基本放大電路

1、會(huì)計(jì)學(xué)1基本放大電路基本放大電路第1頁/共143頁第2頁/共143頁第3頁/共143頁ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第4頁/共143頁ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第5頁/共143頁ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第6頁/共143頁+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第7頁/共143頁UBEIBICUCE無輸入信號(hào)無輸入信號(hào)(ui = 0

2、)時(shí)時(shí) uo = 0uBE = UBEuCE = UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtO+UCCRBRCC1C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiE第8頁/共143頁ICUCEOIBUBEOQIBUBEQUCEIC第9頁/共143頁UBEIB無輸入信號(hào)無輸入信號(hào)(ui = 0)時(shí)時(shí): uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoICui+UCCRBRCC1C2T+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO第10頁/共143頁+集電極電流直流分

3、量交流分量動(dòng)態(tài)分析iCtOiCtICOiCticO靜態(tài)分析第11頁/共143頁uitOuotO第12頁/共143頁第13頁/共143頁第14頁/共143頁+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )對(duì)直流信號(hào)電容 C 可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIE第15頁/共143頁RBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作可看作短路。忽略電源的內(nèi)短路。忽略電源的內(nèi)阻，電源的端電壓恒阻，電源的端電壓恒定，直流電源對(duì)交流定，直流電源對(duì)交流可看作短路。可看作短路。+UCCRS

4、esRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE短路短路對(duì)地短路第16頁/共143頁放大電路無信號(hào)輸入（ui = 0）時(shí)的工作狀態(tài)。估算法、圖解法。各極電壓電流的直流分量。放大電路的直流通路。 (1)靜態(tài)工作點(diǎn)Q：IB、IC、UCE 。靜態(tài)分析：確定放大電路的靜態(tài)值。第17頁/共143頁BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根據(jù)電流放大作用根據(jù)電流放大作用CEOBC III BB II 當(dāng)UBE UCC時(shí)，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第18頁/共143頁已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB040

5、30012. RUImAmABC51040537. II VV CCCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第19頁/共143頁)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由KVL可得出由KVL可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB第20頁/共143頁常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfIUCE = UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIB第21頁/共143頁UCE /VIC/mAOBBECCBRUUI CtanR1 ICQ

6、UCEQCCCRUUCC常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfI直流負(fù)載線Q由IB確定的那條輸出特性與直流負(fù)載線的交點(diǎn)就是Q點(diǎn)第22頁/共143頁第23頁/共143頁 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個(gè)線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個(gè)線性元件。 晶體管在小信號(hào)（微變量）情況下工作。因此，在靜態(tài)工作點(diǎn)附近小范圍內(nèi)的特性曲線可用直線近似代替。 利用放大電路的微變等效電路分析計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro等。第24頁/共143頁)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu O第25頁/共143頁CEBCUII CEb

7、cUii BCCEceIIUr BcceIiu O第26頁/共143頁ibicicBCEib ib晶體三極管晶體三極管微變等效電路微變等效電路ube+ +- -uce+ +- -ube+ +- -uce+ +- -rbeBEC 晶體管的晶體管的B、E之間之間可用可用rbe等效代替。等效代替。 晶體管的晶體管的C、E之間可用一之間可用一受控電流源受控電流源ic= ib等效代替。等效代替。第27頁/共143頁ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+-+-RSiiRBRCuiuORL+-RSeS+-ibicBCEii第28頁/共143頁ibiceSrbe ibRBRCRLEB

8、Cui+ +- -uo+-+-RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+-+-RS第29頁/共143頁bebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+-+-RS第30頁/共143頁 LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbeRBRCRLEBC+ +- -+-+-RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu 第31頁/

9、共143頁iii IUr 輸入電阻輸入電阻SESRiIiUirSESRiIiU第32頁/共143頁iiIUri beB/rR 時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+-+-RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+-+-RSririBRIBRI第33頁/共143頁oUoEoooIUr 輸出電阻：輸出電阻：oUSE第34頁/共143頁iUiIbIcIoUbISErbeRBRCR

10、LEBC+ +- -+-+-RSCoooRIUr 例例3：求求ro的步驟：的步驟：(1) 斷開負(fù)載斷開負(fù)載RLoU (3) 外加電壓oI (4) 求or外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以 (2) 令 或0i U0S E第35頁/共143頁rbeRBRLEBC+ +- -+-+-RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbeo1/11RRRrr 外加oIor1) 斷開負(fù)載RLoU3) 外加電壓oI4) 求2) 令 或0i U0S EERI第36頁/共143頁DC交流負(fù)載線 直流負(fù)載

11、線L1tanR 流流負(fù)負(fù)載載線線更更陡陡。交交流流負(fù)負(fù)載載線線比比直直所所以以因因?yàn)闉?RRCL IC/mA4321O4812162080mAA60mA40mA20mAUCE/VQ第37頁/共143頁QuCE/VttiB/m mAIBtiC/mAICiB/m mAuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuo第38頁/共143頁Q2uOUCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/VOOOQ1第39頁/共143頁uiuOtiB/m mAiB/m mAuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE第40頁/共

12、143頁第41頁/共143頁 在固定偏置放大電路中，當(dāng)溫度升高時(shí)，UBE、 、 ICBO 。 上式表明，當(dāng)UCC和 RB一定時(shí)， IC與 UBE、 以及 ICEO 有關(guān)，而這三個(gè)參數(shù)隨溫度而變化。CBOBBECCCEOBC)1( IRUUIII 溫度升高時(shí)， IC將增加，使Q點(diǎn)沿負(fù)載線上移。第42頁/共143頁iCuCEQQ 固定偏置電路的工作點(diǎn)Q點(diǎn)是不穩(wěn)定的，為此需要改進(jìn)偏置電路。當(dāng)溫度升高使 IC 增加時(shí)，能夠自動(dòng)減少IB，從而抑制Q點(diǎn)的變化，保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。O第43頁/共143頁B2II 若若滿滿足足： 基極電位基本恒定，不隨溫度變化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2

13、B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+第44頁/共143頁VBEBEBECRUVII BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+第45頁/共143頁從從Q點(diǎn)點(diǎn)穩(wěn)定的角度來穩(wěn)定的角度來看似乎看似乎I2、VB越大越好。越大越好。但但 I2 越大，越大，RB1、RB2必須取得較小，將增加必須取得較小，將增加損耗，降低輸入電阻。損耗，降低輸入電阻。而而VB過高必使過高必使VE也增也增高，在高，在UCC一定時(shí)，勢(shì)一定時(shí)，勢(shì)必使必使UCE減

14、小，從而減減小，從而減小放大電路輸出電壓的小放大電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)范圍。動(dòng)態(tài)范圍。I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+第46頁/共143頁VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定第47頁/共143頁CC2B1B2BBURRRV EBEBECRUVII CBII VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+)(ECCCCEEC

15、CCCCERRIURIRIUU 第48頁/共143頁 對(duì)交流：旁路電容 CE 將R 短路， R 不起作用， Au，ri，ro與固定偏置電路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+第49頁/共143頁RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRI第50頁/共143頁EbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr 第51頁/共143頁RB1RCC1C2RB2CERER

16、L+UCCuiuo+RSeS+？即：即： Sos EUAu考慮信號(hào)源內(nèi)阻考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS 時(shí)時(shí)iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU ir第52頁/共143頁 在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k， RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求:(1) 靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IC 及 UCE；(2) 畫出微變等效電路；(3) 輸入電阻ri、ro及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2第53

17、頁/共143頁V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8 . 0 mA36 . 032E1EBEBEC RRUVII A16 A500.8CB IIV8 . 4V38 . 068 . 012)(2E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE1+UCCRE2+UCEIEIBICVB第54頁/共143頁k6Co Rrk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中 1EbeBi) 1 (/RrRr k03.8 1EbeL) 1 (RrRAu 69. 8 SEiUiIbIcIoUbIeIBRI第55頁/共143頁 阻容

18、耦合放大電路由于存在級(jí)間耦合電容、發(fā)射極旁路電容及三極管的結(jié)電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當(dāng)信號(hào)頻率不同時(shí)，放大電路的輸出電壓相對(duì)于輸入電壓的幅值和相位都將發(fā)生變化。第56頁/共143頁f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅頻特性f 270 180 90相頻特性第57頁/共143頁iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+-+-RSbeU+ +- -第58頁/共143頁oUbeUiUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+-+-RSbeU+ +- -C1C2第59頁/共143頁oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC

19、+ +- -+-+-RSCo第60頁/共143頁RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第61頁/共143頁EBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第62頁/共143頁LEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+-+-RSiUbIcIoUbISEeIRE第63頁/共143頁rbeRBRLEBC+ +- -+-

20、+-RSiUbIcIoUbISEeIREiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir 第64頁/共143頁 1sbeoRrrSBS/RRR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通通常常：rbeRBRLEBC+ +- -+-+-RSiUbIcIoUbISEeIREor第65頁/共143頁LbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo第66頁/共143頁第67頁/共143頁. 在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL

21、= 2k ，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號(hào)源內(nèi)阻RS= 100，試求:(1) 靜態(tài)工作點(diǎn) IB、IE 及 UCE； 畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和 ro 。RB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RS第68頁/共143頁mA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC第69頁/共143頁3 .176010094. 0Sbeo Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Eb

22、e Ir LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+-+-RSiUbIcIoUbISEeIRE第70頁/共143頁第71頁/共143頁兩級(jí)之間通過耦合電容 C2 與下級(jí)輸入電阻連接RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2第72頁/共143頁 由于電容有隔直作用，所以每級(jí)放大電路的直流通路互不相通，。RB1RC1C1C2RB2CE1RE1+RS+RC2C3CE2RE2RL+UCC+oU1OUiUSEB1R B2R T1T2第73頁/

23、共143頁第一級(jí)第一級(jí)第二級(jí)第二級(jí)212ioi1oiouuuAAUUUUUUA 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)2ir1bI2bI1cI2cIrbeRB2RC1EBC+ +- -+-+-RSiUiI1oU1b1ISErbeRC2RLEBC+-oU2b2IB1R B2R RB12i1C1L/ rRR 1be1L1io11rRUUAu be2L222io2rRUUAu 1iirr 2oorr L2CL2/ RRR 第74頁/共143頁 如圖所示的兩級(jí)電壓放大電路，已知1= 2 =50, T1和T2均為3DG8D。 RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+OUiUB1R B2R T1T2E2R E1R

24、 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 第75頁/共143頁 (1) 兩級(jí)放大電路的靜態(tài)值可分別計(jì)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 82k 43k 7.5k 510 10k 第76頁/共143頁V26. 843V438224B2B2B1CCB2 RRRUVmA 96. 0mA5 .

25、751. 06 . 026. 8E2E2BE2B2C2 RRUUI RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+OUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 第77頁/共143頁A 2 . 19mA5096. 02C2B2 IIV71. 6)V5 . 751. 010(96. 024)(E2E2C2C2CCCE2 RRRIUU RB1C1C2RE1+RC2C3CE+24V+OUiUB1R B2R T1T2E2R E1R 1M 27k 82k 43k 7.5k 510 10k 第78頁/共143頁2bI2cIrbe2RC2oUrbe1i

26、URB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 由微變等效電路可知，放大電路的輸入電阻 ri 等于第一級(jí)的輸入電阻ri1。第一級(jí)是射極輸出器，它的輸入電阻ri1與負(fù)載有關(guān)，而射極輸出器的負(fù)載即是第二級(jí)輸入電阻 ri2。2ir1iirr 第79頁/共143頁2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER (2) 計(jì)算 r i和 r 0 k58. 196. 0265120026)1(200Ebe2 Ir k 14)1 (/E2be2B2B12 RrRRri k 22. 9k14271427/i2

27、E1L1 rRR2ir第80頁/共143頁 k 349 02650)(120026) (1200rE11be1 .I k 320)1 (/L1be1B1i1i RrRrr 2oorr k10C2o2o Rrr2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 第81頁/共143頁(3) 求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù) 994. 022. 950)(1322. 9)501 ()1 ()1 (L111beL111 RrRAu 2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU

28、+_+_+_2ER 第82頁/共143頁(3) 求各級(jí)電壓的放大倍數(shù)及總電壓放大倍數(shù)2bI2cIrbe2RC2oUrbe1iURB1B1R 2BR 1bI2bI1bI1cIRE11oU+_+_+_2ER 1851. 050)(179. 11050)1 (2E2be22C2 RrRAu 總電壓放大倍數(shù)9 . 1718)(994. 021 uuuAAA第83頁/共143頁將前級(jí)的輸出端直接接后級(jí)的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘?hào)或直流量變化的信號(hào)。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2第84頁/共143頁指輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，輸出電壓發(fā)生 緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO晶體管參

29、數(shù)隨溫度變化、電源電壓 波動(dòng)、電路元件參數(shù)的變化。(1) 前后級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響第85頁/共143頁 直接影響對(duì)輸入信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。 嚴(yán)重時(shí)，可能淹沒有效信號(hào)電壓，無法分辨是有效信號(hào)電壓還是漂移電壓。 一般用輸出漂移電壓折合到輸入端的等效漂移電壓作為衡量零點(diǎn)漂移的指標(biāo)。uAuuodid 只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號(hào)小許多時(shí)，放大后的有用信號(hào)才能被很好地區(qū)分出來。第86頁/共143頁 由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。f|Au |0.707| Auo |OfH| Auo | 抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個(gè)重要的問題。 適合于集成化的要求

30、，在集成運(yùn)放的內(nèi)部，級(jí)間都是直接耦合。第87頁/共143頁 電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，在理想的情況下，兩管的特性及對(duì)電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱，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。應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差分放大原理電路 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2兩個(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)相同第88頁/共143頁uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，ui1 = ui2 =

31、0當(dāng)溫度升高時(shí)當(dāng)溫度升高時(shí)ICVC （兩管變化量相等）（兩管變化量相等）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2第89頁/共143頁+共模信號(hào) 需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2第90頁/共143頁+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信號(hào) 是有用信號(hào)第91頁/共143頁例例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 m

32、V 2 mV 可分解成可分解成: : ui1 = 8 mV + 2 mV 這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中是常見的。 第92頁/共143頁+Uuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+TEE+穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，限制每個(gè)管子的漂移。EE：用于補(bǔ)償RE上的壓降，以獲得合適的工作點(diǎn)。電位器電位器 RP : 起調(diào)零作用。起調(diào)零作用。第93頁/共143頁1. .靜態(tài)分析靜態(tài)分析 在靜態(tài)時(shí)，設(shè)在靜態(tài)時(shí)，設(shè) 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 上式中前兩項(xiàng)較第三項(xiàng)小得多略去，上式中前兩

33、項(xiàng)較第三項(xiàng)小得多略去，則每管的集電極電流則每管的集電極電流EEEC2REII 發(fā)射極電位發(fā)射極電位 VE 0每管的基極電流每管的基極電流EECB2 REII 每管的集每管的集 射極電壓射極電壓ECECCCCCCCE2RREUIRUU RC+UCCRB1T1RE -EEIB2IEICIE+UCE+UBE+單管直流通路單管直流通路第94頁/共143頁2. .動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析單管差模信號(hào)通路單管差模信號(hào)通路 由于差模信號(hào)使兩管的集電極電流一增一減，由于差模信號(hào)使兩管的集電極電流一增一減，其變化量相等，通過其變化量相等，通過 RE 的電流近于不變，的電流近于不變，RE 上沒上沒有差模信號(hào)壓降，故有差模

34、信號(hào)壓降，故 RE 對(duì)差模信號(hào)不起作用，可得對(duì)差模信號(hào)不起作用，可得出下圖所示的單管差模信號(hào)通路。出下圖所示的單管差模信號(hào)通路。單管差模電壓放大倍數(shù)單管差模電壓放大倍數(shù)beBCbeBbCbi1o1d1rRR)rR(iRiuuA 同理可得同理可得d1beBCi2o2d2ArRRuuA T1RCibic+uo1RB+ui1第95頁/共143頁雙端輸入雙端輸入雙端輸出差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為雙端輸出差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為beBCd1i2i1odrRRAuuuA 當(dāng)在兩管的集電極之間接入負(fù)載電阻時(shí)當(dāng)在兩管的集電極之間接入負(fù)載電阻時(shí)beBLdrRRA 式中式中LCL21/RRR 兩輸入端之間的

35、差模輸入電阻為兩輸入端之間的差模輸入電阻為)( 2beBirRr 兩集電極之間的差模輸出電阻為兩集電極之間的差模輸出電阻為Co2Rr 第96頁/共143頁 例例1: :在在前圖所示的差分放大電路中前圖所示的差分放大電路中,已知已知UCC=12V， EE = 12V, = 50, RC = 10 k , RE =10 k , RB = 20 k ， RP =100 , 并在輸出端接負(fù)載電阻并在輸出端接負(fù)載電阻RL = 20k , 試求試求電路的靜態(tài)值和差模電壓放大倍數(shù)電路的靜態(tài)值和差模電壓放大倍數(shù)。解解: :mA0.6A101021223EEC REImA0.012mA500.6CB IIV6V

36、)100.6101012(33CCCCCE IRUU112.4120550beBLd rRRA 式中式中 k521/LCLRRR k 2.41)0.626(20026)1()(200EbeIr 第97頁/共143頁單端輸出時(shí)差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為單端輸出時(shí)差分電路的差模電壓放大倍數(shù)為)(beBCi1o1i2i1o1d212反反相相輸輸出出rRRuuuuuA )(212beBCi2o2i2i1o2d相相輸輸出出同同rRRuuuuuA 即：?jiǎn)味溯敵霾罘蛛娐返碾妷悍糯蟊稊?shù)只有雙端輸出即：?jiǎn)味溯敵霾罘蛛娐返碾妷悍糯蟊稊?shù)只有雙端輸出差分電路的一半。差分電路的一半。 雙端輸入分雙端輸出和單端輸出兩種

37、。此外，還雙端輸入分雙端輸出和單端輸出兩種。此外，還有單端輸入的有單端輸入的, 即將即將T1輸入端或輸入端或T2輸入端接輸入端接“地地”, 而而另另一端接輸入信號(hào)一端接輸入信號(hào)ui 。同樣單端輸入也分為雙端輸出和。同樣單端輸入也分為雙端輸出和單端輸出兩種。四種差分放大電路的比較見表單端輸出兩種。四種差分放大電路的比較見表15.7.1。第98頁/共143頁(Common Mode Rejection Ratio)dCMRRCAKA) (lg20(dB)CdCMR分貝AAK KCMRR越大，說明差放分辨差模信號(hào)的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。第99頁/共143頁 若電路完全對(duì)稱，理想情況下

38、共模放大倍數(shù) Ac = 0 輸出電壓 若電路不完全對(duì)稱，則 Ac 0實(shí)際輸出電壓 即共模信號(hào)對(duì)輸出有影響 。第100頁/共143頁電電源源供供給給的的直直流流功功率率率率負(fù)負(fù)載載得得到到的的交交流流信信號(hào)號(hào)功功 第101頁/共143頁ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期都導(dǎo)通,靜態(tài)IC較大，波形好, 管耗大效率低。晶體管只在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通， 靜態(tài)IC=0，波形嚴(yán)重失真, 管耗小效率高。晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期，靜態(tài)IC 0，一般功放常采用。第102頁/共143頁 互補(bǔ)對(duì)稱電路是集成功率放大電路輸出級(jí)的基本形式。當(dāng)它通過容量較

39、大的電容與負(fù)載耦合時(shí)，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器()電路，簡(jiǎn)稱OTL電路。若互補(bǔ)對(duì)稱電路直接與負(fù)載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容(電路，簡(jiǎn)稱OCL電路。 OTL電路采用單電源供電， OCL電路采用雙電源供電。第103頁/共143頁T1、T2的特性一致；的特性一致；一個(gè)一個(gè)NPN型、一個(gè)型、一個(gè)PNP型型兩管均接成射極輸出器；兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；輸出端有大電容；單電源供電。單電源供電。ui= 02 CCCUu 2CCAUV , IC1 0， IC2 0OTL原理電路原理電路RLuiT1T2+UCCCAuO+ +- -+ +- -第104頁/共143頁RLuiT

40、1T2Auo+ +- -+ +- - 設(shè)輸入端在設(shè)輸入端在UCC/2 直流基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。直流基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。 若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱。ic1ic2交流通路交流通路uo第105頁/共143頁 (4) 交越失真交越失真 當(dāng)輸入信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)ui為正弦波時(shí)，為正弦波時(shí)，輸出信號(hào)在過零前后出現(xiàn)的輸出信號(hào)在過零前后出現(xiàn)的失真稱為交越失真。失真稱為交越失真。 交越失真產(chǎn)生的原因交越失真產(chǎn)生的原因 由于晶體管特性存在非線性，由于晶體管特性存在非線性， ui 死區(qū)電壓晶體管導(dǎo)通不好。死區(qū)電壓晶體管導(dǎo)通不好。交越失真采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使

41、靜態(tài)工作采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點(diǎn)稍高于截止點(diǎn)，即工作于甲乙類狀態(tài)。點(diǎn)稍高于截止點(diǎn)，即工作于甲乙類狀態(tài)?？朔辉绞д娴拇胧┛朔辉绞д娴拇胧﹗i tuo t第106頁/共143頁(5) 克服交越失真的克服交越失真的OTL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路互補(bǔ)對(duì)稱放大電路 兩個(gè)晶體管兩個(gè)晶體管T1 ( (NPN型型) )和和T2( (PNP型型) )的特性基本相同。的特性基本相同。靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí), 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) R3 ,使使 A 點(diǎn)的電位點(diǎn)的電位為為 ；CC21U 輸出電容輸出電容CL上上的電壓也等于的電壓也等于 ；CC21U R1 和和 D1、D2 上的壓降使兩管獲上的壓降使兩管獲得合適的偏壓，工得

42、合適的偏壓，工作在甲乙類狀態(tài)。作在甲乙類狀態(tài)。OTL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路 OtuiOtuoiC2iC1R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+uo+CL+第107頁/共143頁在輸出功率較大時(shí)常采用復(fù)合管在輸出功率較大時(shí)常采用復(fù)合管復(fù)合管的構(gòu)成復(fù)合管的構(gòu)成ic1= 1 ib1 ,ic2= 2 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 cieNPN第108頁/共143頁 復(fù)合管的電流放大系數(shù)

43、復(fù)合管的電流放大系數(shù) 1 2復(fù)合管的類型與復(fù)合管中第一只管子的類型相同復(fù)合管的類型與復(fù)合管中第一只管子的類型相同EBCT2NPNibicieBCEib bic ciePNP第109頁/共143頁OTL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路互補(bǔ)對(duì)稱放大電路 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 構(gòu)成什么工作方式構(gòu)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+_+第110頁/共143頁OTL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路互補(bǔ)對(duì)稱放大電路 (3) R8

44、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 構(gòu)成什么工作方式？構(gòu)成什么工作方式？ (4) R6和和R7 的作用的作用?避免產(chǎn)生交越失真構(gòu)成復(fù)合管引入電流負(fù)反饋，使電路工作穩(wěn)定。分流T1、T2的ICEO，提高溫度穩(wěn)定性。ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL+_R2R5R7R9R8T5uo+_+第111頁/共143頁2. 無輸出電容無輸出電容( (OCL) )的互補(bǔ)對(duì)稱放大電路的互補(bǔ)對(duì)稱放大電路O C L 電電路需用正路需用正負(fù)兩路電負(fù)兩路電源。其工源。其工作原理與作原理與OTL電路電路基本相同。基本相同。R

45、1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+Ui+uo UCC+OCL互補(bǔ)對(duì)稱放大電路 第112頁/共143頁 相位補(bǔ)償相位補(bǔ)償, 消除消除自激振蕩自激振蕩, 改善改善高頻負(fù)載特性。高頻負(fù)載特性。去耦，濾去耦，濾掉高頻交掉高頻交流流消振，防止消振，防止高頻自激高頻自激集成功放集成功放LM386接線圖接線圖特點(diǎn)特點(diǎn): : 工作可工作可靠、使用靠、使用方便。只方便。只需在器件需在器件外部適當(dāng)外部適當(dāng)連線，即連線，即可向負(fù)載可向負(fù)載提供一定提供一定的功率。的功率。+.3 32ui。+_+4 47 75 58 8+UCCLM386+uo+_第113頁/共143頁 場(chǎng)效應(yīng)晶體管是利用電場(chǎng)效應(yīng)來控制電流的

46、一種半導(dǎo)體器件，即是。它的輸出電流決定于輸入電壓的大小，基本上不需要信號(hào)源提供電流，所以它的輸入電阻高，且溫度穩(wěn)定性好。 按結(jié)構(gòu)不同按結(jié)構(gòu)不同場(chǎng)效應(yīng)管有兩種場(chǎng)效應(yīng)管有兩種: :本節(jié)僅介紹絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管本節(jié)僅介紹絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 按工作狀態(tài)可分為：每類又有和之分第114頁/共143頁漏極漏極金屬電極柵極柵極源極源極 高摻雜N區(qū)DGSSIO2絕緣層P型硅襯底N+N+第115頁/共143頁GSD 由于柵極是絕緣的，柵極電流幾乎為零，輸入電阻很高，最高可達(dá)1014 。 由于金屬柵極和半導(dǎo)體之間的絕緣層目前常用二氧化硅，故又稱金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱MOS場(chǎng)效應(yīng)管。漏極漏極金屬電極柵極柵極源

47、極源極 高摻雜N區(qū)DGSSIO2絕緣層P型硅襯底N+N+第116頁/共143頁 由結(jié)構(gòu)圖可見，N+型漏區(qū)和N+型源區(qū)之間被P型襯底隔開，漏極和源極之間是兩個(gè)背靠背的PN結(jié)。 當(dāng)柵源電壓UGS = 0 時(shí)，不管漏極和源極之間所加電壓的極性如何，其中總有一個(gè)PN結(jié)是反向偏置的，反向電阻很高，漏極電流近似為零。SD+N+第117頁/共143頁+N+- - -第118頁/共143頁第119頁/共143頁ID/mAUDS/Vo oUGS= 1VUGS= 2VUGS= 3VUGS= 4VUGS/VUGS(th)UDS=常數(shù)ID/16mAO第120頁/共143頁N型襯底型襯底P+P+GSD符號(hào)：符號(hào)：結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)SiO2絕緣層加電壓才形成 P型導(dǎo)電溝道 增強(qiáng)型場(chǎng)效應(yīng)管只有當(dāng)時(shí)才形成導(dǎo)電溝道。第121頁/共143頁GSD符號(hào)：SiO2絕緣層中摻有正離子予埋了N型 導(dǎo)電溝道第122頁/共143頁 由于耗盡型場(chǎng)效應(yīng)管預(yù)埋了導(dǎo)電溝道，所以在UGS= 0時(shí)，若漏源之間加上一定的電壓UDS，也會(huì)有漏極電流 ID 產(chǎn)生。 當(dāng)UGS達(dá)到一定負(fù)值時(shí)，N型導(dǎo)電溝道消失，ID= 0，稱為場(chǎng)效應(yīng)管處于夾斷狀態(tài)（即