第2章 基本放大電路

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)速系統(tǒng)示意圖模擬電子數(shù)字電子第2章基本放大電路內(nèi)容第1節(jié)共發(fā)射極放大電路第2節(jié)共集電極放大電路第3節(jié)多級(jí)放大電路及其頻率特性第4節(jié)差分放大電路第5節(jié) 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路第6節(jié) 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路第7節(jié) 放大電路的Multisim仿真重點(diǎn)內(nèi)容放大電路的基本組成（共射放大電路）放大電路的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析方法差分（動(dòng)）放大電路的特點(diǎn)與作用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路的工作原理 放大電路的基本概念電壓放大電路的框圖表示（四端網(wǎng)絡(luò)）uiuoAu放大倍數(shù)Au要足夠大,輸出波形不失真類(lèi)型：共發(fā)射極放大電路

共集電極放大電路共基極放大電路放大電路分析靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析估算法圖解法計(jì)算機(jī)仿真法微變等效電路分析法圖解法計(jì)算機(jī)仿真法1.1共發(fā)射極放大電路耦合電容作用：隔直通交集電極電阻，保證集電結(jié)反偏，實(shí)現(xiàn)電壓放大核心元件iC=iB，工作在線性放大區(qū)，要保證其發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。一、放大電路的組成（固定偏置）基極電阻，保證發(fā)射結(jié)正偏，并提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。讓晶體管實(shí)現(xiàn)放大為電路提供能量C2+C1+RB+UCCRCTRB+UCCRCC1C2uiuo++

IB大寫(xiě)字母、大寫(xiě)下標(biāo)，表示直流量iB小寫(xiě)字母、大寫(xiě)下標(biāo)，表示全量。ib小寫(xiě)字母、小寫(xiě)下標(biāo)，表示交流分量

Ib大寫(xiě)字母、小寫(xiě)下標(biāo)，表示交流分量有效值+全量iBt=直流分量IBt靜態(tài)分析直流通路交流分量ib動(dòng)態(tài)分析交流通路開(kāi)路開(kāi)路直流通路（所有電容均開(kāi)路）二、放大電路靜態(tài)分析RB+UCCRCRB+UCCRCC1C2uiuo++ui=01、估算法RB+UCCRCIBUBEUCEIC靜態(tài)工作點(diǎn)（Q點(diǎn)）計(jì)算iCuCEUCC直流負(fù)載線與三極管輸出特性(IB定)的交點(diǎn)QIB2、圖解法

（IC、UCE）直流負(fù)載線UCEIC0iCuCE可輸出的最大不失真信號(hào)3.合適的靜態(tài)工作點(diǎn)iBQ交流通路三、放大電路的動(dòng)態(tài)分析置零短路短路ui≠0電容、直流電源短路iBiCuCE波形示意圖RB+UCCRCC1C2++1.圖解法uiuoiBuBEQiCuCEib1）動(dòng)態(tài)分析（交流放大原理）a.放大 b.反相直流搭臺(tái)，交流唱戲iBicuBEtuCEtiCuCEuoQ點(diǎn)過(guò)低,信號(hào)進(jìn)入截止區(qū),導(dǎo)致截止失真截止失真2）放大電路的非線性失真iCiCuCEQ點(diǎn)過(guò)高，信號(hào)進(jìn)入飽和區(qū)，產(chǎn)生飽和失真uo飽和失真iC實(shí)現(xiàn)放大的條件1、晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。2、設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。3、輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流。4、輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電極電壓，經(jīng)電容耦合，只輸出交流信號(hào)。電容起“隔直流通交流”的作用。2微變等效電路分析法1）三極管的微變等效模型輸入回路對(duì)輸入的交流小信號(hào)而言，發(fā)射結(jié)相當(dāng)于電阻rbe。小功率三極管的rbe一般為(1~2)kΩ左右Δ

Δ

Δ

BE該公式不能用于直流計(jì)算！輸出回路輸出端相當(dāng)于一個(gè)受ib控制的電流源iCuCE近似平行QiC近似平行uCE。表明iC

和uCE基本無(wú)關(guān)，只受iB

控制。三極管的微變等效模型弄清楚等效的概念：1.等效的條件？(微變)2.怎么等效？(三極間)2.放大電路的微變等效電路畫(huà)交流通路：電容和理想電壓源視為短路畫(huà)微變等效電路：三極管用微變等效模型代替CBErbeRBRCEBCui3.放大器動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)分析負(fù)載電阻越小，放大倍數(shù)越小1)電壓放大倍數(shù)rbeRBRCRL交流負(fù)載電阻放大電路2)輸入電阻riri越大越好！可減輕信號(hào)源的的負(fù)擔(dān)例1求固定偏置放大電路的輸入電阻CBErbeRCRLEBCRBui放大電路3)輸出電阻ro怎樣計(jì)算ro？ro越小越好！CBErbeRCRLEBCRBui例2求固定偏置放大電路的輸出電阻4、放大電路的一般等效模型源電壓放大倍數(shù)空載電壓放大倍數(shù)RB+UCCRCIBUBEUCEIC為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點(diǎn)。但是，溫度的變化會(huì)嚴(yán)重影響靜態(tài)工作點(diǎn)。四、靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定1、靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算>>

uiRB1+UCCRCRB2RERLuoCEI1I2IBC2+C1++分壓式偏置放大電路直流通路RB1+UCCRCRB2REI1I2IB+本電路穩(wěn)定IC的過(guò)程實(shí)質(zhì)是：RE形成強(qiáng)負(fù)反饋2.穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的過(guò)程CE旁路電容對(duì)直流不起作用RB1+UCCRCRB2REI1I2IB+通常選?。豪?.1、分壓偏置電路(有CE)

放大器動(dòng)態(tài)性能分析交流負(fù)載電阻riro例2.2、分壓偏置電路(無(wú)CE)去掉CE后的微變等效電路交流負(fù)載電阻去掉CE后的微變等效電路解(1)靜態(tài)工作點(diǎn)例1在固定偏置的放大電路中，已知RB=300kΩ,RC=3kΩ,RL=6kΩ,β=40,UCC=12V。試求：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：

輸出電阻：例2在分壓式偏置的放大電路中，已知RB1=39kΩ,RB2=7.5kΩ,RC=3kΩ,RE=1kΩ,RL=6kΩ,β=40,UCC=12V。試求：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。解（1）靜態(tài)工作點(diǎn)(2)電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：輸出電阻：微變等效電路(3)若CE開(kāi)路思考題1、微變等效電路的使用前提是什么？如何畫(huà)出放大電路的微變等效電路？2、放大電路的輸入電阻和輸出電阻指的是什么？對(duì)放大器的性能有什么影響？3、耦合電容起什么作用？旁路電容起什么作用？2.2共集電極放大電路一.靜態(tài)分析RB+UCCC1C2RERLuiuo+UCCRBREUBEIEIB二.動(dòng)態(tài)分析微變等效電路rbeRERLRBRERLuiuoRB+UCCC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo共集電極放大電路又稱(chēng)之為射極輸出器1、電壓放大倍數(shù)特點(diǎn)1：uo

≈

ui 大小相等、同相，又叫電壓跟隨器無(wú)電壓放大作用，但有電流放大作用rbeRERL2、輸入電阻特點(diǎn)2：ri大可高達(dá)幾十到幾百千歐姆左右rbeRERLRBrbeRB3、輸出電阻用加壓求流法求輸出電阻。置0Rs3、輸出電阻特點(diǎn)3:

ro

很小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。一般所以一般大約在幾十歐姆左右討論1、將射極輸出器放在電路的第一級(jí)，可以提高輸入電阻。2、將射極輸出器放在電路的最后一級(jí)，可以降低輸出電阻，提高帶負(fù)載能力。3、將射極輸出器放在電路的兩級(jí)之間，可以起到電路的匹配作用。2.3多級(jí)放大電路及其頻率特性阻容耦合變壓器耦合直接耦合光電耦合一、耦合方式：第一級(jí)第二級(jí)第n-1級(jí)第n級(jí)輸入輸出功率放大級(jí)耦合前置級(jí)前級(jí)放大電路后級(jí)放大電路前級(jí)放大電路后級(jí)放大電路前級(jí)放大電路后級(jí)放大電路電容耦合變壓器耦合直接耦合1.前后級(jí)Q點(diǎn)相互影響二、直接耦合放大電路存在的特殊問(wèn)題2.存在嚴(yán)重的零點(diǎn)漂移（零漂）零漂：當(dāng)ui=0時(shí),uo≠0,有一緩慢、不規(guī)則的輸出主要是由溫度、電路元件參數(shù)、電源電壓變化等引起。uot0有時(shí)會(huì)將信號(hào)淹沒(méi)溫漂：溫度引起的零漂。在零漂中，溫漂最為嚴(yán)重。三、阻容耦合多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)性能分析特點(diǎn)：各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響,也不存在嚴(yán)重的零漂rirori2Uo1Ui2+UCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8K10KC1RC2T1RE1CET2US++++Uo四、阻容耦合放大電路的頻率特性頻率特性幅率特性相率特性耦合、旁路電容造成三極管結(jié)電容等造成fL:下限截止頻率fH:上限截止頻率低中高fAu幅頻特性曲線通頻帶:0耦合電容C1、C2（幾十微法）設(shè)為：20微法等效電容CO（幾十皮法）：結(jié)電容和分布電容設(shè)為：10皮法f/Hz101k100kXC796Ω7.96Ω0.0796ΩXC0160MΩ1.6MΩ16kΩ思考題1、放大器的放大倍數(shù)：在低頻段下降的原因是什么？在高頻段下降的原因又是什么？2、射極輸出器有什么特點(diǎn)？一、典型差分放大電路2.4差分（動(dòng)）放大電路特點(diǎn)：電路對(duì)稱(chēng)二.靜態(tài)分析三、差分放大電路的輸入、輸出方式四、抑制零漂的原理當(dāng)ui1

=

ui2

=0時(shí)：uo=uC1-uC2

=0當(dāng)溫度變化時(shí)：uo=(uC1+uC1

)-(uC2+uC2)=0輸入端

接法雙端單端輸出端接法雙端單端ui

=ui1-

ui2ui

=ui1、

ui2=0uo

=uo1-

uo2uo

=uo1、

uo21.雙端輸出——對(duì)稱(chēng)性溫度TICIE

=2ICVEUBEIBICRE

抑制溫度漂移自動(dòng)穩(wěn)定RE:強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔?.單端輸出ui1uo1+UCCRCT1RBRCT2RBui2-UEEREIC1IC2IBIBIE五.輸入信號(hào)分類(lèi)1.差模輸入差模信號(hào)：ui1=-ui2=uid差模電壓放大倍數(shù):2.共模輸入共模信號(hào)：ui1

=ui2=uiC共模電壓放大倍數(shù):共模抑制比:越大越好！3.任意輸入:ui1,

ui2差模分量:共模分量:ui1

=uic+

uidui2=uic-

uid

疊加分解例題:

ui1=20mV,ui2=10mV則：uid=5mV,uic=15mVui1=15mV+5mV,ui2=15mV+(-5mV)ui

=ui1-ui2

=2uid即:1.差模輸入六.動(dòng)態(tài)分析(一).雙端輸入、雙端輸出+UCCui均壓器-UEEuoRCT1RCT2RERRui1ui2RE對(duì)差模信號(hào)作用

ui1

ui2ib1

,ic1ib2

,ic2ie1

=-ie2iRE

=ie1+

ie2

=0uRE

=0RE對(duì)差模信號(hào)不起作用ib2ib1ic2ic1iRE+UCC-UEEuiuoRCT1RCT2RERRui1ui2uo1uo1ie2ie1(1)差模信號(hào)通路

ui2

ui1RR

uod1

uod2

uodC1B1C2EB2RCT1RCT2ib2ib1ic1ic2(2)放大倍數(shù)雙端輸入雙端輸出的差模電壓放大倍數(shù)就等于單管放大倍數(shù)結(jié)論：2.共模輸入uc2uc1

uoc2

uoc1uoc2RERCT1RCT2

ic1

ic2ie12RE

ie2uoc=uoc1－uoc2

0uoc1=uc2AC

0KCMRR

uoc1=uoc23.差動(dòng)輸入ui1

=uic+

uidui2=uic-

uid由疊加原理可知：uo1=Ac×uic＋Ad×uiduo2=Ac×uic－Ad×uiduo=uo1－uo2＝2Ad×uid＝Ad×(ui1－ui2)差分放大電路的特點(diǎn)：放大差模信號(hào)，抑制共模信號(hào)(三).雙端輸入、單端輸出(二).單端輸入、雙端輸出(四).單端輸入、單端輸出例1：擴(kuò)音系統(tǒng)電壓放大功率放大

信號(hào)提取執(zhí)行機(jī)構(gòu)一、功率放大器的一般概念

功率放大器的作用：作為放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。2.5互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路功放電路特點(diǎn)2、電流、電壓信號(hào)比較大，必須注意防止波形失真。3、電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。4、散熱。1、功放三極管保護(hù)：功放電路中電流、電壓都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過(guò)晶體管的極限值:ICM,UCEO,PCM。UCEOICMPCMicuCE甲類(lèi)工作在線性區(qū)信號(hào)不失真效率低最大效率50%二、甲類(lèi)、甲乙類(lèi)、乙類(lèi)放大電路iCicticiCtiCict甲乙類(lèi)乙類(lèi)正半周工作在線性區(qū)負(fù)半周全部進(jìn)入截止區(qū)信號(hào)負(fù)半周完全失真效率高最大效率可達(dá)78.5%工作原理（設(shè)ui為