1、電工電子技術(shù)基礎(chǔ)電工電子技術(shù)基礎(chǔ)第第4 4章章放大電路基礎(chǔ)放大電路基礎(chǔ)第第4章章 放大電路基礎(chǔ)放大電路基礎(chǔ)4.1放大的概念和放大電路的組成放大的概念和放大電路的組成4.2放大電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法4.3靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定4.4射極輸出器及其應(yīng)用射極輸出器及其應(yīng)用4.5多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路4.6 場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管放大電路4.7互補(bǔ)對稱功率放大電路互補(bǔ)對稱功率放大電路3-24.1放大的概念和放大電路放大的概念和放大電路的組成的組成3-33-44.1.1放大的概念放大的概念1.放大的實(shí)質(zhì)放大的實(shí)質(zhì) 小能量對大能量的控制就是放大的實(shí)質(zhì)。放大電路放大的小能量對

2、大能量的控制就是放大的實(shí)質(zhì)。放大電路放大的基本特征是基本特征是功率放大功率放大。能控制能量的元件稱為。能控制能量的元件稱為有源元件有源元件。晶體管、場效應(yīng)管都是有源元件，可以實(shí)現(xiàn)放大作用，它晶體管、場效應(yīng)管都是有源元件，可以實(shí)現(xiàn)放大作用，它們是放大電路的核心元件。們是放大電路的核心元件。2.放大的對象放大的對象放大的對象是變化量放大的對象是變化量本書規(guī)定本書規(guī)定交流變化量采用小寫電壓、電流符號(hào)及小寫下交流變化量采用小寫電壓、電流符號(hào)及小寫下標(biāo)的規(guī)則來書寫。標(biāo)的規(guī)則來書寫。3.對放大電路的基本要求對放大電路的基本要求（1）盡可能小的波形失真。（2）要有足夠的放大倍數(shù)。4.放大電路的主要技術(shù)指標(biāo)放

3、大電路的主要技術(shù)指標(biāo)（1）電壓放大倍數(shù)或電壓增益iouuuA 當(dāng)輸入一個(gè)正弦測試電壓時(shí)也可用輸出電壓與輸入電壓的正弦相量之比來表示：iouUUA.工程上常用以10為底的對數(shù)增益表示，單位為分貝(dB)。用分貝表示的電壓增益:電壓增益=)(lg20dBAu（2）輸入電阻iiiiiIUiur（3）輸出電阻LsLsREttRettoIUiur00.（4）頻率響應(yīng)考慮電抗性元件的作用和信號(hào)頻率變量，電壓增益可表達(dá)為)()()(.fUfUfAiou或者寫成)()()(.ffAfAuu 表示電壓增益的模具有是隨信號(hào)頻率變化的關(guān)系，稱為幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)； 表示放大電路輸出與輸入正弦電壓信號(hào)的相位差與頻率的關(guān)

4、系，稱為相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)。將二者綜合起來可全面表征放大電路頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)。)( f)( fAu下圖是一個(gè)的幅頻響應(yīng)，縱軸單位為dB，橫軸采用頻率單位，圖中坐標(biāo)采用對數(shù)刻度，稱為波特圖波特圖。中間一段頻率范圍內(nèi)電壓增益是常數(shù)60 dB，稱為中頻區(qū)(或通帶區(qū))，在20Hz和60kHz兩點(diǎn)電壓增益下降3 dB，而在低于20Hz和高于60kHz的兩個(gè)區(qū)域，增益隨著頻率遠(yuǎn)離這兩點(diǎn)而下降。在輸入信號(hào)幅值保持不變的條件下，增益下降3 dB的頻率點(diǎn)，其輸出功率等于中頻區(qū)輸出功率的一半，通常稱為半功率點(diǎn)半功率點(diǎn)。 一般將幅頻特性的高、低兩個(gè)半功率點(diǎn)間的頻率定義為放大倍數(shù)的帶寬或通頻帶帶寬或通頻帶，即BW=fH

5、-fL式中的fH 是頻率響應(yīng)高端的半功率點(diǎn)，也稱為上限頻率，fL是頻率響應(yīng)低端的半功率點(diǎn)，也稱為下限頻率。由于通常的關(guān)系fH fL,故有BWfH。有些放大電路的通頻帶一直延伸到直流，如圖所示。其下限頻率為零，這種放大電路稱為直流（直接耦合）放大電路。如果輸入信號(hào)的各個(gè)頻率不全在放大電路的通頻帶范圍內(nèi)，即使放大器件工作在線性放大區(qū)，輸出波形也會(huì)產(chǎn)生失真。圖(a)中輸入信號(hào)由基波和二次諧波組成，如果受放大電路的帶寬的限制，基波增益較大，而二次諧波增益較小，于是輸出電壓波形產(chǎn)生失真，這種對不同頻率的信號(hào)增益不同，產(chǎn)生的失真稱為幅度失真幅度失真。同樣，放大電路對不同頻率的信號(hào)產(chǎn)生的相移 不同時(shí)也要產(chǎn)生

6、的失真，這種失真稱為相位失真相位失真。在圖(b)表明如果放大后的二次諧波產(chǎn)生了一個(gè)時(shí)延，輸出波形也會(huì)變形。幅度幅度失真和相位失真總稱為失真和相位失真總稱為頻率失真頻率失真，它們都是由于線性電抗元件所引起的，所以又稱為線性失真線性失真。（5）非線性失真系數(shù)諧波總量與基波成分之比定義為非線性失真系數(shù)，符號(hào)為122okokUU4.1.2放大電路的組成放大電路的組成1.各元件作用 (1)晶體管T 是核心元件，起放大作用iC= iB。要保證集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。(2)直流電源UCC除了為輸出信號(hào)提供能量外，還保證發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏使晶體管起到放大作用。一般為十幾伏。(3)基極電阻RB 若RB等于零

7、，不僅對交流信號(hào)而言發(fā)射結(jié)交流短路，而且對直流而言，發(fā)射結(jié)的正向偏置電壓UCC直接加在發(fā)射結(jié)上，晶體管會(huì)因?yàn)殡娏鬟^大而損壞，因此RB不能等于零。適當(dāng)?shù)腞B能保證晶體管有大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流IB。一般為幾百千歐。（4）集電極電阻RC適當(dāng)?shù)腞C既能保證晶體管保證集電結(jié)反偏又能保證把集電極電流的交流分量轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鼋涣麟妷骸C一般為幾千歐。(5)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(shí)要求在放大電路所運(yùn)用的頻率范圍內(nèi)交流而言等效為短路，一般為幾微法的極性電容。在電路中要注意，電容的實(shí)際電位高的一端應(yīng)該接其正極性端。2. 工作原理設(shè)圖4-5中的信號(hào)源信號(hào)為正弦信號(hào)。電路中既含有直流成

8、分又含有交流成分。交流信號(hào)是疊加在直流量上。為了正確表達(dá)各響應(yīng)，規(guī)定了書寫符號(hào)，如表所示:（1）靜態(tài)（直流工作狀態(tài)）靜態(tài)（直流工作狀態(tài)）交流信號(hào)源的激勵(lì)交流信號(hào)源的激勵(lì)es=0V，只，只有直流電源有直流電源UCC作用時(shí)放大電路的工作狀態(tài)稱為作用時(shí)放大電路的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)或直靜態(tài)或直流工作狀態(tài)流工作狀態(tài)。靜態(tài)時(shí)三極管各電極的直流電流及電極間的。靜態(tài)時(shí)三極管各電極的直流電流及電極間的直流電壓分別用直流電壓分別用IB、IC、UBE、UCE，它們的數(shù)值可用三極，它們的數(shù)值可用三極管特性曲線上的一個(gè)確定點(diǎn)表示，該點(diǎn)稱為管特性曲線上的一個(gè)確定點(diǎn)表示，該點(diǎn)稱為靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)Q。因此常將上述四個(gè)量寫成

9、。因此常將上述四個(gè)量寫成IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ。靜態(tài)。靜態(tài)工作點(diǎn)可由放大電路直流通路用估算法求的。具體如下：工作點(diǎn)可由放大電路直流通路用估算法求的。具體如下：1)畫出放大電路的直流通路，標(biāo)出各支路電流。在圖4-5中令es=0V，可得到直流通路如圖4-6（a）所示。由圖4-6（a）可知UC1= UBE 0V、UC2= UCE 0V、 C1的右端是高電位端、C2的左端是高電位端，因此C1的右端連接C1的正極性端，而C2的左端連接C2的正極性端，正如圖中連接的那樣。如果不分析耦合電容上的電壓，可以去掉電流為零的電容支路，得到如圖4-6（b）所示的直流通路。2)由直流通路求靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工

10、作點(diǎn)QBBEQCCBQRUUIICQ=IBQUCEQ=UCE-ICQRC(2)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) 圖4-5中加ui后，ui在發(fā)射結(jié)上產(chǎn)生ube，使B、E間的電壓為uBE=UBEQ+ube，當(dāng)ube的幅值小于UBEQ，并使發(fā)射結(jié)上正向電壓大于正向死區(qū)電壓時(shí)，uBE隨ube的變化導(dǎo)致基極電流iB、集電極電流iC產(chǎn)生相應(yīng)的變化，即iB=IBQ+ib，iC=ICQ+ic，ic=ib是交流電流。同時(shí)C、E間的電壓發(fā)生變化，即uCE=UCEQ+uce=UCEQ-ic(RC/RL) ，uce=-ic(RC/RL)是與ube或ui反相的交流電壓，因C2對交流短路，uce全部作為uo，即uo=uce。uo的幅度比ui的幅

11、度大得多，實(shí)現(xiàn)電壓放大作用。分析電路的交流參數(shù)一般要畫出交流通路交流通路。其畫法是： 1）直流電壓源（如）直流電壓源（如UCC等）可等）可視為短路視為短路（如（如UCC=0V，接接零位點(diǎn)零位點(diǎn)“”處理處理）。）。2）對一定頻率范圍內(nèi)的交流信號(hào)，）對一定頻率范圍內(nèi)的交流信號(hào)，電容電容可可視為短路視為短路（用用導(dǎo)線等效代替電容導(dǎo)線等效代替電容）。）。根據(jù)上述原則，同時(shí)根據(jù)交流量的書寫規(guī)則，根據(jù)上述原則，同時(shí)根據(jù)交流量的書寫規(guī)則，采用小寫符采用小寫符號(hào)號(hào)b、c、e進(jìn)行標(biāo)注晶體管的三端進(jìn)行標(biāo)注晶體管的三端，可畫出圖，可畫出圖4-5所示電路所示電路的交流通路，如圖的交流通路，如圖4-7(a)、(b)、(

12、c)所示。所示。4.2放大電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法4.2.1圖解分析法圖解分析法1靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析UBE =UCCIBRB。由該回路方程可作出斜率為1/RB的直線，稱其為輸入直流負(fù)載線輸入直流負(fù)載線,與晶體管輸入特性曲線的交點(diǎn)就是與晶體管輸入特性曲線的交點(diǎn)就是所求的靜態(tài)工作點(diǎn)所求的靜態(tài)工作點(diǎn)Q（UBEQ，IBQ）在晶體管輸出特性曲線）在晶體管輸出特性曲線上，連接（上，連接（0V，UCC/RC）和（）和（UCC，0mA)兩點(diǎn)作出斜率為兩點(diǎn)作出斜率為-1/RC的直流負(fù)載線的直流負(fù)載線UCE =UCEICRC與與IBQ對應(yīng)的那條輸出特對應(yīng)的那條輸出特性曲線的交

13、點(diǎn)即為性曲線的交點(diǎn)即為Q（UCEQ，ICQ）點(diǎn)，）點(diǎn)，2.動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析動(dòng)態(tài)工作情況的圖解分析(1)由ui波形在晶體管輸入特性曲線上畫出uBE及iB的波形。設(shè)ui=Uimsint。ui=ube，uBE=UBEQ+ube= UBEQ+Uimsint在晶體管輸入特性曲線上畫出uBE及iB=IBQ+Ibmsint的波形。(2)由iB波形沿著交流負(fù)載線畫出iC及uCE的波形， 稱為集電極交流總電阻。電容的斷開直流短路交流的作用，使得動(dòng)態(tài)輸出回路方程: 是過Q點(diǎn)并且斜率為 的直線，稱為交流負(fù)載線。過(0V, )和( ,0mA)兩點(diǎn)連線就可作出交流負(fù)載線。它比斜率為-1/RC的直線負(fù)載線更加陡直。

14、/LCEQCQRUILCQCEQRIULCLRRR/02)(LCQCCEQCCERIiUuUu1LRLCQCEQRIU3.靜態(tài)工作點(diǎn)對波形失真的影響靜態(tài)工作點(diǎn)對波形失真的影響 如果Q點(diǎn)過低，UBEQ、IBQ過小，則則晶體管會(huì)在交流信號(hào)ube的負(fù)半周的峰值附近的部分時(shí)間內(nèi)內(nèi)進(jìn)入截止區(qū)使iB、iC、uCE和uce的波形失真，如圖4-11所示。這種因Q點(diǎn)過低而產(chǎn)生的失真稱為截止失真。Q點(diǎn)過低時(shí)，最大不失真輸出電壓的幅值為 Uom=(ICQ-ICEO)(RC/RL)。 圖圖4-11截止失真的波形截止失真的波形若Q點(diǎn)過高，UBEQ、IBQ過大，晶體管會(huì)在ube正半周的峰值附近的部分時(shí)間內(nèi)進(jìn)入飽和區(qū)使iB

15、、iC、uCE和uce的波形失真，如圖所示。這種因Q點(diǎn)過高而產(chǎn)生的失真稱為飽和失真。Q點(diǎn)過高時(shí)最大不失真輸出電壓的幅值受到飽和失真的限制。因此，最大不失真輸出電壓的幅值為 Uom=UCEQ-UCES。顯然，當(dāng)Q點(diǎn)固定時(shí)，最大不失真交流輸出電壓幅值失真交流輸出電壓幅值Uom下式確定： Uom=minUCEQ-UCES，(ICQ-ICEO)(RC/RL)若輸入信號(hào)幅度過大，即使Q點(diǎn)合適也會(huì)產(chǎn)生失真，截止失真和飽和失真同時(shí)出現(xiàn)。截止失真和飽和失真都是因晶體管特性曲線的非線性引起的，故又稱為非線性失真。為了減少和避免非線性失真，必須合理設(shè)置為了減少和避免非線性失真，必須合理設(shè)置Q點(diǎn)，當(dāng)輸入信點(diǎn)，當(dāng)輸入

16、信號(hào)號(hào)ui幅度較大時(shí)，應(yīng)把幅度較大時(shí)，應(yīng)把Q點(diǎn)設(shè)置在輸出交流負(fù)載線的中點(diǎn)（如點(diǎn)設(shè)置在輸出交流負(fù)載線的中點(diǎn)（如圖圖4-12中線段的中點(diǎn)），這時(shí)可得到輸出電壓的最大動(dòng)態(tài)范中線段的中點(diǎn)），這時(shí)可得到輸出電壓的最大動(dòng)態(tài)范圍，即圍，即 Uom=UCEQ-UCES=(ICQ-ICEO)(RC/RL)4圖解分析法的適用范圍圖解分析法是分析放大電路的最基本的方法之一。特別適用圖解分析法是分析放大電路的最基本的方法之一。特別適用于分析信號(hào)幅度較大而工作頻率不太高的情況。圖解法不僅于分析信號(hào)幅度較大而工作頻率不太高的情況。圖解法不僅能夠形象地顯示靜態(tài)工作點(diǎn)與非線性失真的關(guān)系，方便地估能夠形象地顯示靜態(tài)工作點(diǎn)與非線

17、性失真的關(guān)系，方便地估計(jì)最大輸出幅度的數(shù)值，而且可以直觀地表示出電路各種參計(jì)最大輸出幅度的數(shù)值，而且可以直觀地表示出電路各種參數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。但圖解法不能分析信號(hào)幅度太小或數(shù)對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。但圖解法不能分析信號(hào)幅度太小或工作頻率較高時(shí)的電路工作狀態(tài)，也不能用來分析放大電路工作頻率較高時(shí)的電路工作狀態(tài)，也不能用來分析放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)指標(biāo)。為此需要介紹放大電路的輸入電阻、輸出電阻等動(dòng)態(tài)指標(biāo)。為此需要介紹放大電路的另一種基本分析方法。的另一種基本分析方法。4.2.2微變等效電路法微變等效電路法1.晶體管簡化的h參數(shù)微變等效電路晶體管的輸入特性曲線如圖4-13（a）所示。當(dāng)

18、輸入信號(hào)很小時(shí)，在Q點(diǎn)附近的曲線可認(rèn)為是一段直線，常數(shù)CEuBBEiurbe稱為晶體管輸入電阻晶體管輸入電阻，其大小與靜態(tài)值有關(guān)，Q點(diǎn)越高，其值越小，可用下式估算mAmV26mAmV26mAmV261CQBQEQbeIrIrIrrbbbbbbbbr晶體管的基區(qū)體電阻基區(qū)體電阻，常取為200。rbe反映了ube和ib之間的關(guān)系，因此晶體管的b、e間可用一個(gè)電阻rbe等效代替。ic的大小主要受ib的控制，即ic=ib，因此晶體管的c、e間可用一個(gè)受控的電流源來等效代替，其大小為ic=ib，方向由ib決定：若ib參考方向是b到c方向，則ic的參考方向是c到e方向。此外，iC隨uCE的增加也略有增加，

19、 稱為晶體管的輸出電阻，是受控電流源的內(nèi)阻，其阻值很高，常忽略不計(jì)，于是得到晶體管簡化的h參數(shù)微變等效電路如圖4-14所示。常數(shù)BiCCEiurce晶體管簡化的簡化的h參數(shù)微變等效電路畫法可以歸納為三點(diǎn)參數(shù)微變等效電路畫法可以歸納為三點(diǎn)：（1）用小寫字母b、c、e代表晶體管的三端；（2）在b、e之間用電阻rbe等效代替并且標(biāo)參考方向符合b到e方向的基極交流電流分量ib；（3）在c、e間連接ic=ib受控電流源并且標(biāo)上電流ic和ib的參考方向?yàn)閏指向e 2.用微變等效電路法分析放大電路用微變等效電路法分析放大電路（1）畫放大電路的微變等效電路先把晶體管b、e間連接rbe標(biāo)b指向e電流ib，c、e

20、間連接ic=ib受控電流源,標(biāo)上電流ic和ib為c指向e，然后把電容短接、直流電壓源的電壓激勵(lì)置為0V，分別畫出與晶體管的三個(gè)電極相連支路的交流通路，標(biāo)出各交流電壓、電流分量的參考方向，就可得到放大電路的交流微變等效電路如圖4-15(a)、(b)、(c)所示。（2）估算rbe 按式（4-14）計(jì)算rbe，還須求得靜態(tài)電流IBQ。（3）求電壓放大倍數(shù)AubeLbebLcbiourRriRRiuuA)/(（4）輸入電阻ribebbiBiiirRiuRiur/（5）輸出電阻roro=RC（6）源電壓放大倍數(shù)AusiSiusiiosousrRrAeuuueuA3微變等效電路法的適用場合及優(yōu)、缺點(diǎn)微變等

21、效電路法的適用于放大電路的輸入信號(hào)幅度較小，晶體管工作在晶體管特性曲線的線性范圍（即放大區(qū)）內(nèi)。由于h參數(shù)的值是在靜態(tài)工作點(diǎn)上求得的，所以放大電路的動(dòng)態(tài)性能與靜態(tài)值的大小及穩(wěn)定性密切相關(guān)。微變等效電路法的優(yōu)點(diǎn)是分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)(Au、ri、ro等)非常方便。缺點(diǎn)是在晶體管與放大電路的微變等效電路中，電壓、電流等電量及晶體管的h參數(shù)均是針對變化量(交流量)而言的，不能用來分析計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。 4.3靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定4.3.1溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度對靜態(tài)工作點(diǎn)的影響溫度上升時(shí)，晶體管的反向電流溫度上升時(shí)，晶體管的反向電流ICBO、ICEO及電流放大系及電流放大系數(shù)數(shù)都

22、會(huì)增大，而發(fā)射結(jié)正向壓降都會(huì)增大，而發(fā)射結(jié)正向壓降UBE會(huì)減小。這些參數(shù)隨會(huì)減小。這些參數(shù)隨溫度的變化，都會(huì)使放大電路中的集電極靜態(tài)電流溫度的變化，都會(huì)使放大電路中的集電極靜態(tài)電流ICQ隨隨溫度升高而增加（溫度升高而增加（ICQ=IBQ+ICEO），使），使Q點(diǎn)隨溫度變化。點(diǎn)隨溫度變化。 如圖如圖4-6(b)所示的所示的固定偏置電路固定偏置電路中，基極電流中，基極電流IBQ由直流電由直流電壓壓UCC，基極電阻，基極電阻RB及發(fā)射結(jié)正向壓降及發(fā)射結(jié)正向壓降UBE決定。由于決定。由于UBE的溫度系數(shù)大約的溫度系數(shù)大約-2mV/oC，并且一般直流電源電壓遠(yuǎn)大于，并且一般直流電源電壓遠(yuǎn)大于UBE，因此

23、該共射極放大電路基極電流，因此該共射極放大電路基極電流IBQ基本上隨著直流基本上隨著直流電源電壓電源電壓UCC及基極電阻及基極電阻RB的選定而基本固定，因此，固的選定而基本固定，因此，固定偏置電路確定的定偏置電路確定的Q點(diǎn)是隨溫度變化。要想使點(diǎn)是隨溫度變化。要想使ICQ基本穩(wěn)定基本穩(wěn)定不變，就要求在溫度升高時(shí)，電路能自動(dòng)地適當(dāng)減小基極不變，就要求在溫度升高時(shí)，電路能自動(dòng)地適當(dāng)減小基極電流電流IBQ。最常用的是基極分壓射極偏置電路，簡稱為分。最常用的是基極分壓射極偏置電路，簡稱為分壓式壓式Q點(diǎn)穩(wěn)定電路或點(diǎn)穩(wěn)定電路或分壓式偏置電路分壓式偏置電路。4.3.2分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)

24、定電路1.穩(wěn)定工作點(diǎn)原理穩(wěn)定工作點(diǎn)原理圖4-17（b）所示的直流通路中，為了穩(wěn)定工作點(diǎn)Q，通常使參數(shù)的選取滿足 I2IBQ 因此，I1I2，于是RB1、RB2可近似等效為串聯(lián)，B點(diǎn)的電位UBQ，近似用RB1、RB2串聯(lián)RB2對電壓UCC分壓來近似表示，即 UBQRB2UCC/（RB1+RB2） 當(dāng)溫度升高時(shí)，Q點(diǎn)穩(wěn)定過程可簡寫為在穩(wěn)定過程中RE起著重要作用。當(dāng)晶體管輸出回路電流ICQ變化時(shí)通過RE上產(chǎn)生電壓的變化來影響B(tài)、E間電壓，從而使IBQ向相反方向變化來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定Q點(diǎn)。這種將輸出量（ICQ）通過一定的方式（利用RE將ICQ的變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化）引回到輸入回路來影響輸入量（B、E間電壓UB

25、EQ）的措施稱為反饋；由于反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小，稱為負(fù)反饋；又由于反饋出現(xiàn)在直流通路之中，故稱為直流負(fù)反饋。RE為直流負(fù)反饋電阻。 2靜態(tài)工作點(diǎn)的估算靜態(tài)工作點(diǎn)的估算UBQRB2UCC/（RB1+RB2）IEQ=（UBQ-UBEQ）/RERB2UCC/（RB1+RB2）-UBEQ/RE ICQIEQUCEQ=UCC-ICQ（RC+RE） IBQ=IEQ/（1+）3動(dòng)態(tài)參數(shù)的估算（1）有發(fā)射極電容CE與圖4-15（c）是相同的微變等效電路，動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算相同，即beLbeLcurRrRRA/ )/(beBBbeBirRRrRr/)/(/21coRr 但是，Au與成正比關(guān)系不再成立；ri一般

26、不能近似等于rbe（2）沒有發(fā)射極電容CEebeLebbebLcbiouRrRRiriRRiuuA)1 ()1 ()/()1 (/)1 (2121EbeBBEbeiBiBiiiiiRrRRRruRuRuuiurCoCcCttoRrRiuRiurt/)/(1 EbeBsEceoRrRRRrr基極電位固定，發(fā)射極有電阻可以提高電路集電極電流的恒流特性。 4.4射極輸出器及其應(yīng)用射極輸出器及其應(yīng)用4.4.1電路的組成電路的組成圖4-21（a）是共集電極電路。直流通路如圖4-21（b）；交流通路、微變等效電路如圖4-21(c)、(d)，可見，集電極是輸入、輸出回路的共同端，所以是共集電極電路。在各種基

27、本放大電路中只有這種電路的輸出電壓是由發(fā)射極獲得的，所以也稱共集電極電路為射極輸出器。EBBEQCCBQRRUUI)1 (BQEQII)1 (EEQCCCEQRIUU4.4.2靜態(tài)分析靜態(tài)分析/)1 ()1 ()/()1 ()/()1 (LbeLLbbebLEbiouRrRRRiriRRiuuA)1 (/)1 (/LbeBbLbbebBbiBiiiRrRiRiriRiuRiur1/BsbeEoRRrRrbBbebEbtERettoiRRriRiuRiurLs)1 ()/(/)1 (/s04.4.3動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析2. 射極輸出器的應(yīng)用因其輸入電阻很高，可作多級(jí)放大器的輸入級(jí)；因其輸出電阻很低，

28、可作多級(jí)放大器的輸出級(jí)；利用輸入電阻大、輸出電阻小的特點(diǎn)，可作阻抗變換用，在兩級(jí)放大器間起緩沖作用。4.4.4射極輸出器的特點(diǎn)及應(yīng)用1.射極輸出器的主要特點(diǎn)輸入電阻大；輸出電阻小；電壓放大倍數(shù)小于1而接近1；且輸出電壓與輸入電壓同相；沒有電壓放大，有電流和功率放大作用。 4.5多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路4.5.1多級(jí)放大電路的耦合方式多級(jí)放大電路的耦合方式1.阻容耦合圖4-23電路第一級(jí)與第二級(jí)之間通過電阻和電容連接，故稱為阻容耦合放大電路。其主要優(yōu)點(diǎn)是，各級(jí)Q點(diǎn)各自獨(dú)立、互不影響。而且如果耦合電容的值足夠大，就可以做到在一定的頻率范圍內(nèi)，前一級(jí)的輸出信號(hào)幾乎不衰減地傳送到后一級(jí)的輸入端，使信號(hào)

29、得到充分的利用。但是，阻容耦合有明顯的缺點(diǎn)：不適合傳送緩慢變化的信號(hào)，緩慢變化的信號(hào)和直流信號(hào)。集成電路工藝很難制造大容量的電容，阻容耦合方式在集成電路中無法采用。2直接耦合 將前后兩級(jí)直接連接如圖4-24所示。能放大交流信號(hào)、緩慢變化信號(hào)和直流信號(hào)。便于集成化。但存在各級(jí)Q點(diǎn)相互影響點(diǎn)相互影響的缺點(diǎn)。須采取適當(dāng)措施來保證前后級(jí)各自有合適的Q點(diǎn)。最突出的缺點(diǎn)是存在零點(diǎn)漂移問題零點(diǎn)漂移問題。零點(diǎn)漂移是指當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出端上出現(xiàn)了緩慢地發(fā)生不規(guī)則的電壓變化的現(xiàn)象。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因是放大器件的參數(shù)受溫度的影響而發(fā)生波動(dòng)，導(dǎo)致放大電路的Q點(diǎn)不穩(wěn)定，而Q點(diǎn)的緩慢變化逐級(jí)傳遞和放大。因此，級(jí)數(shù)

30、越多則零點(diǎn)漂移越嚴(yán)重。控制零點(diǎn)漂移的關(guān)鍵在于控制第一級(jí)的零點(diǎn)漂移。4.6.2多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)分析多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)指標(biāo)分析1.電壓放大倍數(shù)Au 多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)Au等于各級(jí)電壓放大倍數(shù)Au1、Au2的乘積，當(dāng)為兩級(jí)時(shí)Au=Au1Au2 。Au1和Au2的計(jì)算公式按該級(jí)放大電路的具體情況而定，但要注意后級(jí)的輸入電阻ri2就是前級(jí)的負(fù)載電阻RLl，前級(jí)輸出電阻ro1就是后級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻RS2，即 RLl=ri2 、 RS2 = ro1 2輸入電阻ri多級(jí)放大電路的輸入電阻ri，就是第一級(jí)的輸入電阻ri1，即 ri=ri1 3輸出電阻ro多級(jí)放大電路的輸出電阻ro，就是最后一級(jí)的輸出

31、電阻ro2，即 ro=ro2 4.6場效應(yīng)管放大電路場效應(yīng)管放大電路4.6.1共源極放大電路共源極放大電路1.直流偏置及靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算(1)簡單的共源極放大電路)/(g2g1DDg2RRURUGSQ當(dāng)UGSUT,UGD=UGS-UDSUGSUT時(shí)，NMOS管工作于飽和區(qū)，漏極電流為22) 1/()(TGSDOTGSnDUUIUUKI2TnDOUKI是UGS=2UT時(shí)的ID，Kn為電導(dǎo)常數(shù)，單位是mA/V2。dDQDDDSQRIUU（2）帶源極電阻的NMOS共源極放大電路（須滿足UDSUGSUT）帶源極電阻的NMOS共源放大電路如圖4-28（a）所示。此時(shí)它的直流通路如圖4-28(b)所示。由直

32、流通路可知RIRRUURUDQSSGSQ)/()(g2g1DDg2飽和區(qū)時(shí)，NMOS靜態(tài)漏極電流為22) 1/()(TGSQDOTGSQnDQUUIUUKI漏源電壓為)(RRIUUUdDQSSDDDSQ（須滿足UDSUGSUT）（3）由電流源提供偏置的NMOS共源極放大電路靜態(tài)時(shí)uI=0, UGQ=0, IDQ=I飽和區(qū)時(shí)22) 1/()(TGSQDOTGSQnDQUUIUUKIGSQGQSQUUU2圖解分析圖4-36是圖解分析用的共源極放大電路。為了使得NMOS在飽和區(qū)工作，UGG足夠大以滿足UGSQ=UGGUT。圖解分析如圖4-37所示，直流負(fù)載線UDS=UDDIDRd與UGSQ=UGG的

33、那條NMOS管輸出特性曲線交點(diǎn)就是靜態(tài)工作點(diǎn)Q，坐標(biāo)為(UDSQ，IDQ)。當(dāng)ui0時(shí)uGS=UDD+ui=UGSQ+ugs, 則要產(chǎn)生iD=IDQ+id和uD=UDSQ+uds變化量。一般udsugs實(shí)現(xiàn)了電壓放大。3微變等效電路分析法(1)場效應(yīng)管的微變等效電路DSUDSDGSUGSDDduuiduuidiGSQDSQDSQUGSDmuigGSQUDSDdsuir /1diD，duGS，duDS分別用在靜態(tài)工作點(diǎn)Q基礎(chǔ)上的變化量id，ugs，uds則 id=gmugs+uds/rds飽和區(qū)的iD =Kn(uGS=UT)2=IDO(uGS/UT-1)2，在Q點(diǎn)求導(dǎo)數(shù)則得)(222) 1(2T

34、GSQnDQnDQDOTTGSQTDOmUUKIKIIUUUUIgrds可由下式計(jì)算DQdsIr1當(dāng)負(fù)載電阻Rdrds時(shí)有簡化的微變等效電路共源極NMOS管微變等效電路，如圖4-32所示rds通常為幾十幾百千歐(2)用微變等效電路法分析場效應(yīng)管放大電路 現(xiàn)以圖4-33(a)所示的典型分壓-自偏壓共源放大電路為例，用微變等效電路法分析放大電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，具體如下：1）畫放大電路的微變等效電路(1)把場效應(yīng)管的g、s間開路并標(biāo)上電壓ugs,d、s間用一個(gè)受ugs控制的受控電流源并聯(lián)rds等效代替。一般負(fù)載電阻Rdrds,可認(rèn)為rds開路，從而得到場效應(yīng)管的簡化微變等效電路。(2)UDD及Cb1

35、、Cb2對于交流短路，標(biāo)出各電壓及電流假定正方向，得圖4-33(b)。2）估算gm,rds求得靜態(tài)值IDQ,UGSQ,代公式求gm,rds并且要驗(yàn)證Rdrds成立。否則，微變等效電路中須考慮rds3)求電壓放大倍數(shù)RgRgRuguRuguuAmdmgsmgsdgsmiou1如果輸出端接上負(fù)載RL則應(yīng)該以RL/Rd代替Rd。如果源極電阻R并聯(lián)有旁路電容Cs，則電壓放大倍數(shù)會(huì)提高，即)/(LdmuRRgA4）求輸入電阻21/gggiiiRRRiur5）求輸出電阻dRuttoRiurLs04.6.2共漏極放大電路共漏極放大電路又稱為源極輸出器或源極跟隨器源極輸出器或源極跟隨器，具有與射極輸出器類似的

36、特點(diǎn)，如輸入電阻高、輸出電阻低、電壓放大倍數(shù)小于而接近于1等，所以應(yīng)用比較廣泛。以圖4-35（a）所示的源極輸出器的典型電路為例，分析動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)1.畫放大電路的微變等效電路畫出微變等效電路如圖4-3（b）所示。2.估算gm,rds求得靜態(tài)值IDQ,UGSQ,代公式求gm,rds并且要驗(yàn)證Rd0，這種工作方式稱作甲類甲類放大。甲類甲類放大的典型工作狀態(tài)如圖4-37(a)所示。甲類放大電路中iC的直流分量IC(AC)等于靜態(tài)電流ICQ，因此，電源供給的功率PU = UCCIC(AC)恒等于UCCICQ。當(dāng)無輸入信號(hào)時(shí), 電源供給的功率PU全部被管子和電阻所吸收,并轉(zhuǎn)換為熱量的形式耗散出去。當(dāng)有輸

37、入信號(hào)時(shí),其中一部分轉(zhuǎn)換為負(fù)載得到的交流信號(hào)功率。信號(hào)越大,負(fù)載得到的交流信號(hào)功率就越多。在理想情況下效率只能達(dá)到50%。如果把靜態(tài)工作點(diǎn)Q向下移動(dòng)，使信號(hào)等于零時(shí)電源供給的功率減少甚至為零，信號(hào)增大時(shí)電源供給的功率隨之增大。這樣，電源供給功率及管耗都會(huì)隨著輸出功率的增減而增減，從而改變甲類放大時(shí)效率低的問題。利用圖4-37(b)、(c)所示工作情況就可以實(shí)現(xiàn)上述設(shè)想。在圖4-37(b)中，在大于輸入信號(hào)半個(gè)周期內(nèi)iC0；圖4-37(c)中，只在半個(gè)周期內(nèi)iC0，它們分別稱為甲乙類甲乙類和乙類乙類放大。甲乙類和乙類放大主要用于功率放大電路中。4.8.2乙類雙電源互補(bǔ)對稱功率放大電路乙類雙電源互

38、補(bǔ)對稱功率放大電路1.電路組成乙類放大電路，存在嚴(yán)重的失真，使輸入信號(hào)的半個(gè)波形被削掉了。如果用兩個(gè)管子都工作在乙類放大狀態(tài)，但一個(gè)在正半周工作，而另一個(gè)在負(fù)半周工作，并使這兩個(gè)輸出波形都能加到負(fù)載上從而在負(fù)載上得到一個(gè)完整的波形，就能解決效率與失真的矛盾。圖4-38(a)，T1(NPN型)和T2(PNP型)的基極和發(fā)射極相互連在一起，信號(hào)從基極輸入，從發(fā)射極輸出。這個(gè)電路可以看成是由圖4-38(b)、(c)兩個(gè)射極輸出器的組合。當(dāng)信號(hào)處于正半周時(shí)，T2截止，T1承擔(dān)放大任務(wù)，電流通過負(fù)載RL；當(dāng)信號(hào)處于負(fù)半周時(shí)，T1截止，由T2承擔(dān)放大任務(wù)電流通過負(fù)載RL。這樣，圖4-38(a)所示電路實(shí)現(xiàn)

39、了靜態(tài)時(shí)兩管不導(dǎo)電，而有信號(hào)時(shí)，T1和T2輪流導(dǎo)電，組成推挽式推挽式電路。由于兩管互補(bǔ)對方的不足，工作性能對稱，所以這種電路通常稱為互補(bǔ)對稱電路互補(bǔ)對稱電路。2.分析計(jì)算將T2的特性曲線倒置在T1的右下方，并令二者在Q點(diǎn)即uCE=UCC處重合，形成T1和T2的合成曲線，如圖4-39(b)所示。這時(shí)負(fù)載線過UCC點(diǎn)形成一條斜率為-1/RL的直線。顯然，允許的iC最大變化范圍為2Icm，uCE的變化范圍為2(UCC -UCES)=2Ucem =2IcmRL。若忽略管子飽和壓降UCES，則Ucem=IcmRLUCC由以上分析，不難求出乙類互補(bǔ)對稱電路的輸出功率、管耗、直流電源供給的功率和效率。LomLomomoooRURUUIUP22122LCCLCESCCLcemLomomRURUURURUP222221)(212121