电子技术邵恒星

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1、ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE15.1 基本放大电路的组成基本放大电路的组成ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEio :UUAu 定义定义SESRiIiUoUoU iiiIUr or 直流通路直流通路(IB、IC、UCE)对直流信号电容对直流信号电容 C 可看作开路（即将电容断

2、开）可看作开路（即将电容断开）断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE放大电路无信号输入（放大电路无信号输入（ui=0）时的工作状态。）时的工作状态。估算法、图解法。估算法、图解法。各极电压电流的直流分量。各极电压电流的直流分量。放大电路的直流通路。放大电路的直流通路。(1)静态工作点静态工作点Q：IB、IC、UCE 。静态分析：静态分析：确定放大电路的静态值。确定放大电路的静态值。BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II 当当U

3、BE UCC时，时，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB已知：已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。解：解：mAmABCCB04030012.RUImAmABC51040537.II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIBEECCCCCERIRIUU EBBECCB)1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB)1(RIURI 由由KVL可得：可得：由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB+UCCRBRCT+UBEUCEICIBBBECCBRUUI CtanR1 ICQU

4、CEQCCCRUUCC常常数数 B)(CECIUfIUCE/VIC/mA直流负载线直流负载线Q由由IB确定的那确定的那条输出特性与条输出特性与直流负载线的直流负载线的交点就是交点就是Q点点O 放大电路的动态分析放大电路的动态分析 把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一把非线性元件晶体管所组成的放大电路等效为一个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为个线性电路。即把非线性的晶体管线性化，等效为一个线性元件。一个线性元件。晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，晶体管在小信号（微变量）情况下工作。因此，在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线近在静态工作点附近小范围内的特性曲线可用直线

5、近似代替。似代替。利用放大电路的微变等效电路分析利用放大电路的微变等效电路分析计算计算放大电路放大电路电压放大倍数电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu OCEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu OibicicBCEib ib晶体三极管晶体三极管微变等效电路微变等效电路ube+-uce+-ube+-uce+-rbeBEC 晶体管的晶体管的B、E之间之间可用可用rbe等效代替。等效代替。晶体管的晶体管的C、E之间可用一之间可用一受控电流源受控电流

6、源ic=ib等效代替。等效代替。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiiRBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEiiibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+-uo+-+-RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSbebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RS LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSiUi

7、IbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb)1(RIrI EbeL)1(RrRAu iii IUr 输入电阻输入电阻SESRiIiUirSESRiIiUiiIUri beB/rR 时时，当当beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1(RIrI Ebeib)1(RrUI EbeBi)1(/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSririBRIBRIoUoEoooIUr 输出电阻：输出电阻：oUSEiUiIbIcIoUbISEr

8、beRBRCRLEBC+-+-+-RSCoooRIUr 例例求求ro的步骤：的步骤：1)断开负载断开负载RLoU3)外加电压外加电压oI4)求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以2)令令 或或0i U0S ERBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEiicLceiRuLR1CLRR LRQuCE/VttiB B/AIBtiC C/mAICiB B/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoQuCE/VttiB B/AIBtiC C/mAICiB B/AuBE/VtuBE/VUBEU

9、CEiC C/mAuCE/VOOOOOOQicibuiuo动画动画Q2uoUCEQuCE/VttiC C/mAICiC C/mAuCE/VOOOQ1uiuotiB B/AiB B/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC C/mAuCE/VOOUCE课堂练习：判断下列电路能否进行交流放大2.画出电路的直流通路、微变等效电路；写出电压放大倍数的表达式；写出输入输出电阻的表达式。3.图示电路中，已知RB=300k，Rc=2k,RE1=200,RE2=1.8k,RL=2k,RS=1k,UCC=12V。晶体管的UBE=0.7V，=50，晶体管的输出特性曲线如图所示。（1）求静态工作点（

10、28A,1.4mA,6.4V）（2）画微变等效电路；（3）计算Au、ri、ro（-4.3 1k 2k)在固定偏置放大电路中，在固定偏置放大电路中，当温度升高时，当温度升高时，UBE、ICBO 。上式表明，当上式表明，当UCC和和 RB一定时，一定时，IC与与 UBE、以及以及 ICEO 有关有关，而这三个参数随温度而变化。，而这三个参数随温度而变化。CBOBBECCCEOBC)1(IRUUIII 温度升高时，温度升高时，IC将增加，使将增加，使Q点沿负载线上移。点沿负载线上移。iCuCEQQ 固定偏置电路的工作点固定偏置电路的工作点Q点是不稳定的，为此需要改进偏置电路。当温度升点是不稳定的，为

11、此需要改进偏置电路。当温度升高使高使 IC 增加时，能够自动减少增加时，能够自动减少IB，从而抑制，从而抑制Q点的变点的变化，保持化，保持Q点基本稳定。点基本稳定。OB2II 若若满满足足：基极电位基本恒定，基极电位基本恒定，不随温度变化。不随温度变化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VBEBEBECRUVII BEBUV 若若满满足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+从从Q点点稳定的角度

12、来稳定的角度来看似乎看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必须取得较小，将增加必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。损耗，降低输入电阻。而而VB过高必使过高必使VE也增也增高，在高，在UCC一定时，势一定时，势必使必使UCE减小，从而减减小，从而减小放大电路输出电压的小放大电路输出电压的动态范围。动态范围。I2=(5 10)IB，VB=(5 10)UBE，RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。的阻值一般为几十千欧。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+

13、UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定CC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CBII EECCCCCERIRIUU VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+对交流：对交流：旁路电容旁路电容 CE 将将R 短路短路，R 不起不起作用作用，Au，ri，ro与固定偏置电路相同与固定偏置电路相同。如果去掉如果去掉CE，Au，ri，ro？旁路电容旁路电容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/RRR iUiIbIcI

14、oUbISEeIBRIEbeL)1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1(R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr？即：即：Sos EUAu考虑信号源内阻考虑信号源内阻RS 时时iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU irRB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V,RC=6k,RE1=300，RE2=2.7k，RB1=60k，RB2=20k RL=6k，晶体管，晶体管=50，UBE=0.6V,试求试求:(1)(1)静态工作

15、点静态工作点 IB、IC 及及 UCE；(2)(2)画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3)(3)输入电阻输入电阻ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8.0 mA36.03EBEBEC RUVII A16 A500.8CB IIV8.4V38.068.012)(1E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVBk6Co Rrk86.18.02651200I26)1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中 EbeBi)1(/RrR

16、r k03.8 EbeL)1(RrRAu 69.8 iUiIbIcIoUbISEeIBRI 在前面的分析中，设输入信号是单一频率的正弦在前面的分析中，设输入信号是单一频率的正弦波，但实际上，放大器的输入信号通常是非正弦的，波，但实际上，放大器的输入信号通常是非正弦的，由于由于耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容耦合电容、发射极旁路电容及三极管的结电容等的存在，它们的容抗随频率变化，故当信号频率等的存在，它们的容抗随频率变化，故当信号频率不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅不同时，放大电路的输出电压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。值和相位都将发生变化。f|Au|0.707|A

17、uo|fLfH|Auo|幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSbeU+-oUbeUiUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSbeU+-C1C2oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+-+-+-RSCoRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSEBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSLEL/RRR LeoRIU Lb1RI ）（LebebiRIrIU

18、Lbbeb)1(RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbISEeIREiIrbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbISEeIREiIiBi/rRr LbeBi)1(/RrRr LbebLEebebbii)1(/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir 1sbeoRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEosbeE)1 (RRr 通通常常：rbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbISEeIREiIorLbeL)1()1(RrRAu LbeBi)1(/RrRr Rr

19、r 1sbeo.在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V,RE=2k,RB=200k，RL=2k，晶体管，晶体管=60，UBE=0.6V,信号源内阻信号源内阻RS=100，试求试求:(1)静态工作点静态工作点 IB、IE 及及 UCE；画出微变等效电路；画出微变等效电路；(3)Au、ri 和和 ro。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSmA035.0mA260)(12006.012)(1EBBECCB RRUUImA14.2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC3.176

20、010094.0Sbeo Rrrk94.024.1266120026)(1200Ebe Ir LbeBi)1(/RrRr k7.41 LbeL)1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+-+-+-RSiUbIcIoUbISEeIRE将前级的输出端直接接后级的输入端。将前级的输出端直接接后级的输入端。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2指输入信号电压为零时，输出电压发生指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。缓慢地、无规则地变化的现象。uotO晶体管参数随温

21、度变化、电源电压晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。波动、电路元件参数的变化。1.前后级静态工作点相互影响前后级静态工作点相互影响已知：已知：UZ=4V，UBE=0.6V，UCC=12V,RC1=3k RC2=500 ，1=2=50。温度升高前，温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1=2.3 1.01 mA=2.323 mAUC1=UZ+UBE2=4+0.6 V=4.6 VmA147.0mA32.236.412121 CRBIIICuZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZ已知：已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=

22、500 ，1=2=50。温度升高前，温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。uZ+UCCuoRC2T2ui=0RC1R1T1R2+RDZmA147.0mA32.236.4121C2B IIIRC1C1IC2=2 IC2=50 0.147mA=7.35mA 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。信号电压还是漂移电压。一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移电压作为衡量零点漂移的指标。压作

23、为衡量零点漂移的指标。uAuuodId 只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放只有输入端的等效漂移电压比输入信号小许多时，放大后的有用信号才能被很好地区分出来。大后的有用信号才能被很好地区分出来。由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有由于不采用电容，所以直接耦合放大电路具有良好的低频特性。良好的低频特性。f|Au|0.707|Auo|OfH|Auo|抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路抑制零点漂移是制作高质量直接耦合放大电路的一个重要的问题。的一个重要的问题。适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间适合于集成化的要求，在集成运放的内部，级间都是直接耦合。都是直接耦合。电路结构对

24、称，在理想的情况下，两管的特性及对电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。应电阻元件的参数值都相等。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差动放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2两个输入、两个输入、两个输出两个输出两管两管静态工静态工作点相同作点相同uo=VC1 VC2 =0uo=(VC1+VC1 )(VC2+VC2)=0静态时，静态时，ui1=ui2 =0当温度升高时当温度升高时ICVC （两管变化量相等）（两管变化量相等）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T

25、2+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+ui1ui2+T2+共模信号共模信号 需要抑制需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+差模信号差模信号 是有用信号是有用信号id1ici1uuuid2ici2uuu2uuui2i1ic2uuuui2i1id2id1i2i1id2id1iduuuuu)i2i1ud0u(uAu例例1:ui1=10 mV,ui2=6 mV ui2=8 mV 2 mV 例例2:ui1=20 mV,ui2=16 mV 可分解成可分解成:ui1=18 mV +2 mV ui2=18 mV 2 mV 可分解成可分解成:ui1=8 mV

26、+2 mV 这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制系统中是常见的。系统中是常见的。工作原理工作原理 为了使左右平衡，可为了使左右平衡，可设置调零电位器设置调零电位器R P。15.7.2 15.7.2 典型差分放大电路典型差分放大电路 RP+UCCRCT1RBRCT2RBEEREui1ui2u0+-RP 零点漂移的抑制零点漂移的抑制ui1=ui2=0RE:对对共模信号有很共模信号有很强负反馈作用强负反馈作用,抑制温度漂抑制温度漂移。移。对对差模信号差模信号基本上不影响放大效果。基本上不影响放大效果。温温度度IC1IC2IE UREUBE1UBE2IB2I

27、B1IC1IC2返回返回EE?EE:用来抵偿用来抵偿RE两端的直流压降两端的直流压降双端输入双端输入-双端输出双端输出iiuu 1iiuu2差模信号差模信号ui1uo+UCCRCT1RBRCT2RBui2-UEERE+_-+返回返回15.7.3 15.7.3 差分放大电路对差模信号的放大差分放大电路对差模信号的放大 IEICIB-+UBET1RBRERCEE+UCCUCE+-（1）静态分析）静态分析IB1=IB2=IBIC=IB EEECREII2IC1=IC2=ICEEEBEBBEIRUIR2EECBREII2UCE=UCCICRC 返回返回（2 2）动态分析）动态分析 R RE E 对差模

28、信号不起作用，其单管差模对差模信号不起作用，其单管差模电压放大倍数为：电压放大倍数为：beBCbeBbCbidrRRrRiRiuuA)(1011iBiCu01ui1RCT1RB+-12022dbeBCidArRRuuAiduidididuAuuAuAuAuuu1211221102010)(双端输出电压双端输出电压返回返回差模电压放大倍数差模电压放大倍数beBLdidrRRAuuA10式中式中LCLRRR21/差模输入电阻为差模输入电阻为)(2beBirRr差模输出电阻为差模输出电阻为CRr20返回返回CdCMRAAK)(lg20(dB)CdCMR分贝AAK 若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac=0 输出电压输出电压 若电路不完全对称，则若电路不完全对称，则 Ac 0，实际输出电压实际输出电压 即共模信号对输出有影响即共模信号对输出有影响。本章重点内容小结o1.基本放大电路的组成o2.放大电路的动态和静态分析（运算）o3.射极输出器的特点，动静态分析o4.放大电路的失真，及造成失真的原因，解决办法o5.多级耦合放大电路的分析（阻容耦合、直接耦合、变压器耦合）o6.零点漂移的概念，抑制零点漂移的方法o7.典型差动放大电路的组成及RP、RE、-UEE作用，抑制零点漂移的过程演讲完毕，谢谢观看！