基本放大电路新PPT课件

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1、1 基本放大电路基本放大电路第十五章第十五章23 1、熟练掌握共射极放大电路工作原理、静态工作点，熟练掌握共射极放大电路工作原理、静态工作点，用微变等效电路分析增益、输入和输出电阻；用微变等效电路分析增益、输入和输出电阻；2、熟练掌握电压跟随器工作原理、静态工作点，用熟练掌握电压跟随器工作原理、静态工作点，用微变等效电路分析增益、输入和输出电阻；微变等效电路分析增益、输入和输出电阻；3、正确理解多级放大电路分析与动态参数的计算；、正确理解多级放大电路分析与动态参数的计算；4、掌握差动放大电路的分析计算；、掌握差动放大电路的分析计算；5、正确理解互补对称功率放大电路分析。、正确理解互补对称功率放

2、大电路分析。4重点及难点：重点及难点：1、共射极放大电路工作原理、静态工作点，用、共射极放大电路工作原理、静态工作点，用微变微变等效电路等效电路分析增益、输入和输出电阻分析增益、输入和输出电阻2、电压跟随器工作原理、静态工作点，用微变等效、电压跟随器工作原理、静态工作点，用微变等效电路分析增益、输入和输出电阻电路分析增益、输入和输出电阻3、多级放大电路分析多级放大电路分析与动态参数的计算与动态参数的计算4、差动放大电路差动放大电路5、互补对称功率放大电路、互补对称功率放大电路注：注：红色红色标注的是难点标注的是难点本章讲解为本章讲解为12课时左右！课时左右！5本章作业：u第89页起15.3.4

3、 15.3.5 15.4.5 15.4.6 15.4.715.6.415.8.2u第92页拓宽题15.7.6 (1)(2)67uA全量全量交流分量交流分量uat直流分量直流分量 UA符号规定符号规定l纯交流量：纯交流量：ua；l纯直流量：纯直流量：UA;l交流和直流都有：交流和直流都有：uA8基本放大电路的分类基本放大电路的分类三极管放三极管放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大电路共射放大电路共基放大电路共基放大电路共集放大电路共集放大电路以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理9ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE1015.1

4、基本放大电路的组成基本放大电路的组成ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE11ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE12+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE13UBEIBICUCE无输入信号无输入信号(ui = 0)时时 uo = 0uBE = UBEuCE = UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtO+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiE14ICUCEOIBUBEO结论

5、：结论：QIBUBEQUCEIC15UBEIB无输入信号无输入信号(ui = 0)时时: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoICui+UCCRBRCC1C2T+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO16+集电极电流集电极电流直流分量直流分量交流分量交流分量动态分析动态分析iCtOiCtICOiCticO静态分析静态分析17uitOuotO181920+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE直流通路直流

6、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（即将电容断开）可看作开路（即将电容断开）断开断开断开断开+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE21RBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作可看作短路。忽略电源的短路。忽略电源的内阻，电源的端电内阻，电源的端电压恒定，直流电源压恒定，直流电源对交流可看作短路。对交流可看作短路。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE短路短路短路短路对地短路对地短路22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

7、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 。l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。23BBECCB RUUI 所所以以BCCBRUI 根据电流放大作用根据电流放大作用CEOBC III BB II 当当UBE UCC时，时，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB24已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RI

8、UU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB25)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVL可得出可得出由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB26常常数数 B)(CECIUfIUCE = UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIB27UCE /VIC/mAOBBECCBRUUI CtanR1 ICQUCEQCCCRUUCC常常数数 B)(CECIUfI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

9、负载线的直流负载线的交点就是交点就是Q点点28 放大电路的动态分析放大电路的动态分析29 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

10、电阻、输入电阻ri、输出电阻、输出电阻ro等。等。30)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu O31NubeibPN体电阻体电阻rbb阻值阻值(100300 )结电阻结电阻 )()(26mAImVrEbe ,(1)bebebb bbbbebi ri riuri 32)()(26)1 ()(200mAImVrEberbe的量级从几百欧的量级从几百欧到几千欧。到几千欧。rbeibubebebebbiri )(ribe,bbe,bbbbr )(rr 1133O)iI (iIibBcCC bBiI bcii 输出端相当于一个受输出端相当于一个受 ib控

11、制的电流源。控制的电流源。输出端还要并联一个输出端还要并联一个大电阻大电阻rce。c ib34考察输出回路考察输出回路iCuCE近似平行近似平行 iC uCErce的含义的含义cceceiurc iberce35ibicicBCEib 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源ic= ib等效代替。等效代替。36RBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibi

12、cBCEii37ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS38bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS39 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定义定义Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEe

13、bebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu 40iii IUr 输入电阻输入电阻SESRiIiUirSESRiIiU41iiIUri beB/rR 时时，当当beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI /BiBiRrRrbeirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSririBRIBRIbiIUriEbe)1 (Rrri)1 (EbeRr42oooIUroUSEoooIU

14、r43iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr例例3：求求ro的步骤：的步骤：(1) 断开负载断开负载RLoU (3) 外加电压外加电压oI (4) 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 E44rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbeo1/11RRRrIUrOO外加外加oIor1) 断开负载断开负载RLoU3)

15、 外加电压外加电压oI4) 求求2) 令令 或或0i U0S EERI45rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIorERI求输出电阻求输出电阻rou发射极回路的元件电阻折算到基极回路应乘以发射极回路的元件电阻折算到基极回路应乘以（1+1+ ）；）；u基极回路元件电阻折算到发射极回路应除以基极回路元件电阻折算到发射极回路应除以（1+1+ ）与）与R RE E并。并。电阻折算法：电阻折算法：46DC交流负载线交流负载线 直流负载线直流负载线L1tanR 流负载线更陡。交流负载线比直所以因为,CLRR iC/mA4321O4812162080

16、m mAA60m mA40m mA20m mAuCE/VQceLcu1iR47QuCE/VttiB/m mAIBtiC/mAICiB/m mAuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuo48Q2uOUCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ149uiuOtiB/m mAiB/m mAuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE50交流放大原理交流放大原理51交流动态范围交流动态范围525354 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 -

17、IB 。 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。55iCuCEQQ 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。O56B

18、2II 若若满满足足： 基极电位基本恒定，不随温度变化。基极电位基本恒定，不随温度变化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+57VBEBEBECRUVII BEBUV 若若满满足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+58VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定59从从Q点点稳定的角度来稳定的角度来看似乎看似乎I

19、2、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+60CC2B1B2BBURRRV EBEBECRUVII CBII VBRB

20、1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU 61 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+62RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRI63EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1

21、(R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr 64RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+？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 ir65 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) 静态工作点静态工作点 IB、IC 及及 U

22、CE；(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+RE266V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8 . 0 mA36 . 032E1EBEBEC RRUVII A16 A500.8CB IIV8 . 4V38 . 068 . 012)(2E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVB67k6Co Rrk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中 1Eb

23、eBi) 1 (/RrRr k03.8 1EbeL) 1 (RrRAu 69. 8 SEiUiIbIcIoUbIeIBRI68 阻容耦合放大电路由于存在级间阻容耦合放大电路由于存在级间耦合电容耦合电容、发射发射极旁路电容极旁路电容及三极管的及三极管的结电容结电容等，它们的容抗随频等，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值和相位都将发生变化。压相对于输入电压的幅值和相位都将发生变化。69f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅频特性幅频特性f 270 180 90相频特性相频特性 70iUb

24、IcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -71oUbeUiUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -C1C272oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCo73RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS74EBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS75LEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（

25、LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE76rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir 77rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/R

26、rUR/RrU ESbeo1/11RRRrIUrOO外加外加oIor1) 断开负载断开负载RLoU3) 外加电压外加电压oI4) 求求2) 令令 或或0i U0S EERI 1sbeoRrr78LbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo发射极回路的元件折算到基极回路应乘发射极回路的元件折算到基极回路应乘以以（1+1+ ）与）与r rbebe串联串联；基极回路元件折算到发射极回路；基极回路元件折算到发射极回路应除以应除以（1+1+ ）与）与R RE E并联并联。7980. 在图示放大电路中，已知在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2k,

27、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+RS81mA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC823 .176010094. 0Sbeo Rrrk94.

28、 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE8384两级之间通过耦合电容两级之间通过耦合电容 C2 与下级输入电阻连接与下级输入电阻连接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T285 由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流由于电容有隔直作用，所以每级放大电路的直流通路互不相通，通路互不相通，。RB1RC1C1C2R

29、B2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T286第一级第一级第二级第二级211ooi1oiouuAAUUUUUUAu电压放大倍数2ir1bI2bI1cI2cIrbeRB2RC1EBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiI1oU1b1ISErbeRC2RLEBC+ +- -oU2b2IB1R B2R RB12i1C1L/rRR 1be1L1io11rRUUAu be2L2201o2rRUUAu1iirr 2oorr L2CL2/ RRR 87 如图所示的两级电压放大电路，如图所示的两级电压放大电路，已知已知1= 2 =50, T

30、1和和T2均为均为3DG8D。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+OUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 88解解: : (1) 两级放大电路的静态值可分别计算。两级放大电路的静态值可分别计算。A8 . 9mA2750)(110000.624) (1E1B1BECCB1 RRUUImA 49. 0mA 0098. 050)(1)1 (B1E1 II V77. 10V2749. 024E1E1CCCE RIUU RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+OUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 8

31、2k 43k 7.5k 510 10k 89V26. 843V438224B2B2B1CCB2 RRRUVmA 96. 0mA5 . 751. 06 . 026. 8E2E2BE2B2C2 RRUUI解解: : RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+OUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 90A 2 . 19mA5096. 02C2B2 IIV71. 6)V5 . 751. 010(96. 024)(E2E2C2C2CCCE2 RRRIUU解解: : RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+OUiUB1R B2R T

32、1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 912bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻由微变等效电路可知，放大电路的输入电阻 ri 等等于第一级的输入电阻于第一级的输入电阻ri1。第一级是射极输出器，它。第一级是射极输出器，它的输入电阻的输入电阻ri1与负载有关，而射极输出器的负载即与负载有关，而射极输出器的负载即是第二级输入电阻是第二级输入电阻 ri2。2ir1iirr 922bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1

33、bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER (2) 计算计算 r i和和 r 0 k58. 196. 0265120026)1(200Ebe2 Ir k 14)1 (/E2be2B2B12 RrRRri k 22. 9k14271427/i2E1L1 rRR2ir93 k 349 02650)(120026) (1200rE11be1 .I k 320)1 (/L1be1B1i1i RrRrr 2oorr k10C2o2o Rrr2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 94(3) 求各级电压的放大倍数及总

34、电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数 994. 022. 950)(1322. 9)501 ()1 ()1 (L111beL111 RrRAu 2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 95(3) 求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数求各级电压的放大倍数及总电压放大倍数2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 1851. 050)(179. 11050)1 (2E2be22C2RrRAu总电压放大倍数总电压放大倍数9 . 171

35、8)(994. 021 uuuAAA96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+RE297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98 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨

36、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。99 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

37、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。100 电路结构对称，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。差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。差分放大原理电路差分放大原理电路 +UCCuoui1R

38、CRB2T1RB1RCui2RB2RB1+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15. 8. 1 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理101uo= 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+T2102+共模信号共模信号 需要抑制需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2103+UCCuoui1RCRB

39、2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信号差模信号 是有用信号是有用信号104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 + 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。 105+Uuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+TEE+稳定静态工作点，限制稳定静态工作点

40、，限制每个单管每个单管的漂移。的漂移。EE：用于补偿用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。上的压降，以获得合适的工作点。电位器电位器 RP : 起调零作用。起调零作用。1061. .静态分析静态分析 在静态时，设在静态时，设 IB1 = IB2 = IB， IC1= IC2 = IC，忽略，忽略阻值很小的阻值很小的 RP 可列出可列出 EEEBEBB12EIRUIR 上式中前两项较第三项小得多略去，上式中前两项较第三项小得多略去，则每管的集电极电流则每管的集电极电流EEEC2REII 发射极电位发射极电位 VE 0每管的基极电流每管的基极电流EECB2 REII 每管的集每管的集 射极电压

41、射极电压ECECCCCCCCE2RREUIRUU RC+UCCRB1T1RE -EEIB2IEICIE+UCE+UBE+单管直流通路单管直流通路1072. .动态分析动态分析单管差模信号通路单管差模信号通路 由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，由于差模信号使两管的集电极电流一增一减，其变化量相等，通过其变化量相等，通过 RE 的电流近于不变，的电流近于不变，RE 上没上没有差模信号压降，故有差模信号压降，故 RE 对差模信号不起作用，可得对差模信号不起作用，可得出下图所示的单管差模信号通路。出下图所示的单管差模信号通路。单管差模电压放大倍数单管差模电压放大倍数beBCbeBbCbi1o1d

42、1rRR)rR(iRiuuA 同理可得同理可得d1beBCi2o2d2ArRRuuA T1RCibic+uo1RB+ ui1 1081）双端输入）双端输入双端输出差分电路的差模电压放大倍双端输出差分电路的差模电压放大倍数为数为beBCd1i2i1o2o1d-rRRAuuuuA当在两管的集电极之间接入负载电阻时当在两管的集电极之间接入负载电阻时beBLdrRRA 式中式中LCL21/RRR 2）两输入端之间的差模输入电阻为）两输入端之间的差模输入电阻为)( 2beBirRr 3）两集电极之间的差模输出电阻为）两集电极之间的差模输出电阻为Co2Rr 109 例例1: :在在前图所示的差分放大电路中

43、前图所示的差分放大电路中,已知已知UCC=12V， EE = 12V, = 50, RC = 10 k , RE =10 k , RB = 20 k ， RP =100 , 并在输出端接负载电阻并在输出端接负载电阻RL = 20k , 试求试求电路的静态值和差模电压放大倍数电路的静态值和差模电压放大倍数。解解: :mA0.6A101021223EEC REImA0.012mA500.6CB IIV6V)100.6101012(33CCCCCE IRUU112.4120550beBLd rRRA 式中式中 k521/LCLRRR k 2.41)0.626(20026)1()(200EbeIr 1

44、10单端输出时差分电路的差模电压放大倍数为单端输出时差分电路的差模电压放大倍数为)(beBCi1o1i2i1o1d212反反相相输输出出rRRuuuuuA )(212beBCi2o2i2i1o2d相相输输出出同同rRRuuuuuA 即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出即：单端输出差分电路的电压放大倍数只有双端输出差分电路的一半。差分电路的一半。 双端输入分双端输出和单端输出两种。此外，还双端输入分双端输出和单端输出两种。此外，还有单端输入的有单端输入的, 即将即将T1输入端或输入端或T2输入端接输入端接“地地”, 而而另另一端接输入信号一端接输入信号ui 。同样单端输入也分为双端输出

45、和。同样单端输入也分为双端输出和单端输出两种。四种差分放大电路的比较见表单端输出两种。四种差分放大电路的比较见表15.7.1。111(Common Mode Rejection Ratio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分贝AAK KCMR越大，说明差放分辨越大，说明差放分辨差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。112 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

46、有影响即共模信号对输出有影响 。113电源供给的直流功率率负载得到的交流信号功114ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管在输入信号晶体管在输入信号的整个周期都导通的整个周期都导通,静态静态IC较大，波形较大，波形好好, 管耗大效率低。管耗大效率低。晶体管只在输入信号晶体管只在输入信号的半个周期内导通，的半个周期内导通， 静态静态IC=0，波形严重，波形严重失真失真, 管耗小效率高。管耗小效率高。晶体管导通的时间大于晶体管导通的时间大于半个周期，静态半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。一般功放常采用。115 互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本互补对

47、称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由于省去了变压器而被称为无输出变压器于省去了变压器而被称为无输出变压器()电路，简称电路，简称OTL电路。若互补对称电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容输出电容(电路，简称电路，简称OCL电电路。路。 OTL电路采用单电源供电，电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源电路采用双电源供电。供电。116T1、T2的特性一致；的特性一致；一个一个NPN型、一个型、一个PNP型型两管均接成射极输出器；两管

48、均接成射极输出器；输出端有大电容；输出端有大电容；单电源供电。单电源供电。ui= 02 CCCUu 2CCAUV , IC1 0， IC2 0OTL原理电路原理电路RLuiT1T2+UCCCAuO+ +- -+ +- -117RLuiT1T2Auo+ +- -+ +- - 设输出端在设输出端在UCC/2 直流基础上加入正弦信号。直流基础上加入正弦信号。 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。则负载上得到的交流信号正负半周对称。ic1ic2交流通路交流通路uo118 (4) 交越失真交越失真 当输入信号当输入信号ui为

49、正弦波时，为正弦波时，输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的失真称为失真称为交越失真交越失真。 交越失真产生的原因交越失真产生的原因 由于晶体管特性存在非线性，由于晶体管特性存在非线性， ui 死区电压死区电压晶体管导通不好。晶体管导通不好。交越失真交越失真采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态甲乙类状态。克服交越失真的措施克服交越失真的措施ui tuo t119(5) 克服交越失真的克服交越失真的OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 两个晶体管两个晶体管T1 ( (NPN型型)

50、 )和和T2( (PNP型型) )的特性基本相同。的特性基本相同。静态时静态时, 调节调节 R3 ,使使 A 点的电位点的电位为为 ；CC21U 输出电容输出电容CL上上的电压也等于的电压也等于 ；CC21U R1 和和 D1、D2 上的压降使两管获上的压降使两管获得合适的偏压，工得合适的偏压，工作在甲乙类状态。作在甲乙类状态。OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 OtuiOtuoiC2iC1 R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+uo+ +CL+R1很小很小 120在输出功率较大时常采用复合管在输出功率较大时常采用复合管复合管的构成复合管的构成ic1= 1 ib1 ,ic2= 2

51、ib2 = 2 (1+ 1 ) ib1,ic = ic1+ ic2 = 1+ 2 (1+ 1 ) ib1 1 2 ib1 方式方式 1ib2= ie1=(1+ 1 ) ib1 ,ib= ib1 ,T1NPNT2NPNibicieBECib bic cieNPN121 复合管的电流放大系数复合管的电流放大系数 1 2复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同EBCT2NPNibicieBCEib bic ciePNP122OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 3. R8和和R9 的作用的作用? 1. R4、D1、D2的作用的作用？ 2. T1 和和T3

52、 、T2 和和T4 构成什么工作方式构成什么工作方式？思考思考 4. R6和和R7 的作用的作用?ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL+_R2R5R7R9R8T5uo+_+123OTL互补对称放大电路互补对称放大电路 (3) R8 和和R9 的作用的作用? (1) R4、D1、D2的作用？的作用？ (2) T1 和和T3 、T2 和和T4 构成什么工作方式？构成什么工作方式？ (4) R6和和R7 的作用的作用?避免产生交越失真避免产生交越失真构成复合管构成复合管引入电流负反馈，引入电流负反馈，使电路工作稳定。使电路工作稳定。分流分流T1、T2的的I ICEO，提高温度

53、稳定性。提高温度稳定性。ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL+_R2R5R7R9R8T5uo+_+124 2. 无输出电容无输出电容( (OCL) )的互补对称放大电路的互补对称放大电路 OCL电路需用正负电路需用正负两路电源。其工作原理两路电源。其工作原理与与OTL电路基本相同。电路基本相同。R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uo UCC +OCL互补对称放大电路互补对称放大电路 125 相位补偿相位补偿, 消除消除自激振荡自激振荡, 改善改善高频负载特性。高频负载特性。去耦，滤掉去耦，滤掉高频交流高频交流消振，防止消振，防止高频自激高频自激集成功放

54、集成功放LM386接线图接线图特点特点: : 工作可靠、工作可靠、使用方便。使用方便。只需在器件只需在器件外部适当连外部适当连线，即可向线，即可向负载提供一负载提供一定的功率。定的功率。+.3 32 2ui。+_+4 47 75 58 8+UCCLM386+uo+_126 场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种场效应晶体管是利用电场效应来控制电流的一种半导体器件，即是半导体器件，即是。它的输出电流决。它的输出电流决定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电定于输入电压的大小，基本上不需要信号源提供电流，所以它的流，所以它的输入电阻高，且温度稳定性好。输入电阻高，且温度稳定性好。按结构不同

55、按结构不同场效应管有两种场效应管有两种: :本节仅介绍绝缘栅型场效应管本节仅介绍绝缘栅型场效应管按工作状态可分为：按工作状态可分为：每类每类又有又有和和之分之分127漏极漏极金属电极金属电极栅极栅极源极源极 高掺杂高掺杂N区区DGSSIO2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底N+N+128GSD 由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入由于栅极是绝缘的，栅极电流几乎为零，输入电阻很高，最高可达电阻很高，最高可达1014 。 由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用由于金属栅极和半导体之间的绝缘层目前常用二氧化硅，故又称金属二氧化硅，故又称金属- -氧化物氧化物- -半导体场效应管，半导体场效应管

56、，简称简称MOS场效应管。场效应管。漏极漏极金属电极金属电极栅极栅极源极源极 高掺杂高掺杂N区区DGSSIO2绝缘层绝缘层P P型硅衬底型硅衬底N+N+129 由结构图可见，由结构图可见，N+型漏区和型漏区和N+型源区之间被型源区之间被P型型衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的衬底隔开，漏极和源极之间是两个背靠背的PN结结。 当栅源电压当栅源电压UGS = 0 时时，不管漏极和源极之间所不管漏极和源极之间所加电压的极性如何，其加电压的极性如何，其中总有一个中总有一个PN结是反向结是反向偏置的，反向电阻很高，偏置的，反向电阻很高，漏极电流近似为零漏极电流近似为零。SD+N+130+N+- -

57、-131132ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4VUGS/VUGS(th)UDS=常数常数ID/16mAO133N型衬底型衬底P+P+GSD符号：符号：结构结构SiO2绝缘层绝缘层加电压才形成加电压才形成 P型导电沟道型导电沟道 增强型场效应管只有当增强型场效应管只有当时才形成导时才形成导电沟道。电沟道。134GSD符号：符号：SiO2绝缘层中绝缘层中掺有正离子掺有正离子予埋了予埋了N型型 导电沟道导电沟道135 由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在由于耗尽型场效应管预埋了导电沟道，所以在UGS= 0时，时，若漏若漏源之间加上一定的电压源之间加

58、上一定的电压UDS，也，也会有漏极电流会有漏极电流 ID 产生。产生。 当当UGS达到一定达到一定负值时，负值时，N型导电沟道消失，型导电沟道消失，ID= 0，称为场效应管处于夹断状态（即截止）。称为场效应管处于夹断状态（即截止）。这时的这时的UGS称为夹断电压，用称为夹断电压，用UGS(off(off）表示。表示。 136夹断电压夹断电压 耗尽型的耗尽型的MOS管管UGS= 0时就有导电沟道，加反时就有导电沟道，加反向电压到一定值时才能夹断。向电压到一定值时才能夹断。 UGS(off)U DSUGS=0UGS0漏极特性曲线漏极特性曲线OID/mA16 201248121648IDSS转移特性

59、曲线转移特性曲线OID/mA UGS /V-1-2-34812161 2137符号：符号：GSD予埋了予埋了P P型型 导电沟道导电沟道SiO2绝缘层中绝缘层中掺有负离子掺有负离子138GSDGSDN沟道沟道GSDGSDP沟道沟道139DSGSDm UUIg 14020020 mA/V51m g421010 1471010 对应电极对应电极 BEC GSD141 1421432GS(OFF)GSDSSD)1 (UUII 1442GSD)41 ( 8 UI145SDDDG2G1G2GSRIURRRU 2GS(OFF)GSDSSD)1 (UUII 146)/(LDmioRRgUUAu gsiUU

60、)(LDdR/RIUo RG1RDRG2RG+RL+SDGTOUiUdI)( LDgsmR/RUg )/(G2G1GiRRRr DORr 输入电阻输入电阻1473.源极输出器源极输出器+UDD RSC2C1RG1RG2RG+RLuiuo+RG1RSRG2RG+RL+SDGTOUiUSI+gsU交流通路交流通路1)/(1)/(LSmLSmio RRgRRgUUAuogsiUUU )/(LSSoRRIU )( LSgsmR/RUg 电压放大倍数电压放大倍数)/(LSgsmgsRRUgU 148CDDSDSGS uiuRU DS1V1.5VUGS=0.5V0ID/mA16 2012481216482V2.5V