第9章基本放大電路

1、第第 9 章章 基本放大電路基本放大電路9.1 放大電路的工作原理放大電路的工作原理9.2 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析9.3 放大電路的動(dòng)態(tài)分析放大電路的動(dòng)態(tài)分析9.8 功率放大電路功率放大電路9.5 場(chǎng)效晶體管基本放大電路場(chǎng)效晶體管基本放大電路9.6 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路9.7 差分放大電路差分放大電路9.4 雙極型晶體管基本放大電路雙極型晶體管基本放大電路分析與思考分析與思考教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求練習(xí)題練習(xí)題返回主頁(yè)返回主頁(yè)掌握掌握理解理解大寫(xiě)字母及大寫(xiě)下標(biāo)，如大寫(xiě)字母及大寫(xiě)下標(biāo)，如UBE表示直流信號(hào)；表示直流信號(hào)；小寫(xiě)字母及小寫(xiě)下標(biāo)，如小寫(xiě)字母及小寫(xiě)下標(biāo)，如uo 表示交流

2、信號(hào)；表示交流信號(hào)；大寫(xiě)字母及小寫(xiě)下標(biāo)，如大寫(xiě)字母及小寫(xiě)下標(biāo)，如Uo 表示交流信號(hào)有效值；表示交流信號(hào)有效值；小寫(xiě)字母大寫(xiě)下標(biāo)，如小寫(xiě)字母大寫(xiě)下標(biāo)，如uBE表示疊加的交直流信號(hào)。表示疊加的交直流信號(hào)。關(guān)于本章文字符號(hào)的約定關(guān)于本章文字符號(hào)的約定9.1 放大電路的工作原理放大電路的工作原理 放大器的作用：把微弱的電信號(hào)（電壓、電流放大器的作用：把微弱的電信號(hào)（電壓、電流和功率）放大到所需的量級(jí)。和功率）放大到所需的量級(jí)。（一）電路（一）電路下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回共發(fā)射極基本電路共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+l各元件的作用各元件的作用

3、晶體管晶體管T-放大元件放大元件, , iC= iB。要保證集電要保證集電結(jié)反偏結(jié)反偏, ,發(fā)射結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏, ,使晶體管工作在放使晶體管工作在放大區(qū)大區(qū) ?；鶚O電源基極電源EB與基極與基極電阻電阻RB-使發(fā)射結(jié)使發(fā)射結(jié) 處于正偏，并提供處于正偏，并提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流。流。ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回集電極電源集電極電源EC -為為電路提供能量。并保電路提供能量。并保證集電結(jié)反偏。證集電結(jié)反偏。集電極電阻集電極電阻RC-將將電流放大轉(zhuǎn)變?yōu)殡婋娏鞣糯筠D(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯?。壓放大。耦合電容耦合電容C1 、C2

4、 -隔離輸入、輸出隔離輸入、輸出與放大電路的直流與放大電路的直流聯(lián)系，使交流信號(hào)聯(lián)系，使交流信號(hào)順利輸入、輸出，順利輸入、輸出，一般為微法級(jí)。一般為微法級(jí)。信信號(hào)號(hào)源源負(fù)載負(fù)載共發(fā)射極基本電路共發(fā)射極基本電路ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+l各元件的作用各元件的作用下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回單電源供電電路單電源供電電路雙電源共發(fā)射極基本電路雙電源共發(fā)射極基本電路+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE直流量直流量：大寫(xiě)字母，大寫(xiě)下標(biāo)大寫(xiě)字母

5、，大寫(xiě)下標(biāo)，如如 IB交流量：小寫(xiě)字母，小寫(xiě)下標(biāo)交流量：小寫(xiě)字母，小寫(xiě)下標(biāo)，如如 ib混合量：小寫(xiě)字母，大寫(xiě)下標(biāo)混合量：小寫(xiě)字母，大寫(xiě)下標(biāo)，如如 iB下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回iB = IB + ib( (二二) )信號(hào)放大過(guò)程信號(hào)放大過(guò)程靜態(tài)：未加輸入信號(hào)時(shí)放大器的工作狀態(tài)。靜態(tài)：未加輸入信號(hào)時(shí)放大器的工作狀態(tài)。 動(dòng)態(tài)：加上輸入信號(hào)時(shí)放大器的工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)：加上輸入信號(hào)時(shí)放大器的工作狀態(tài)。下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCE

6、iCiBiE靜態(tài)：未加輸入信號(hào)時(shí)放大器的工作狀態(tài)。靜態(tài)：未加輸入信號(hào)時(shí)放大器的工作狀態(tài)。 動(dòng)態(tài)：加上輸入信號(hào)時(shí)放大器的工作狀態(tài)。動(dòng)態(tài)：加上輸入信號(hào)時(shí)放大器的工作狀態(tài)。下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié) uCE = UCC iC RC uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uo分析與思考分析與思考下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)C1位置位置PNP型型Ucc；C極性極性下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)C極性極性直流通路直流通路( ( I IB B 、 I IC C 、 U UCECE ) )對(duì)直流信號(hào)電容對(duì)直流信

7、號(hào)電容 C C 可看作開(kāi)路（即將電容斷開(kāi)）可看作開(kāi)路（即將電容斷開(kāi)）斷開(kāi)斷開(kāi)斷開(kāi)斷開(kāi)+ +U UCCCCR RB BR RC CT T+ + +U UBEBEU UCECEI IC CI IB BI IE E+U+UCCCCR RS Se es sR RB BR RC CC C1 1C C2 2T T+ + + +R RL Lu ui i+ +u uo o+ + + +u uBEBEu uCECEi iC Ci iB Bi iE ER RB BR RC Cu ui iu uO OR RL LR RS Se es s+ + + +C C 可看作短路。直可看作短路。直流電源對(duì)交流可看流電源對(duì)交流可

8、看作短路。作短路。短路短路短路短路對(duì)地短路對(duì)地短路+U+UCCCCR RS Se es sR RB BR RC CC C1 1C C2 2T T+ + + +R RL Lu ui i+ +u uo o+ + + +u uBEBEu uCECEi iC Ci iB Bi iE E9.2 放大電路的靜態(tài)分析放大電路的靜態(tài)分析( (一一) )靜態(tài)工作點(diǎn)的確定靜態(tài)工作點(diǎn)的確定(1)(1)圖解法圖解法 靜態(tài)工作點(diǎn)：在晶體三極管輸入、輸出特性上所靜態(tài)工作點(diǎn)：在晶體三極管輸入、輸出特性上所對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn) Q ( (I IB、IC、UCE ) )。由電路結(jié)構(gòu)由電路結(jié)構(gòu) IB Q輸入特性輸入特性由由I

9、B值值 一條曲線一條曲線輸出特性輸出特性下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)直流負(fù)載線（直流負(fù)載線（UCEUCCICRC)相交相交 Q (2)(2)估算法估算法下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)BBECCB RUUI BCCBRUI BC II 當(dāng)當(dāng)UBE IB 通常?。和ǔＨ。?I2（510 ）IB故故B 點(diǎn)電位基本被固定。點(diǎn)電位基本被固定。2B1B2BCCBRRRUU 下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié) 共射放大電路共射放大電路分壓偏置共射放大電路分壓偏置共射放大電路(2)(2)靜態(tài)分析靜態(tài)分析下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下

10、一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)iCC2B1B2BURRRVB EBEBECRUVII CB IIEECCCCCERIRIUU VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSuS+ 對(duì)交流：對(duì)交流：旁路電旁路電容容 CE 將將R 短路短路， R 不起作用不起作用， Au，ri，ro與固定偏置電與固定偏置電路相同路相同。旁路電容旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSuS+(3)(3)動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSuS+iUiIbIcIoUbISUbeLrRAu iB1B2be/rRRrCoRr

11、 RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSuS+eIiUiIbIcIoUbISUEbeL) 1(RrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr eIiUiIbIcIoUbISU無(wú)旁路電容無(wú)旁路電容CE有旁路電容有旁路電容CEEbeL) 1(RrRAu Au減小減小beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr ri 提高提高ro不變不變分壓式偏置電路分壓式偏置電路下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)例例 電路如圖所示，求：電路如圖所示，求：(1) 放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)；放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)；(2)

12、畫(huà)出放畫(huà)出放大器的微變等效電路大器的微變等效電路 (有有CE、無(wú)、無(wú)CE )；(3) 放大器的電壓放大倍放大器的電壓放大倍數(shù)數(shù) Au (有有CE、無(wú)、無(wú)CE)；(4) 放大器的輸入、輸出放大器的輸入、輸出電阻（有電阻（有CE、無(wú)、無(wú)CE）；（）；（5）若測(cè)得輸出波形為）若測(cè)得輸出波形為 判斷放大器出現(xiàn)的是何種失真，如何消除失真？（判斷放大器出現(xiàn)的是何種失真，如何消除失真？（6）若輸入）若輸入信號(hào)為信號(hào)為 ，輸出正常波形，則，輸出正常波形，則UO多大？多大？+_+UCCRERCCEIEICIBRB1RB2uouiRL3.3k180k20k1.3k3.3k20V解解（1）V2CC2B1B2BB U

13、RRRUmA1EBEBE RUUIV15.4EECCCCCE RIRIUUA20mA0.021EB IImA1BC II tuoO下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)mV3140sin210itu =50，硅管，硅管（2）+_RB1RB2RCRLrbeuiuoicib ibii有有CE：+_RB1RB2RCRLrbeuiuoicib ibiiRE無(wú)無(wú)CE：下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)（3 3）152626200Cbe Irk1.65/LCL RRR541.5261.6550beLu rRARB2uo+_RB1RCRLrbeuiicib ibi

14、i下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)無(wú)無(wú)CE：icibii+_RB1RB2RCRLrbeuiuo ibRE2 . 1)1(EbeLu RrRA 有有CE：（4 4）有有CE：+_RB1RB2RCRLrbeuiuoicib ibii無(wú)無(wú)CE：icibii+_RB1RB2RCRLrbeuiuo ibRE下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié) k5 . 1/bebeB2B1irrRRr k3 . 3CoRr k2 .14)1 (/EbeB2B1iRrRRr k3 . 3CoRr+_+UCCRERCCEIEICIBRB2RB1uouiRL3.3k180k20

15、k1.3k3.3k20V 若要消除失真必須改若要消除失真必須改變變RB1與與RB2的比例，適當(dāng)?shù)谋壤?，適當(dāng)抬高放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，抬高放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，如：適當(dāng)調(diào)節(jié)如：適當(dāng)調(diào)節(jié)RB1使其使其變變小，小，則抬高了則抬高了IB。（5）因?yàn)楣采錁O單級(jí)放大器的）因?yàn)楣采錁O單級(jí)放大器的 uo 與與 ui 反相，據(jù)反相，據(jù) uo 的波形的波形可以判斷出可以判斷出 ui的波形為的波形為 因此可以判斷出由于放大因此可以判斷出由于放大器的器的靜態(tài)工作點(diǎn)太低靜態(tài)工作點(diǎn)太低，在，在 ui 的前半個(gè)周期當(dāng)?shù)那鞍雮€(gè)周期當(dāng) ui UBE 時(shí)，三時(shí)，三極管發(fā)生了截止，使極管發(fā)生了截止，使 uo 失真，因此該失真為截止失真

16、。失真，因此該失真為截止失真。 ui to下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)（6 6）54oiu UUAmV5401054uo iUAU（二）共集放大電路（二）共集放大電路(1) (1) 電路組成電路組成下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)+_+UCCRERBuouiC1C2 因?qū)涣餍盘?hào)而言，集電極是輸入與輸出回因?qū)涣餍盘?hào)而言，集電極是輸入與輸出回路的公共端，所以是路的公共端，所以是共集電極放大電路共集電極放大電路。 因從發(fā)射極輸出，所以稱(chēng)射極輸出器。因從發(fā)射極輸出，所以稱(chēng)射極輸出器。(2) (2) 靜態(tài)分析靜態(tài)分析下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一

17、頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)EBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+us+RSBCIILEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISUeIREiI(3) (3) 動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISUeIREiI Lb

18、eBi)1 (/RrRr LEL/RRR iriiIUri bRiBIIU )(EebebiLRRIrIU/ / /)/()1 (EbbebLRRIrI)/)(1 (EbeibLRRrUIB BR RB BRUIibesbeo1rRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通通常常：rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIorbeorrLbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr besbeo1rRrr9.6 多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路（一）多級(jí)放大電路（一）多級(jí)放大電路+_RE1RCR

19、B1RB2ui_+UCCRB3uoRE2圖圖 9.9.2 直接耦合直接耦合下一節(jié)下一節(jié)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)返返 回回上一節(jié)上一節(jié)+_RE1RCRB1RB2ui+_+UCCRB3uo+RE2+圖圖 9.9.1 阻容耦合阻容耦合（三）動(dòng)態(tài)（三）動(dòng)態(tài)(1)(1)電壓放大倍數(shù)：電壓放大倍數(shù)：2u1uuAAA 注：注：1o2S2i1L,rRrR (2)(2)輸入電阻：輸入電阻：1iirr (3)(3)輸出電阻：輸出電阻：2oorr （二）靜態(tài)（二）靜態(tài)阻容耦合式：阻容耦合式：由于耦合電容的隔直作用，各級(jí)有由于耦合電容的隔直作用，各級(jí)有各自獨(dú)立各自獨(dú)立 的靜態(tài)工作點(diǎn)的靜態(tài)工作點(diǎn)，可分別按前述方法求解。

20、，可分別按前述方法求解。直接耦合式：直接耦合式：由于前后級(jí)直接相連，故前后級(jí)的由于前后級(jí)直接相連，故前后級(jí)的工作點(diǎn)相工作點(diǎn)相 互制約互制約，必須配合妥當(dāng)，不能獨(dú)立求解各級(jí)，必須配合妥當(dāng)，不能獨(dú)立求解各級(jí) 靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)。1 ir1orSR信號(hào)源信號(hào)源放大電路放大電路ISUi1Ii1Ui1O1UAO1UO1I2ir2orLR負(fù)載負(fù)載放大電路放大電路IIi2Ii2Ui2O2UAO2UO2I零點(diǎn)漂移P263 電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，在理想的情況下，兩管的特性及電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。對(duì)應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差動(dòng)放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差動(dòng)放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。 + +U UCCCCu uo ou ui1i1R RC CR RB2B2T T1 1R RB1B1R RC Cu ui2i2R RB2B2R RB1B1+ + + +T T2 2兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸入、兩個(gè)輸出兩個(gè)輸出兩管兩管靜態(tài)工靜態(tài)工作點(diǎn)相同作點(diǎn)相同9.7 9.7 差分放大電路差分放大電路( (一一) ) 工作原理工作原理u uo o