益， 單位是分貝。 與分貝的轉(zhuǎn)換 .0010.010.10.7071101001000-60-40-20-30204060AuAulg20Au電流放大倍數(shù)： iiAioi（基本不用） 功率放大倍數(shù): PPAiop（基本不用）1）輸入電阻）輸入電阻Ri

3、從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻電阻.定義為：定義為：Ri=ui / ii一般來說（不考慮阻抗匹配），一般來說（不考慮阻抗匹配）， Ri越大越好。越大越好。（1）Ri越大，越大，ii就越小，從信號源索取的電流越小。就越小，從信號源索取的電流越小。（2）當(dāng)信號源有內(nèi)阻時，）當(dāng)信號源有內(nèi)阻時， Ri越大，越大， ui就越接近就越接近uS。iiuiRiuSRS信號源信號源Au輸入端輸入端輸出端輸出端2、輸入、輸入/輸出電阻輸出電阻提 示：n輸入電阻為交流電阻，其定式也為純交流量之比。n計(jì)算輸入電阻時，應(yīng)先斷開輸入端，然后向里看，根據(jù)電路形式進(jìn)行計(jì)算。2）輸出電阻）輸出電阻

4、Ro從放大電路輸出端看進(jìn)從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效電阻。定義為：去的等效電阻。定義為：RO=uO/iOAuuS輸出端輸出端開路開路Rouso輸出端開路輸出端開路放大電路放大電路放大電路放大電路uOiOuOiO提提 示示 求輸出電阻時，應(yīng)斷開輸出端，即斷開負(fù)載。 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載的能力，輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載的能力，一般一般來說來說 （不考慮阻抗匹配）（不考慮阻抗匹配） Ro越小越好越小越好, ,Ro越小，越小，放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，反之則差。放大電路帶負(fù)載的能力越強(qiáng)，反之則差。 3）通頻帶與頻率失真）通頻帶與頻率失真 通頻帶：通頻帶： 由于放大電路中容抗元件和感抗元件的

5、由于放大電路中容抗元件和感抗元件的影響會造成以下兩方面結(jié)果：一是電壓放大影響會造成以下兩方面結(jié)果：一是電壓放大倍數(shù)與頻率變化的關(guān)系稱幅頻特性，二是輸倍數(shù)與頻率變化的關(guān)系稱幅頻特性，二是輸出信號與輸入信號的相位差隨頻率變化的關(guān)出信號與輸入信號的相位差隨頻率變化的關(guān)系稱相頻特性。系稱相頻特性。ffffAAuumLH中頻段 幅頻特性曲線 相頻特性曲線 稱通頻帶0.707Aum=Aum/1.414BW9045-45-90BW=fH-fL()( 頻率失真頻率失真 最大不失真輸出幅度最大不失真輸出幅度iCuCEuo輸出的輸出的最大不最大不失真電失真電壓壓UCmib靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q最大不失真電最大不失

6、真電流流ICm幅度幅度理想工作狀態(tài)圖理想工作狀態(tài)圖 根據(jù)放大電路公共端的不同，一根據(jù)放大電路公共端的不同，一個三極管可構(gòu)成三種形式的基本放大個三極管可構(gòu)成三種形式的基本放大電路，分別為共射極，共基極，共集電路，分別為共射極，共基極，共集電集。各有不同用途。電集。各有不同用途。 3 3、2 2 三種基本組態(tài)放大電路三種基本組態(tài)放大電路(一一)、固定偏置共射極放大電路、固定偏置共射極放大電路RRB+VCCuCCC12CiouEB一、共射極放大電路一、共射極放大電路RB為基極偏置電阻，它可以決定三極管是工作在放大區(qū)還是其它（開關(guān)、飽和）區(qū)。 RC為集電極負(fù)載電阻，其作用是將放大后的電流轉(zhuǎn)化為放大后的

7、電壓而輸出。 地位是十分重要 ，無 RC ，無法從集電極輸出電壓 。C1、 C2稱藕合電容，其作用是通交流隔直流 。電路介紹：電路介紹： 電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)： 發(fā)射極為發(fā)射極為交流信號交流信號的輸入回路和輸出回路的公共端，的輸入回路和輸出回路的公共端，故稱為共發(fā)射極。要判斷共什么極，首先應(yīng)畫出交流通路，故稱為共發(fā)射極。要判斷共什么極，首先應(yīng)畫出交流通路，然后再判斷。然后再判斷。 RBRCRLuiuo交流通道交流通道RB+VCCRCC1C2TICQUBEUCEQ( IBQ，ICQ,UCEQ )(UBE=0.7V)RLIBQ靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)1、放大電路的靜態(tài)分析、放大電路的靜態(tài)分析RRB+VC

8、CCCEIBQ根據(jù)電路求解根據(jù)電路求解. . RVRUVIBCCBBECCBQ步驟：步驟：畫出直流通路：畫出直流通路：IIBQCQIIIIBQCQBQEQ)1 (RIVUCCCCCEQQi(v)uCECIBQCQIUCEQ 若在圖上發(fā)現(xiàn)若在圖上發(fā)現(xiàn)Q Q其位置不合適可通過調(diào)節(jié)其位置不合適可通過調(diào)節(jié)R RB B 值來改變其位置。值來改變其位置。2 2、特性指標(biāo)分析：、特性指標(biāo)分析： 實(shí)指交流分析（或動態(tài)分析），求解電壓放大倍數(shù)、輸入點(diǎn)阻、輸出電阻等。步驟：步驟： 畫出微變等效電路畫出微變等效電路 視 CC21,短路, VCC 忽略, 正極接地。rbeRBRCbi輸 入 端輸 出 端Cibirbe

9、RBRCbi輸 入 端輸 出 端Cibi根據(jù)電路求解：根據(jù)電路求解： 輸入電阻輸入電阻 : :RirrRRbebeBi/（RB通常為幾百千歐） 輸出電阻輸出電阻 ： RO電流源內(nèi)阻為無窮大電流源內(nèi)阻為無窮大 RRCO電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) ： AuuuAiou顯然，要想輸出電阻低，RC不能選取太大。rbeRBRCbi輸入端輸出端Cibi由圖知：由圖知： riubebirRuuARiRiubeCiOuCbccO（ 無負(fù)載時）無負(fù)載時） 當(dāng)有負(fù)載當(dāng)有負(fù)載 RL時則時則 rRAbeLuRRRLCL/可看出：放大倍數(shù)與可看出：放大倍數(shù)與RCRC成正比。成正比。rbeRBRCbi輸入端輸出端Cibi該

10、放大電路的缺點(diǎn)：該放大電路的缺點(diǎn)： 由于溫度的影響：當(dāng)由于溫度的影響：當(dāng) IICCBOct）（時（但此時（但此時 并不變，這造成輸出特性曲線的并不變，這造成輸出特性曲線的間隔增大且平行上移使靜態(tài)工作點(diǎn)上移。間隔增大且平行上移使靜態(tài)工作點(diǎn)上移。Q Q點(diǎn)點(diǎn)靠近了飽和區(qū)有可能會出現(xiàn)放大失真。）靠近了飽和區(qū)有可能會出現(xiàn)放大失真。）IBiCuCEQ溫度上升時溫度上升時，輸出特性，輸出特性曲線上移，曲線上移，造成造成Q點(diǎn)上點(diǎn)上移。移。交流負(fù)載線的作法交流負(fù)載線的作法ICUCEVCCCCCRVQIB交流負(fù)載線交流負(fù)載線直流負(fù)載線直流負(fù)載線斜斜 率為率為- -1/RL 。（ RL= RLRc ）經(jīng)過經(jīng)過Q點(diǎn)。

11、點(diǎn)。 注意：注意：（1）交流負(fù)載線是有交流）交流負(fù)載線是有交流 輸入信號時工作點(diǎn)的運(yùn)動軌跡。輸入信號時工作點(diǎn)的運(yùn)動軌跡。 （2）空載時，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。）空載時，交流負(fù)載線與直流負(fù)載線重合。Rb+VCCRCC1C2uiiBiCuCEuo各點(diǎn)波形各點(diǎn)波形uo比比ui幅度放大且相位相反幅度放大且相位相反圖中 和 組成了分壓電路用來決定B點(diǎn)的電位，故稱為分壓式。 RB1RB2RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuoBEC（二）、分壓式共射極放大電路（二）、分壓式共射極放大電路先畫出直流通路：先畫出直流通路： RRRRB1B2C+EVCCBCEI1I2IBQ設(shè)流過 的電流為 ，

12、流過 的電流為 ，當(dāng)時，（實(shí)際中常這樣設(shè)計(jì)，可保證避免失真）RB1I1RB2I25(21IIIBQ)100IBQ1 1、靜態(tài)分析：、靜態(tài)分析：電路變?yōu)椋弘娐纷優(yōu)椋?RRB1B2+VCCBXB B點(diǎn)的電位為點(diǎn)的電位為 RRRVUBBBCCBQ212RURUUIIEBQEBEQBQEQCQIICQBQ)(RRIVRIRIVUECCQCCEEQCCQCCCEQRRRRB1B2C+EVCCBCEI1I2IBQ分壓式偏置穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用分壓式偏置穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用 : : IIUUIICBBEUEECBQCt固定即導(dǎo)致當(dāng)RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuoBEC 電阻電阻R RE

13、E在這里起到消在這里起到消弱溫度影響的作用，我弱溫度影響的作用，我們稱為們稱為反饋電阻反饋電阻，這種，這種作用稱為作用稱為負(fù)反饋負(fù)反饋，它是，它是利用利用I ICQ CQ 電流的變化而電流的變化而實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋的，故也稱實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋的，故也稱為為電流負(fù)反饋電流負(fù)反饋。 RB1RCRB2RLuiuoBECibiciii2i1交流通路：交流通路：2 2 、特性指標(biāo)分析、特性指標(biāo)分析 （動態(tài)分析）（動態(tài)分析）RB1+VCCRCC1C2RB2CERERLuiuoBEC交流微變等效電路交流微變等效電路 : :ribcEiibbeRiiRLu0cRRB1B2RROiiuRB1RCRB2RLuiuoBECibic

14、iii2i1輸入電阻： rRRRbeBBi/21希望輸入阻抗高些，就要選擇阻值較大的 RB1， RB2。輸出電阻： RRCOribcEiibbeRiiRLu0cRRB1B2RROiiurRriiRuuAbeCbebbCiOu（無負(fù)載時） riubebiiRRiubCCcoribcEiibbeRiiRLu0cRRB1B2RROiiu當(dāng)無旁路電容 時： CE微變等效電路為： ribciibbeRRLcRRB1B2RROiRE討論：討論： 當(dāng)有負(fù)載 時，等效電阻 RLRRRLCL/ RiuLcorRAbeLu輸入電阻 :)1 (/21RrRRREbeBBi輸出電阻 :RRCOEbebbEbebiRr

15、iiRriu1)1 (iRRiubCCco（無負(fù)載） RrRuuAEbeCiou)1 (有負(fù)載時, RrRAEbeLu)1 (RRRLCL/比較可知當(dāng)無旁路電容 和 有 時將導(dǎo)致電壓放大倍數(shù)降低。RECE例例： 如圖： 已知： 100 200rbbVUBEQ7 . 0,62,11KKRRBSKKRRCB3,202KRE5 . 1VKVRCCL15,6 . 5求（求（1）靜態(tài)工作點(diǎn)）靜態(tài)工作點(diǎn) Q （2） ARRAusOiu,（3）若去掉電容）若去掉電容 ，求，求 CE,RRAOiu解：（解：（1 1）靜態(tài)工作點(diǎn)）靜態(tài)工作點(diǎn) Q Q 先畫出直流通路來 RRRRB1B2C+EVCCEUUBQRRR

16、RB1B2C+EVCCEUUBQRRVUBBBCCBQR212)(7 . 3)2062(2015VKKRUUIEBEBQCQ)(25 . 17 . 07 . 3mAK)(2 mAIIEQCQ)(201002AmAIICQBQ)(6)5 . 13(215)(VKKmAVRRIVRIRIVUECCQCCEEQCCQCCCEQ（2 2）動態(tài)計(jì)算：）動態(tài)計(jì)算： 先畫出交流通路來先畫出交流通路來, ,再再畫小信號等效電路。畫小信號等效電路。 rbEibeRRLcRRB1B2RROiCKmAmVIrrEQbbbe5 . 1226101200)(26)1 ()(36. 1/21krRRRbeBBi)(3KR

17、RCOrbEibeRRLcRRB1B2RROiC1305 . 16 . 536 . 53100kkrRAbeLuAus的定義為： Aus= uusO即 Aus= Auuuuuuusiiosi求源電壓放大倍數(shù)：求源電壓放大倍數(shù)： 而 RRRuuiSisiAus75)130()36. 11 (36. 1KKARRRuSii= （3）去掉電容 ， CE此時的交流通路為： rbibeRRLcRRB1B2RROiRE )1 (/21RrRRREbeBBi而而 RrEbe)1 (KKKKK1535 .1515 . 15 . 11015 . 1)(8 .13kRiKRRCO3RrRAEbeLu)1 (RrR

18、REbeLC)1 (/=-1.3 由此可見，有無旁路電容放大倍數(shù)相差很大。還是有好。 1、電路圖：、電路圖： RRRC1C2BEL+VCCRSSu+-+-電路特點(diǎn)：無電路特點(diǎn)：無RC電阻，輸出電壓是從電阻，輸出電壓是從RE和地之間引出和地之間引出 的，故也稱為射極輸出器。的，故也稱為射極輸出器。 二、共集電極放大電路二、共集電極放大電路 射極輸出器射極輸出器2 2、靜態(tài)分析、靜態(tài)分析 畫出直流通路 VRIURICCEEQBEQBBQRRUVIEBBEQCCBQ)1 (其中 鍺）（硅）(2 . 07 . 0VVUBEQ或 RRVIEBCCBQ)1 (IIIBQCQEQRIVUEEQCCCEQrb

19、ibeRLRBRECSSuuiiiceRbi+-EC很明顯，C極為輸入輸出的公共端，故才稱為共集電極 。3、 動態(tài)性能指標(biāo)分析：動態(tài)性能指標(biāo)分析：畫出微變等效交流通路： )1 (RriuEbebi (無負(fù)載時)RiRiuEbEeO)1 (電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù): rbibeRLRBRECSSuuiiiceRbi+-ECRrRuuAEbeEiOu)1 ()1 (其中： )()(26)1 (200mAmVIrEQbe)1 ()1 (RrRALbeLu當(dāng)有負(fù)載時： RERRRLEL/)1 ( RriuLbebi)/(RRiRiuLEeLeO換成 rbibeRLRBRECSSuuiiiceRbi+-

20、EC1Au有 uuoi這說明共集電極放大電路無電壓放大能力，而且由于 與 不但大小相等并且相位也相同。因此就像是 的影子一樣，固有時也稱共集電集放大器為“射隨器”。 uiuououi討論：討論：由于一般情況下， rbe)1 (RL)1 ()1 (RrRALbeLU)1 (/RrRREbeBi(無負(fù)載時) )1 (/RrRRLbeBi (有負(fù)載時) 輸入、輸出電阻： 輸入電阻 Ri由輸入端往里看有電路： RB一般取值幾十K，所以Ri也取值幾十K，屬于大電阻。 rbibeRLRBRECSSuuiiiceRbi+-EC輸出電阻 RO按照定義 ， 去掉 ，RL視輸入信號 0uS從輸出端往里看電路為下圖

21、：我們假設(shè)在輸出端插入一個的電壓源，之后電路中各支路電流流向?yàn)椋?rbeRBRERSSRbibii iue+-iiiibEbbeRui)1 (11)1 (RrRRrRiSbeESbeEuuu111RrRRSbeEOiuRO通過實(shí)際電路的計(jì)算證明僅為十幾歐，很低。 射極輸出器優(yōu)點(diǎn)： 若把射極輸出器重新看成一個信號源的話，那末它的信號源電壓仍然為 ui ，其內(nèi)阻就為Ro，由于Ro幾乎為零，所以不管后面負(fù)載的電阻是大還是小，都能夠?qū)㈦妷簾o內(nèi)耗的輸出出去。這就是射極輸出器的最大優(yōu)點(diǎn)，因此在多級放大器電路當(dāng)中可作為輸入級。如圖：已知： 200100rbbVUBEQ7 . 0KKVRRRRVRLEBCC1

22、300,12例例： 求:Q值及 RRAOiu,解： 1、求Q點(diǎn)： 先畫出直流通路來 RRB+EVCCRRUVIEBBEQCCBQ)1 ()(27)(027. 01121300)7 . 012(AmAKKVIIEQCQ=120 )(2 . 3027. 0mAmA RIVUEEQCCCEQ)(8 . 812 . 312VKmA2、求動態(tài)值： 畫出微變等效交流通路來 rbeRLRBRECSSuR+-EiRRO)()(26)1 (200mAmVIrEQbe= 2 . 326121200 K18. 1)1 ()1 (RrRALbeLU= 98. 05 . 012118. 15 . 0121KKK1 )1

23、 (/RrRRLbeBi)(2 .51K18111 RrRRSbeEO很小 先討論什么情況為共基極？先討論什么情況為共基極？R1R3C3C4R4R2C1VCC輸入輸入輸出端輸出端EBCPNP型共基極型共基極C2R1NPNR3C3C4R4R2C2C1VCC輸入輸入輸出輸出NPN型管子：共基極型管子：共基極(上兩圖中，C4交流短路后，基極都接地為輸入輸出公共端) 三、三、 共基極放大電路共基極放大電路1、電路圖、電路圖： Rs+-C1RERB2C2RB1RCC3RL+VCCUoUi電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)： RB1 和和RB2為基極偏置分壓電阻，為基極偏置分壓電阻，RE也是直流偏也是直流偏置電阻。置電阻

24、。C2為基極旁路電容，它與為基極旁路電容，它與C4相當(dāng)?；喈?dāng)?；鶚O為輸入回路和輸出回路的公共端。極為輸入回路和輸出回路的公共端。 2、 靜態(tài)分析：靜態(tài)分析： 畫出直流通路：仍視us=0,去掉無關(guān)電路后變?yōu)椋?RB1RB2RCRE+VCCUBQ和分壓共射極情況完全相同 :RRRVUBBBCCBQ221IRUUICQEBEQBQEQ鍺硅VVUBEQ2 . 07 . 0IICQBQRRIVRIRIVUECCQCCEEQCCQCCCEQ3、 動態(tài)分析動態(tài)分析：畫出微變等效后的交流通路 ：RERs+-usuii/uiiiRRRRRucLooiiirbcbeb/EC BRs+-C1RERB2C2RB1R

25、CC3RL+VCCUoUiRERs+-usuii/uiiiRRRRRucLooiiirbcbeb/EC B電壓放大倍數(shù)： riubebiiuco（ ） RcRLRiRiLbLC/ rRriRiuuAbeLbebLbiOu/顯然輸入和輸出是相同相位的。 RERs+-usuii/uiiiRRRRRucLooiiirbcbeb/EC B 輸入、輸出電阻：輸入電阻 ：RREi/Ri/Ri/=iuii/1riribeebebRE值在幾百歐，所以輸入電阻小。輸出電阻 ：Ro是 RC 與內(nèi)阻無限大的恒流源并聯(lián)后的值，所以RcRo=顯然輸出電阻大 總總 結(jié)結(jié)：共基極放大器的特點(diǎn)： 放大倍數(shù)較高（但不如共射極放

26、大器）且同相位 輸入電阻低，但輸出電阻較高共射極放大器常用于放大低頻信號，而共基極放大器常用于高頻信號，也可用于低頻。當(dāng)用于高頻時，如FM段88108MHz，共射極放大倍數(shù)下降很大，而共基極就不怎么下降。 Vkkk66. 320206215解: 靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算： 畫直流通路： R B1R B2RCRE+VCCUBQRRRVUBBBCCBQ221mAKIEQ25 . 166. 066. 3例3.2.3 : 105P已知 見教材。求靜態(tài)工作點(diǎn) AuRiRoAusmAIIEQCQ2UCEQ VkkmAVRRIVECCQCC65 . 13215交流計(jì)算：交流計(jì)算： 畫出微變等效交流通路 ：RERs+-

27、usuiie/uiiiRRRRRucLooiiirbcbeb/EC BuuAiOuriRbebL/ - RiCcrRbeL/RC5 . 1101226200261200mAmVIrEbeAu1305 . 16 . 536 . 53100RERs+-usuiie/uiiiRRRRRucLooiiirbcbeb/EC B1510015 . 11/rRbei 15/RRRiEiRo 3Rc9 . 113015100015ARRRuuuuuuAuiisiiOsOuss共共 射射 極：極：用于電壓放大，適用于低頻交流信號。 Ri 較小，而 Ro 較大。共共 基基 極：極： 用于電壓放大，適用于高頻交流信

28、號。 輸入電阻小，輸出電阻大。共集電極：共集電極：用于阻抗變換，適用于輸入級、中間級或輸出級。 輸入電阻大，輸出電阻小。2 2、三種電路分析步驟、三種電路分析步驟： 畫出直流通路進(jìn)行靜態(tài)分析。主要求靜態(tài)值。 畫出微變交流通路進(jìn)行動態(tài)分析。主要求電壓放大倍數(shù)、 輸入、輸出電阻。 小小 結(jié)結(jié)1 1、三種電路的用途、三種電路的用途： 例題：例題：（2）求電壓放大倍數(shù)：）求電壓放大倍數(shù)：RRRRTTuu+Vio12B1B2C1C2CC差分放大電路的由來 ：直接耦合放大電路 存在這兩個不易解決的問題：存在這兩個不易解決的問題： 工作點(diǎn)相互影響工作點(diǎn)相互影響問題。問題。 零點(diǎn)漂移問題（溫漂）。零點(diǎn)漂移問題

29、（溫漂）。 3.3 3.3 差分放大電路差分放大電路對稱性結(jié)構(gòu)對稱性結(jié)構(gòu) 由兩個完全相由兩個完全相同的三極管組成相同的三極管組成相互對稱的共射極放互對稱的共射極放大電路并且為雙電大電路并且為雙電源供電源供電。這常被稱這常被稱為長尾式差動放大為長尾式差動放大電路。電路。 RRRVVV VuuuiiccEEECCo12+-+-12一一. . 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 1. 1. 差分放大電路一般有兩個輸入端：差分放大電路一般有兩個輸入端： 雙端輸入雙端輸入從兩輸入端同時加信號。從兩輸入端同時加信號。 單端輸入單端輸入僅從一個輸入端僅從一個輸入端對地對地加信號。加信號。 2. 2. 差分放大電路可以有兩個輸出端

30、，一個是集電極差分放大電路可以有兩個輸出端，一個是集電極C1，另一個是集電極另一個是集電極C2。 雙端輸出雙端輸出從從C1 和和C2輸出。輸出。 單端輸出單端輸出從從C1或或C2 對地輸出對地輸出。二二. 幾個基本概念幾個基本概念RRRVVV VuuuiiccEEECCo12+-+- 1 23. 差模信號與共模信號差模信號與共模信號i2i1id=uuu差模信號：差模信號：)(21=i2i1icuuu共模信號：共模信號：idod=uuAud差模電壓增益差模電壓增益icocuc=uuA共模電壓增益共模電壓增益ucCMR=AAKud4. 共模抑制比共模抑制比KCMR(dB)=20 log（|Aud

31、/Auc| ）db(分貝分貝) 5 5 比較輸入：比較輸入：普遍情況下，普遍情況下，u ui1i1和和u ui2i2大小和極性是任意變化的大小和極性是任意變化的 。處理方法：通常分解為共模信號和差模信號。處理方法：通常分解為共模信號和差模信號。2221211uuuuuiiiii2221212uuuuuiiiii 共模信號 差模信號RcRcVCC+VEE+-VEE+-V1V2IBQ1IEEREEICQ1C1C2IEQ1三三. .差分放大電路的基本工作原理差分放大電路的基本工作原理 1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算：靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算：0=i2i1uu兩個管子完全相同，電路完全對稱，各電量相同。二者靜態(tài)工作點(diǎn)

32、互不影響。IIBQBQ21IICQCQ21IIEQEQ21 IIIIIEQEQEQEQE222121由電路知由電路知 RUVRUVIEBEQEEEBEQEEE21RUVIIEEBEQEECQCQ2121鍺硅VVUUBEQBEQ2 . 07 . 021 IIICQBQBQ121RcRcVCC+VEE+-VEE+-V1V2IBQ1IEREICQ1C1C2IEQ1RIVUCCQCCCQ11RIVUCQCCCQ222C1和C2兩點(diǎn)電位： RcRcVCC+VEE+-VEE+-V1V2IBQ1IEEREICQ1C1C2IEQ1uo= UCQ1 - UCQ2 = 0(1)(1)加入差模信號加入差模信號 ui

33、1i1=-=-ui2i2此時兩輸入端之間的電壓為此時兩輸入端之間的電壓為 2.2.差分放大電路的動態(tài)分析差分放大電路的動態(tài)分析在兩輸入端加入大小相等，極性相反的輸入信號即在兩輸入端加入大小相等，極性相反的輸入信號即 uuuuiiiid2121稱為差模輸入電壓稱為差模輸入電壓 。對V1 管： )()1(0111111ccQCbBQiiiiBIIiu對V2 管： )()(0222222ccQCbBQiiiiIIu輸出電壓輸出電壓 :uURiRIVRiIVRiVuoCcccCCCccCCcCCCCQcQ11111111uuuuuuOOOCCod121212uUUuOCCcCQCRi22222uuuu

34、uuuuuuAiOiOiiOOidodud1111212122差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù) :RcRcVCC+VEE+-VEE+-V1V2IBQ1IEEREEICQ1C1C2IEQ1求解差模放大倍數(shù)求解差模放大倍數(shù):先畫出它的交流通路，視VEE=0 VCC=0 則電路變?yōu)?RcRcV1Vui2+2REui1+-RcRcVCC+VEE+-VEE+-V1V2IBQ1IEEREEICQ1C1C2IEQ1 差模輸入由V1 和 V2 管子發(fā)射極流出的交流電流在REE 上抵消，REE 對差模信號相當(dāng)于不起作用故還可進(jìn)一步等效。 RcRcV1Vui2+2REui1+-RRV Vcc12單管的放大倍數(shù)為 ：rRA

35、beCud（無載時） 當(dāng)在C1 C2 兩點(diǎn)接上負(fù)載 RL 時每個管子相當(dāng)有 RL/2 的負(fù)載 rRAbeLud/（有載時） 2/LcLRRR RRV Vcc12C1 C2求輸入、輸出電阻求輸入、輸出電阻 ：先畫出它的微變等效交流通路來 ：RcRcrberbeC1C2差模輸入電阻 rRbeid2差模輸出電阻 RRCO2RRV Vcc12共模輸入及特性共模輸入及特性在 兩輸入端加上大小相等，極性相同的輸入信號 uuii21這種情況下有 uucc21 021uuuccoc此情況無放大能力 。如圖： 與前面相比多了一個元件RP 例：具有負(fù)電源補(bǔ)償?shù)牟顒臃糯箅娐防壕哂胸?fù)電源補(bǔ)償?shù)牟顒臃糯箅娐稲RVVu

36、cco12RBRSui1RBRSui2REEEEC1C2VCC+RP+-RP、RE 、EE的作用 ：（1）RP：稱為調(diào)零電阻，作用是靜態(tài)時調(diào)整 RP 大小 使 ：UUQCQC21021UUuQCQCO原因是，實(shí)際中兩個三極管不可能完全相同，因此，不調(diào)整時，不能保證 C1 C2 兩點(diǎn)電位的相等。一般RP值取很小。RP：50 100左右 。（2）RE稱共模反饋電阻，作用是抑制每個管子的共模信號。IIUIIUUIIItCBBECBBEEECcoc22211121但相反，它對差模信號不起任何作用，即無反饋?zhàn)饔?： 為正IIIuEEBi111 為負(fù)IIIuEEBi222使通過 RE的電 流不發(fā)生變化,故

37、 無反饋?zhàn)饔?。RRVVucco12RBRSui1RBRSui2REEEEC1C2VCC+RP+-（3）EE :稱為負(fù)電源 作用是一方面抵消電阻RE 上的直流壓降，另一方面通過 RB（稱基極偏置電阻）給兩個管子提供靜態(tài)基極電流。 抵消過程為： )(ERIRIVUEEECCCCCE取電源大小 ： EE= RIEE RIVUCCCCCE但新問題又出現(xiàn)了：費(fèi)電能。 RRVVucco12RBRSui1RBRSui2REEEEC1C2VCC+RP+-如圖。如圖。已知：已知： RRccRB1RB2C1C2VCC+RPREEEui1ui2VEVECC125021 30RC6 .29RE1021RRBB 200

38、RP（設(shè)活動觸頭處于中間位置） 20RL求靜態(tài)工作點(diǎn)求靜態(tài)工作點(diǎn) AudRidRO解：解： ERIEEEEE mAREIEEEEE4 . 06 .2912mAIICQcQ2 . 021uAmAIIICQBQBQ4004. 0502 . 0121RRccRB1RB2C1C2VCC+RPREEEui1ui2RRccRB1RB2C1C2VCC+RPREEEui1ui2RcRB1RRcRB2RPP/2/2R /2LRL/2 VmAmAVRIRIVUUPQECCQCCCEQCEQ602. 061222 . 02 . 0302 . 01221121 先畫出交流通路來 ：微變等效交流通路為： RB1rbeb

39、RcRCrbeRB2ib(1+)iRP/2RL/2RL/2b(1+)iRP/2C1C2KRrRRPbeBid4 . 422118 . 62612001IrQCbemVRcRB1RRcRB2RPP/2/2R /2LRL/2603022RRCO17211/RrRRAPbeBLud其中 RRCL/5 . 72RL/RB1rbe bRcRCr beRB2ib(1+)iRP/2RL/2RL/2 b(1+)iRP/2C 1C 2問題提出： 前面講的屬于基本差動放大電路，不足之處是放大倍數(shù)受REE 的大小的影響。 REE值越大，負(fù)反饋越深，性能越好，這是好事。但缺點(diǎn)是REE上的直流電壓也變大從而影響了Q點(diǎn)的

40、位置，影響了放大倍數(shù)。為此，對基本電路作了如下改進(jìn)。四、具有恒流源的差分電路四、具有恒流源的差分電路 （1 1）基本恒流源差分電）基本恒流源差分電路路 RLVCC+IcRB1RB2RE（恒流源的來歷）如圖：這是我如圖：這是我們非常熟知得們非常熟知得分壓式共射極分壓式共射極放大電路，它放大電路，它的輸出特性曲的輸出特性曲線為一恒流，線為一恒流，與負(fù)載無關(guān)與負(fù)載無關(guān). .IcICQIBQUCE我們就把它引入到差分電路中去如下圖我們就把它引入到差分電路中去如下圖 RRccRB1RB2VCC+RPIORB1RB2RE/EE-R-REcEcRB1RB2IoPRVCC+簡畫為簡畫為 ：恒流源相當(dāng)于阻值很大

41、的恒流源相當(dāng)于阻值很大的RE電阻。電阻。恒流源不影響差模放大倍數(shù)。恒流源不影響差模放大倍數(shù)。恒流源的作用：恒流源的作用：（2 2）比例型恒流源差分電路）比例型恒流源差分電路 ：IOR1R2RIREFVCC+UBE1vv12RUVIRBECCREF11其中 2 . 07 . 01鍺硅VVUBEIREF稱 為基準(zhǔn)電流 。IOR1R2RIREFVCC+UBE1vv12若 與 相差不多時，IOIREF有 IREFRIRO21 IRRIREFO21顯然成比例關(guān)系故稱為 比例型恒流源。 用它替代電阻 為下圖 ：REERVCC+IOR 2RV EE- 1RIREFRV CC+IO VEE -地恰為VEE的正

42、極比例型恒源差分電路五、差分放大器的輸入輸出方式五、差分放大器的輸入輸出方式 差分放大器共有四種輸入輸出方式差分放大器共有四種輸入輸出方式: 1. 雙端輸入、雙端輸出（雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出雙入雙出） 2. 雙端輸入、單端輸出（雙端輸入、單端輸出（雙入單出雙入單出） 3. 單端輸入、雙端輸出（單端輸入、雙端輸出（單入雙出單入雙出） 4. 單端輸入、單端輸出（單端輸入、單端輸出（單入單出單入單出）beLcd)2/(rRRRAbu1.雙端輸入雙端輸出雙端輸入雙端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) （2）共模電壓放大倍數(shù)）共模電壓放大倍數(shù)0ucA（3）差模輸入電阻）差模輸入電阻beid

43、2rRRb（4）輸出電阻）輸出電阻co2RRbebLcd2/rRRRAu2. 雙端輸入單端輸出雙端輸入單端輸出 這種方式適用于將差分信號轉(zhuǎn)換為單端輸出的信號。(1)差模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù) （2）差模輸入電阻）差模輸入電阻beid2rRRb（3）輸出電阻）輸出電阻coRR（4）共模電壓放大倍數(shù)）共模電壓放大倍數(shù)共模等效電路：共模等效電路：ICOC1c=uuAuebebL2)1 (=RrRReL2RR 3. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出 單端輸入等效雙端輸入單端輸入等效雙端輸入: 因?yàn)橛覀?cè)的因?yàn)橛覀?cè)的Rb+rbe歸算到發(fā)射歸算到發(fā)射極回路的值極回路的值(Rs+rbe) /(1+ )

44、0VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL= ic1 ;ui-VEET1T2uo+VCCRLiLiL=ic2注意：注意：T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)工作。兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)工作。ui-VEET1T2uo+VCCRLiL輸入輸入波形圖輸入輸入波形圖uiuououo 交越失真交越失真死區(qū)電壓死區(qū)電壓ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL(1) 靜態(tài)電流靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零；等于零；(2) 每管導(dǎo)通時間為半個周期每管導(dǎo)通時間為半個周期 ； (3) 存在交越失真。存在交越失真。 電路電路特點(diǎn)：特點(diǎn)：三、功率和效率三、功率和效率 1 1、輸出功率、輸出功率P PO O 是輸出電流是

45、輸出電流i iO O和輸出電壓和輸出電壓u uO O有效值的乘積。有效值的乘積。 即即 omcmomcmoUIUIP2122 LOmCmRUI LCmLOmORIRUP22212LCComRVP221討論：當(dāng)輸出信號足夠大時，使討論：當(dāng)輸出信號足夠大時，使 則可獲最大則可獲最大P PO O為：為：CCOmmVU2 2、直流電源供給功率、直流電源供給功率P PD D在一個周期內(nèi)：在一個周期內(nèi)：cmCCCCAVCEEAVCCCAVCDcmcmAVCAVCIVVIVIVIPIttdIII22)(sin21)(1)(2)(10)(2)(1討論：最大供給功率：討論：最大供給功率： LCCDmRVP22L

46、CCCmRVI3 3、效率、效率定義定義 DOPP%5 .784DmOmPP CComcmCCLomDOVUIVRUPP4222乙類互補(bǔ)對稱功放電路的最高效率為：乙類互補(bǔ)對稱功放電路的最高效率為：實(shí)際約實(shí)際約為為60%4、管耗、管耗)oDC2C1(21PPPPC )22(21Lom2LCComRURVU )4(omCCLomUVRU 令令02ddLomLCComC1 RURVUP CCom2VU則則:時時管耗管耗最大，即：最大，即：L2CC2C1mRVP om2C1m2PP LCC2om21RVP om2 . 0P 每只管子每只管子最大管耗最大管耗5. 選管原則選管原則PCM 0.2 PomU

47、(BR)CEO 2VCCICM VCC / RL例例3.4.1 已知：已知：VCC = VEE = 24 V，RL= 8 ，忽略忽略UCE（sat）求求Pom以以及此時的及此時的PD、PC1，并選管。并選管。)W(36822422LCC2om RVP解解PD= 2V2CC / RL= 2 242 / 8 = 45.9 (W)oDC1(21PPP= 0.5 (45.9 36) = 4.9 (W)W( 2 . 7362 . 0m1 CPU(BR)CEO 48 VICM 24 / 8 = 3 (A)可選：可選：U(BR)CEO = 60 100VICM = 5 APCM = 10 15WRLV1V2

48、+VCC+ui +uo VEE問題提出：問題提出：“交越失真交越失真” 每一個三極管輸入特性中都有一個死區(qū)，每一個三極管輸入特性中都有一個死區(qū)，因此上面講的乙類互補(bǔ)對稱電路有一個缺陷，因此上面講的乙類互補(bǔ)對稱電路有一個缺陷，即當(dāng)輸入信號正負(fù)半周信號大小（過即當(dāng)輸入信號正負(fù)半周信號大?。ㄟ^O O附近）附近）小于死區(qū)電壓時，管子仍處于截止?fàn)顟B(tài)，因小于死區(qū)電壓時，管子仍處于截止?fàn)顟B(tài)，因此波形也會出現(xiàn)失真，如下圖：此波形也會出現(xiàn)失真，如下圖： 四、甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路四、甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路(1)(1)甲乙類甲乙類雙電源雙電源OCLOCL互補(bǔ)對稱放大電路互補(bǔ)對稱放大電路 tuo交越失真交越

49、失真ui t+VCC-VCCuiiLRLT1T2A存在交越失真存在交越失真OCL電路電路乙類互補(bǔ)對稱功放的缺點(diǎn)乙類互補(bǔ)對稱功放的缺點(diǎn) 為了消除交越失真，可分別給兩個管子的發(fā)射極加為了消除交越失真，可分別給兩個管子的發(fā)射極加上很小的正偏壓，使兩個管子在靜態(tài)時均處于微導(dǎo)通狀上很小的正偏壓，使兩個管子在靜態(tài)時均處于微導(dǎo)通狀態(tài)，這就克服了交越失真，但此時放大電路已處于甲乙態(tài)，這就克服了交越失真，但此時放大電路已處于甲乙類狀態(tài)，故稱類狀態(tài)，故稱“甲乙類互補(bǔ)對稱電路甲乙類互補(bǔ)對稱電路”。 RVVD1D2V3L12ui+VCC-VEEu0+-圖中：圖中：V V3 3稱前置極。利用靜稱前置極。利用靜態(tài)時在態(tài)時

50、在D D1 1、D D2 2上產(chǎn)生的壓降上產(chǎn)生的壓降為為V V1 1、V V2 2提供適當(dāng)正偏壓。提供適當(dāng)正偏壓。處于微導(dǎo)通狀態(tài)。（其實(shí)，處于微導(dǎo)通狀態(tài)。（其實(shí)，D1D1、D2D2可用一直流電源代替）可用一直流電源代替）處理方法：仍近似用乙類互處理方法：仍近似用乙類互補(bǔ)對稱電路的公式求解。補(bǔ)對稱電路的公式求解。 克服交越失真的電路克服交越失真的電路V1V2V3V4V1V2RtB1B2B2B1UURTt)(212BE3CE3RRRUU 實(shí)際實(shí)際電路電路V4RL+VCC+uo V1V2V3 VEER*1R2R3R4V1V2V3R2R1RL+VCC+uo V1V2V3V4V5 VEE+ui R(2)

51、 復(fù)合管互補(bǔ)對稱放大電路復(fù)合管互補(bǔ)對稱放大電路 復(fù)合管復(fù)合管 (達(dá)林頓管達(dá)林頓管)目的目的:實(shí)現(xiàn)管子參數(shù)的配對實(shí)現(xiàn)管子參數(shù)的配對ib1(1+ 1) ib1(1 + 1) (1 + 2) ib1=(1 + 1 + 2+ 1 2) ib1 1 2 rbe= rbe1+(1 + 1) rbe2 2(1+ 1) ib1 1 ib1ibicie( 1 + 2 + 1 2) ib1V1V2V1V2NPN + NPNNPNV1V2PNP + PNPPNPV1V2NPN + PNPNPNV1V2 構(gòu)成復(fù)合管的規(guī)則：構(gòu)成復(fù)合管的規(guī)則：1) B1為為B，C1或或E1接接B2 ， C2、E2為為C或或E2) 應(yīng)保證

52、發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏應(yīng)保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏3) 復(fù)合管類型與第一只管子相同復(fù)合管類型與第一只管子相同V1、V3 NPNV2、V4 PNPR3 、R5 穿透電流泄放電阻穿透電流泄放電阻RE1 、RE2 穩(wěn)定穩(wěn)定“Q”、過流保護(hù)過流保護(hù)取值取值0.1 0.5 V5 V7、RP 克服交越失真克服交越失真R4 使使V3、V4輸入電阻平衡輸入電阻平衡V8 構(gòu)成前置電壓放大構(gòu)成前置電壓放大RB1 引入負(fù)反饋，提高穩(wěn)定性引入負(fù)反饋，提高穩(wěn)定性UE UB8 IB8 IC8 UB3 UE 準(zhǔn)互補(bǔ)對稱電路準(zhǔn)互補(bǔ)對稱電路 復(fù)合管互補(bǔ)對稱電路舉例復(fù)合管互補(bǔ)對稱電路舉例RLRPV4 VEE+VCCV5V1V2R

53、2RB1RB2+uo +ui +V6V7V8EUB3R1R5R3IC8RE1RE2R4V3UB8（3）甲乙類單電源互補(bǔ)對稱放大電路）甲乙類單電源互補(bǔ)對稱放大電路OTL電路電路E電容電容C 的作用：的作用：1）充當(dāng)）充當(dāng)VCC / 2電源電源2）耦合交流信號）耦合交流信號 2 CCC/VU 當(dāng)當(dāng) ui = 0 時，時， 2 CCE/VU 當(dāng)當(dāng)ui 0時時：V2導(dǎo)通，導(dǎo)通，C放電放電V2的等效電源電壓的等效電源電壓 0.5VCC當(dāng)當(dāng)ui 0時時：V1導(dǎo)通，導(dǎo)通，C充充電電V1的等效電源電壓的等效電源電壓 + 0.5VCC應(yīng)用應(yīng)用OCL有關(guān)公式時，要用有關(guān)公式時，要用VCC / 2取代取代VCC 。

54、RLRBV4+VCCV5V1V2CERERB1RB2+uo +ui +COCL電路和電路和OTL電路的比較電路的比較OCLOTL 電源電源雙電源雙電源單電源單電源信號信號交、直流交、直流交流交流頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)好好fL取決于輸出耦合電容取決于輸出耦合電容C電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)較簡單較簡單較復(fù)雜較復(fù)雜PomaxLCC2Lom22121RVRU LCC2L2om8121RVRU （4）集成功放）集成功放 LM384管腳說明管腳說明:14 - 電源端（電源端（ V cc）3、4、5、7 - 接地端（接地端（ GND）10、11、12 - 接地端（接地端（GND）2、6 - 輸入端輸入端 （一般（一般2腳

55、接地）腳接地） 8 - 輸出端輸出端 （經(jīng)（經(jīng)500 電容接負(fù)載）電容接負(fù)載）)12345 678910111213141 - 接旁路電容（接旁路電容（5 ）9、13 - 空腳（空腳（NC）集成功放集成功放 LM384 外部電路典型接法：外部電路典型接法：500 -+ 0.1 2.7 8146215 Vccui8 調(diào)節(jié)音量調(diào)節(jié)音量電源濾波電容電源濾波電容外接旁路電容外接旁路電容低通濾波低通濾波,去除高頻噪聲去除高頻噪聲輸入信號輸入信號輸出耦合大電容輸出耦合大電容功率放大功率放大輸出輸出 3.5 3.5 多級放大電路多級放大電路一、多級放大電路的組成一、多級放大電路的組成輸入級(第一級）：常由共

56、射級或射隨器或差分電路完成。中間級：可由共基極、共射級、共集電極電路完成電壓放 大過程。輸出級（第n級） ：常由功率放大器完成二、多級放大器之間的連接方式二、多級放大器之間的連接方式1、阻容耦合：只完成交流信號的傳遞與放大。、阻容耦合：只完成交流信號的傳遞與放大。2、直接耦合、直接耦合: 能完成直流量的傳遞與放大，也能完能完成直流量的傳遞與放大，也能完成交流傳遞與放大。成交流傳遞與放大。RRRRCR+VccC2E1 E1CC1UiB1E2 E2Uo輸入第一級第二級輸出這屬直接耦合方式直接耦合零漂的影響直接耦合零漂的影響零漂的衡量零漂的衡量 將輸出的漂移折合到輸入端將輸出的漂移折合到輸入端 如：如： UO1= 1 V, U02 = 2 V, A1 = 103， A2 =104 。AUUOI 則則： UI1= 1 mV , UI2 = 0.2 mV結(jié)論結(jié)論: A1零漂嚴(yán)重零漂嚴(yán)重 U = 0. 02V0.42V8.42VA1 = 20A2 = 20A3 = 203 3、變壓器耦合、變壓器耦合: : 完