第十五章 基本放大電路

第十五章基本放大電路第一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五本章要求：1.理解單管交流放大電路的放大作用和共發(fā)射極、共集電極放大電路的性能特點。掌握靜態(tài)工作點的估算方法和放大電路的微變等效電路分析法。3.了解放大電路輸入、輸出電阻和多級放大的概念，了解放大電路的頻率特性、互補功率放大電路的工作原理。4.理解反饋的概念，了解負反饋對放大電路性能的影響。5.了解差動放大電路的工作原理和性能特點。6.了解場效應管的電流放大作用、主要參數的意義。第15章基本放大電路第二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五放大的概念: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: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(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、通頻帶等其它技術指標。本章主要討論電壓放大電路，同時介紹功率放大電路。第三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.1基本放大電路的組成15.1.1共發(fā)射極基本放大電路組成共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.1基本放大電路的組成15.1.2基本放大電路各元件作用晶體管T--放大元件,iC=iB。要保證集電結反偏,發(fā)射結正偏,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)射結處于正偏，并提供大小適當的基極電流。共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.1基本放大電路的組成15.1.2基本放大電路各元件作用集電極電源EC--為電路提供能量。并保證集電結反偏。集電極電阻RC--將變化的電流轉變?yōu)樽兓碾妷?。耦合電容C1、C2--隔離輸入、輸出與放大電路直流的聯系，同時使信號順利輸入、輸出。信號源負載共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+++–RL++––ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.1基本放大電路的組成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–iCiBiE第七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.1.3共射放大電路的電壓放大作用UBEIBICUCE無輸入信號(ui

=0)時:uo=0uBE=UBEuCE=UCE+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtO第八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五ICUCEOIBUBEO結論：(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。QIBUBEQUCEIC第九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五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+uoIC15.1.3.共射放大電路的電壓放大作用+UCCRBRCC1C2T++ui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO第十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五結論：(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)分析第十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五結論：(3)若參數選取得當，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第十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五1.實現放大的條件(1)晶體管必須工作在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，集電結反偏。(2)正確設置靜態(tài)工作點，使晶體管工作于放大區(qū)。(3)輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。(4)輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的集電極電壓，經電容耦合只輸出交流信號。第十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.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、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數。第十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例：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+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五RBRCuiuORLRSes++–+––對交流信號(有輸入信號ui時的交流分量)XC0，C可看作短路。忽略電源的內阻，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看作短路。短路短路對地短路交流通路用來計算電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻等動態(tài)參數。+UCCRSesRBRCC1C2T+++–RLui+–uo+–++–uBEuCE–iCiBiE第十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.2放大電路的靜態(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?！o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。第十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.2.1用估算法確定靜態(tài)值1.直流通路估算IB根據電流放大作用2.由直流通路估算UCE、IC當UBE<<UCC時，+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB由KVL:UCC=IBRB+

UBE由KVL:UCC=ICRC+

UCE所以UCE=UCC–

ICRC第十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例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

的數量級不同+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB第十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例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：由KVL可得：IE+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB第二十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.2.2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UCCUCE

=UCC–ICRC+UCCRBRCT++–UBEUCE–ICIB直流負載線方程第二十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.2.2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O第二十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.3放大電路的動態(tài)分析動態(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與電路參數的關系，為設計打基礎。第二十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.3.1微變等效電路法

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Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。第二十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五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可近似線性化。1.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。15.3.1微變等效電路法(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之間的關系。IBUBEO第二十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(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ICUCEQ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之間的關系。一般在20～200之間，在手冊中常用hfe表示。O第二十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五ibicicBCEibib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。第二十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.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+-+-RSii交流通路微變等效電路RBRCuiuORL++--RSeS+-ibicBCEii第二十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五分析時假設輸入為正弦交流，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第二十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五3.電壓放大倍數的計算當放大電路輸出端開路(未接RL)時，因rbe與IE有關，故放大倍數與靜態(tài)IE有關。負載電阻愈小，放大倍數愈小。式中的負號表示輸出電壓的相位與輸入相反。例1：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS第三十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五3.電壓放大倍數的計算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Au的公式也不同。要根據微變等效電路找出ui與ib的關系、uo與ic

的關系。第三十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五4.放大電路輸入電阻的計算放大電路對信號源(或對前級放大電路)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。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+-+-第三十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE例2：rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS例1：riri第三十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五5.放大電路輸出電阻的計算放大電路對負載(或對后級放大電路)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。輸出電阻是表明放大電路帶負載能力的參數。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+_第三十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS共射極放大電路特點：

1.放大倍數高;2.輸入電阻低;3.輸出電阻高.例3：求ro的步驟：1)斷開負載RL3)外加電壓4)求外加2)令或第三十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加例4：求ro的步驟：1)斷開負載RL3)外加電壓4)求2)令或第三十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五動態(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。第三十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.3.2非線性失真如果Q設置不合適，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/VOOOQ1第三十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.3.2非線性失真若Q設置過低，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設置合適，信號幅值過大也可產生失真，減小信號幅值可消除失真。第三十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.4靜態(tài)工作點的穩(wěn)定合理設置靜態(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。第四十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.4.1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，而這三個參數隨溫度而變化。溫度升高時，

IC將增加，使Q點沿負載線上移。第四十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五iCuCEQ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第四十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.4.2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+–第四十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.4.2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+–第四十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五從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。參數的選擇VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–第四十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五Q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。第四十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.靜態(tài)工作點的計算估算法:VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB++++UCCuiuo++––ICRSeS+–第四十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五3.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+–第四十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五RB1RCC1C2RB2CERERL++++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第四十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五無旁路電容CE有旁路電容CEAu減小分壓式偏置電路ri提高ro不變第五十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五對信號源電壓的放大倍數？信號源考慮信號源內阻RS時RB1RCC1C2RB2CERERL++++UCCuiuo++––RSeS+–第五十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例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第五十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路RB1RCRB2RE1+UCCRE2+–UCEIEIBICVB第五十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(2)由微變等效電路求Au、ri、

ro。微變等效電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE第五十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.5

射極輸出器因對交流信號而言，集電極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第五十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五求Q點：15.5.1靜態(tài)分析直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBICRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS第五十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.5.2動態(tài)分析1.電壓放大倍數

電壓放大倍數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第五十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE2.輸入電阻射極輸出器的輸入電阻高，對前級有利。ri與負載有關第五十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五3.輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE第五十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五共集電極放大電路(射極輸出器)的特點：1.電壓放大倍數小于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。第六十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五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。第六十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例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第六十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五解:(1)由直流通路求靜態(tài)工作點。直流通路+UCCRBRE+–UCE+–UBEIEIBIC第六十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(2)由微變等效電路求Au、ri、

ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微變等效電路第六十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.7

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：電壓放大倍數的模|Au|與頻率f的關系相頻特性：輸出電壓相對于輸入電壓的相位移與頻率f的關系第六十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五通頻帶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。三極管結電容、

造成f–270°–180°–90°相頻特性O第六十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五在中頻段

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與信號頻率無關。(前面所討論的放大倍數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。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+-第六十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五

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，故放大倍數降低，并使產生越前的相位移（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+-C1C2第六十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五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，在高頻段放大倍數降低和相位移滯后的主要原因是三極管電流放大系數、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，使總負載阻抗減小，在高頻時三極管的電流放大系數也下降，因而使輸出電壓減小，電壓放大倍數降低，并使產生滯后的相位移（相對于中頻段）。rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCo第六十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.8多級放大電路及其級間耦合方式耦合方式：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點波形不失真第二級

推動級

輸入級輸出級輸入輸出多級放大電路的框圖對耦合電路的要求第七十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.8.1阻容耦合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+––T1T2第七十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五1.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+––T1T2第七十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.動態(tài)分析微變等效電路第一級第二級rbeRB2RC1EBC+-+-+-RSrbeRC2RLEBC+-RB1第七十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五例2:

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及總電壓放大倍數。

RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第七十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五解:(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+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k第七十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五第二級是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:第七十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五第二級是分壓式偏置電路RB1C1C2RE1+++–RC2C3CE+++24V+–T1T21M27k82k43k7.5k51010k解:第七十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(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，而射極輸出器的負載即是第二級輸入電阻

ri2。微變等效電路第七十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_(2)計算

r

i和r

0第七十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(2)計算

r

i和r

0rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第八十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(3)求各級電壓的放大倍數及總電壓放大倍數第一級放大電路為射極輸出器rbe2RC2rbe1RB1RE1+_+_+_第八十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(3)求各級電壓的放大倍數及總電壓放大倍數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第八十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.8.2直接耦合直接耦合：將前級的輸出端直接接后級的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘?。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE2第八十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.零點漂移零點漂移：指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地變化的現象。uotO產生的原因：晶體管參數隨溫度變化、電源電壓波動、電路元件參數的變化。直接耦合存在的兩個問題：1.前后級靜態(tài)工作點相互影響第八十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五若由于溫度的升高IC1增加1%，試計算輸出電壓Uo變化了多少？已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500，1=2=50。溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1=2.31.01mA=2.323mAUC1=UZ+UBE2=4+0.6V=4.6V例：uZ–++UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZ第八十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500，1=2=50。溫度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。例：uZ–++UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2––++RDZIC2=2?

IC2=500.147mA=7.35mAUo=8.325－7.75V=0.575V

提高了7.42%

可見，當輸入信號為零時，由于溫度的變化，輸出電壓發(fā)生了變化即有零點漂移現象。第八十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五零點漂移的危害：直接影響對輸入信號測量的準確程度和分辨能力。嚴重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點漂移的指標。輸入端等效漂移電壓輸出端漂移電壓電壓放大倍數

只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時，放大后的有用信號才能被很好地區(qū)分出來。第八十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。通頻帶f|Au

|0.707|Auo|OfH|Auo|幅頻特性抑制零點漂移是制作高質量直接耦合放大電路的一個重要的問題。適合于集成化的要求，在集成運放的內部，級間都是直接耦合。第八十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.9差動放大電路15.9.1差動放大電路的工作情況電路結構對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應電阻元件的參數值都相等。差動放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結構。差動放大原理電路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2兩個輸入、兩個輸出兩管靜態(tài)工作點相同第八十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五1.零點漂移的抑制uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態(tài)時，ui1

=

ui2

=0當溫度升高時ICVC（兩管變化量相等）對稱差動放大電路對兩管所產生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2第九十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.有信號輸入時的工作情況兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對共模信號沒有放大能力。(1)共模信號

ui1=ui2大小相等、極性相同差動電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+–ui1ui2++––T2+–+–+–+–+–+–共模信號需要抑制第九十一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號輸入時的工作情況兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，(2)

差模信號

ui1=–ui2大小相等、極性相反uo=(VC1－VC1

)－(VC2+

VC１)=－2VC1即對差模信號有放大能力。+–+–+–+–+–+–差模信號是有用信號第九十二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(3)比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號差模信號放大器只放大兩個輸入信號的差值信號—差動放大電路。這種輸入常作為比較放大來應用，在自動控制系統(tǒng)中是常見的。第九十三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五（CommonModeRejectionRatio)全面衡量差動放大電路放大差模信號和抑制共模信號的能力。差模放大倍數共模放大倍數

KCMR越大，說明差放分辨差模信號的能力越強，而抑制共模信號的能力越強。3.共模抑制比共模抑制比第九十四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五

若電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數Ac=0

輸出電壓

uo

=

Ad

（ui1－

ui2）=

Ad

uid

若電路不完全對稱，則Ac0，實際輸出電壓

uo

=Acuic+

Ad

uid即共模信號對輸出有影響。第九十五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五15.9.2典型差動放大電路+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+++–––T2EE+–RE的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點，限制每個管子的漂移。EE：用于補償RE上的壓降，以獲得合適的工作點。第九十六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五一、結構為了使左右平衡，可設置調零電位器Rp:特點：加入射極電阻RE；加入負電源-UEE

，采用正負雙電源供電。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE第九十七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五雙電源的作用：（1）使信號變化幅度加大。（2）IB1、IB2由負電源-UEE提供。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE第九十八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五二、靜態(tài)分析溫度TICIE

=2ICUEUBEIBIC1.RE的作用

設ui1

=ui2

=0自動穩(wěn)定RE具有強負反饋作用——抑制溫度漂移，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEE第九十九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五2.Q點的計算直流通路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEIBIC1IC2IBIEIC1=IC2=IC=IB

UC1=UC2=UCC－IC×RC

UE1=UE2

=－IB×RB－UBE

UCE1=UCE2

=UC1－UE1第一百頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五三、動態(tài)分析1.輸入信號分類(1)差模(differentialmode)輸入ui1=-ui2=ud(2)共模(commonmode)輸入ui1

=ui2=uC差模電壓放大倍數:共模電壓放大倍數:第一百零一頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五結論：任意輸入的信號:ui1,

ui2，都可分解成差模分量和共模分量。注意：ui1

=uC

+

ud

；ui2=uC-

ud例:ui1=20mV,ui2=10mV則：ud=5mV,uc=15mV差模分量:共模分量:第一百零二頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(一)差模輸入均壓器RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEE第一百零三頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五RE對差模信號作用ui1ui2ib1

,ic1ib2

,ic2ic1

=-ic2iRE

=ie1+

ie2

=0uRE

=0RE對差模信號不起作用RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEEib2ib1ic2ic1iRE第一百零四頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五差模信號通路T1單邊微變等效電路uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E第一百零五頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五1.放大倍數單邊差模放大倍數:uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib1第一百零六頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五若差動電路帶負載RL(接在C1與C2之間),對于差動信號而言，RL中點電位為0,所以放大倍數：即：總的差動電壓放大倍數為：差模電壓放大倍數:RRuodui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E第一百零七頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五ro=2RC

ri

ri

ro輸入電阻：輸出電阻：2.輸入輸出電阻RRuoui1+UCCRCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E第一百零八頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五(二)共模輸入RE對共模信號有抑制作用（IE基本不變）

。uCic1、

ic2iRE

、uRE

+UCCuocRCT1RBRCT2RBRE–UEEuCuoc2uoc1ic1ic2iREuREUBE第一百零九頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五共模信號通路:uocRCT1RBRCT2RB2REuc1uoc2uoc1ic1ic2uc22RE第一百一十頁，共一百二十二頁，編輯于2023年，星期五T1單邊微變等效電路RCRB2REic1uc1uc2ib1ib1ie1rbe1第一百一十