基本放大電路2電子技術(shù)實踐基礎(chǔ)

2023/6/81PN結(jié)的單向?qū)щ娦?023/6/821.半導體二極管的結(jié)構(gòu)

在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點接觸型、面接觸型和平面型三大類。(1)點接觸型二極管(a)點接觸型

二極管的結(jié)構(gòu)示意圖一、半導體二極管

PN結(jié)面積小，結(jié)電容小，用于檢波和變頻等高頻電路；結(jié)面積小、正向電流小，不能通過大的電流，用于高頻和小功率的工作。2023/6/83(3)平面型二極管(2)面接觸型二極管(b)面接觸型(c)平面型(4)二極管的代表符號陽極ak陰極(d)表示符號PN結(jié)面積大，用于工頻大電流整流電路。

往往用于集成電路制造工藝中。PN結(jié)面積可大可小，用于高頻整流和開關(guān)電路中。2023/6/842伏安特性

二極管兩端的電壓與流過二極管的電流間的關(guān)系曲線稱為二極管的伏安特性，可通過實驗測出。特點：非線性導通壓降正向特性反向特性UI死區(qū)電壓反向擊穿電壓U(BR)2023/6/85半導體二極管圖片2023/6/862023/6/872023/6/883二極管主要參數(shù)（1）最大整流電流IOM二極管長時間工作時允許通過的最大平均電流。二極管實際使用時通過的平均電流不允許超過此值，否則可能使二極管過熱而損壞。（2）反向工作峰值電壓URWM反向峰值電壓是為防止二極管被擊穿而設(shè)定的，通常為反向擊穿電壓UBR的一半或三分之二。二極管正常工作時允許承受的反向電壓不應超過反向峰值電壓。2023/6/89（3）

最大反向電流IRM最大反向電流為二極管外加最高反向工作電壓時的反向電流值，一般在幾個微安以下。反向電流大，說明管子的單向?qū)щ娦圆?。IRM受溫度的影響，溫度越高反向電流越大。硅管的反向電流較小，鍺管的反向電流較大，為硅管的幾十到幾百倍。3二極管主要參數(shù)2023/6/810二、半導體三極管一基本結(jié)構(gòu)NNP基極發(fā)射極集電極NPN型BECBECPNP型PPN基極發(fā)射極集電極符號：BECIBIEICBECIBIEICNPN型三極管PNP型三極管2023/6/811發(fā)射極是輸入回路、輸出回路的公共端共發(fā)射極電路輸入回路輸出回路

測量晶體管特性的實驗線路ICEBmAAVUCEUBERBIBECV++––––++2023/6/8121.

輸入特性特點:非線性死區(qū)電壓：硅管0.5V，鍺管0.1V。正常工作時發(fā)射結(jié)電壓：NPN型硅管

UBE0.6~0.7VPNP型鍺管

UBE0.2~0.3VIB(A)UBE(V)204060800.40.8UCE1VO2023/6/8132.輸出特性IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O放大區(qū)輸出特性曲線通常分三個工作區(qū)：(1)放大區(qū)

在放大區(qū)有IC=IB，也稱為線性區(qū)，具有恒流特性。

在放大區(qū)，發(fā)射結(jié)處于正向偏置、集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于放大狀態(tài)。輸出特性2023/6/814IB=020A40A60A80A100A36IC(mA)1234UCE(V)912O（2）截止區(qū)IB<0以下區(qū)域為截止區(qū)，有IC0

。

在截止區(qū)發(fā)射結(jié)處于反向偏置，集電結(jié)處于反向偏置，晶體管工作于截止狀態(tài)。飽和區(qū)截止區(qū)（3）飽和區(qū)

當UCEUBE時，晶體管工作于飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，IBIC，發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)也處于正偏。

深度飽和時，硅管UCES0.3V，鍺管UCES0.1V。放大區(qū)2023/6/815

共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBVCE=const⑴.

電流放大系數(shù)

3.晶體管的主要參數(shù)

表示晶體管特性的數(shù)據(jù)稱為晶體管的參數(shù)，晶體管的參數(shù)也是設(shè)計電路、選用晶體管的依據(jù)。2023/6/816

共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)

=IC/IBVCE=const

和

的含義不同，但在特性曲線近于平行等距并且ICE0較小的情況下，兩者數(shù)值接近。注意：常用晶體管的

值在20~200之間。2023/6/817⑵.集-基極反向截止電流ICBO

ICBO是由少數(shù)載流子的漂移運動所形成的電流，受溫度的影響大。溫度ICBOICBOA+–EC(3).集-射極反向截止電流(穿透電流)ICEOAICEOIB=0+–ICEO受溫度的影響大。溫度ICEO，所以IC也相應增加。三極管的溫度特性較差。ICEO=（1+）ICBO

2023/6/818(4).

集電極最大允許電流ICM(5).

集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO

電極電流IC上升會導致三極管的值的下降，當值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。

當集—射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)

CEO。(6).

集電極最大允許耗散功耗PCM

PCM取決于三極管允許的溫升，消耗功率過大，溫升過高會燒壞三極管。

PC

PCM=ICUCE

硅管允許結(jié)溫約為150C，鍺管約為7090C。2023/6/819ICUCE=PCMICMU(BR)CEO安全工作區(qū)由三個極限參數(shù)可畫出三極管的安全工作區(qū)ICUCEO2023/6/820晶體管參數(shù)與溫度的關(guān)系1、溫度每增加10C，ICBO增大一倍。硅管優(yōu)于鍺管。2、溫度每升高1C，UBE將減小–(2~2.5)mV，即晶體管具有負溫度系數(shù)。3、溫度每升高1C，增加0.5%~1.0%。2023/6/821半導體三極管圖片2023/6/822半導體三極管封裝2023/6/8232023/6/824放大的概念:放大的目的是將微弱的變化信號放大成較大的信號。

放大的實質(zhì):

用小能量的信號通過三極管的電流控制作用，將放大電路中直流電源的能量轉(zhuǎn)化成交流能量輸出。

對放大電路的基本要求：

1.要有足夠的放大倍數(shù)(電壓、電流、功率)。

2.盡可能小的波形失真。另外還有輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等其它技術(shù)指標。三基本放大電路概述2023/6/8251.基本放大電路的框圖三基本放大電路概述2023/6/8262.基本放大電路的組成三基本放大電路概述ECRBEBRCT++––++–UBEUCE–ICIBIEUBE

0.6~0.7V2023/6/8272.基本放大電路的組成三基本放大電路概述共發(fā)射極基本放大電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2023/6/8282.基本放大電路的組成三基本放大電路概述共發(fā)射極基本放大電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE晶體管T--放大元件,iC=iB。要保證集電結(jié)反偏,發(fā)射結(jié)正偏,使晶體管工作在放大區(qū)?；鶚O電源EB與基極電阻RB--使發(fā)射結(jié)處于正偏，并提供大小適當?shù)幕鶚O電流。2023/6/8292.基本放大電路的組成三基本放大電路概述共發(fā)射極基本放大電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE集電極電阻RC--將變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。集電極電源EC--為電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。耦合電容C1、C2--隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯(lián)系，同時使信號順利輸入、輸出。負載信號源2023/6/830單電源供電時常用的畫法共發(fā)射極基本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2.基本放大電路的組成三基本放大電路概述2023/6/831三基本放大電路概述3.基本放大電路的工作原理UBEIBICUCE無輸入信號(ui

=0)時uo=0uBE=UBEuCE=UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtO+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2023/6/832三基本放大電路概述ICUCEOIBUBEO結(jié)論：

(1)無輸入信號電壓時，三極管各電極都是恒定的電壓和電流:IB、UBE和

IC、UCE

。

(IB、UBE)

和(IC、UCE)分別對應于輸入、輸出特性曲線上的一個點，稱為靜態(tài)工作點。QIBUBEQUCEIC2023/6/833三基本放大電路概述UBEIB無輸入信號(ui

=0)時:uo=0uBE=UBEuCE=UCE？有輸入信號(ui

≠0)時uCE=UCC－iC

RCuo0uBE=UBE+uiuCE=UCE+uoICui+–+UCCRBRCC1C2T++uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO2023/6/834結(jié)論：(2)加上輸入信號電壓后，各電極電流和電壓的大小均發(fā)生了變化，都在直流量的基礎(chǔ)上疊加了一個交流量，但方向始終不變。+集電極電流直流分量交流分量動態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析三基本放大電路概述2023/6/835結(jié)論：(3)若參數(shù)選取得當，輸出電壓可比輸入電壓大，即電路具有電壓放大作用。(4)輸出電壓與輸入電壓在相位上相差180°，即共發(fā)射極電路具有反相作用。uitOuotO三基本放大電路概述結(jié)論：2023/6/836三基本放大電路概述4.放大電路的性能指標（1）電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)（又稱“增益”）是衡量放大電路對輸入信號放大能力的指標。電壓放大倍數(shù)愈大，則放大電路的放大能力愈強。

2023/6/837（2）輸入電阻放大電路對信號源來說，是一個負載，可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負載電阻,即放大電路的輸入電阻。定義：

輸入電阻是對交流信號而言的，是動態(tài)電阻。+-信號源Au放大電路+-輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。放大電路信號源+-+-三基本放大電路概述2023/6/838（3）輸出電阻放大電路對負載來說，是一個信號源，可以將它進行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：

輸出電阻是動態(tài)電阻，與負載無關(guān)。

輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負載變化時輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_三基本放大電路概述2023/6/839四基本放大電路的特性分析1.放大電路的直流通路和交流通路

因電容對交、直流的作用不同。在放大電路中如果電容的容量足夠大，可以認為它對交流分量不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路。這樣，交直流所走的通路是不同的。直流通路：無信號時電流（直流電流）的通路，用來計算靜態(tài)工作點。交流通路：有信號時交流分量（變化量）的通路，用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。四基本放大電路的特性分析2023/6/840+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE例：畫出下圖放大電路的直流通路直流通路直流通路用來計算靜態(tài)工作點Q(IB

、IC

、UCE)對直流信號電容C可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIBIE四基本放大電路的特性分析2023/6/841RBRCuiuORLRSes++–+––對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。交流通路

用來計算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數(shù)。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE短路短路對地短路2023/6/8422.靜態(tài)分析靜態(tài)：放大電路無信號輸入（ui

=0）時的工作狀態(tài)。分析方法：估算法、圖解法。分析對象：各極電壓電流的直流分量。所用電路：放大電路的直流通路。設(shè)置Q點的目的：

(1)

使放大電路的放大信號不失真；

(2)

使放大電路工作在較佳的工作狀態(tài)，靜態(tài)是動態(tài)的基礎(chǔ)。——靜態(tài)工作點Q：IB、IC、UCE

。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。四基本放大電路的特性分析2023/6/843用估算法確定靜態(tài)值(1).

直流通路估算IB根據(jù)電流放大作用(2).由直流通路估算UCE、IC當UBE<<UCC時，由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB四基本放大電路的特性分析2023/6/844例1：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：注意：電路中IB

和IC

的數(shù)量級不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB四基本放大電路的特性分析2023/6/845例2：用估算法計算圖示電路的靜態(tài)工作點。由例1、例2可知，當電路不同時，計算靜態(tài)值的公式也不同。由KVL可得出由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB四基本放大電路的特性分析2023/6/846用圖解法確定靜態(tài)值用作圖的方法確定靜態(tài)值步驟：

1.用估算法確定IB優(yōu)點：

能直觀地分析和了解靜態(tài)值的變化對放大電路的影響。2.由輸出特性確定IC

和UCEUCE

=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB直流負載線方程2023/6/847用圖解法確定靜態(tài)值直流負載線斜率ICQUCEQUCCUCE

=UCC–ICRCUCE/VIC/mA直流負載線Q由IB確定的那條輸出特性與直流負載線的交點就是Q點O2023/6/848動態(tài)：放大電路有信號輸入（ui

0）時的工作狀態(tài)。分析方法：

微變等效電路法，圖解法。所用電路：

放大電路的交流通路。動態(tài)分析:

計算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等分析對象：

各極電壓和電流的交流分量。目的：

找出Au、ri、ro與電路參數(shù)的關(guān)系，為設(shè)計打基礎(chǔ)3.動態(tài)分析四基本放大電路的特性分析2023/6/849

微變等效電路：

把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個線性元件。線性化的條件：

晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。微變等效電路法：

利用放大電路的微變等效電路分析計算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。四基本放大電路的特性分析2023/6/850

晶體管的微變等效電路可從晶體管特性曲線求出。

當信號很小時，在靜態(tài)工作點附近的輸入特性在小范圍內(nèi)可近似線性化。

晶體管的微變等效電路UBEIB對于小功率三極管：rbe一般為幾百歐到幾千歐。(1)輸入回路Q輸入特性晶體管的輸入電阻

晶體管的輸入回路(B、E之間)可用rbe等效代替，即由rbe來確定ube和ib之間的關(guān)系。IBUBEO四基本放大電路的特性分析2023/6/851(2)輸出回路rce愈大，恒流特性愈好因rce阻值很高，一般忽略不計。晶體管的輸出電阻輸出特性

輸出特性在線性工作區(qū)是一組近似等距的平行直線。晶體管的電流放大系數(shù)

晶體管的輸出回路(C、E之間)可用一受控電流源ic=ib等效代替，即由來確定ic和ib之間的關(guān)系。一般在20～200之間，在手冊中常用hfe表示。ICUCEQO四基本放大電路的特性分析2023/6/852ibicicBCEibib晶體三極管微變等效電路ube+-uce+-ube+-uce+-1.晶體管的微變等效電路rbeBEC

晶體管的B、E之間可用rbe等效代替。

晶體管的C、E之間可用一受控電流源ic=ib等效代替。四基本放大電路的特性分析2023/6/8532.

放大電路的微變等效電路

將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii四基本放大電路的特性分析2023/6/854

分析時假設(shè)輸入為正弦交流，所以等效電路中的電壓與電流可用相量表示。微變等效電路2.

放大電路的微變等效電路

將交流通路中的晶體管用晶體管微變等效電路代替即可得放大電路的微變等效電路。ibiceSrbeibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiirbeRBRCRLEBC+-+-+-RS四基本放大電路的特性分析2023/6/8553.電壓放大倍數(shù)的計算當放大電路輸出端開路(未接RL)時因rbe與IE有關(guān)，故放大倍數(shù)與靜態(tài)IE有關(guān)。負載電阻愈小，放大倍數(shù)愈小。

式中的負號表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS四基本放大電路的特性分析2023/6/8563.電壓放大倍數(shù)的計算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：

由例1、例2可知，當電路不同時，計算電壓放大倍數(shù)Au

的公式也不同。要根據(jù)微變等效電路找出ui與ib的關(guān)系、uo與ic

的關(guān)系。四基本放大電路的特性分析2023/6/8574.放大電路輸入電阻的計算放大電路對信號源(或?qū)η凹壏糯箅娐?來說，是一個負載，可用一個電阻來等效代替。這個電阻是信號源的負載電阻,也就是放大電路的輸入電阻。定義：

輸入電阻是對交流信號而言的，是動態(tài)電阻。+-信號源Au放大電路+-輸入電阻是表明放大電路從信號源吸取電流大小的參數(shù)。電路的輸入電阻愈大，從信號源取得的電流愈小，因此一般總是希望得到較大的輸入電阻。放大電路信號源+-+-四基本放大電路的特性分析2023/6/858rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：riri四基本放大電路的特性分析2023/6/8595.

放大電路輸出電阻的計算放大電路對負載(或?qū)蠹壏糯箅娐?來說，是一個信號源，可以將它進行戴維寧等效，等效電源的內(nèi)阻即為放大電路的輸出電阻。+_RLro+_定義：

輸出電阻是動態(tài)電阻，與負載無關(guān)。

輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數(shù)。電路的輸出電阻愈小，負載變化時輸出電壓的變化愈小，因此一般總是希望得到較小的輸出電阻。RSRL+_Au放大電路+_2023/6/860rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例3：求ro的步驟：(1)

斷開負載RL(3)外加電壓(4)求外加(2)令或四基本放大電路的特性分析2023/6/861動態(tài)分析圖解法QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL=

由uo和ui的峰值（或峰峰值）之比可得放大電路的電壓放大倍數(shù)。2023/6/862非線性失真

如果Q設(shè)置不合適，晶體管進入截止區(qū)或飽和區(qū)工作，將造成非線性失真。若Q設(shè)置過高，

晶體管進入飽和區(qū)工作，造成飽和失真。Q2uo

適當減小基極電流可消除失真。UCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ12023/6/863非線性失真若Q設(shè)置過低，

晶體管進入截止區(qū)工作，造成截止失真。

適當增加基極電流可消除失真。uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE

如果Q設(shè)置合適，信號幅值過大也可產(chǎn)生失真，減小信號幅值可消除失真。2023/6/864共發(fā)射極基本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE

UCE=UCC–

ICRC共射極放大電路特點：

1.放大倍數(shù)高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.2023/6/865五靜態(tài)工作點的穩(wěn)定

合理設(shè)置靜態(tài)工作點是保證放大電路正常工作的先決條件。但是放大電路的靜態(tài)工作點常因外界條件的變化而發(fā)生變動。

前述的固定偏置放大電路，簡單、容易調(diào)整，但在溫度變化、三極管老化、電源電壓波動等外部因素的影響下，將引起靜態(tài)工作點的變動，嚴重時將使放大電路不能正常工作，其中影響最大的是溫度的變化。五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/866㈠

溫度變化對靜態(tài)工作點的影響

在固定偏置放大電路中，當溫度升高時，UBE、、ICBO。

上式表明，當UCC和

RB一定時，IC與UBE、以及ICEO有關(guān)，而這三個參數(shù)隨溫度而變化。溫度升高時，

IC將增加，使Q點沿負載線上移。五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定+UCCRBRCC1C2T++uo+–++–uBEuCE–iCiBiE2023/6/867iCuCEQ溫度升高時，輸出特性曲線上移Q′固定偏置電路的工作點

Q點是不穩(wěn)定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升高使IC

增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化，保持Q點基本穩(wěn)定。結(jié)論：

當溫度升高時，

IC將增加，使Q點沿負載線上移，容易使晶體管T進入飽和區(qū)造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。O五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/868㈡

分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點的原理

基極電位基本恒定，不隨溫度變化。VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/869㈡

分壓式偏置電路1.穩(wěn)定Q點的原理VB

集電極電流基本恒定，不隨溫度變化。RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/870從Q點穩(wěn)定的角度來看似乎I2、VB越大越好。但I2越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。而VB過高必使VE也增高，在UCC一定時，勢必使UCE減小，從而減小放大電路輸出電壓的動態(tài)范圍。在估算時一般選?。篒2=(5~10)IB，VB=(5~10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。參數(shù)的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/871Q點穩(wěn)定的過程VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–TUBEIBICVEICVB固定

RE：溫度補償電阻

對直流：RE越大,穩(wěn)定Q點效果越好；

對交流：RE越大,交流損失越大,為避免交流損失加旁路電容CE。五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/8722.靜態(tài)工作點的計算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/8733.動態(tài)分析對交流：旁路電容CE

將RE

短路，RE不起作用，Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉CE，Au，ri，ro

？旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/874RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–

去掉CE后的微變等效電路短路對地短路如果去掉CE，Au，ri，ro

?rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/875無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri提高ro不變五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/876例1:

在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RC=6kΩ,RE1=300Ω，RE2=2.7kΩ，RB1=60kΩ，RB2=20kΩ

RL=6kΩ，晶體管β=50，UBE=0.6V,試求:(1)靜態(tài)工作點IB、IC及

UCE；(2)畫出微變等效電路；(3)輸入電阻ri、ro及Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL++++UCCuiuo++––RE2五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/877解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/878(2)由微變等效電路求Au、ri

、

ro。RS微變等效電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RE1五放大電路靜態(tài)工作點的穩(wěn)定2023/6/879六

射極輸出器

因?qū)涣餍盘柖裕姌O是輸入與輸出回路的公共端，所以是共集電極放大電路。因從發(fā)射極輸出，所以稱射極輸出器。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS六射級輸出器2023/6/880求Q點：㈠

靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS六射級輸出器2023/6/881㈡

動態(tài)分析1.

電壓放大倍數(shù)

電壓放大倍數(shù)Au1且輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE六射級輸出器2023/6/882rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.

輸入電阻

射極輸出器的輸入電阻高，對前級有利。

ri與負載有關(guān)六射級輸出器2023/6/8833.

輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE六射級輸出器2023/6/884共集電極放大電路(射極輸出器)的特點：1.

電壓放大倍數(shù)小于1，約等于1;2.

輸入電阻高；3.

輸出電阻低；4.輸出與輸入同相。六射級輸出器2023/6/885㈢

射極輸出器的應用主要利用它具有輸入電阻高和輸出電阻低的特點。1.

因輸入電阻高，它常被用在多級放大電路的第一級，可以提高輸入電阻，減輕信號源負擔。2.

因輸出電阻低，它常被用在多級放大電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能力。3.

利用ri大、ro小以及Au1的特點，也可將射極輸出器放在放大電路的兩級之間，起到阻抗匹配作用，這一級射極輸出器稱為緩沖級或中間隔離級。六射級輸出器2023/6/886例1:.

在圖示放大電路中，已知UCC=12V,RE=2kΩ,

RB=200kΩ，RL=2kΩ，晶體管β=60，UBE=0.6V,信號源內(nèi)阻RS=100Ω，試求:(1)

靜態(tài)工作點IB、IE及UCE；(2)

畫出微變等效電路；(3)

Au、ri和ro。RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS六射級輸出器2023/6/887解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC六射級輸出器2023/6/888(2)由微變等效電路求Au、ri

、

ro。微變等效電路rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE六射級輸出器2023/6/8892.5

多級放大電路

信號源與放大電路之間、兩級放大電路之間、放大器與負載之間的連接方式。

常用的耦合方式：直接耦合、阻容耦合和變壓器耦合。動態(tài):傳送信號減少壓降損失

靜態(tài)：保證各級有合適的Q點波形不失真多級放大電路的框圖對耦合電路的要求第二級

推動級

輸入級

輸出級輸入輸出1.耦合方式2.5多級放大電路2023/6/8902.阻容耦合放大電路第一級第二級負載信號源兩級之間通過耦合電容

C2與下級輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T22.5多級放大電路2023/6/891(1)

靜態(tài)分析

由于電容有隔直作用，所以每級放大電路的直流通路互不相通，每級的靜態(tài)工作點互相獨立，互不影響，可以各級單獨計算。兩級放大電路均為共發(fā)射極分壓式偏置電路。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T22.5多級放大電路2023/6/892RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+++++–RS+–RC2C3CE2RE2RL+++UCC+––T1T2rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1微變等效電路2023/6/893(2)

動態(tài)分析第一級第二級rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB12023/6/894例1:

如圖所示的兩級電壓放大電路，已知β1=β2=50,T1和T2均為3DG8D。(1)計算前、后級放大電路的靜態(tài)值(UBE=0.6V);(2)求放大電路的輸入電阻和輸出電阻；

(3)

求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k2.5多級放大電路2023/6/895解:(1)兩級放大電路的靜態(tài)值可分別計算。第一級是射極輸出器:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k2.5多級放大電路2023/6/896第二級是分壓式偏置電路解:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k2.5多級放大電路2023/6/897第二級是分壓式偏置電路解:

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k2.5多級放大電路2023/6/898rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)

計算

r

i和r

0

由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻

ri等于第一級的輸入電阻ri1。第一級是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負載有關(guān)，而射極輸出器的負載即是第二級輸入電阻

ri2。微變等效電路2.5多級放大電路2023/6/899rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)

計算

r

i和r

02.5多級放大電路2023/6/8100(2)

計算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_2.5多級放大電路2023/6/8101(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)第一級放大電路為射極輸出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_2.5多級放大電路2023/6/8102(3)求各級電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第二級放大電路為共發(fā)射極放大電路總電壓放大倍數(shù)2.5多級放大電路2023/6/81033

放大電路的頻率特性

阻容耦合放大電路由于存在級間耦合電容、發(fā)射極旁路電容及三極管的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當信號頻率不同時，放大電路的輸出電壓相對于輸入電壓的幅值和相位都將發(fā)生變化。頻率特性幅頻特性：電壓放大倍數(shù)的模|Au|與頻率f

的關(guān)系相頻特性：輸出電壓相對于輸入電壓的相位移與頻率f的關(guān)系2.5多級放大電路2023/6/8104通頻帶f|Au

|0.707|Auo|fLfH|Auo|幅頻特性下限截止頻率上限截止頻率耦合、旁路電容造成。三極管結(jié)電容、

造成f–270°–180°–90°相頻特性O(shè)2.5多級放大電路2023/6/8105

在中頻段

所以，在中頻段可認為電容不影響交流信號的傳送，放大電路的放大倍數(shù)與信號頻率無關(guān)。(前面所討論的放大倍數(shù)及輸出電壓相對于輸入電壓的相位移均是指中頻段的)

三極管的極間電容和導線的分布電容很小，可認為它們的等效電容CO與負載并聯(lián)。由于CO的電容量很小，它對中頻段信號的容抗很大，可視作開路。

由于耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容量較大，故對中頻段信號的容抗很小，可視作短路。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS+-2.5多級放大電路2023/6/8106

由于信號的頻率較低，耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗較大，其分壓作用不能忽略。以至實際送到三極管輸入端的電壓

比輸入信號

要小，故放大倍數(shù)降低，并使產(chǎn)生越前的相位移（相對于中頻段）。

在低頻段：

所以，在低頻段放大倍數(shù)降低和相位移越前的主要原因是耦合電容和發(fā)射極旁路電容的影響。

CO的容抗比中頻段還大，仍可視作開路。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS+-C1C22.5多級放大電路2023/6/8107

由于信號的頻率較高，耦合電容和發(fā)射極旁路電容的容抗比中頻段還小，仍可視作短路。

在高頻段：

所以，在高頻段放大倍數(shù)降低和相位移滯后的主要原因是三極管電流放大系數(shù)、極間電容和導線的分布電容的影響。

CO的容抗將減小，它與負載并聯(lián)，使總負載阻抗減小，在高頻時三極管的電流放大系數(shù)也下降，因而使輸出電壓減小，電壓放大倍數(shù)降低，并使產(chǎn)生滯后的相位移（相對于中頻段）。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCo2.5多級放大電路2023/6/81082.6

互補對稱功率放大電路2.6.1

對功率放大電路的基本要求

功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級，去推動負載工作。例如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動機旋轉(zhuǎn)等。(1)在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。(2)由于功率較大，要求提高效率。2.6互補對稱功率放大電路2023/6/8109ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管的工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)

晶體管在輸入信號的整個周期都導通,靜態(tài)IC較大，波形好,管耗大效率低。乙類工作狀態(tài)晶體管只在輸入信號的半個周期內(nèi)導通，靜態(tài)IC=0，波形嚴重失真,管耗小效率高。甲乙類工作狀態(tài)晶體管導通的時間大于半個周期，靜態(tài)IC0，一般功放常采用。2.6互補對稱功率放大電路2023/6/81102.6.2

互補對稱放大電路

互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本形式。當它通過容量較大的電容與負載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器(OutputTransformerless)電路，簡稱OTL電路。若互補對稱電路直接與負載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容(OutputCapacitorless)電路，簡稱OCL電路。

OTL電路采用單電源供電，OCL電路采用雙電源供電。2.6互補對稱功率放大電路2023/6/81111.

OTL電路(1)

特點T1、T2的特性一致；一個NPN型、一個PNP型兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；單電源供電。(2)靜態(tài)時(ui=0),

IC10，IC20OTL原理電路電容兩端的電壓RLuiT1T2+UCCCAuO++-+-2.6互補對稱功率放大電路2023/6/8112RLuiT1T2Auo+-+-(3)動態(tài)時

設(shè)輸入端在UCC/2

直流基礎(chǔ)上加入正弦信號。T1導通、T2截止；同時給電容充電T2導通、T1截止；電容放電，相當于電源

若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負載上得到的交流信號正負半周對稱。ic1ic2交流通路uo輸入交流信號ui的正半周輸入交流信號ui的負半周2.6互補對稱功率放大電路2023/6/8113(4)交越失真

當輸入信號ui為正弦波時，輸出信號在過零前后出現(xiàn)的失真稱為交越失真。

交越失真產(chǎn)生的原因由于晶體管特性存在非線性，

ui

<死區(qū)電壓晶體管導通不好。交越失真采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點稍高于截止點，即工作于甲乙類狀態(tài)。克服交越失真的措施uitOuotO2.6互補對稱功率放大電路2023/6/8114(5)克服交越失真的OTL互補對稱放大電路

兩個晶體管T1(NPN型)和T2(PNP型)的特性基本相同。

靜態(tài)時,調(diào)節(jié)R3,使A點的電位為；

輸出電容CL上的電壓也等于；R1和D1、D2上的壓降使兩管獲得合適的偏壓，工作在甲乙類狀態(tài)。OTL互補對稱放大電路

OtuiOtuoiC2iC1R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+uo++CL+2.6互補對稱功率放大電路2023/6/8115在輸出功率較大時常采用復合管復合管的構(gòu)成ic1=

1

ib1,ic2=2ib2

=2(1+1)ib1,ic

=ic1+ic2

=[1+2(1+1)]ib1

12ib1方式1ib2=ie1=(1+1)ib1,ib=ib1,CBET1NPNT2NPNibicieBECibicieNPN2.6互補對稱功率放大電路2023/6/8116復合管的電流放大系數(shù)1

2復合管的類型與復合管中第一只管子的類型相同方式2EBCT1PNPT2NPNibicieBCEibiciePNP2.6互補對稱功率放大電路2023/6/8117OTL互補對稱放大電路3.R8和R9

的作用?1.R4、D1、D2的作用？2.

T1和T3

、T2和T4

構(gòu)成什么工作方式？思考4.R6和R7

的作用?ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL++_R2R5R7R9R8T5uo+_++2.6互補對稱功率放大電路2023/6/8118OTL互補對稱放大電路

(3)R8和R9

的作用?

(1)R4、D1、D2的作用？

(2)T1和T3

、T2和T4

構(gòu)成什么工作方式？

(4)R6和R7

的作用?避免產(chǎn)生交越失真構(gòu)成復合管引入電流負反饋，使電路工作穩(wěn)定。分流T1、T2的ICEO，提高溫度穩(wěn)定性。ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL++_R2R5R7R9R8T5uo+_++2.6互補對稱功率放大電路2023/6/81192.無輸出電容(OCL)的互補對稱放大電路OCL電路需用正負兩路電源。其工作原理與OTL電路基本相同。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uoUCC+OCL互補對稱放大電路2.6互補對稱功率放大電路2023/6/81202.6.3

集成功率放大器

相位補償,消除自激振蕩,改善高頻負載特性。去耦，濾掉高頻交流消振，防止高頻自激集成功放LM386接線圖特點:

工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當連線，即可向負載提供一定的功率。。++∞.32ui。。+_++4758++UCCLM386+uo+_R1R2C4R3C3C2C1C52.6互補對稱功率放大電路2023/6/81212.7放大電路中的負反饋2.7放大電路中的負反饋2.7.1反饋的基本概念1、反饋：將放大電路輸出信號(電壓或電流)的一部分或全部通過某種電路回送到輸入端。2、反饋放大電路的方框圖輸出信號輸入信號反饋信號凈輸入信號反饋電路F基本放大電路Ao–+比較器2023/6/8122⑴開環(huán)放大倍數(shù)AO反饋電路F基本放大電路Ao–+⑵閉環(huán)放大倍數(shù)Af⑷比較環(huán)節(jié)⑶反饋系數(shù)2.7.1反饋的基本概念2.7放大電路中的負反饋2023/6/8123負反饋與正反饋1、負反饋與正反饋引入正反饋的目的：使電路振蕩，產(chǎn)生波形負反饋：反饋削弱凈輸入信號，使放大倍數(shù)降低。

在放大電路中，若出現(xiàn)正反饋將使放大器產(chǎn)生自激振蕩，使放大器不能正常工作。

正反饋：反饋信號增強凈輸入信號，使放大倍數(shù)提高。引入負反饋的目的：改善放大電路的性能2.7放大電路中的負反饋2023/6/81242、直流反饋和交流反饋直流反饋：反饋只對直流分量起作用，反饋電路只能傳遞直流信號。交流反饋：反饋只對交流分量起作用，反饋電路只能傳遞交流信號。引入交流負反饋的目的：改善放大電路的性能引入直流負反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點2.7放大電路中的負反饋2023/6/8125反饋的分類1、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋的作用：減小放大電路的輸入電阻串聯(lián)反饋的作用：增大輸入電阻串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電壓形式作比較。并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電流形式作比較。2.7放大電路中的負反饋2023/6/81262、電壓反饋和電流反饋

電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻的作用。

電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻的作用。電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓。電流反饋：反饋信號取自輸出電流。2.7放大電路中的負反饋反饋的分類2023/6/8127負反饋交流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點反饋正反饋振蕩器—產(chǎn)生信號2.7放大電路中的負反饋反饋的分類2023/6/81282.7.3負反饋對放大電路性能的影響

提高增益的穩(wěn)定性

減少非線性失真

擴展頻帶

改變輸入電阻和輸出電阻

在放大器中引入負反饋

降低了放大倍數(shù)

使放大器的性能得以改善：2.7放大電路中的負反饋2023/6/81291提高增益的穩(wěn)定性閉環(huán)時則只考慮幅值有即閉環(huán)增益相對變化量比開環(huán)減小了1+AF倍另一方面:在深度負反饋條件下

即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。2.7放大電路中的負反饋2023/6/8130

無反饋時放大器的通頻帶：fbw=fH－fLfH

有反饋時放大器的通頻帶：fbwf=fHf－fLffHf可以證明：fbwf=(1+AF)fbw放大器的一個重要特性：增益與通頻帶之積為常數(shù)。即：Amf×fbwf=Am×fbw020lg|A|（dB）F（Hz）AmfLfHfLffHfAmf放大電路加入負反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了。2.擴展放大器的通頻帶2.7放大電路中的負反饋2023/6/81313減少非線性失真uf

加入負反饋無負反饋F

uf

A

ui