4章多級(jí)放大電路概要

1、第第4 4章章 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路u4.1分離元件多級(jí)放大電路分離元件多級(jí)放大電路u4.2集成多級(jí)放大電路集成多級(jí)放大電路u4.3放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng)4.1分離元件多級(jí)放大電路分離元件多級(jí)放大電路 在在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)對(duì)放大電路提出多方面的要實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)對(duì)放大電路提出多方面的要求。以放大電壓信號(hào)為例，為了減小信號(hào)源內(nèi)阻上的損求。以放大電壓信號(hào)為例，為了減小信號(hào)源內(nèi)阻上的損耗，要求放大電路的輸入電阻要足夠大；為了降低放大耗，要求放大電路的輸入電阻要足夠大；為了降低放大電路內(nèi)部損耗，要求其輸出電阻要足夠??；為了有足夠電路內(nèi)部損耗，要求其輸出電阻要足夠??；為了有足夠的放

2、大能力，要求其放大倍數(shù)要足夠高。任何單個(gè)基本的放大能力，要求其放大倍數(shù)要足夠高。任何單個(gè)基本放大電路，都無法同時(shí)滿足上述要求。此時(shí)，可以將不放大電路，都無法同時(shí)滿足上述要求。此時(shí)，可以將不同的基本放大電路有機(jī)組合，構(gòu)成多級(jí)放大電路，實(shí)現(xiàn)同的基本放大電路有機(jī)組合，構(gòu)成多級(jí)放大電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)同一信號(hào)的連續(xù)放大。對(duì)同一信號(hào)的連續(xù)放大。 在在構(gòu)成多級(jí)放大電路時(shí)，不僅要考慮每一級(jí)電路的構(gòu)成多級(jí)放大電路時(shí)，不僅要考慮每一級(jí)電路的具體結(jié)構(gòu)，還要考慮各電路之間的正確連接問題。具體結(jié)構(gòu)，還要考慮各電路之間的正確連接問題。4.1.1多級(jí)放大電路的耦合方式多級(jí)放大電路的耦合方式 在在多級(jí)放大電路中，級(jí)與級(jí)之間的連接稱

3、為多級(jí)放大電路中，級(jí)與級(jí)之間的連接稱為級(jí)間耦合。通常有四種常見的耦合方式：級(jí)間耦合。通常有四種常見的耦合方式：阻容耦阻容耦合、變壓器耦合、直接耦合和光電耦合合、變壓器耦合、直接耦合和光電耦合。無論采。無論采取哪種耦合方式，都要使前一級(jí)的輸出信號(hào)能順取哪種耦合方式，都要使前一級(jí)的輸出信號(hào)能順利的傳遞到下一級(jí)的輸入端，同時(shí)要保證每一級(jí)利的傳遞到下一級(jí)的輸入端，同時(shí)要保證每一級(jí)電路都要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。電路都要有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 1.阻容耦合阻容耦合+R4C3C1+-uoRL+-VT1R6R1R2R3R5VCCui+C2C4VT2 將放大電路前一級(jí)的輸出端和后一級(jí)的輸入端用電容連將放大電路前一級(jí)

4、的輸出端和后一級(jí)的輸入端用電容連接在一起，稱為阻容耦合方式接在一起，稱為阻容耦合方式 圖示電路為兩級(jí)阻容耦合放大電路。從圖上看實(shí)際上只圖示電路為兩級(jí)阻容耦合放大電路。從圖上看實(shí)際上只接入了一個(gè)電容，但考慮到放大電路的輸入電阻，則每個(gè)電接入了一個(gè)電容，但考慮到放大電路的輸入電阻，則每個(gè)電容都與電阻相連，故稱這種連接為阻容耦合。容都與電阻相連，故稱這種連接為阻容耦合。 阻容耦合的優(yōu)點(diǎn)：阻容耦合的優(yōu)點(diǎn)： 由于前后級(jí)是通過電容相連的，所以各級(jí)的靜態(tài)由于前后級(jí)是通過電容相連的，所以各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)工作點(diǎn)是相互獨(dú)立是相互獨(dú)立，這給放大電路的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來了很大，這給放大電路的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來了很

5、大的方便。而且只要電容選的足夠大，就可以使前級(jí)的輸出信的方便。而且只要電容選的足夠大，就可以使前級(jí)的輸出信號(hào)在一定的頻率范圍內(nèi)，幾乎不衰減地傳到下一級(jí)。號(hào)在一定的頻率范圍內(nèi)，幾乎不衰減地傳到下一級(jí)。 阻容耦合的缺點(diǎn)：阻容耦合的缺點(diǎn)： 不能傳送直流信號(hào)，不適于傳送緩慢變化的信號(hào)，低頻不能傳送直流信號(hào)，不適于傳送緩慢變化的信號(hào)，低頻響應(yīng)差響應(yīng)差。為了降低交流信號(hào)（尤其是低頻信號(hào)）在電容上的。為了降低交流信號(hào)（尤其是低頻信號(hào)）在電容上的損耗，耦合電容一般取容量比較大的電解電容，在接入電路損耗，耦合電容一般取容量比較大的電解電容，在接入電路中時(shí)，要中時(shí)，要注意電容的極性注意電容的極性不要接錯(cuò)。由于大容

6、量的電容在集不要接錯(cuò)。由于大容量的電容在集成電路中難以制造，所以，阻容耦合方式成電路中難以制造，所以，阻容耦合方式在集成電路中無法在集成電路中無法采用采用，多在早期分離元件電壓放大電路中采用。，多在早期分離元件電壓放大電路中采用。Tr2Tr3+C3C2C4VT1R4R3+-uoRL+Tr1C1+R6VT2+R2-R1+VCCuiR52. 變壓器耦合變壓器耦合 將放大電路前一級(jí)的輸出端和后一級(jí)的輸入端用變壓器將放大電路前一級(jí)的輸出端和后一級(jí)的輸入端用變壓器連接在一起，稱為變壓器耦合方式連接在一起，稱為變壓器耦合方式 變壓器耦合方式的優(yōu)點(diǎn)：變壓器耦合方式的優(yōu)點(diǎn)： 各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互不受影響，有利于

7、實(shí)現(xiàn)阻抗匹配；各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互不受影響，有利于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配； 變壓器耦合方式的缺點(diǎn)：變壓器耦合方式的缺點(diǎn)： 低頻響應(yīng)差，成本高，體積大，易自激，不低頻響應(yīng)差，成本高，體積大，易自激，不易集成。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，目前在易集成。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，目前在新型的電子產(chǎn)品中，變壓器耦合方式的放大電路新型的電子產(chǎn)品中，變壓器耦合方式的放大電路已很少見，多在早期分離元件調(diào)諧放大和音頻功已很少見，多在早期分離元件調(diào)諧放大和音頻功率放大電路中采用。率放大電路中采用。3.直接耦合直接耦合R2+-R4R5VT1+R1R3+VCCuiuo+-CeVT2 將放大電路前一級(jí)的輸出端和后一級(jí)的輸入端將

8、放大電路前一級(jí)的輸出端和后一級(jí)的輸入端直接用導(dǎo)線或通過電阻連接在一起，稱為直接耦直接用導(dǎo)線或通過電阻連接在一起，稱為直接耦合方式。合方式。3.直接耦合直接耦合R2+-R4R5VT1+R1R3+VCCuiuo+-CeVT2 輸入信號(hào)通過輸入信號(hào)通過R2送送到到VT1的基極，同時(shí)的基極，同時(shí)R2又是又是VT1的下偏置電阻。的下偏置電阻。 R3既是既是VT1的集電極負(fù)的集電極負(fù)載電阻，又是載電阻，又是VT2的上的上偏置電阻。偏置電阻。 VT1用于放用于放大輸入信號(hào)，其大輸入信號(hào)，其C、E極極之間的直流等效電阻又之間的直流等效電阻又作為作為VT2的下偏置電阻的下偏置電阻的一部分。的一部分。直接耦合直接

9、耦合,可以省掉不必要的元件，使整個(gè)電路得到簡化?？梢允〉舨槐匾脑?，使整個(gè)電路得到簡化。直接耦合方式的優(yōu)點(diǎn)：直接耦合方式的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，低頻響應(yīng)好，可以放大變結(jié)構(gòu)簡單，低頻響應(yīng)好，可以放大變化緩慢的交流信號(hào)，易集成，成本低?；徛慕涣餍盘?hào)，易集成，成本低。直接耦合方式的缺點(diǎn)：直接耦合方式的缺點(diǎn)：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響；）靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響；（2）零點(diǎn)漂移現(xiàn)象嚴(yán)重）零點(diǎn)漂移現(xiàn)象嚴(yán)重； 常見的抑制零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的方法常見的抑制零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的方法： 采用高質(zhì)量硅管、調(diào)制法和補(bǔ)償法，其中補(bǔ)償法有熱敏電采用高質(zhì)量硅管、調(diào)制法和補(bǔ)償法，其中補(bǔ)償法有熱敏電阻補(bǔ)償和采用阻補(bǔ)償和采用差動(dòng)放大電路補(bǔ)償差動(dòng)放

10、大電路補(bǔ)償。直接耦合方式在集成電。直接耦合方式在集成電路中得到廣泛應(yīng)用。路中得到廣泛應(yīng)用。R2+-R4R5VT1+R1R3+VCCuiuo+-CeVT24.光電耦合光電耦合R3+VCCR2VTuoR1+VD-ui- 光電耦合是利用光電耦合器件，通過光電耦合是利用光電耦合器件，通過電光電電光電的轉(zhuǎn)換實(shí)的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)前后級(jí)之間信號(hào)的傳遞?，F(xiàn)前后級(jí)之間信號(hào)的傳遞。 如圖所示電路，輸入回路與輸出回路采用獨(dú)立源分別供如圖所示電路，輸入回路與輸出回路采用獨(dú)立源分別供電，可以免受各種電的干擾。電，可以免受各種電的干擾。4.光電耦合光電耦合R3+VCCR2VTuoR1+VD-ui- 光電耦合的優(yōu)點(diǎn)：光電耦合的優(yōu)點(diǎn)

11、：各級(jí)工作點(diǎn)獨(dú)立，抗干擾各級(jí)工作點(diǎn)獨(dú)立，抗干擾能力強(qiáng)，安全性好，成本能力強(qiáng)，安全性好，成本低，可集成低，可集成。做成一體式的一般稱光耦；做成一體式的一般稱光耦；做成分體式的一般稱遙控。做成分體式的一般稱遙控?，F(xiàn)在彩電、空調(diào)上廣泛使用的紅外式遙控器就是一現(xiàn)在彩電、空調(diào)上廣泛使用的紅外式遙控器就是一個(gè)實(shí)際的例子。個(gè)實(shí)際的例子。 5.綜合耦合綜合耦合圖圖4-5 帶推動(dòng)級(jí)的帶推動(dòng)級(jí)的OTL功率放大電路功率放大電路C2+R3-VT1VD+RW1R1R2RL+VCC+-uiuoC1VT2VT3RW2C3 在實(shí)用多級(jí)放大電路中，在實(shí)用多級(jí)放大電路中，通常是根據(jù)實(shí)際需要，綜合采通常是根據(jù)實(shí)際需要，綜合采用兩種

12、或兩種以上的耦合方式，用兩種或兩種以上的耦合方式，如圖如圖4-5所示為帶推動(dòng)級(jí)的所示為帶推動(dòng)級(jí)的OTL功率放大電路。在該電路中，功率放大電路。在該電路中，三極管三極管VT1構(gòu)成推動(dòng)級(jí)構(gòu)成推動(dòng)級(jí)(或稱為或稱為前置級(jí)前置級(jí))，VT2和和VT3構(gòu)成互補(bǔ)構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功放級(jí)。其中，推動(dòng)級(jí)和對(duì)稱功放級(jí)。其中，推動(dòng)級(jí)和功放級(jí)之間采用直接耦合，輸功放級(jí)之間采用直接耦合，輸入信號(hào)與推動(dòng)級(jí)之間以及輸出入信號(hào)與推動(dòng)級(jí)之間以及輸出信號(hào)與負(fù)載之間采用阻容耦合信號(hào)與負(fù)載之間采用阻容耦合 5.綜合耦合綜合耦合1. 1. 帶推動(dòng)級(jí)的帶推動(dòng)級(jí)的OTL功率放大電路功率放大電路C2+R3-VT1VD+RW1R1R2RL+VCC+-

13、uiuoC1VT2VT3RW2C3 VT1一方面放大輸入信號(hào)，另一一方面放大輸入信號(hào)，另一方面，其方面，其C-E極之間的靜態(tài)直流等效極之間的靜態(tài)直流等效電阻與電阻與R3串聯(lián)，共同作為三極管串聯(lián)，共同作為三極管VT3的靜態(tài)偏置電阻，工作點(diǎn)調(diào)好后，該的靜態(tài)偏置電阻，工作點(diǎn)調(diào)好后，該等效電阻的大小應(yīng)與等效電阻的大小應(yīng)與R2相等，可以通相等，可以通過調(diào)整過調(diào)整RW1和和RW2得到合適的值。得到合適的值。RW2和和VD上的靜態(tài)直流電壓為上的靜態(tài)直流電壓為VT2、VT3提供合適的靜態(tài)電壓，以消除交提供合適的靜態(tài)電壓，以消除交越失真。越失真。VT2的集電極到的集電極到VT1集電極集電極之間的靜態(tài)電壓與之間的

14、靜態(tài)電壓與VT1的集電極靜態(tài)的集電極靜態(tài)電流比值確定的電阻作為電流比值確定的電阻作為VT1的等效的等效集電極負(fù)載電阻。集電極負(fù)載電阻。R2是三極管是三極管VT2的的上偏置電阻，同時(shí)又是三極管上偏置電阻，同時(shí)又是三極管VT1的的集電極負(fù)載的一部分。集電極負(fù)載的一部分。RLTr1VT1R2R1R4R5R6+VT3C2Tr2+C1R3VT2+VCCui-+帶推動(dòng)級(jí)的帶推動(dòng)級(jí)的乙類推挽乙類推挽功率放大電路功率放大電路 三極管三極管VT1構(gòu)成推動(dòng)級(jí)，構(gòu)成推動(dòng)級(jí)，VT2和和VT3構(gòu)成乙類推挽功放級(jí)。構(gòu)成乙類推挽功放級(jí)。其中，推動(dòng)級(jí)和功放級(jí)之間以及功放級(jí)和負(fù)載之間采用變壓其中，推動(dòng)級(jí)和功放級(jí)之間以及功放級(jí)和

15、負(fù)載之間采用變壓器耦合；推動(dòng)級(jí)的輸入信號(hào)是來自話筒或其它放大電路的輸器耦合；推動(dòng)級(jí)的輸入信號(hào)是來自話筒或其它放大電路的輸出信號(hào)，該信號(hào)一般是通過阻容耦合方式送入推動(dòng)級(jí)電路的。出信號(hào)，該信號(hào)一般是通過阻容耦合方式送入推動(dòng)級(jí)電路的。 多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)i1iRR onoRR unu2u1inoi2o2io1iouAAAUUUUUUUUA 3電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)之乘積：電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)之乘積： 1輸入電阻等于第一級(jí)的輸入電阻：輸入電阻等于第一級(jí)的輸入電阻：2輸出電阻等于最后一級(jí)的輸出電阻：輸出電阻等于最后一級(jí)的輸出電阻：多級(jí)放大電路的性能指標(biāo)多級(jí)放大電路

16、的性能指標(biāo) 注意：注意： 在估算多級(jí)放大電路每一級(jí)的性能指標(biāo)時(shí)，在估算多級(jí)放大電路每一級(jí)的性能指標(biāo)時(shí)，應(yīng)考濾前后級(jí)電路對(duì)本級(jí)電路的影響：應(yīng)考濾前后級(jí)電路對(duì)本級(jí)電路的影響： 2.當(dāng)共集電極放大電路作輸入級(jí)時(shí)，其輸入電當(dāng)共集電極放大電路作輸入級(jí)時(shí)，其輸入電阻與后一級(jí)的輸入電阻有關(guān)；阻與后一級(jí)的輸入電阻有關(guān)； 1.每一級(jí)的放大倍數(shù)，應(yīng)該是考慮后級(jí)輸入電每一級(jí)的放大倍數(shù)，應(yīng)該是考慮后級(jí)輸入電阻負(fù)載效應(yīng)后的放大倍數(shù)。阻負(fù)載效應(yīng)后的放大倍數(shù)。 3.當(dāng)共集電極放大電路作輸出級(jí)時(shí)，其輸出電當(dāng)共集電極放大電路作輸出級(jí)時(shí)，其輸出電阻與前一級(jí)的輸出電阻有關(guān)。阻與前一級(jí)的輸出電阻有關(guān)。實(shí)際的多級(jí)放大電路一般不超過實(shí)際

17、的多級(jí)放大電路一般不超過3級(jí)。級(jí)。 【例例4.1】 在圖在圖4-1所示電路中，已知所示電路中，已知VCC=12V， rbe1=1.2k ， rbe2=1k ， UBEQ1=UBEQ2=0.7V， 1= 2=50， R1=60k ，R2=20k ，R3=4k ，R4=2.3k ，R5=100k ，R6=RL=3k 。試試估算：估算： （1）電路的）電路的Q點(diǎn)點(diǎn) （2）畫出簡化的微變等效電路，估算）畫出簡化的微變等效電路，估算uA iRoR和和、+R4C3C1+-uoRL+-VT1R6R1R2R3R5VCCui+C2C4VT23(V)12206020VRRRUCC212BQ1 1(mA)2.30.

18、73RUUI4BEQ1BQ1EQ1 A20mA0.02501I1II)(1EQ11EQ1BQ1 5.7(V)2.3)(4112)R(RIVU43EQ1CCCEQ1 解：解：(1)求解求解Q點(diǎn)：由于點(diǎn)：由于電路采用阻容耦合方式，所電路采用阻容耦合方式，所以每一級(jí)的以每一級(jí)的Q點(diǎn)可按單級(jí)放點(diǎn)可按單級(jí)放大電路求解。大電路求解。 第一級(jí)為分壓式負(fù)反饋第一級(jí)為分壓式負(fù)反饋偏置電路，所以：偏置電路，所以：+R4C3C1+-uoRL+-VT1R6R1R2R3R5VCCui+C2C4VT2A450.045(mA)3511000.712)R(1RUVI625BEQ2CCBQ2 2.3(mA)4551)I(1IB

19、Q22EQ2 5.1(V)32.312RIVU6EQ2CCCEQ2 第二級(jí)為共集電極放大電路，所以：第二級(jí)為共集電極放大電路，所以：+R4C3C1+-uoRL+-VT1R6R1R2R3R5VCCui+C2C4VT2R3rbe1R1+R2-rbe2RLR5R6+-圖圖4-8兩級(jí)阻容耦合放大電路兩級(jí)阻容耦合放大電路iU oU b1I b2I b22I b11I (2) 圖圖4-1所示電路的微變等效電路如圖所示電路的微變等效電路如圖4-8所示。所示。+R4C3C1+-uoRL+-VT1R6R1R2R3R5VCCui+C2C4VT21.1k1R1R1/RRRR1be121be121i1i rr920.

20、092k1/RR/RR253be26o r放大電路的輸入電阻等于第一級(jí)的輸入電阻：放大電路的輸入電阻等于第一級(jí)的輸入電阻：放大電路的輸出電阻等于最后一級(jí)的輸出電阻：放大電路的輸出電阻等于最后一級(jí)的輸出電阻：R3rbe1R1+R2-rbe2RLR5R6+-圖圖4-8兩級(jí)阻容耦合放大電路兩級(jí)阻容耦合放大電路iU oU b1I b2I b22I b11I R3rbe1R1+R2-rbe2RLR5R6+-iU oU b1I b2I b22I b11I )43.7(k)/R)(R(1/RRL62be25i2 r183/RRAbei23u1 r0.987)/R)(R(1)/R)(R(1AL62beL62u

21、2 r 為了求整個(gè)電路的放大倍數(shù)，需先求每一級(jí)的放大倍數(shù)；為了求整個(gè)電路的放大倍數(shù)，需先求每一級(jí)的放大倍數(shù)；第一級(jí)的負(fù)載電阻，即第二級(jí)的輸入電阻：第一級(jí)的負(fù)載電阻，即第二級(jí)的輸入電阻：61809870183AAAu2u1u. 4.2 集成多級(jí)放大電路集成多級(jí)放大電路 采用半導(dǎo)體制造工藝，將單個(gè)電子器件以及采用半導(dǎo)體制造工藝，將單個(gè)電子器件以及連接導(dǎo)線集中制造在一小塊半導(dǎo)體基片上，構(gòu)成連接導(dǎo)線集中制造在一小塊半導(dǎo)體基片上，構(gòu)成一個(gè)完整的電路，這樣一種器件就叫做集成電路。一個(gè)完整的電路，這樣一種器件就叫做集成電路。它是一種元器件和電路融為一體的固態(tài)組件。與它是一種元器件和電路融為一體的固態(tài)組件。與

22、分立元件電路相比，集成電路具有體積小、重量分立元件電路相比，集成電路具有體積小、重量輕、價(jià)格低廉和性能可靠等特點(diǎn)。因而它逐漸取輕、價(jià)格低廉和性能可靠等特點(diǎn)。因而它逐漸取代了分立元件電路而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。代了分立元件電路而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。4.2 集成多級(jí)放大電路集成多級(jí)放大電路u集成電路種類很多，按功能劃分，可分為集成電路種類很多，按功能劃分，可分為數(shù)字集成電路和數(shù)字集成電路和模擬集成電路模擬集成電路兩大類。前者用于數(shù)字系統(tǒng)，后者用于產(chǎn)生、兩大類。前者用于數(shù)字系統(tǒng)，后者用于產(chǎn)生、放大、加工各種模擬信號(hào)或者進(jìn)行模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的放大、加工各種模擬信號(hào)或者進(jìn)行模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

23、轉(zhuǎn)換。u常見的模擬集成電路有常見的模擬集成電路有集成運(yùn)算放大器、集成功率放大器、集成運(yùn)算放大器、集成功率放大器、集成穩(wěn)壓器、集成模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器集成穩(wěn)壓器、集成模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器等多種。其中集成運(yùn)等多種。其中集成運(yùn)算放大器算放大器(簡稱集成運(yùn)放簡稱集成運(yùn)放)是應(yīng)用最廣泛的一種。由于這種是應(yīng)用最廣泛的一種。由于這種電路最初用于模擬計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)數(shù)值運(yùn)算，所以稱為集成電路最初用于模擬計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)數(shù)值運(yùn)算，所以稱為集成運(yùn)算放大器，其本質(zhì)仍是放大器。集成運(yùn)放為我們提供了運(yùn)算放大器，其本質(zhì)仍是放大器。集成運(yùn)放為我們提供了一種電壓增益高、輸入阻抗大、輸出阻抗小的十分理想的一種電壓增益高、輸入阻抗大、輸出阻抗小

24、的十分理想的放大器件。放大器件。4.2 集成多級(jí)放大電路集成多級(jí)放大電路u本節(jié)本節(jié)重點(diǎn)重點(diǎn)介紹集成運(yùn)放、集成功放的典型應(yīng)用，介紹集成運(yùn)放、集成功放的典型應(yīng)用，并對(duì)集成放大電路工程應(yīng)用中一些技術(shù)問題進(jìn)行并對(duì)集成放大電路工程應(yīng)用中一些技術(shù)問題進(jìn)行必要的討論。必要的討論。4.2.1集成運(yùn)算放大電路集成運(yùn)算放大電路-uo圖圖4-9 集成運(yùn)算放大電路的組成框圖集成運(yùn)算放大電路的組成框圖 輸入級(jí)輸入級(jí)uid 偏置電路偏置電路 中間級(jí)中間級(jí) 輸出級(jí)輸出級(jí)+ 集成運(yùn)放實(shí)質(zhì)上是一種直接耦合多級(jí)放大電路，多數(shù)為雙集成運(yùn)放實(shí)質(zhì)上是一種直接耦合多級(jí)放大電路，多數(shù)為雙電源供電。電源供電。 通常有三級(jí)電路構(gòu)成，分別稱為輸

25、入級(jí)、中間級(jí)通常有三級(jí)電路構(gòu)成，分別稱為輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)。和輸出級(jí)。1.集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)集成運(yùn)放的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1）結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu) 輸入級(jí)是一個(gè)高性能的差動(dòng)放大器。輸入級(jí)是一個(gè)高性能的差動(dòng)放大器。輸入級(jí)輸入級(jí)的好壞影響著集成運(yùn)放的大多數(shù)參數(shù)。的好壞影響著集成運(yùn)放的大多數(shù)參數(shù)。對(duì)輸入級(jí)的要對(duì)輸入級(jí)的要求，與信號(hào)源的性質(zhì)有關(guān)求，與信號(hào)源的性質(zhì)有關(guān) 中間級(jí)一般采用共射放大電路，中間級(jí)一般采用共射放大電路，它是整個(gè)電它是整個(gè)電路的主放大器，作用是提供較高的電壓增益。路的主放大器，作用是提供較高的電壓增益。 輸出級(jí)一般采用互補(bǔ)輸出級(jí)一般采用互補(bǔ)(或準(zhǔn)互補(bǔ)或準(zhǔn)互補(bǔ))對(duì)稱功率輸出對(duì)稱功率輸出電路電路。作用

26、是提供較高的輸出電壓和較大的輸出電流。作用是提供較高的輸出電壓和較大的輸出電流。 偏置電路一般由電流源電路組成。偏置電路一般由電流源電路組成。作用是向作用是向各級(jí)放大電路提供合適的偏置電流，決定各級(jí)的靜態(tài)各級(jí)放大電路提供合適的偏置電流，決定各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)。工作點(diǎn)。2）特點(diǎn)）特點(diǎn)3）電路符號(hào)）電路符號(hào)(a)國標(biāo)符號(hào)國標(biāo)符號(hào) (b)曾用符號(hào)曾用符號(hào) (c)帶電源引腳的符號(hào)帶電源引腳的符號(hào)圖圖4-10 集成運(yùn)放的符號(hào)集成運(yùn)放的符號(hào)-+uNuPuo-+uNuPuo+-+uNuPuo“ - ”表示反相輸入端；表示反相輸入端；“ + ”表示同相輸入端；表示同相輸入端；“ ”表示信號(hào)的傳輸方向，表示信號(hào)的

27、傳輸方向，“ ”表示理想條件。表示理想條件。4）電壓傳輸特性）電壓傳輸特性4-11 集成運(yùn)放的電壓傳輸特性集成運(yùn)放的電壓傳輸特性u(píng)iduo+ +Uom- -Uom線性放大區(qū)線性放大區(qū)飽和區(qū)飽和區(qū)o 集成運(yùn)放輸出電壓集成運(yùn)放輸出電壓uo與其輸入電壓與其輸入電壓uid（uiduP-uN）之間）之間的關(guān)系曲線稱為電壓傳輸特性，即的關(guān)系曲線稱為電壓傳輸特性，即uof (uid),如圖如圖4-11(a)所示。所示。 在在uid很小的范圍內(nèi)為線性區(qū)，很小的范圍內(nèi)為線性區(qū)，uo=Aoduid。輸出電壓。輸出電壓的最大值為的最大值為Uom，當(dāng)，當(dāng) 時(shí)，輸出信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)uo不再不再跟隨跟隨uid線性變化，進(jìn)

28、入非線性工作區(qū)。由于集成運(yùn)放的線性變化，進(jìn)入非線性工作區(qū)。由于集成運(yùn)放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod非常高，一般為非常高，一般為l04107，即，即80140dB，所以它的，所以它的線性區(qū)非常窄線性區(qū)非常窄。例如，若輸出電壓。例如，若輸出電壓最大值最大值Uom12V，Aod5105，那么只有當(dāng)輸入信，那么只有當(dāng)輸入信號(hào)號(hào)uid24pV時(shí)，電路才會(huì)工作在線性區(qū)。否則輸出級(jí)時(shí)，電路才會(huì)工作在線性區(qū)。否則輸出級(jí)就會(huì)工作在正向飽和或負(fù)向飽和狀態(tài)，輸出電壓就會(huì)工作在正向飽和或負(fù)向飽和狀態(tài)，輸出電壓Uo不是不是+Uom就是就是-Uom。其飽和值。其飽和值Uom接近正、負(fù)電源電壓值。接近正

29、、負(fù)電源電壓值。 為使運(yùn)放工作在線性區(qū)，通常引入深度負(fù)反饋。為使運(yùn)放工作在線性區(qū)，通常引入深度負(fù)反饋。odomidAU u2.2.理想運(yùn)放理想運(yùn)放1）理想運(yùn)放的性能指標(biāo)）理想運(yùn)放的性能指標(biāo)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod = ； 差模輸入電阻差模輸入電阻Rid = ； 輸出電阻輸出電阻Ro = 0； 共模抑制比共模抑制比KCMR ； 輸入偏置電流輸入偏置電流Iid = 0； 上限頻率上限頻率fH = 。 具體應(yīng)用時(shí)，將運(yùn)放看作是一個(gè)理想的電子器件。工作具體應(yīng)用時(shí)，將運(yùn)放看作是一個(gè)理想的電子器件。工作在線性區(qū)時(shí)等效為放大器件，工作在非線性區(qū)時(shí)等效為開關(guān)在線性區(qū)時(shí)等效為放大器件，工作

30、在非線性區(qū)時(shí)等效為開關(guān)器件。器件。uouid+ +Uom- -Uomo理想傳輸特性理想傳輸特性2) 理想運(yùn)放工作在線性區(qū)理想運(yùn)放工作在線性區(qū) （1） “虛短路虛短路”反相輸入端電位與同相輸入端電位近似相等反相輸入端電位與同相輸入端電位近似相等uP uN （2） “虛斷路虛斷路”兩個(gè)輸入端電流趨于零，兩個(gè)輸入端電流趨于零，相當(dāng)于斷路。相當(dāng)于斷路。iid = iP = iN 0。uo=Aoduid+-+uNuPuo理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)：理想運(yùn)放工作在線性區(qū)的特點(diǎn)： “虛短路虛短路”和和“虛斷路虛斷路”是分是分析集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩個(gè)重析集成運(yùn)放工作在線性區(qū)的兩個(gè)重要出發(fā)點(diǎn)。要出發(fā)點(diǎn)。實(shí)際

31、上實(shí)際上Aod 與與Rid都不是都不是無窮大，因此，無窮大，因此，uid和和iid并不等于零并不等于零。只是當(dāng)。只是當(dāng)Aod足夠大時(shí)，凈輸入電足夠大時(shí)，凈輸入電壓和凈輸入電流與電路中其它電壓壓和凈輸入電流與電路中其它電壓、電流相比確實(shí)很小，可以忽略不、電流相比確實(shí)很小，可以忽略不計(jì)。當(dāng)計(jì)。當(dāng)uo為確定的值時(shí)，集成運(yùn)放為確定的值時(shí)，集成運(yùn)放Aod 與與Rid的值愈大，則的值愈大，則uid和和iid愈小愈小，忽略后所帶來的誤差也愈，忽略后所帶來的誤差也愈小。小。 圖圖4-12所示為通用集成運(yùn)算放所示為通用集成運(yùn)算放大器大器 A741的結(jié)構(gòu)及管腳功能。的結(jié)構(gòu)及管腳功能。 - +圖圖4-12 A741

32、調(diào)調(diào)零零-VEE213空空腳腳+VCC5678調(diào)調(diào)零零輸輸出出反相輸反相輸入入同相輸同相輸入入4理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)：理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的特點(diǎn)： 理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，仍具有理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，仍具有“虛斷虛斷”的特點(diǎn)。但一般而言，其凈輸入電壓不再為零的特點(diǎn)。但一般而言，其凈輸入電壓不再為零，而，而是取決于輸入信號(hào)的大小。是取決于輸入信號(hào)的大小。+-+uNuPuo 3）集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)）集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)集成運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)集成運(yùn)放處于開環(huán)狀態(tài)（1）輸出電壓）輸出電壓uo= Uom。（2）凈輸入電流為零，即）凈輸入電流為零，即 iP = iN 0(a) （b）圖

33、圖4-13 常用四運(yùn)放集成電路常用四運(yùn)放集成電路(a) LM324 (b) LM339-VEE+VCC-VEE+VCC 圖圖4-13給出了兩中常用的四運(yùn)放集成電路，供電方式可給出了兩中常用的四運(yùn)放集成電路，供電方式可以單電源，也可以雙電源。單電源供電時(shí)，可將負(fù)電源端接地。以單電源，也可以雙電源。單電源供電時(shí)，可將負(fù)電源端接地。其中其中LM324一般作放大器使用，一般作放大器使用，LM339一般作比較器使用一般作比較器使用。對(duì)理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的應(yīng)用，將在第六章講述。對(duì)理想運(yùn)放工作在非線性區(qū)的應(yīng)用，將在第六章講述。4.2.2 集成功率放大電路集成功率放大電路 集成功率放大器是在集成運(yùn)放基礎(chǔ)上

34、發(fā)展起來的，其內(nèi)部電路與集集成功率放大器是在集成運(yùn)放基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其內(nèi)部電路與集成運(yùn)放相似，且多加深度負(fù)反饋。與集成運(yùn)放相比，它具有更大的輸出成運(yùn)放相似，且多加深度負(fù)反饋。與集成運(yùn)放相比，它具有更大的輸出功率，其頻率特性好、非線性失真小、外圍連接元件少。廣泛用于電子功率，其頻率特性好、非線性失真小、外圍連接元件少。廣泛用于電子產(chǎn)品中，大大方便了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試。產(chǎn)品中，大大方便了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試。 1.概概 述述 選擇集成功率放大器的時(shí)候，要注意它的一些技術(shù)指標(biāo)：選擇集成功率放大器的時(shí)候，要注意它的一些技術(shù)指標(biāo)： 輸入阻抗：通常表示功率放大器的抗干擾能力的大小，一般會(huì)輸入阻抗：通常

35、表示功率放大器的抗干擾能力的大小，一般會(huì)在在500015000，數(shù)值越大表示抗干擾能力越強(qiáng)；，數(shù)值越大表示抗干擾能力越強(qiáng)； 失真度：指輸出信號(hào)同輸入信號(hào)相比的失真程度，數(shù)值越小質(zhì)失真度：指輸出信號(hào)同輸入信號(hào)相比的失真程度，數(shù)值越小質(zhì)量越好，一般在量越好，一般在0.05%以下；以下； 信噪比：是指輸出信號(hào)中有用信號(hào)和噪音信號(hào)的比值，數(shù)值越信噪比：是指輸出信號(hào)中有用信號(hào)和噪音信號(hào)的比值，數(shù)值越大代表聲音越干凈。大代表聲音越干凈。(a) 外形圖外形圖 (b) 頂視圖頂視圖圖圖4-14 LM386集成功放外形圖與管腳圖集成功放外形圖與管腳圖 集成功率放大器種類很多，但從其內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，仍然是集成功率放大

36、器種類很多，但從其內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，仍然是多級(jí)直接耦合放大電路，由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)、偏置多級(jí)直接耦合放大電路，由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)、偏置電路等部分組成。電路等部分組成。 LM386是專為低損是專為低損耗電源設(shè)計(jì)的功率放耗電源設(shè)計(jì)的功率放大器，電源電壓范圍大器，電源電壓范圍為為5V18V，增益調(diào)節(jié)，增益調(diào)節(jié)范圍為范圍為20200，可以，可以通過引腳通過引腳1和引腳和引腳8之之間外接不同的阻容元間外接不同的阻容元件進(jìn)行調(diào)節(jié)。件進(jìn)行調(diào)節(jié)。1. 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1）LM386外接元件最少的用法外接元件最少的用法圖圖4-15 LM386外接元件最少的用法外接元件最少的用法+VCCuiRW10k 22

37、0 F10 0.1 F 8 12364758LM386電壓增益最大的用法電壓增益最大的用法圖圖4-16 LM386電壓增益最大的用法電壓增益最大的用法+VCCui220 F+10 0.1 F 8 12364758+20 F20 F +LM386RW10k 增益可調(diào)的用法增益可調(diào)的用法+VCCui220 F+10 0.1 F 8 1236475820 F +20 F RW2 20k LM386圖圖4-17 LM386的一般用法的一般用法RW110k 2）傻瓜）傻瓜175 傻瓜傻瓜175為為5腳單列腳單列直插塑封直插塑封OCL集成功集成功放，其外形和管腳排列放，其外形和管腳排列見圖見圖4-18，電

38、氣參數(shù)見，電氣參數(shù)見表表4-2-2（見教材（見教材P98） 傻瓜傻瓜175系列功放集成電路，是一種音響后級(jí)功放塊，系列功放集成電路，是一種音響后級(jí)功放塊，與普通功放集成電路相比，除了免外接任何元器件、免安裝調(diào)與普通功放集成電路相比，除了免外接任何元器件、免安裝調(diào)試即能正常工作外，還有其內(nèi)部采用絕緣柵場效應(yīng)管作末級(jí)推試即能正常工作外，還有其內(nèi)部采用絕緣柵場效應(yīng)管作末級(jí)推動(dòng)輸出，動(dòng)態(tài)頻響極寬，高低音均較為豐富。動(dòng)輸出，動(dòng)態(tài)頻響極寬，高低音均較為豐富。傻瓜傻瓜175V-9144175OUTINV+圖圖4-18傻瓜傻瓜175外型和管腳外型和管腳GND傻瓜傻瓜175V-9144175OUTINV+28V

39、-28V75W信號(hào)輸入信號(hào)輸入 圖圖4-19為傻瓜為傻瓜175的典型應(yīng)用電路。的典型應(yīng)用電路。3) TDA2009圖圖4-21 TDA2009的外形和管腳排列的外形和管腳排列 111TDA2009 TDA2009是一種較為常見且價(jià)格實(shí)惠的高保真雙聲是一種較為常見且價(jià)格實(shí)惠的高保真雙聲道音頻功率放大電路，電路內(nèi)設(shè)有短路保護(hù)和過熱自動(dòng)道音頻功率放大電路，電路內(nèi)設(shè)有短路保護(hù)和過熱自動(dòng)閉鎖保護(hù)裝置。常用于音頻功率放大，也可作為其它電閉鎖保護(hù)裝置。常用于音頻功率放大，也可作為其它電子設(shè)備中的功率放大。工作電源電壓范圍為子設(shè)備中的功率放大。工作電源電壓范圍為828V，在，在VCC=23V，RL=4時(shí)，每個(gè)

40、聲道輸出功率時(shí)，每個(gè)聲道輸出功率Po=10W。 利用利用TDA2009可以構(gòu)成可以構(gòu)成雙聲道雙聲道OTL電路，也可以電路，也可以構(gòu)成單聲道構(gòu)成單聲道BTL電路，電路，封裝形式為封裝形式為11腳單列直插塑腳單列直插塑封，其外形見圖封，其外形見圖4-21，引腳，引腳含義見表含義見表4-3，電氣特性參數(shù)，電氣特性參數(shù)見表見表4-4。 （見教材（見教材P99）雙聲道雙聲道OTL應(yīng)用電路應(yīng)用電路C3TDA20096220F1584210392.2F2.2F22F220F0.1FVCC1k1k1139392200F2200F0.1F0.1F100FL聲道聲道LinRinR聲道聲道C1C2C7C6C4C5C

41、8C9C10C11R5R1R2R3R4R6+圖圖4-22 TDA2009 OTL應(yīng)用電路（雙聲道）應(yīng)用電路（雙聲道） BTL應(yīng)用電路應(yīng)用電路RL8圖圖4-23 TDA2009 BTL應(yīng)用電路應(yīng)用電路TDA20096220F1584210392.2F2.2F22F220F0.1F+VCC=23V2k1k1139390.1F100FC1C2C3C4C5C6C7R6R1R2R3C8C90.1FR4R5+聲音聲音輸入輸入 4.3 放大電路的頻率響應(yīng)放大電路的頻率響應(yīng) 由于三極管本身具有電容效應(yīng)，以及放大電路中存在由于三極管本身具有電容效應(yīng)，以及放大電路中存在電抗元件電抗元件(如耦合電容和旁路電容如耦合

42、電容和旁路電容)，而對(duì)于不同頻率分量，而對(duì)于不同頻率分量，電抗元件所呈現(xiàn)的電抗值不同，因此，對(duì)不同頻率分量放電抗元件所呈現(xiàn)的電抗值不同，因此，對(duì)不同頻率分量放大器所呈現(xiàn)的放大倍數(shù)和產(chǎn)生的相位就不同，從而輸出信大器所呈現(xiàn)的放大倍數(shù)和產(chǎn)生的相位就不同，從而輸出信號(hào)的波形與輸入信號(hào)的波形產(chǎn)生了差異，即產(chǎn)生了失真，號(hào)的波形與輸入信號(hào)的波形產(chǎn)生了差異，即產(chǎn)生了失真，此種失真稱為頻率失真，它包括幅度失真和相位失真。由此種失真稱為頻率失真，它包括幅度失真和相位失真。由于它們是線性電抗元件引起的失真，因此，又稱為線性失于它們是線性電抗元件引起的失真，因此，又稱為線性失真。此時(shí)，放大電路的放大倍數(shù)是頻率的函數(shù)，

43、我們把這真。此時(shí)，放大電路的放大倍數(shù)是頻率的函數(shù)，我們把這種函數(shù)關(guān)系稱為放大電路的頻率特性。種函數(shù)關(guān)系稱為放大電路的頻率特性。 )(AA)()(A(f)eA)(AAuuujuuu)(ffffff 4.3.1 頻率響應(yīng)概述頻率響應(yīng)概述1.一階一階RC電路的頻率響應(yīng)電路的頻率響應(yīng)ffLLj11j11Cj1RRiUoUuA （幅頻特性）（幅頻特性）（相頻特性）（相頻特性） RCarctgffarctg)ff(fjfLLL 11111A2u) ) 高通電路的頻率響應(yīng)高通電路的頻率響應(yīng)+_CRiU oU 為低端截止頻率為低端截止頻率通常稱通常稱，LLLL2121fRCfRC RCarctgffarctg

44、ffjffLLL 1)(1111AA2uu) ) 高通電路的頻率響應(yīng)高通電路的頻率響應(yīng) 90450f(c)相頻特性相頻特性AU10f(b)幅頻特性幅頻特性 2。，；當(dāng)當(dāng)，。，。時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)作作為為極極限限情情況況又又叫叫作作半半功功率率點(diǎn)點(diǎn)頻頻率率因因此此的的入入功功率率由由于于此此事事輸輸出出功功率率為為輸輸時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)ouLouLLouL90A,0, 1A2145,21A, Lfffffffff+_CRiU oU fL2) 2) 低通電路的頻率響應(yīng)低通電路的頻率響應(yīng)Hjffj1RCj1Cj1RCjH1111iUoUuA RCarctgffarctgffffj H2HHu)(1111A（幅頻特性）（

45、幅頻特性）（相頻特性）（相頻特性）+_CR(a)電路電路 iU oU 為為高高端端截截止止率率，通通常常稱稱，HHHH2121fRCfRC 2) 2) 低通電路的頻率響應(yīng)低通電路的頻率響應(yīng) RCarctgffarctgffffj H2HHu)(1111AuA+_CRiU oU 。，；當(dāng)當(dāng)時(shí)時(shí)，情情況況，當(dāng)當(dāng)功功率率點(diǎn)點(diǎn)頻頻率率。作作為為極極限限又又叫叫作作半半，因因此此輸輸出出功功率率為為輸輸入入功功率率的的。由由于于此此時(shí)時(shí)時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)oHuHouHHouH90A,0, 1A2145,21A, fffffffff -90-450f(c)相頻特性相頻特性10f(b)幅頻特性幅頻特性 Au2fH 用

46、對(duì)數(shù)表示的功率放大倍數(shù)稱功率增益，其國用對(duì)數(shù)表示的功率放大倍數(shù)稱功率增益，其國際單位為際單位為“貝爾貝爾”（）（）, 工程上常取它的十分之一工程上常取它的十分之一作單位，稱為作單位，稱為 “分貝分貝”（dB）2.對(duì)數(shù)頻率特性（波特圖）對(duì)數(shù)頻率特性（波特圖） 人們的聽覺和聲波強(qiáng)度的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系，例如，人們的聽覺和聲波強(qiáng)度的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系，例如，放大器將語音信號(hào)從放大器將語音信號(hào)從10mW放大到放大到W時(shí)，其功率增時(shí)，其功率增加倍數(shù)加倍數(shù)AP=100，但人耳感覺到強(qiáng)度只增加了倍，但人耳感覺到強(qiáng)度只增加了倍，即：即：GP=lgAP=lg100 =2 GP=lgAP(B)=10lg AP(dB)1貝

47、爾貝爾 = 10 分貝分貝 1B = 10 dB 雖然一般情況下，放大器的輸入電阻和輸出電阻雖然一般情況下，放大器的輸入電阻和輸出電阻不一定相等，習(xí)慣上仍采用上述方法描述放大能力，不一定相等，習(xí)慣上仍采用上述方法描述放大能力，并不失一般性并不失一般性。只差一個(gè)固定常數(shù)。只差一個(gè)固定常數(shù) 假設(shè)，放大器的輸入電阻和輸出電阻相等，則：假設(shè)，放大器的輸入電阻和輸出電阻相等，則：2.對(duì)數(shù)頻率特性（波特圖）對(duì)數(shù)頻率特性（波特圖）(dB)20lgAUU20lgUU10lg(dB)10lgAGuio220PPi 上式為用電壓放大倍數(shù)表示的功率增益，簡稱增上式為用電壓放大倍數(shù)表示的功率增益，簡稱增益。益。同理可

48、得用電流放大倍數(shù)表示的增益表達(dá)式為：同理可得用電流放大倍數(shù)表示的增益表達(dá)式為：(dB)20lgAII20lgII10lg(dB)10lgAGiio2i2oPP oiRRlg 用對(duì)數(shù)表示放大倍數(shù)，既符合人們感覺的實(shí)際用對(duì)數(shù)表示放大倍數(shù)，既符合人們感覺的實(shí)際情況，又可提供運(yùn)算上的方便。比如一個(gè)多級(jí)放大情況，又可提供運(yùn)算上的方便。比如一個(gè)多級(jí)放大器，其總的放大倍數(shù)為：器，其總的放大倍數(shù)為：PnP2P1PAAAA unu2u1PnP2P1PPA20A20A20A10A10A10A10Glglglglglglglg 若用分貝表示，則為：若用分貝表示，則為：這就把這就把乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為加法運(yùn)算乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為

49、加法運(yùn)算了。即了。即 n1iuiuA20A20lglg 放大電路的輸入信號(hào)的頻率范圍常常在幾赫到幾放大電路的輸入信號(hào)的頻率范圍常常在幾赫到幾百兆赫，放大倍數(shù)可從幾十倍到幾百萬倍變化。為了百兆赫，放大倍數(shù)可從幾十倍到幾百萬倍變化。為了在同一坐標(biāo)系中表示如此寬的變化范圍，畫頻率特性在同一坐標(biāo)系中表示如此寬的變化范圍，畫頻率特性曲線時(shí)常采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。曲線時(shí)常采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。波特圖波特圖用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示的頻率特性曲線叫波特圖用對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示的頻率特性曲線叫波特圖。 用對(duì)數(shù)坐標(biāo)可以將高端壓縮，將低端拉伸。用對(duì)數(shù)坐標(biāo)可以將高端壓縮，將低端拉伸。 幅頻特性的橫軸采用對(duì)數(shù)刻度幅頻特性的橫軸采用對(duì)數(shù)刻度lg f ，縱

50、軸按縱軸按20lgAu(dB)進(jìn)行刻度；進(jìn)行刻度； 相頻特性的橫軸采用對(duì)數(shù)刻度相頻特性的橫軸采用對(duì)數(shù)刻度lg f , 縱軸仍按角縱軸仍按角度進(jìn)行刻度，因此，稱此種坐標(biāo)為半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖。度進(jìn)行刻度，因此，稱此種坐標(biāo)為半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖。1）高通電路的波特圖）高通電路的波特圖)(110)(120A2022ufflgfflglgLL -3dB,-10lg2lgA20u 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)Lff,ffL0lgA20u 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng),fflgfflgffLLL2020lgA20u 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng) 90頻率每下降頻率每下降10倍，增益下降倍，增益下降20dB。 45 RCarctgffarctgL 1 fL10fL0.1fL2

51、0dB/10倍頻程倍頻程 f20lgAu/dB0-3f +90o+45o0o(a)(b)以以f = 0.1fL和和f = 10 fL為拐點(diǎn)為拐點(diǎn)當(dāng)當(dāng)f 0.1fL時(shí)，時(shí)， 90fL10fL0.1fL20dB/10倍頻程倍頻程 ff20lgAu/dB +90o+45o0o0-3(a)(b)在在0.1fL與與10 fL之間時(shí)，之間時(shí)， -45/10倍頻程。倍頻程。最大誤差為最大誤差為-3dB，發(fā)生在，發(fā)生在f = fL處。處。以以f = fL為拐點(diǎn)，當(dāng)為拐點(diǎn)，當(dāng)f fL時(shí)，為時(shí)，為20lgAu=0；fflglgL20A20u 高通電路頻率特性的近似高通電路頻率特性的近似5.71o當(dāng)當(dāng)f fL時(shí)，時(shí)

52、，Hu20A20fflglg （2）相頻近似）相頻近似 低通電路頻率特性的近似低通電路頻率特性的近似其最大誤差為其最大誤差為-3dB，發(fā)生在，發(fā)生在f = fH處。處。以以f = 0.1fH和和f = 10 fH為拐點(diǎn)，為拐點(diǎn)，當(dāng)當(dāng)f 0.1fH時(shí)，時(shí)， 0；當(dāng)當(dāng) f 10 fH時(shí)，時(shí)， -90近似。近似。在在0.1fH與與10 fH之間，之間， -45/10倍頻程。倍頻程。（最大誤差為最大誤差為5.71，分別發(fā)生在，分別發(fā)生在 f = 0.1fH和和f = 10 fH處。處。（1）幅頻近似：）幅頻近似： 以以 f = fH為拐點(diǎn)，當(dāng)為拐點(diǎn)，當(dāng) f fH時(shí)，時(shí)，20lgAu=0； 在在分析放大

53、電路的頻率響應(yīng)時(shí)，一般將分析放大電路的頻率響應(yīng)時(shí)，一般將輸入信號(hào)的頻率范圍分為低頻、中頻和高頻輸入信號(hào)的頻率范圍分為低頻、中頻和高頻三個(gè)頻段。在中頻段，由于電容可以不考慮三個(gè)頻段。在中頻段，由于電容可以不考慮（耦合電容和旁路電容可視為短路，三極管（耦合電容和旁路電容可視為短路，三極管結(jié)電容可視為開路），中頻電壓放大倍數(shù)結(jié)電容可視為開路），中頻電壓放大倍數(shù)Aum基本上不隨頻率而變化，也無附加相移。對(duì)基本上不隨頻率而變化，也無附加相移。對(duì)共發(fā)射極放大電路來說，輸出電壓和輸入電共發(fā)射極放大電路來說，輸出電壓和輸入電壓反壓反相。相。4.3.2 單管放大電路的頻率響應(yīng)單管放大電路的頻率響應(yīng) 在在低頻段，

54、由低頻段，由耦合電容耦合電容的容抗變大，使電壓放大的容抗變大，使電壓放大倍數(shù)倍數(shù)Au變小，同時(shí)也將在輸出和輸入電壓間產(chǎn)生相移。變小，同時(shí)也將在輸出和輸入電壓間產(chǎn)生相移。一般定義：當(dāng)放大倍數(shù)下降到中頻率放大倍數(shù)的一般定義：當(dāng)放大倍數(shù)下降到中頻率放大倍數(shù)的0.707倍時(shí)，即倍時(shí)，即 時(shí)的頻率稱為下限頻率時(shí)的頻率稱為下限頻率fL。 在在高頻段，由于三極管高頻段，由于三極管結(jié)電容或分布電容結(jié)電容或分布電容的容抗的容抗不可忽略，當(dāng)頻率上升時(shí)，容抗減小，使加至放大電不可忽略，當(dāng)頻率上升時(shí)，容抗減小，使加至放大電路的輸入信號(hào)減小，從而使放大倍數(shù)下降，同時(shí)也會(huì)路的輸入信號(hào)減小，從而使放大倍數(shù)下降，同時(shí)也會(huì)在輸

55、出電壓與輸入電壓間產(chǎn)生附加相移。與低端在輸出電壓與輸入電壓間產(chǎn)生附加相移。與低端一樣，一樣，當(dāng)當(dāng)電壓放大倍數(shù)下降到中頻區(qū)放大倍數(shù)的電壓放大倍數(shù)下降到中頻區(qū)放大倍數(shù)的0.707倍時(shí)，倍時(shí)，即即 時(shí)的時(shí)的頻率為上限頻率頻率為上限頻率fH。4.3.2 單管放大電路的頻率響應(yīng)單管放大電路的頻率響應(yīng)2AAumuH 2AAumuL 通頻帶通頻帶我們稱我們稱上限頻率與下限頻率之差為通頻帶。上限頻率與下限頻率之差為通頻帶。LHbwfff 式（式（4-9）表征放大電路對(duì)不同頻率的輸入信號(hào)）表征放大電路對(duì)不同頻率的輸入信號(hào)的響應(yīng)能力，它是放大電路的重要技術(shù)指標(biāo)之一。為的響應(yīng)能力，它是放大電路的重要技術(shù)指標(biāo)之一。為

56、了定量描述放大電路的頻率特性，首先給出三極管的了定量描述放大電路的頻率特性，首先給出三極管的高頻等效電路。高頻等效電路。（4-9）（a）中頻等效電路）中頻等效電路ebcbI ber1.三極管的高頻等效電路三極管的高頻等效電路考慮結(jié)電容的等效電路考慮結(jié)電容的等效電路4.3.2 單管放大電路的頻率響應(yīng)單管放大電路的頻率響應(yīng)bbb rcb（b）考慮基區(qū)體電阻的中頻等效電路）考慮基區(qū)體電阻的中頻等效電路eeb rebmUg ebcmUIg 跨導(dǎo)：跨導(dǎo)：EQTCQTIUIUeb reb rTEQUI ebmebbcUgUIIeb rTCQUI 1.三極管的高頻等效電路三極管的高頻等效電路考慮結(jié)電容的等效

57、電路考慮結(jié)電容的等效電路4.3.2 單管放大電路的頻率響應(yīng)單管放大電路的頻率響應(yīng)bbb rcb（b）中）中頻等效電路頻等效電路eeb rebmUg （C）高頻等效電路）高頻等效電路eC cbbeb rebmUg C ebceUUK ebceUUK 電壓增益：電壓增益：發(fā)射結(jié)電容：發(fā)射結(jié)電容C ：集電結(jié)電容：集電結(jié)電容C 1.三極管的高頻等效電路三極管的高頻等效電路考慮結(jié)電容的等效電路考慮結(jié)電容的等效電路（b）高頻等效電路）高頻等效電路eC cbbeb rebmUg C C 等效到等效到b -e間電間電容：容： CK1KC )CK(1C C 等效到等效到c-e間電容：間電容： （c）單向化后的高

58、頻等效電路）單向化后的高頻等效電路eC bb ceb r CebmUg Cbb rK)C(1 CK1K （d）簡化的高頻等效電路）簡化的高頻等效電路eb bcebmUg eb r Cbb r（c）單向化后的高頻等效電路）單向化后的高頻等效電路eC bb ceb r CebmUg Cbb r1.三極管的高頻等效電路三極管的高頻等效電路考慮結(jié)電容的等效電路考慮結(jié)電容的等效電路K)C(1CC CK1KC ebceUUK ebg rmTEQUI TCQUI 2.單管放大電路的頻率響應(yīng)單管放大電路的頻率響應(yīng) 為了既能夠說明問為了既能夠說明問題，又能簡化分析，采題，又能簡化分析，采用圖用圖4-29 （a）

59、所示的）所示的共射基本放大電路共射基本放大電路 , 圖圖（b）為考慮頻率響應(yīng)）為考慮頻率響應(yīng)的簡化交流等效電路。的簡化交流等效電路。圖圖4-29 （b）考慮頻率影響的等效電路）考慮頻率影響的等效電路cRceRSRLbb C CRbsU iU oU eb rbb rebmUg RLRSRb+VCCRcsU VTCoU iU 圖圖4-29 （a）共射基本放大電路）共射基本放大電路忽略電容影響以后的電路即為中頻等效電路。忽略電容影響以后的電路即為中頻等效電路。1） 中頻特性中頻特性eRLRcRSbb cRbsU oU iU ebU eb rbb rebmUg 中頻電壓放大倍數(shù)中頻電壓放大倍數(shù)beLi

60、oumRUUAr = rb e gm)Rg(RRRLbeebsiim rrumsiiusmARRRA )Rg(Lbeebm rr2) 頻率特性：頻率特性：R sCC RLRcsU ebU oU oU b ce戴維南等效電路戴維南等效電路cRceRSRLbb C CRbsU iU oU eb rbb rebmUg ssiiiSURRRUUbeebbeeb rrrrebcmoURgU )/RR/(Rsbsbbeb rr)CR(Rj1111CRj11ALcsusm HLj11j11Ausmffff ,f,f,f 2)CR(R21CR21LcLsH2）頻率特性：）頻率特性：R sC C RLRcsou