第3章 基本放大電路PPT課件

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1、第3章 基本放大電路第1頁/共92頁3.1 三極管放大電路基礎(chǔ)第2頁/共92頁1、放大電路的基本概念、放大電路的基本概念放大電路的功能是將微弱的電信號（電壓、電放大電路的功能是將微弱的電信號（電壓、電流或功率）放大到所需要的數(shù)值，從而使電子設(shè)備流或功率）放大到所需要的數(shù)值，從而使電子設(shè)備的終端執(zhí)行元件有所動(dòng)作或顯示的終端執(zhí)行元件有所動(dòng)作或顯示 。 放大部分一般由多級構(gòu)成，前面一般為前置電放大部分一般由多級構(gòu)成，前面一般為前置電壓放大電路，用于放大信號電壓。最后是功率放大壓放大電路，用于放大信號電壓。最后是功率放大電路，用于得到較大的信號功率去驅(qū)動(dòng)負(fù)載。電路，用于得到較大的信號功率去驅(qū)動(dòng)負(fù)載。傳

2、感器前置電壓放大功率放大負(fù)載經(jīng)常采用正弦信號發(fā)生器作為信號源來分析和經(jīng)常采用正弦信號發(fā)生器作為信號源來分析和調(diào)試放大電路。因此在本章中，用正弦電壓作為信調(diào)試放大電路。因此在本章中，用正弦電壓作為信號源，用純電阻作為負(fù)載來討論放大電路的性能。號源，用純電阻作為負(fù)載來討論放大電路的性能。放大電路的基本概念和指標(biāo)第3頁/共92頁2 放大電路的性能指標(biāo)放大電路的性能指標(biāo)一、電壓放大倍數(shù)一、電壓放大倍數(shù)AuiouUUA |Ui 和和Uo 分別是輸入和輸出電壓的有效值。分別是輸入和輸出電壓的有效值。二、輸入電阻二、輸入電阻riiiiIUr 第4頁/共92頁三、輸出電阻三、輸出電阻roOoOUrI四、通頻帶

3、四、通頻帶BW第5頁/共92頁UA大寫斜體字母、大寫下標(biāo)，表示大寫斜體字母、大寫下標(biāo)，表示直流量直流量。uA小寫斜體字母、大寫下標(biāo)，表示小寫斜體字母、大寫下標(biāo)，表示總瞬時(shí)值總瞬時(shí)值。ua小寫斜體字母、小寫下標(biāo)，表示小寫斜體字母、小寫下標(biāo)，表示交流瞬時(shí)值交流瞬時(shí)值。uAua總瞬時(shí)值總瞬時(shí)值交流分量交流分量tUA直流分量直流分量 表示符號規(guī)定第6頁/共92頁三極管放三極管放大電路有大電路有三種形式三種形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放大以共射放大器為例講解器為例講解工作原理工作原理共發(fā)射極放大電路的組成第7頁/共92頁放大元件放大元件iC= iB，工作在放大區(qū)

4、，要工作在放大區(qū)，要保證集電結(jié)反偏，保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。發(fā)射結(jié)正偏。iBiCiEuiuCEuocbeuBETC1C2ccVusRsRbRcRL共發(fā)射極放大電路的組成共發(fā)射極放大電路的組成第8頁/共92頁集電極電集電極電源，為電源，為電路提供能路提供能量。并保量。并保證集電結(jié)證集電結(jié)反偏。反偏。iBiCiEuiuCEuocbeuBETC1C2ccVusRsRbRcRL第9頁/共92頁iBiCiEuiuCEuocbeuBETC1C2ccVusRsRbRcRL集電極電阻，將集電極電阻，將變化的電流轉(zhuǎn)變變化的電流轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷?。為變化的電壓。?0頁/共92頁iBiCiEuiuCEuocbe

5、uBETC1C2ccVusRsRbRcRL耦合電容耦合電容隔離輸入輸出與隔離輸入輸出與電路直流的聯(lián)系，電路直流的聯(lián)系，同時(shí)能使信號順同時(shí)能使信號順利輸入輸出。利輸入輸出。第11頁/共92頁放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直放大電路中各點(diǎn)的電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加了小的交流信號。流上附加了小的交流信號。但是，電容對交、直流的作用不同。如果電但是，電容對交、直流的作用不同。如果電容容量足夠大，可以認(rèn)為它對交流不起作用，即容容量足夠大，可以認(rèn)為它對交流不起作用，即對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交對交流短路。而對直流可以看成開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。直流所走的通道是不同

6、的。交流通道：交流通道：只考慮交流信號的分電路。只考慮交流信號的分電路。直流通道：直流通道：只考慮直流信號的分電路。只考慮直流信號的分電路。信號的不同分量可以分別在不同的電路中分析。信號的不同分量可以分別在不同的電路中分析。直流通道和交流通道 第12頁/共92頁由于電源的由于電源的存在存在IB 0一、靜態(tài)分析一、靜態(tài)分析(IBQ，UBEQ)(IBQ，UBEQ)共發(fā)射極放大電路的分析方法IBICcbeUBE+VccUCERbRc第13頁/共92頁1.2. 在室溫下，三極管充分導(dǎo)通后，可近似認(rèn)為：在室溫下，三極管充分導(dǎo)通后，可近似認(rèn)為：UBE=0.7V（硅管）或（硅管）或UBE=0.3V（鍺管）（

7、鍺管） 3. 4. CCBEQCCBQbbVUVIRRCQBQIICEQCCCQCUVIR第14頁/共92頁例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。例：用估算法計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。已知：已知：EC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：A40mA04. 030012BCBQREImA5 . 104. 05 .37BQBQCQIIIV645 . 112CCQCCCEQRIUU請注意電路中請注意電路中IBQ 和和ICQ 的數(shù)量級。的數(shù)量級。第15頁/共92頁RB+VCCRCC1C2T短路短路短路短路置零置零二、動(dòng)態(tài)分析二、動(dòng)態(tài)分析RBRCRLuiuo交流通路交流通路第16頁/共92頁（1）

8、 輸入回路輸入回路iBuBE當(dāng)信號很小時(shí)，將輸入特性在小范當(dāng)信號很小時(shí)，將輸入特性在小范圍內(nèi)近似線性。圍內(nèi)近似線性。 uBE iBbbeBBEbeiuiur對輸入的小交流信號而言，對輸入的小交流信號而言，三極管相當(dāng)于電阻三極管相當(dāng)于電阻rbe。)mA()mV(26)1 ()(300EbeIrrbe的量級從幾百歐到幾千歐。的量級從幾百歐到幾千歐。三極管的微變等效電路第17頁/共92頁（2） 輸出回路輸出回路icuCEbcii即：輸出端相當(dāng)于一個(gè)受即：輸出端相當(dāng)于一個(gè)受ib 控控制的電流源。制的電流源。近似平行近似平行cceceiurrce的含義：的含義： ic uCE第18頁/共92頁ubeib

9、uceicrbe ibibbcecbe輸出回路忽略了輸出回路忽略了rce的作用。的作用。第19頁/共92頁sURiRooUbibiiURsRbrbeRcRLbeLbebLbiourRrIRIUUARO=RCRi=Rbrberbe （Rb rbe）放大倍數(shù)放大倍數(shù):輸入阻抗和輸出阻抗輸入阻抗和輸出阻抗:第20頁/共92頁1. 晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。反偏。2. 正確設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，使整個(gè)波形處于放大區(qū)。正確設(shè)置靜態(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。輸入回路將變化的電壓轉(zhuǎn)化成變化的基極電流

10、。4. 輸出回路將變化的集電極電流轉(zhuǎn)化成變化的集電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)電容濾波只輸出交流信號。極電壓，經(jīng)電容濾波只輸出交流信號。放大電路的工作條件第21頁/共92頁3.2 工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路第22頁/共92頁三極管是一種對溫度敏感的電子元件，它的所有三極管是一種對溫度敏感的電子元件，它的所有參數(shù)幾乎都與溫度有關(guān)。參數(shù)幾乎都與溫度有關(guān)。例如：例如： 1、溫度對、溫度對UBE的影響：的影響：TUBEIBIC溫度對放大電路的影響第23頁/共92頁2、溫度對、溫度對 值及值及ICEO的影響的影響T 、 ICEOICiCuCEQQ 總的效果是：總的效果是：溫度上升溫度上

11、升時(shí)，輸出時(shí)，輸出特性曲線特性曲線上移，造上移，造成成Q點(diǎn)上移。點(diǎn)上移。方法方法2：在直流偏置電路中引入負(fù)反饋來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)在直流偏置電路中引入負(fù)反饋來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。第24頁/共92頁工作點(diǎn)穩(wěn)定的放大電路C1C2CeoUccV（a）sUccVI1I2ICIEIBUCEUBE（b）RsRb1Rb2Rb1Rb2RcReReRLRcB第25頁/共92頁I1I2IBRb1+VCCRCC1TRb2Re直流通路直流通路 在在I1IB的條件下的條件下Ib可忽略，可忽略，相當(dāng)于三極管的基極與相當(dāng)于三極管的基極與B點(diǎn)斷點(diǎn)斷開，開，Rb1和和Rb2組成串聯(lián)分壓電組成串聯(lián)分壓電路，得到路，得到B點(diǎn)的電位為點(diǎn)的電

12、位為:CCbbbBVRRRU212eBEBEQRUUI1EQBQII)()(ceEQCCceCQCCCERRIVRRIVU一、靜態(tài)分析第26頁/共92頁似乎似乎I2越大越好，但是越大越好，但是Rb1、Rb2太小，將增加損耗，降低輸太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十入電阻。因此一般取幾十k 。I1I2IBRb1+VCCRCC1TRb2Re本電路穩(wěn)壓的過程實(shí)際是由于本電路穩(wěn)壓的過程實(shí)際是由于加了加了Re形成了形成了負(fù)反饋負(fù)反饋過程。過程。TUBEIBICUEIC第27頁/共92頁sURiRooUbibiiURsRb1Rb2RcRLrbebeLiourRUUARi=Rb1Rb2rbeRO

13、=RC放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻計(jì)算方法放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻計(jì)算方法二、動(dòng)態(tài)分析第28頁/共92頁RiRooUbibiiUC1C2CeccV（a）（b）sUsURsRsRb1Rb2Rb1Rb2Re1Re2RcRe1RLrbeRcRL1)1 (ebeLiouRrRUUARi=Rb1Rb2 rbe+（1+）Re1 Ro=Rc放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻計(jì)算方法放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻計(jì)算方法第29頁/共92頁3.3 射極輸出器第30頁/共92頁C1C2ouccV( a)suiuiBuBEuCEiEccVICIEIBUCEUBE( b)RsRbRbReReRL 射極輸出器是一種常用的基

14、本放大電路：交流射極輸出器是一種常用的基本放大電路：交流信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出，故稱為射極輸出信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出，故稱為射極輸出器。對交流信號來說，集電極為輸入回路和輸出回器。對交流信號來說，集電極為輸入回路和輸出回路的公共端，故又稱為共集電極放大電路。路的公共端，故又稱為共集電極放大電路。 射極輸出器的組成 第31頁/共92頁 由射極輸出器的直流通路，根據(jù)由射極輸出器的直流通路，根據(jù)KVL可得可得:VCC=RbIB+UBE+ReIE 取取UBEQ = 0.7 VIEQ=（1+）IBQ 帶入上面的方程可得：帶入上面的方程可得：ICQ=IBQUCEQ=VCC-IEQRe射極輸出器

15、的分析一、靜態(tài)分析一、靜態(tài)分析第32頁/共92頁根據(jù)原放大電路可以畫出相應(yīng)的微變等效電路，如根據(jù)原放大電路可以畫出相應(yīng)的微變等效電路，如圖（圖（a）所示。）所示。（1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)1)1 ()1 ()1 ()1 (LbeLbLbbebLiouRrRIRIrIRUUA2 2動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析第33頁/共92頁（2）輸入電阻）輸入電阻 由微變等效電路可得到：由微變等效電路可得到：iRiR= Rb LbebbLbebiRrIIRrIUR)1 ()1 (SbeeoooRrRIUR111（3）輸出電阻）輸出電阻第34頁/共92頁 總之：射極輸出器電壓放大倍數(shù)接近于總之：射極輸出器電壓放大倍數(shù)

16、接近于1 1，輸出，輸出電壓與輸入電壓同相，輸入電阻高，輸出電阻低。電壓與輸入電壓同相，輸入電阻高，輸出電阻低。 在多級放大電路中，用射極輸出器作為輸入級，在多級放大電路中，用射極輸出器作為輸入級，可使放大電路具有較高的輸入電阻，用射極輸出器可使放大電路具有較高的輸入電阻，用射極輸出器作為輸出級，可使放大電路具有較高的帶負(fù)載能力，作為輸出級，可使放大電路具有較高的帶負(fù)載能力，利用輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)，在電路中可利用輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)，在電路中可起阻抗變換的作用。起阻抗變換的作用。第35頁/共92頁3.4 場效應(yīng)管放大電路第36頁/共92頁第37頁/共92頁 dsUgsmUgg

17、sUdI0gIgsds（a）dsUgsmUggsUdIgsds（b）rds場效應(yīng)管的微變等效電路第38頁/共92頁C1C2CsoUccV（a）SUccV（b）TTRg1Rg1Rg2Rg2Rg3Rg3RdRdRsRsRLRs場效應(yīng)管共源極放大電路第39頁/共92頁 靜態(tài)分析就是計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)分析就是計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，由于場，由于場效應(yīng)管是電壓控制器件，所以靜態(tài)工作點(diǎn)為效應(yīng)管是電壓控制器件，所以靜態(tài)工作點(diǎn)為UGSQ、IDQ和和UDSQ。場效應(yīng)管柵。場效應(yīng)管柵-源之間的電阻很大，可當(dāng)源之間的電阻很大，可當(dāng)開路處理。估算電路靜態(tài)工作點(diǎn)的公式為：開路處理。估算電路靜態(tài)工作點(diǎn)的公式為：DD

18、gggGVRRRU2122) 1(TGSQDODQUUIISDQSQRIU)(SdDQDDDSQRRIVUSQGGSQUUU一、靜態(tài)分析第40頁/共92頁 根據(jù)微變等效電路來計(jì)算電壓放大倍數(shù)，輸入根據(jù)微變等效電路來計(jì)算電壓放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻。電阻和輸出電阻。由圖可得：由圖可得： gsiUULgsmLdgsmoRUgRRUgU)/(（1 1）電壓放大倍數(shù)）電壓放大倍數(shù)LmiouRgUUA 因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?所以：所以：一、動(dòng)態(tài)分析第41頁/共92頁（2 2）輸入電阻）輸入電阻213/gggiiiRRRIUR 由于靜態(tài)時(shí)，由于靜態(tài)時(shí)，Rg3中無電流流過，它對靜態(tài)工作點(diǎn)中無電流流過，它對靜態(tài)工

19、作點(diǎn)無影響，它的阻值可以取很大，因此場效應(yīng)管放大無影響，它的阻值可以取很大，因此場效應(yīng)管放大電的輸入電阻可達(dá)到很高的數(shù)值。電的輸入電阻可達(dá)到很高的數(shù)值。Ro=Rd（3 3）輸出電阻）輸出電阻第42頁/共92頁3.5 多級放大電路第43頁/共92頁 在實(shí)際應(yīng)用中，小信號放大電路的輸入信號一在實(shí)際應(yīng)用中，小信號放大電路的輸入信號一般都是微弱信號。為了滿足實(shí)際需要，輸入信號般都是微弱信號。為了滿足實(shí)際需要，輸入信號必須經(jīng)過多級放大。多級放大電路中，每兩個(gè)基必須經(jīng)過多級放大。多級放大電路中，每兩個(gè)基本放大電路之間的連接，稱為本放大電路之間的連接，稱為級間耦合級間耦合。 耦合方式通常有：耦合方式通常有：

20、阻容耦合阻容耦合、直接耦合直接耦合和和變壓變壓器耦合器耦合三種。三種。 耦合方式：即信號的傳送方式。耦合方式：即信號的傳送方式。 多級放大電路對耦合電路要求：多級放大電路對耦合電路要求：1. 靜態(tài)：保證各級靜態(tài)：保證各級Q點(diǎn)設(shè)置；點(diǎn)設(shè)置； 2. 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài): 不失真地傳送信號。不失真地傳送信號。第44頁/共92頁前級前級后級后級阻容耦合T1T2+VccC1sUC2C3Rc2Rb2RsRc1Rb1RL第45頁/共92頁阻容耦合方式的特點(diǎn)：阻容耦合方式的特點(diǎn)： 由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，分別估算。這樣就避免了由于工作點(diǎn)點(diǎn)相互獨(dú)立，分別

21、估算。這樣就避免了由于工作點(diǎn)不穩(wěn)定而引起的溫漂信號的逐級放大和傳送。不穩(wěn)定而引起的溫漂信號的逐級放大和傳送。 阻容耦合使得放大電路的設(shè)計(jì)和計(jì)算較為簡單，阻容耦合使得放大電路的設(shè)計(jì)和計(jì)算較為簡單，但這種方式對于直流信號或變化緩慢的信號的傳送但這種方式對于直流信號或變化緩慢的信號的傳送是不適合的。是不適合的。 大容量電容在集成電路中難于制造，因而在集大容量電容在集成電路中難于制造，因而在集成電路中這種耦合方式無法采用。成電路中這種耦合方式無法采用。 阻容耦合方式的特點(diǎn)第46頁/共92頁前級前級后級后級直接耦合T1+VccsUT2RsRb1Rc1Rc2RLRe第47頁/共92頁直接耦合方式的特點(diǎn)是：

22、直接耦合方式的特點(diǎn)是： 直接耦合方式多用于傳送直流信號和變化緩慢直接耦合方式多用于傳送直流信號和變化緩慢的信號?，F(xiàn)代集成放大電路的內(nèi)部電路都是采用直的信號。現(xiàn)代集成放大電路的內(nèi)部電路都是采用直接耦合方式。接耦合方式。 直接耦合的直接耦合的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是：低頻特性良好易于集成。是：低頻特性良好易于集成。 直接耦合的直接耦合的缺點(diǎn)缺點(diǎn)是：各級靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，是：各級靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，彼此之間不是獨(dú)立的，設(shè)計(jì)比較困難；多級直接耦彼此之間不是獨(dú)立的，設(shè)計(jì)比較困難；多級直接耦合放大電路的零點(diǎn)漂移問題必須解決，否則無法使合放大電路的零點(diǎn)漂移問題必須解決，否則無法使用。用。直接耦合方式的特點(diǎn)第48頁/共9

23、2頁-90-135-180-225-270umAuAuA0.7071f2fLfHfHfLfff（ a）（ b）BW低 頻 區(qū)中 頻 區(qū)放大電路的幅頻和相頻特性放大電路的幅頻和相頻特性放大電路的頻率特性第49頁/共92頁3.6 差分放大電路第50頁/共92頁 直接耦合方式的放大電路存在溫漂問題，在多直接耦合方式的放大電路存在溫漂問題，在多級放大電路中，第一級的溫漂影響尤其嚴(yán)重。差動(dòng)級放大電路中，第一級的溫漂影響尤其嚴(yán)重。差動(dòng)放大電路能夠有效地抑制零點(diǎn)漂移，廣泛用于多級放大電路能夠有效地抑制零點(diǎn)漂移，廣泛用于多級直接耦合放大電路的前置級。直接耦合放大電路的前置級。 基本差動(dòng)式放大電路由兩個(gè)相同的共

24、射單管放基本差動(dòng)式放大電路由兩個(gè)相同的共射單管放大電路組成。電路中大電路組成。電路中T1和和T2特性完全一致，兩個(gè)電特性完全一致，兩個(gè)電路中的電阻阻值及溫度特性也對應(yīng)相同，即電路完路中的電阻阻值及溫度特性也對應(yīng)相同，即電路完全對稱。全對稱?；静罘址糯箅娐芬弧㈦娐方Y(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu)第51頁/共92頁 輸入信號的輸入信號的2種方式種方式 ：共模共模輸入和輸入和差模差模輸入輸入 。 輸出信號的輸出信號的2種方式：種方式：單端單端輸出和輸出和雙端雙端輸出。輸出。 信號可以從兩個(gè)晶體管集電極之間取出，也可以從一個(gè)信號可以從兩個(gè)晶體管集電極之間取出，也可以從一個(gè)三極管的集電極取出。三極管的集電極取出。 特

25、點(diǎn)：特點(diǎn)：可以抑制零點(diǎn)漂移?？梢砸种屏泓c(diǎn)漂移。 +Vcc1IU2IU1cU2cUoURs1Rs2Rb1Rb2Rc1Rc2第52頁/共92頁具有射極公共電阻的差動(dòng)放大電路 射極公共電阻Re 使每邊共模放大倍數(shù)顯著下降，即Re對共模信號有很強(qiáng)的抑制作用，Re越大，則抑制共模信號的作用就越強(qiáng)。 1 IU2IUoUVCCVEEIE1IE2IE1+IE2Rc1Rc2Rs1Rs2ReRL第53頁/共92頁 Re會(huì)不會(huì)降低電路對差模信號的放大倍數(shù)呢？會(huì)不會(huì)降低電路對差模信號的放大倍數(shù)呢？在差模信號作用下，兩管得到大小相等、極性相反在差模信號作用下，兩管得到大小相等、極性相反的信號，于是一個(gè)管子電流增大，另一

26、個(gè)管子電流的信號，于是一個(gè)管子電流增大，另一個(gè)管子電流減小，因而兩管電流之和不變，即減小，因而兩管電流之和不變，即Re上的總電壓不上的總電壓不變，對差模信號而言變，對差模信號而言Re如同短路，自然不會(huì)影響差如同短路，自然不會(huì)影響差模放大倍數(shù)。模放大倍數(shù)。 利用電路的對稱性，以雙端輸出的方式使兩邊利用電路的對稱性，以雙端輸出的方式使兩邊的漂移在輸出端互相抵消，另一方面還利用的漂移在輸出端互相抵消，另一方面還利用Re對共對共模信號的抑制作用，來抑制每管本身的漂移。因此，模信號的抑制作用，來抑制每管本身的漂移。因此，它的溫漂比起基本差放電路要小得多，而且由于每它的溫漂比起基本差放電路要小得多，而且由

27、于每邊的漂移小了，信號還可以單端輸出。邊的漂移小了，信號還可以單端輸出。第54頁/共92頁 射極公共電阻射極公共電阻Re越大，抑制共模信號的能力就越大，抑制共模信號的能力就越強(qiáng)。但是越強(qiáng)。但是Re的增大是有限的，一是當(dāng)電源的增大是有限的，一是當(dāng)電源VEE選定選定后，后，Re太大會(huì)使太大會(huì)使IC下降太多，影響放大倍數(shù)；二是下降太多，影響放大倍數(shù)；二是在集成電路中不易制作大阻值的電阻。在集成電路中不易制作大阻值的電阻。 恒流源具有交流等效電阻很大，直流電壓降不恒流源具有交流等效電阻很大，直流電壓降不太大的性能，由此可用恒流源代替太大的性能，由此可用恒流源代替Re。 當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時(shí)，在很大范

28、圍內(nèi)當(dāng)三極管工作在放大區(qū)時(shí)，在很大范圍內(nèi)iC基基本上取決于本上取決于iB的值而與的值而與uCE的大小無關(guān)，這就相當(dāng)于的大小無關(guān)，這就相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻非常大的電流源。一個(gè)內(nèi)阻非常大的電流源。恒流源式差動(dòng)放大電路第55頁/共92頁T11IuT22IuOUVCCVEE( a)T3IC3T11IuT22IuOUVCCVEE( b)IC3Rc1Rc2Rc1Rc2Rs1Rs2Rs1Rs2R2R3R1可以將可以將T T3 3管組成的電路等效成右邊的恒流源。管組成的電路等效成右邊的恒流源。第56頁/共92頁3.7 功率放大電路第57頁/共92頁執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器的作用：功率放大器的作用： 用作放大電路的

29、用作放大電路的輸出級輸出級，以，以驅(qū)驅(qū)動(dòng)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 、 儀表儀表指針偏轉(zhuǎn)等。指針偏轉(zhuǎn)等。 功功率率放放大大電電壓壓放放大大信信號號提提取取能夠向負(fù)載提供足夠輸出功率的電路稱為功率放大能夠向負(fù)載提供足夠輸出功率的電路稱為功率放大電路。電路。 功率放大電路概述第58頁/共92頁1.1.盡可能大的輸出功率盡可能大的輸出功率功放管往往工作在接近極限狀態(tài)下，要根據(jù)極限功放管往往工作在接近極限狀態(tài)下，要根據(jù)極限參數(shù)的要求選擇功放管。參數(shù)的要求選擇功放管。 2.2.盡量提高功率轉(zhuǎn)換的效率盡量提高功率轉(zhuǎn)換的效率3.3.非線性失真要小非線性失真要小

30、4.4.改善熱穩(wěn)定性改善熱穩(wěn)定性VOMPP電源供給的直流功率輸出最大功率功率放大電路的特殊問題第59頁/共92頁放大電路的三種工作狀態(tài)：放大電路的三種工作狀態(tài)： (a)(a)甲類甲類: :不失真的工作狀態(tài)不失真的工作狀態(tài) (b)(b)甲乙類和甲乙類和(c)(c)乙類：減小了靜態(tài)功耗，但都出乙類：減小了靜態(tài)功耗，但都出現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真 辦法：降低辦法：降低Q點(diǎn)。點(diǎn)。OTL: Output TransformerLess 為了利用其效率高的優(yōu)點(diǎn)，克服其削波失真的為了利用其效率高的優(yōu)點(diǎn)，克服其削波失真的缺點(diǎn)，通常采用乙類互補(bǔ)對稱放大電路。缺點(diǎn)，通常采用乙類互補(bǔ)對稱放大電路。 既降

31、低既降低Q點(diǎn)又不會(huì)引起截止失真的辦法：采用點(diǎn)又不會(huì)引起截止失真的辦法：采用推挽輸出電路，或互補(bǔ)對稱射極輸出器。推挽輸出電路，或互補(bǔ)對稱射極輸出器。如何解決效率低的問題？OCL: Output CapacitorLess第60頁/共92頁1 1雙電源互補(bǔ)對稱電路雙電源互補(bǔ)對稱電路組成特點(diǎn)組成特點(diǎn): 1、由、由NPN型、型、PNP型三極管構(gòu)成兩個(gè)對稱的射極輸出器對型三極管構(gòu)成兩個(gè)對稱的射極輸出器對接而成；接而成；2、雙電源供電；、雙電源供電；3、輸入輸出端不加隔直電容。、輸入輸出端不加隔直電容。T1T2IuouVCCVCCioic2ic1iut0out0RL典型功率放大電路的分析第61頁/共92頁

32、ic1ic2動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：ui 0VT1截止，截止，T2導(dǎo)通導(dǎo)通ui 0VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL= ic1 ;ui-VCCT1T2uo+VCCRLiLiL=ic2因此，不需要隔直電容。因此，不需要隔直電容。靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：ui = 0V T1、T2均不工作均不工作 uo = 0VT T1 1、T T2 2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式，兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式，稱為稱為乙類放大乙類放大。第62頁/共92頁ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL交越失真交越失真死區(qū)電壓死區(qū)電壓uiuouou o tttt交越失真：交越失真：輸入信號輸入信號 ui在過零在過零

33、前后，輸出信號出現(xiàn)的失真便前后，輸出信號出現(xiàn)的失真便為交越失真。為交越失真。乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系:第63頁/共92頁ui-USCT1T2uo+USCRLiL(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(shí)間等于半個(gè)周期每管導(dǎo)通時(shí)間等于半個(gè)周期 ； (3) 存在交越失真。存在交越失真。 乙類放大的特點(diǎn)：第64頁/共92頁假設(shè)假設(shè) ui 為正弦波且幅度足夠?yàn)檎也ㄇ曳茸銐虼?，大，T1、T2導(dǎo)通時(shí)均能飽和，此時(shí)導(dǎo)通時(shí)均能飽和，此時(shí)輸出達(dá)到最大值。輸出達(dá)到最大值。ULmax最大輸出功率為：最大輸出功率為：iL-VCCRLuiT1T2UL+VCCUcem為最大的輸出電為

34、最大的輸出電壓幅度壓幅度UcemVCC，RL上的上的交流輸出功率交流輸出功率Po可以根據(jù)可以根據(jù)功率表達(dá)式功率表達(dá)式P=U2/R（U是是交流有效值）求出，即交流有效值）求出，即:cemcmLcemUoUIRP21212LCCOMRVP2/22最大輸出功率及效率的計(jì)算第65頁/共92頁2max2278.5%42SCoLESCLUPRPUR效率為：效率為：在理想情況下，最大效率為在理想情況下，最大效率為= =78.5%4max第66頁/共92頁2 2單電源互補(bǔ)對稱電路單電源互補(bǔ)對稱電路特點(diǎn)特點(diǎn): 1、單電源供電；、單電源供電；2、輸出加有大電容；、輸出加有大電容； 3、V1和和V2是為了克服交越失

35、真而接入的正向偏置電源是為了克服交越失真而接入的正向偏置電源。T1T2iuouVCCEiut0out0CV1V2NPN充電PNP放電I1citt2ciic1ic2RL第67頁/共92頁電路的工作原理是電路的工作原理是: 當(dāng)正半周信號輸入時(shí)，功放管當(dāng)正半周信號輸入時(shí)，功放管T1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止，截止，T1通過通過C輸出正半周放大信號的同時(shí)，電源也對大輸出正半周放大信號的同時(shí)，電源也對大容量電容容量電容C充電。充電電流如圖中的充電。充電電流如圖中的ic1所示所示。 當(dāng)負(fù)半周信號輸入時(shí)，功放管當(dāng)負(fù)半周信號輸入時(shí)，功放管T1截止，截止，T2導(dǎo)通，導(dǎo)通，電容電容C通過通過T2放電的同時(shí)，輸出負(fù)半周放

36、大信號放電的同時(shí)，輸出負(fù)半周放大信號。放電電流如圖中的放電電流如圖中的ic2所示。所示。 第68頁/共92頁3.8 負(fù)反饋放大電路 第69頁/共92頁 凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為稱為反饋反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負(fù)反饋負(fù)反饋。若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為正反饋正反饋。根據(jù)反饋的極性分根據(jù)反饋的極性分:有正反饋和負(fù)反饋兩類。有正反饋和負(fù)反饋兩類。 這里所說的信號

37、一般是指交流信號，所以判斷正這里所說的信號一般是指交流信號，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系，負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系，同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。負(fù)反饋放大的一般概念第70頁/共92頁反饋方框圖：反饋方框圖：AFiXfXiX oXA:基本放大電路基本放大電路F:反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) :信號疊加信號疊加為比較環(huán)節(jié)為比較環(huán)節(jié)下面主要討論負(fù)反饋放大的情況。下面主要討論負(fù)反饋放大的情況。第71頁/共92頁開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù) ：反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：凈輸入信號：凈輸入信號：fiiXXXioXXAofXXF閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大

38、倍數(shù)：FAAXXXXXXXXXAifiofioiof11第72頁/共92頁負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)：負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)：當(dāng)當(dāng)A很大時(shí)，很大時(shí)， AF 1：FAAAf1FAf1結(jié)論：當(dāng)結(jié)論：當(dāng) A 很大時(shí)，負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)很大時(shí)，負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)與晶體管無關(guān)，只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。即負(fù)反饋可以與晶體管無關(guān)，只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。即負(fù)反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)。穩(wěn)定放大倍數(shù)。第73頁/共92頁負(fù)負(fù)反反饋饋交流反饋交流反饋直流反饋直流反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)負(fù)反饋的

39、分類小結(jié)第74頁/共92頁假設(shè)輸入信號有一定極性的瞬時(shí)變化，依次經(jīng)過放大、假設(shè)輸入信號有一定極性的瞬時(shí)變化，依次經(jīng)過放大、反饋、比較后，使凈輸入信號減小的，稱之為負(fù)反饋，反之反饋、比較后，使凈輸入信號減小的，稱之為負(fù)反饋，反之為正反饋。為正反饋。ufubeuc1ub2uc2+C1Rb1Rc1Rb21Rb22Rc2Re2Re1CeC3C2+VCCuoui+T1T2Rfuf增加，使凈輸入增加，使凈輸入ube減小，所以負(fù)反饋。減小，所以負(fù)反饋。判斷反饋的方法瞬時(shí)極性法第75頁/共92頁負(fù)反饋共負(fù)反饋共4種組合：電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)種組合：電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)和電流并聯(lián)。和電流并聯(lián)。1

40、 1、從輸出端看有電壓反饋和電流反饋、從輸出端看有電壓反饋和電流反饋電壓反饋：電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓。反饋信號取自輸出電壓。電流反饋：電流反饋：反饋信號取自輸出電流。反饋信號取自輸出電流。r電壓負(fù)反饋：電壓負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻?？梢苑€(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻。r電流負(fù)反饋：電流負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻?？梢苑€(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻。 根據(jù)反饋在輸出端采樣信號的不同，可以分為根據(jù)反饋在輸出端采樣信號的不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。電壓反饋和電流反饋。負(fù)反饋放大電路的分析方法第76頁/共92頁根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，根據(jù)反饋信號在

41、輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋：串聯(lián)反饋：即反饋電壓信號與輸入電壓信號相加減即反饋電壓信號與輸入電壓信號相加減并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：即反饋電流信號與輸入電流信號相加減即反饋電流信號與輸入電流信號相加減串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大；串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大；并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小。2 2、從輸入端看有串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋、從輸入端看有串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋第77頁/共92頁3 3、交流反饋與直流反饋、交流反饋與直流反饋交流反饋：交流反饋：反饋只對交流信號起作用。反饋只對交流信號起作用。直流反饋：直流

42、反饋：反饋只對直流起作用。反饋只對直流起作用。若在反饋網(wǎng)絡(luò)中若在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容串接隔直電容，則可以隔斷直流，則可以隔斷直流，此時(shí)反饋只對交流起作用。此時(shí)反饋只對交流起作用。在起反饋?zhàn)饔玫碾娮鑳啥嗽谄鸱答佔(zhàn)饔玫碾娮鑳啥瞬⒙?lián)旁路電容并聯(lián)旁路電容，可以使其，可以使其只對直流起作用。只對直流起作用。有的反饋只對交流信號起作用；有的反饋只對直流有的反饋只對交流信號起作用；有的反饋只對直流信號起作用；有的反饋對交、直流信號均起作用。信號起作用；有的反饋對交、直流信號均起作用。第78頁/共92頁但對于不同的反饋組態(tài)，但對于不同的反饋組態(tài)， 和和 各代表不同的各代表不同的電量。電量。ifXX 只要滿足

43、深負(fù)反饋的條件（只要滿足深負(fù)反饋的條件（1+AF）10，都可，都可以利用下面的特點(diǎn)進(jìn)行分析估算。以利用下面的特點(diǎn)進(jìn)行分析估算。fXiX對于串聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號與輸入信號以電壓的對于串聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號與輸入信號以電壓的形式求和。形式求和。對于并聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號與輸入信號以電流的對于并聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號與輸入信號以電流的形式求和。形式求和。ifUUifII第79頁/共92頁例例1：電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路：電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，對直流也起作用。此電路是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，對直流也起作用。C1C2ccVsuRsRbReRL第80頁/共92頁該電路的反饋網(wǎng)絡(luò)由該電路的反饋網(wǎng)絡(luò)由R

44、e組成。組成。1eeeeeeofofRRRIRIUUXXF廣義放大倍數(shù)為：廣義放大倍數(shù)為：11FUUAiouuf閉環(huán)源電壓放大倍數(shù)為：閉環(huán)源電壓放大倍數(shù)為： 1foiosousfuuuuuuA當(dāng)輸入信號是當(dāng)輸入信號是ui時(shí)，求出的是電壓放大倍數(shù)，而當(dāng)輸入信號時(shí)，求出的是電壓放大倍數(shù)，而當(dāng)輸入信號是是uS時(shí)，所求出的一般就是電路的源電壓放大倍數(shù)。時(shí)，所求出的一般就是電路的源電壓放大倍數(shù)。 第81頁/共92頁例例2：電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路：電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路電壓反饋電壓反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋此電路是電壓并聯(lián)負(fù)反饋，對直流也起作用。此電路是電壓并聯(lián)負(fù)反饋，對直流也起作用。第82頁/共92頁該電路的

45、反饋網(wǎng)絡(luò)由該電路的反饋網(wǎng)絡(luò)由 Rf 組成。組成。廣義放大倍數(shù)為：廣義放大倍數(shù)為：所以閉環(huán)源電壓放大倍數(shù)為：所以閉環(huán)源電壓放大倍數(shù)為： fofoofofRURUUIXXF1fuifRFA1因?yàn)橐驗(yàn)? :I If f I Ii i sfsfsousfRRRRuuA第83頁/共92頁電流反饋電流反饋此電路是電流串聯(lián)負(fù)反饋，對直流也起作用。此電路是電流串聯(lián)負(fù)反饋，對直流也起作用。suC1C2ccVRsRb1Rb2RcReRL例例3：電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路：電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路第84頁/共92頁該電路的反饋網(wǎng)絡(luò)由該電路的反饋網(wǎng)絡(luò)由Re組成。組成。廣義放大倍數(shù)為：廣義放大倍數(shù)為：所以閉環(huán)源電壓放大倍數(shù)為

46、：所以閉環(huán)源電壓放大倍數(shù)為： 因?yàn)椋阂驗(yàn)椋簎f ui eoeoofofRIRIIUXXFeiufRFA11eLeeLcfoiosousfRRRiRiuuuuuuA第85頁/共92頁例例4：電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路：電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路 T1T2C1RssuC2RLC3RfRe1Re2Rc1Rc2R2+VcciIfIiI此電路是電流并聯(lián)負(fù)反饋，對直流也起作用。此電路是電流并聯(lián)負(fù)反饋，對直流也起作用。第86頁/共92頁該電路的反饋網(wǎng)絡(luò)由該電路的反饋網(wǎng)絡(luò)由Re2和和Rf組成。組成。廣義放大倍數(shù)為：廣義放大倍數(shù)為：因?yàn)橐驗(yàn)? :2222efeoefoeofofRRRIRRIRIIXXF211efiif

47、RRFAssiRuI feeefRRRiI222和和第87頁/共92頁所以閉環(huán)源電壓放大倍數(shù)為：所以閉環(huán)源電壓放大倍數(shù)為： 222222222 (1)ocLcLusfsisfscLLeeeefeffLeui Ri RAuI RI Ri RRRRiRRRRRRR第88頁/共92頁負(fù)反饋對放大電路的影響放大電路引入負(fù)反饋，雖然使放大倍數(shù)下降，但能從多方面改善放大電路的性能： 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)； 穩(wěn)定放大倍數(shù)； 提高輸入電阻； 降低輸出電阻； 擴(kuò)展通頻帶等。 第89頁/共92頁2對輸入電阻的影響對輸入電阻的影響r串聯(lián)負(fù)反饋可以提高輸入電阻；串聯(lián)負(fù)反饋可以提高輸入電阻；r并聯(lián)負(fù)反饋可以降低輸入電阻。并聯(lián)負(fù)反饋可以降低輸入電阻。3對輸出電阻的影響對輸出電阻的影響r電壓負(fù)反饋可使輸出電阻降低；電壓負(fù)反饋可使輸出電阻降低；r電流負(fù)反饋可使輸出電阻提高。電流負(fù)反饋可使輸出電阻提高。 r電阻減小和提高的倍數(shù)都是（電阻減小和提高的倍數(shù)都是（1+AF）。）。1穩(wěn)定放大倍數(shù)穩(wěn)定放大倍數(shù)負(fù)反饋對放大電路的主要影響第90頁/共92頁第91頁/共92頁感謝您的觀看！第92頁/共92頁