1、chapter15基本放大分析 共發射極放大電路的組成15.1.1 共發射極根本放大電路的組成 EC =UCCRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE信號源輸出15.1.2 共發射極放大電路各元件的作用共發射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE晶體管T放大元件基極電源EB與基極電阻RB(又稱偏置電阻)要保證集電結反偏，發射結正偏，使T工作在放大區 。作用：使發射結處于正偏，并提供大小適當的基極電流，使放大電路有適宜的靜態工作點。15.1.2 共發射極放大電路各元件的作用共發射極基本電路ECRSesRBEBRC

2、C1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE集電極電源EC集電極電阻RC作用：為電路提供能量，并保證集電結反偏。一般為幾伏幾十伏。作用：將變化的電流轉變為變化的電壓。一般為幾千歐幾十千歐15.1.2 共發射極放大電路各元件的作用耦合電容C1 、C2 作用：(1)隔斷直流； (2)交流耦合。C1 、C2 對交流視為短路，對直流視為開路。電容一般較大，為幾F幾十F。共發射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE信號源負載共發射極放大電路的簡化電路共發射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE

3、+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE單電源供電時常用的畫法放大電路工作分析QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuoRL= +UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE放大電路對輸入的交流信號能進展放大的條件： (1) 靜態時(ui=0)，電路必須有適宜的靜態工作點，使晶體管工作于放大狀態，發射結正偏，集電結反偏。(2) 有信號輸入時(ui0)，應保證交流信號能順利進 入晶體管T的輸入回路，對于共發射極電路而言, 信號能進

4、入T的基極B和發射極E之間，使T的輸 入電流產生與之一樣規律的變化。(3)通過T的電流放大作用， 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。例：分析如以下圖的電路對交流信號有無放大作用，為什么？+UCCRBREC1C2T+ui+uo+解：無放大作用。因為無集電極電阻，輸出交流信號經電源被短路。15.2 放大電路的靜態分析 放大電路的分析直流通路：電容視為開路，用來確定放大電路的靜態 值 IB、 IC、UBE、UCE。交流通路：電容視為短路，直流電源按短路處理， 用來計算電壓放大倍數Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等動態參數。靜態：無輸入時的狀態(ui=0)

5、直流通路動態：有輸入時變化的狀態(ui 0)交流通路例：共發射極放大電路 +UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE直流通路+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE交流通路RSesRBRCT+RLuiuo+ubeuceicibie+放大電路的電壓和電流的符號注意靜態值：IB、 IC、UBE、UCE全大寫交流分量：ib、 ic、ube、uce全小寫總電壓和總電流：iB、 iC、uBE、uCE 前面小寫，下標大寫數值不變的電量用大寫字母I、U、E，例如有效值、相量 、平均值、靜態值。數值變化的電量用小寫字母i、u、e， 例如瞬時值。規那么：大寫下標表示總電壓和

6、總電流； 小寫下標表示交流分量。15.2.1 用放大電路的直流通路確定靜態值+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE硅管：0.6VUBE鍺管：0.2VUBE rbe時，rirbe五、放大電路輸出電阻的計算負載RL+-+-ro輸出電阻ro ：輸出電阻是對交流信號而言的，是動態電阻。從負載兩端看進去的戴維寧等效電源的內阻。希望輸出電阻能低一些。RL+-+-+-RS放大電路信號源共發射極放大電路的輸出電阻的計算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RS(1) 斷開負載RL，令或(2) 外加電壓 ， 求電流 rbeRBRCEBCRS+-法二：實驗法(2) 再將負載接上，測出負載兩端電壓(1) 將負載

7、斷開，測得開路電壓 +-+-roRL+-+-ro共射極放大電路特點： 1. 放大倍數高 ;2. 輸入電阻低; rirbe3. 輸出電阻高。rORC15.3.2 動態分析的圖解法iB確定的一族輸出特性曲線交流負載線UCCRCT+uCEiCiB+RL+C2IBiBtO一、圖解分析QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo從圖中可知：(1) uo和ui反相位； (2) 由uo和ui的峰值之比可得電壓放大倍數。交流負載線UBEIBICUCE當靜態 (ui = 0)時:各電流和電壓只含有直流分量。UC1

8、=UBE，UC2=UCEuBE=UBE， iB=IB，iC=IC，uCE=UCEuo=0uBEtOiBtOiCtOuCEtO二、動態過程分析 +UCCRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEUBEIB無輸入信號(ui = 0)時: uo = 0uBE=UBE， iB=IBiC=IC，uCE=UCE？有輸入信號(ui 0)時當外加輸入時(ui0)，電流和電壓都含有直流分量和交流分量。 uBE = UBE+ ui iB= IB+ ib iC= IC+ ic uCE =UCE+ uoIC二、動態過程分析uBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO +UCCRBRCC

9、1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE三、交流負載線直流負載線：反映的是IC和UCE的變 化關系，其斜率為交流負載線：反映的是iC和uCE的變 化關系，其斜率為 且經過靜態工作點。直流負載線uCE /ViC/mAO20A40A60A80A369121234Q交流負載線當RL，交流負載線直流負載線四、非線性失真失真：指輸出信號的波形不像輸入信號的波形。非線性失真的原因靜態工作點不適宜信號幅度過大1、靜態工作點設置不適宜uiuotiB/AiB/AuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE截止失真(頂部失真)(1) 假設Q設置過低增大偏置電流IB或I

10、C可消除失真。(2) 假設Q設置過高減小偏置電流IB或IC。2、靜態工作點設置適宜，而信號幅度過大，那么產生雙向失真。減小信號幅度Q2uoUCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1飽和失真(底部失真)例：由以以下圖估算放大電路的最大不失真輸出電壓幅值Uomax, 假設繼續增大ui，那么首先出現何種失真？由直流負載線得：IB=40A， UCC=12V，ICmA， UCE=6V由交流負載線得：假設增大ui，那么首先出現截止失真。直流負載線uCE /ViC/mAO20A40A60A80A369121234Q交流負載線 靜態工作點的穩定15.4.1 溫度變化對靜態工作點的影響在

11、固定偏置放大電路中，當UCC和 RB一定時， IC與 UBE、 以及 ICBO 有關。T UBE、 、 ICBO 使Q點沿負載線上移。IC 、 IBiCuCEQOQ溫度升高時，輸出特性曲線上移結論： 當溫度升高時， Q點沿負載線上移，容易使晶體管T進入飽和區造成飽和失真，甚至引起過熱燒壞三極管。采用分壓式偏置電路。當溫度升高使 IC 增加時，可以自動減少IB，從而抑制Q點的變化，保持Q點根本穩定。15.4.2 分壓式偏置電路RB1RCRB2REIB+UCCICUCE+ 直流通路IE 分壓式偏置電路RB1RCC1C2RB2CERERLiB+UCCuiuo+iCRSeS+uCE+1. 穩定Q點的原

12、理VB與晶體管無關，不受溫度影響。VBRB1RCRB2REI1I2IB+UCCICUCE+ 直流通路IE(1) 假設I2 IB，那么(2) 假設VB UBE，那么IC不受溫度影響，根本恒定。參數的選擇：從Q點穩定的角度來看似乎I2、VB越大越好，但I2 RB1、RB2 ri VB VEUCE uo在估算時一般選取：RB1RCC1C2RB2CERERLiB+UCCuiuo+iCRSeS+uCE+I2= (5 10) IB，VB= (5 10)UBE，RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。Q點的穩定過程：T ICIEVERB1RCRB2REI1I2IB+UCCICUCE+ 直流通路IEBECUBE

13、IBICRE：溫度補償電阻對直流：RE越大，穩定Q點效果越好；對交流：RE越大，交流損失越大，(可并聯旁路電容CE )。CEVB 固定2. 靜態工作點的計算采用估算法假設靜態工作點不適宜，一般調節RB1 。VBRB1RCRB2REI1I2IB+UCCICUCE+ 直流通路IE3. 動態分析rbeRB2RCRLEBC+-+-+-RSRB1Au，ri，ro與固定偏置電路一樣。eSRB1RCC1C2RB2CERERLiB+UCCuiuo+iCRS+uCE+考慮：如果去掉CE ，Au，ri，ro ?RB1RCC1C2RB2RERLiB+UCCuiuo+iCRS+uCE+eS微變等效電路rbeRBRCR

14、LEBC+-+-+-RSRE(1)電壓放大倍數的計算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE放大倍數降低。(2) 輸入電阻的計算rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSREriri輸入電阻進步。(3) 輸出電阻的計算輸出電阻不變。考慮：對信號源的放大倍數？eSRB1RCC1C2RB2CERERLiB+UCCuiuo+iCRS+uCE+例1: 在圖示放大電路中，UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300，RE2= 2.7k，RB1= 60k，RB2= 20kRL= 6k ，晶體管=50，UBE=0.6V, 試求:(1) 靜態工作點 IB、IC 及 UCE；(2) 畫出微變等效電路；(

15、3) 輸入電阻ri、ro及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE2RLiB+UCCuiuo+iCRSeS+uCE+RE1解:(1)由直流通路求靜態工作點。RB1RCRB2RE2IB+UCCICUCE+RE1IEVB(2) 由微變等效電路求Au、 ri 、 ro微變等效電路rbeRBRCRLEBC+-+-+-RSRE1QuCE/VttiB/AIBtiC/mAICiB/AuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQicQ1Q2ibuiuo15.3.1 根據共射極放大電路的圖解分析，各交流分量的相位關系是：uo與ui ， uo與ic ， ib與ic 。1 同相 2反相 3相

16、位任意22115.3.3 在共射極交流放大電路中， 是正確的。（1） （2） （3） 3 分壓式偏置電路RB1RCC1C2RB2CERERLiB+UCCuiuo+iCRSeS+uCE+15.4.2 右圖所示放大電路中，假設只將交流旁路電容CE除去，那么電壓放大倍數|Au| 。1 減小 2增大 3不變1 射極輸出器射極輸出器RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS(或稱共集電極放大電路)15.6.1 靜態分析RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS直流通路RB+UCCRE+UCE+UBEIEIBIC15.6.2 動態分析rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE微變等效電路1.

17、 電壓放大倍數結論： (1) Au 1 (rbe (1+) RL )(2) 輸出電壓與輸入電壓同相。電壓跟隨器2. 輸入電阻rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE 射極輸出器的輸入電阻高，對前級有利。 ri 與負載有關rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE外加求ro的步驟：1) 斷開負載RL3) 外加電壓4) 求2) 令 或3. 輸出電阻E+-CRErbeRBBRS3. 輸出電阻射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載才能強。設共集電極放大電路(射極輸出器)的特點：1、Au 1 (起隔離作用)2、輸入電阻高 (用作多級放大電路的輸入級，尤其對高內阻的信號源)3、輸出電阻低 (帶負載才能強，常用作輸

18、出級)例1: 在圖示放大電路中，UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號源內阻RS= 100，試求:(1) 靜態工作點 IB、IE 及 UCE；(2) 畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RERLui+uo+es+RS解:(1) 由直流通路求靜態工作點。RB+UCCRE+UCE+UBEIEIBIC(2) 由微變等效電路求Au、 ri 、 ro。rbeRBRLEBC+-+-+-RSRE15.6.1 射極輸出器 。1 有電流放大作用，沒有電壓放大作用 2 有電流放大作用，也有電壓放大作用 3 沒

19、有電流放大作用，也沒有電壓放大作用 1 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。直接耦合既能放大直流信號，又 能放大交流信號 阻容耦合只能放大交流信號第二級 推動級輸入級 輸出級輸入輸出多級放大電路的框圖常用的耦合方式一、阻容耦合信號源第一級第二級負載C1 ：信號源與第一級之間的耦合C2 ：第一級與第二級之間的耦合C3 ：第二級與負載之間的耦合+UCCuo1+RB1RC2C3RB2CE2RE2+uo+T2RLRB1C1C2RE1ui+es+RST1阻容耦合的特點：優點： (1)各級靜態工作點互相獨立，可分別計算、分析。(2)假

20、設電容選得足夠大，可使前級輸出端的信號幾乎無損失地傳送到后級輸出端。缺點： (1)大容量電容在集成電路中難以制造，因此阻容耦合在集成電路中無法采用。 (2)只能放大交流信號，不能放大直流信號或變化非常緩慢的交流信號。二、直接耦合+UCCRC2RE2uo+T2RB2RB1RC1ui+T1優點： (1)能放大直流信號或變化非常緩慢的交流信號。 (2)便于集成。缺點：(1)前、后級靜態工作點互相影響。(2)零點漂移。1、前后級靜態工作點互相影響+UCCRC2RE2uo+T2RB2RB1RC1ui+T1VC1VB2IE22、零點漂移 指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發生緩慢地、無規那么地變化的現象。多級

21、直接耦合放大電路+ui=0+uouotO(1) 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。(2) 評價零點漂移的指標把輸出漂移電壓折算到輸入端來衡量。(3) 抑制零點漂移的措施 差分放大電路15.7 差分放大電路15. 7. 1 差分放大電路的工作原理+UCCuoui1RCRB2T1RB1RC+T2ui2RB2RB1+差分放大電路的電路構造 電路構造對稱，兩個輸入端(B1、B2)，兩個輸出端C1、C21. 零點漂移的抑制uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態時：ui1 = ui2 = 0當T ICVC 兩管變

22、化量相等對稱差分放大電路對兩管所產生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RC+T2ui2RB2RB1+2. 有信號輸入時的工作情況共模信號+UCCuoui1RCRB2T1RB1RC+T2ui2RB2RB1+大小相等、極性一樣 (uic1 = uic2 ) (1) 共模輸入 在共模信號輸入下：VC1 = VC2 集電極電位等向等量變化uo= (VC1 + VC1) (VC2 + VC2 ) = 0對共模信號沒有放大才能差動電路抑制共模信號才能的大小，反映了它對零點漂移的抑制程度。共模信號 需抑制(2)差模輸入+UCCuoui1RCRB2T1RB1RC+T2ui2RB2R

23、B1+差模信號大小相等、極性相反 (uid1 = uid2 ) 在差模信號輸入下：VC1 = VC2 (集電極電位一增一減，呈等量異向變化)uo= (VC1 +VC1) (VC2 + VC2 ) = 2 VC1對差模信號有放大才能。差模信號 是有用信號(3) 比較輸入ui1 、ui2 大小和極性是任意的。例: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV共模分量差模分量 放大器只 放大兩個 輸入信號 的差值信 號差分 放大電路常作為比較放大來用ui1 = uic1 + uid1 ui2 = uic2 + uid2

24、 其中：共模分量差模分量3. 共模抑制比衡量差分放大電路放大差模信號和抑制共模信號的才能。共模放大倍數：差模放大倍數：共模抑制比：或KCMR越大，說明差放分辨差模信號的才能越強，而抑制共模信號的才能越強。 假設電路完全對稱，理想情況下Ac= 0， KCMRR假設電路不完全對稱，那么 Ac 0uo = Ad (ui1ui2 ) = Ad uid uo = Ac uic + Ad uid 即共模信號對輸出有影響。15.7.2 典型差分放大電路RE的作用：+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2UEE+(2)對差模信號無反響作用。抑制零點漂移，穩定靜態工作點。T IC1IC2IEU

25、REUBE1UBE2IB1IC1IC2IB2 共模抑制電阻UEE：用于補償RE上的壓降，以獲得適宜的靜態工作點。電位器RP：調零。在靜態時調節RP，使uo為零。 一般幾十歐幾百歐之間。+UCCuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+T2UEE+15. 7. 3 差分放大電路對差模信號的放大一、靜態分析前兩項很小,可忽略。VE 0+UCCUCERCT1RB2RE+UEE+ICIEIBUBE+單管直流通路二、 動態分析RE對差模信號不起作用，那么單管差模信號通路為：單管交流通路RBRCui1uo1+-T1+-同理可得：根據信號輸入輸出方式分為：雙端輸入，單端輸入； 雙端輸出，單端輸出。1.

26、雙端輸入-雙端輸出先計算單管差模放大倍數Ad1，Ad2。空載時：差模輸入：雙端輸入雙端輸出的差模電壓放大倍數為：有載時：與輸入輸出方式有關再計算差分電路的差模放大倍數AdRBRCui1uo1+-T1+-RBRCT2C1C2ui2+-+uo2-uo-ui+-+RL每個單管所帶負載為差模輸入電阻：ri=2(RB +rbe)差模輸出電阻：ro=2RC2. 雙端輸入-單端輸出+UCCuo1uiRCRPT1RBRCui2RERB+T2UEE+ui1+uo2從T1集電極輸出從T2集電極輸出反相輸出同相輸出RL單端輸出的電壓放大倍數只有雙端輸出的一半。差模輸入電阻：ri=2(RB +rbe)差模輸出電阻：r

27、o=RC3. 單端輸入-單端輸出+UCCuo1uiRCRPT1RBRCui2RERB+T2UEE+ui1+uo2差模輸入：差模電壓放大倍數與雙端輸入單端輸出一樣。四種差分放大電路的比較輸入方式雙端單端輸出方式雙端單端雙端單端差模放大倍數Ad差模輸入電阻ri差模輸出電阻ro2(RB +rbe)2(RB +rbe)2RCRC2RCRC結論：差分放大電路的電壓放大倍數、輸出電阻與輸出方式有關；輸入電阻是一樣的。15. 7. 4 差分放大電路的共模放大倍數AC交流通路RBRCuic1uoc1+-T1+-2RE單端輸出的共模放大倍數雙端輸出的共模放大倍數很小理論上，uoc1=uoc2,所以AC=0練習題

28、：1、在直接耦合放大電路中，采用差動式電路構造的主要目的是( )。 (a) 進步電壓放大倍數 (b) 抑制零點漂移 (c) 進步帶負載才能b2、具有發射極電阻的典型差動放大電路中，RE的作用是( )。 (a) 穩定靜態工作點，抑制零點漂移 (b) 穩定電壓放大倍數 (c) 進步輸入電阻，減小輸出電阻a 互補對稱功率放大電路功率放大電路：是放大電路的輸出級，去推動負載 工作。 要求輸出足夠大的功率，工作在大信號 狀態，用圖解法。電壓放大電路：是放大電路的中間級，將信號放大。 要求輸出足夠大的電壓，工作在小信號 狀態，用微變等效電路。 對功率放大電路的根本要求1、在不失真的情況下能輸出盡可能大的功率。2、由于功率較大，要求進步效率。IC(AV) 集電極電流的平均值一、對功率放大電路的根本要求二、放大電路的三種工作狀態甲類晶體管在輸入信號的整個周期都導通iCuCEQOiCuCEQO甲乙類晶體管導通的時間大于半周小于全周iCuCEQO乙類晶體管在輸入信號的半個周期內導通 互補對稱放大電路一、無輸出電容的互補對稱放大電路(OCL)特點：(1) T1、T2的特性一致；一個NPN型、一個PNP型，兩管均接成射極輸出器；(2)雙電源供電。+UCCRLui+uo+T