半導體三極管與基本放大電路

1電子技術

第2章半導體三極管與基本放大電路模擬電路部分2主要內容

元件：半導體三極管雙極型晶體管

（兩種極性載流子均參加導電）場效應晶體管（又稱單極型晶體管，只有一種極性載流子參加導電）基本放大電路（分立元件組成）共射極放大電路共集電極電路差動放大電路互補對稱功率放大電路結構、原理、分析方法、特點、應用靜態(tài)分析動態(tài)分析，微變等效電路分析法3半導體三極管三端元件，非線性元件。2個作用：具有電流放大作用和開關作用。外部特性3個工作區(qū)：放大區(qū)（電流放大作用）飽和區(qū)，截止區(qū)（開關作用）工作在不同工作區(qū)的條件是什么？如何實現(xiàn)2種作用？4BECNNP基極base發(fā)射極emitter集電極collectorNPN型PNP型2.1雙極性晶體管transistor

2.1.1基本結構：1塊基片，2個PN結，3個區(qū)BECPPN基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高每個PN結就相當于一個二極管。

對于每個PN結，思考：2種偏置，2個電場，2種載流子3種運動。發(fā)射結集電結5BECNNPEBRBECIEIBE基區(qū)：發(fā)射區(qū)擴散來的電子:少部分與空穴復合，并由電源等效補充空穴，形成電流IBE

(基區(qū)薄、摻雜濃度?。唤^大多數(shù)擴散到集電結附近。發(fā)射結正偏，擴散運動為主。發(fā)射區(qū)自由電子擴散向基區(qū)，并由電源補充電子，形成發(fā)射極電流IE。基區(qū)空穴擴散運動忽略。2.1.2放大作用電流分配和放大原理

載流子運動ICE集電結反偏：從基區(qū)內擴散到集電結附近的自由電子作為少子，漂移進入集電結而被收集，形成ICE。ICBO集電結反偏：集電區(qū)和基區(qū)的少子形成的反向電流ICBO。IC=ICE+ICBOICEIB=IBE-ICBOIBEIE

=IBE

+ICEIBIC6IB=IBE-ICBOIBEIBBECNNPEBRBECIE=IBE+

ICEICBOICEIC=ICE+ICBO

ICEIBE電流分配：IE、IC遠遠大于IB;IE=IC+IB7ICE與IBE之比稱為電流放大倍數(shù)（一般在幾十倍到上百倍之間）三極管放大的條件：要使三極管能放大電流，必須使發(fā)射結正偏，集電結反偏。(外因）；內因內部結構。從物質不變和能量守恒角度如何看三極管電流放大作用？BECIBIEICNPN型三極管NPNtransistorBECIBIEICPNP型三極管PNPtransistor電流放大作用8

實驗線路2.1.3特性曲線

各極電壓電流關系ICmAAVVUCEUBERBIBECEBRC一、輸入特性:IB=f(UBE)|UCE=常數(shù)

二、輸出特性:IC=f(UCE)|

IB=常數(shù)UCE1VIB(A)UBE(V)204060800.40.8工作壓降：硅管UBE0.6~0.7V,鍺管UBE0.2~0.3V。UCE=0VUCE=0.5V

死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。一、輸入特性:IB=f(UBE)|UCE=常數(shù)最常用：共發(fā)射極接法時的特性曲線UCE<1,UCE增加，IB減??；UCE>1,UCE

增加，IB基本不變；9IC(mA)1234UCE(V)36912IB=020A40A60A80A100A放大區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結反偏。0<UCEUCC,UCE=UCC-RC

IC

。

IC=IB也稱為線性區(qū)二、輸出特性:IC=f(UCE)|IB=常數(shù)飽和區(qū)：發(fā)射結正偏，集電結正偏。

UCE0.3V,UCEUBE

IB>IC

。截止區(qū):發(fā)射結反偏，集電結反偏。UBE<死區(qū)電壓。UCEUCC

IB=0,IC=ICEO。10三個工作區(qū)域截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)PN結發(fā)射結反偏集電結反偏發(fā)射結正偏集電結反偏發(fā)射結正偏集電結正偏IBICIB=0IC=ICEO0IC=IBIB變化,IC基本不變IC≈UCC/RCUBEUBE<死區(qū)電壓UBE=導通壓降UBE=導通壓降UCEUCEUCCUCE=UCC-RC

IC0<UCE

UCCUCE0.3VCE放大or開關開路,開通路，放大作用短路，關11前面的電路中，三極管的發(fā)射極是輸入輸出的公共點，稱為共射接法，相應地還有共基、共集接法。共射直流電流放大倍數(shù)：工作于動態(tài)的三極管，真正的信號是疊加在直流上的交流信號?；鶚O電流的變化量為IB，相應的集電極電流變化為IC，則交流電流放大倍數(shù)為：1.電流放大倍數(shù)和

2.1.4主要參數(shù)例：UCE=6V時：IB=40A,IC=1.5mA；IB=60A,IC=2.3mA。在以后的計算中，一般作近似處理：=12BECNNPICEO=

ICBO

+ICBO

發(fā)射結正偏ICBO進入N區(qū)，形成IBE。根據放大關系，由于IBE的存在，必有電流IBE。集電結反偏有ICBO3.集-射極反向截止電流ICEO（穿透電流）ICEO受溫度影響很大，當溫度上升時，ICEO增加很快，所以IC也相應增加。三極管的溫度特性較差。2.集-基極反向截止電流ICBOICBO是集電結反偏由少子的漂移形成的反向電流，受溫度的變化影響。ICBO越小越好AICBOICBOICBO134.集電極最大允許電流ICM集電極電流IC上升會導致三極管的值的下降，當值下降到正常值的三分之二時的集電極電流即為ICM。5.集-射極反向擊穿電壓U(BR)CEO當集---射極之間的電壓UCE超過一定的數(shù)值時，三極管就會被擊穿。手冊上給出的數(shù)值是25C、基極開路時的擊穿電壓U(BR)CEO。6.集電極最大允許功耗PCM集電極電流IC

流過三極管，會發(fā)熱，此時功率：PC

=ICUCE導致結溫上升，所以PC有限制PCPCMICUCEPC=ICUCEICMU(BR)CEO安全工作區(qū)PCM14放大電路的目的是將微弱的變化信號不失真的放大amplification成較大的信號。這里所講的主要是電壓放大電路。電壓放大電路可以用有輸入口和輸出口的四端網絡表示，如圖：Au2.4放大電路uiuiuouo三極管基本放大電路共射極放大電路共基極放大電路共集電極放大電路以共射放大電路為例講解工作原理15UA大寫字母、大寫下標，表示直流量或直流分量。uA小寫字母、大寫下標，表示全量。ua小寫字母、小寫下標，表示交流分量。uAua全量交流分量tUA直流分量

符號規(guī)定16RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB2.4.1共射極放大電路的組成

common-emitteramplificationcircuit單電源+信號源++放大電路的本質：實現(xiàn)能量的控制，即能量轉換。用能量比較小的輸入信號來控制另一個能源，使輸出端的負載上得到能量比較大的信號。放大的對象是變化量，放大的前提是傳輸不失真。

17放大元件：iC=iB，工作在放大區(qū)，要保證集電結反偏，發(fā)射結正偏。uiuo輸入輸出參考點一共射極放大電路（雙電源+信號源）++基極電源與基極電阻：使發(fā)射結正偏，并提供適當?shù)撵o態(tài)工作點。集電極電源：為電路提供能量。并保證集電結反偏。集電極電阻：將變化的電流轉變?yōu)樽兓碾妷?。RB+ECEBRCC1C2T耦合電解電容，有極性：隔離直流：使放大電路與信號源以及負載之間的直流通路隔離。交流耦合：溝通放大電路與信號源以及負載之間的交流通路。18可以省去共射極放大電路改進：采用單電源供電RB雙電源+信號源單電源+信號源RB+ECEBRCC1C2T++ui+ECRCC1C2T++ui思考：電源為直流，信號源呢？電源和信號源共同激勵下，各元件上的電壓、電流是直流還是交流？19

放大電路分析靜態(tài)分析動態(tài)分析估算法圖解法微變等效電路法圖解法2.4.2放大電路的分析方法靜態(tài)：輸入端未加輸入信號時，放大電路的工作狀態(tài)。 此時放大電路為直流電路。動態(tài)：輸入端加上輸入信號時，放大電路的工作狀態(tài)。 此時放大電路為交、直流混合電路。實際工作在動態(tài)情況下：注意分析電路中的各電量（電流、電壓）為直流電量、交流電量或交直流混合電量。靜態(tài)與動態(tài)20直流通路directcurrentpath：只考慮直流信號的分電路。除去交流源、電容相當于開路。交流通路alternatingcurrentpath：只考慮交流信號的分電路。除去直流源、電容相當于短路。信號的不同分量可以分別在不同的通路分析。直流通路和交流通路（電容的作用）放大電路中各點電壓或電流都是在靜態(tài)直流上附加小的交流信號。電容對交、直流的作用不同。當電容量足夠大時，可認為它對對交流短路，對直流開路，這樣，交直流所走的通道是不同的。21例：共射極放大電路+EC單獨作用開路直流通路，用于靜態(tài)分析RB+ECRCRB+ECRCC1C2T++開路RB+ECRCC1C2T++短路uoRBRCRLui交流通路，用于動態(tài)分析除去交流信號源電容開路除去直流源電容短路短路uiui置零置零u

i

單獨作用22一、放大電路的靜態(tài)分析=確定靜態(tài)工作點分析放大電路的直流通路RB+ECRCC1C2T++ICQIBQIEQ=IBQ+ICQui=0由于+EC的存在IB0IC0UCEQUBEQ靜態(tài)工作點:由(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)確定。分別對應于輸入、輸出特性曲線上的一個點。IBUBEQIBQUBEQICUCEQUCEQICQ輸入特性輸出特性23IBUBE+EC直流通路RBRC1、估算法UCE=EC–ICRCUBE視三極管類型而定，本例中，假設為硅管，則可取0.7V。解：做出直流通路如圖，據此圖進行靜態(tài)估算法分析。根據求的

(IBQ,UBEQ)

和(ICQ,UCEQ

)，可分別在輸入、輸出特性曲線上做出靜態(tài)工作點。24ICUCE輸出特性ICUCEECQIB直流通路RB+ECRC2、圖解法在輸入輸出特性上作圖求靜態(tài)工作點QIBUBEQIBQUBEQ輸入特性Q由UCE、

IC、

IB唯一確定直流負載線與輸出特性的交點就是Q點，但是交點有很多個，到底是哪個？UCE=EC–ICRC,作直流負載線25例：用估算法計算靜態(tài)工作點。已知：EC=12V，RC=4k，RB=300k，=37.5。求：靜態(tài)工作點解：請注意電路中IB和IC的數(shù)量級。取UBE≈0V，則26二、放大電路的動態(tài)分析主要目的：研究放大電路的放大效果三個主要指標：電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri、輸出電阻ro輸入為正弦交流信號時，三個主要指標可定義如下：++信號源放大電路負載放大電路等效圖對前級相當于負載對后級相當于信號源271、微變等效電路分析法incrementalequivalentcircuitanalysis思路：把交流通路中的三極管線性化，等效為一個線性元件。此時，整個放大電路等效為一個線性電路。對其進行分析計算。微變等效電路法的條件：在小信號條件下，且三極管工作在放大區(qū)。交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL微變等效電路28iBuBE當信號很小時，將輸入特性在小范圍內近似線性。uBEiB對輸入的小交流信號而言，三極管相當于電阻rbe。對于小功率三極管：rbe的量級從幾百歐到幾千歐。（1）三極管的微變等效電路iCuCE近似平行iCuCE從輸出回路看所以：(1)輸出端相當于一個受ib控制的電流源。(2)考慮uCE對iC的影響，輸出端還要并聯(lián)一個大電阻rce。rce的含義從輸入回路看29ubeibuceicubeuceicrce很大，一般忽略。rbeibibrcerbeibibbce等效cbe三極管的微變等效電路微變等效電路30

將交流通道中的三極管用微變等效電路代替:（2）、放大電路的微變等效電路（共射極放大電路）交流通路RBRCRLuiuouirbeibibiiicuoRBRCRL微變等效電路311電壓放大倍數(shù)voltageamplificationfactor負載電阻越小，放大倍數(shù)越小。rbeRBRCRL2輸入電阻的計算：對于為放大電路提供信號的信號源來說，放大電路是負載，這個負載的大小可以用輸入電阻來表示。一般總是希望輸入電阻大一些。32計算輸出電阻的方法：(1)所有電源置零，然后計算電阻（對有受控源的電路不適用）。(2)所有獨立電源置零，保留受控源，加壓求流法。3輸出電阻的計算：對于負載而言，放大電路相當于信號源，可以將它進行戴維南等效，戴維南等效電路的內阻就是輸出電阻。rbeRBRC00所以：一般總是希望輸出電阻小一些。33輸入電阻和輸出電阻（一級放大電路）++信號源放大電路負載在Us和Rs一定時：ri大則Ui大則Uo大：ri大則Ii小，可減輕信號源的負擔。一般希望ri大一些。輸入電阻inputresistance輸出電阻outputresistance：Ao空載電壓放大倍數(shù)Uo<Uoc,

Au<Ao,ro小，輸出電壓，電壓放大倍數(shù)下降得少，反之，ro大，下降得大，帶負載能力差。一般希望ro小一些。34++信號源第一級放大電路+負載第二級放大電路輸入電阻和輸出電阻(二級放大電路）在多級放大電路中，同樣的放大電路對前級相當于負載，對后級相當于信號源！35IB()UBEQibtuitIC(mA)UCEictucet二、圖解法36uCE的變化沿一條直線ICUCEictucet37各點波形RB+ECRCC1C2uitiBtiCtuCtuotuiiCuCuoiB38在放大電路中，輸出信號應該成比例地放大輸入信號（即線性放大）；如果兩者不成比例，則輸出信號不能反映輸入信號的情況，放大電路產生非線性失真non-lineardistortion

。為了得到盡量大的輸出信號，要把靜態(tài)工作點設置在交流負載線的中間部分。如果靜態(tài)工作點設置不合適，信號進入截止區(qū)或飽和區(qū)，則造成非線性失真。三、失真distortion

非線性失真:由特性的非線性引起的失真，有截止失真和飽和失真。由于晶體管有一段時間進入截止狀態(tài)引起的失真，稱為截止失真。由于晶體管有一段時間進入飽和狀態(tài)引起的失真，稱為飽和失真。為了不引起非線性失真，靜態(tài)工作點的選擇應保證動態(tài)時在輸入信號的整個周期內晶體管都處于放大狀態(tài)。失真分類39失真分析下面將分析失真的原因。為簡化分析，假設負載為空載(RL=)。選擇靜態(tài)工作點iCuCEuo可輸出的最大不失真信號ib40iCuCEuo1.Q點過低，信號進入截止區(qū)截止失真輸出波形輸入波形ib截止失真cut-offdistortion飽和失真saturationdistortioniCuCE飽和失真ib輸入波形uo輸出波形2.Q點過高，信號進入飽和區(qū)411.晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，集電結反偏。2.正確設置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)。3.輸入回路將變化的電壓轉化成變化的基極電流。4.輸出回路將變化的集電極電流轉化成變化的集電極電壓，經電容濾波只輸出交流信號。實現(xiàn)放大的條件如何判斷一個電路是否能實現(xiàn)放大？3.晶體管必須偏置在放大區(qū)。發(fā)射結正偏，集電結反偏。4.正確設置靜態(tài)工作點，使整個波形處于放大區(qū)。

如果已給定電路的參數(shù)，則計算靜態(tài)工作點來判斷；如果未給定電路的參數(shù)，則假定參數(shù)設置正確。1.信號能否輸入到放大電路中。2.信號能否輸出。與實現(xiàn)放大的條件相對應，判斷的過程如下：42為了保證放大電路的穩(wěn)定工作，必須有合適的、穩(wěn)定的靜態(tài)工作點quiescentpoint。但是，溫度的變化嚴重影響靜態(tài)工作點。對于前面的電路（固定偏置電路）而言，靜態(tài)工作點由UBE、和ICEO決定，這三個參數(shù)隨溫度而變化，溫度對靜態(tài)工作點的影響主要體現(xiàn)在這一方面。T會影響、UBE、

、

ICEO，進而影響Q2.4.3靜態(tài)工作點的穩(wěn)定一、溫度對UBE的影響iBuBE25oC50oCTUBEIBICT、ICEOICiCuCEQQ′溫度上升時，輸出特性曲線上移，造成Q點上移。二、溫度對值及ICEO的影響43小結：TIC

固定偏置電路的Q點是不穩(wěn)定的。Q點不穩(wěn)定可能會導致靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)或截止區(qū)，從而導致失真。為此，需要改進偏置電路，當溫度升高、IC增加時，能夠自動減少IB，從而抑制Q點的變化。保持Q點基本穩(wěn)定。常采用分壓式偏置電路來穩(wěn)定靜態(tài)工作點。電路見下頁。44共射極放大電路

common-emitteramplificationcircuit

45分壓式偏置電路RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoI1I2IBRB1+ECRCTRB2RE直流通路RE射極直流負反饋電阻CE

交流旁路電容共射極放大電路common-emitteramplificationcircuit

一、靜態(tài)分析+++46TUBEIBICVEIC本電路穩(wěn)壓的過程實際是由于加了RE形成了負反饋過程I1I2IBRB1+ECRCTRB2RE1.靜態(tài)工作點穩(wěn)定的原理2.求靜態(tài)工作點可以認為與溫度無關似乎I2越大越好，但是RB1、RB2太小，將增加損耗，降低輸入電阻。因此一般取幾十k。47例：已知=50，EC=12V，RB1=7.5k，RB2=2.5k，RC=2k，RE=1k，求該電路的靜態(tài)工作點。RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo+++例子48+ECuoRB1RCC1C2RB2CERERLuirbeRCRLR'B微變等效電路uoRB1RCRLuiRB2交流通路二、動態(tài)分析+++49CE的作用：交流通路中，CE將RE短路，RE對交流不起作用，放大倍數(shù)不受影響。問題1：如果去掉CE，放大倍數(shù)怎樣？I1I2IBRB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuo+++RB1RCRLuiuoRB2RE50去掉CE后的交流通路和微變等效電路：rbeRCRLRER'BRB1RCRLuiuoRB2RErbeRCRER'BRS用加壓求流法求輸出電阻51用加壓求流法求輸出電阻rbeRCRER'BRS可見，去掉CE后，放大倍數(shù)減小、輸出電阻不變，但輸入電阻增大了。共射極放大電路特點對電壓、電流、功率都有放大作用。輸出電壓和輸入電壓相位相反。電壓放大倍數(shù)較大。缺點：輸入電阻較小，輸出電阻較大。52RB+ECRE直流通道2.5射極輸出器(共集電極電路)

common-collectoramplificationcircuit

一、靜態(tài)分析RB+ECC1C2RERLuiuo++折算53RB+ECC1C2RERLuiuoRBRERLuiuo交流通道共集電極++二、動態(tài)分析rbeRERLRB微變等效電路54rbeRERLRB1.所以但是，輸出電流Ie增加了。2.輸入輸出同相，輸出電壓跟隨輸入電壓，故稱電壓跟隨器。結論：1.電壓放大倍數(shù)55輸入電阻較大，作為前一級的負載，對前一級的放大倍數(shù)影響較小且取得的信號大。rbeRERLRB2.輸入電阻56用加壓求流法求輸出電阻。rorbeRERBRSrbeRERBRS電源置03.輸出電阻57一般：所以：射極輸出器的輸出電阻很小，帶負載能力強。所謂帶負載能力強，是指當負載變化時，放大倍數(shù)基本不變。58例：已知射極輸出器的參數(shù)如下：RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V求Au、

ri和ro

。設：RS=1k，求：Aus、ri和ro

。3.RL=1k時，求Au。解：靜態(tài)分析uoRB+ECC1C2RERLui++59RB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12V1.動態(tài)分析，求Au、

ri和ro

。rbeRERLRB微變等效電路rbe=2.9k，RS=060rbeRERLRB微變等效電路2.設：RS=1k，求：Aus、ri和roRB=570k，RE=5.6k，RL=5.6k，=100，EC=12Vrbe=2.9k，RS=1k61RL=1k時3.RL=1k和時，求Au。比較：空載時,Au=0.995

RL=5.6k時,Au=0.990

RL=1k時,Au=0.967RL=時可見：射極輸出器帶負載能力強。62射極輸出器的特點射極輸出器的應用1，輸出電壓和輸入電壓相位相同。電壓放大倍數(shù)略小于1，近似等于1。故稱為射極跟隨器。2，輸入電阻高。3，輸出電阻低。4，無電壓放大作用，但有電流放大作用、因而也有功率都有放大作用。所以仍屬放大器之列。1.將射極輸出器放在電路的首級，可以提高輸入電阻。2.將射極輸出器放在電路的末級，可以降低輸出電阻，提高帶負載能力。3.將射極輸出器放在電路的兩級之間，可以起到電路的匹配作用。63(1)靜態(tài)：適當?shù)撵o態(tài)工作點，使場效應管工作在恒流區(qū)。(2)動態(tài):能為交流信號提供通路。組成原則靜態(tài)分析：估算法、圖解法。動態(tài)分析：微變等效電路法。分析方法2.6場效應管放大電路GSDuGSiDuDSSGDugsgmugsudsSGDrDSugsgmugsuds很大，可忽略。場效應管的微變等效電路為：64無輸入信號時（ui=0），估算：UDS和ID。+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KIDUDSR1=150kR2=50kRG=1MRD=10kRS=10kRL=10kgm=3mA/VUDD=20V例子N溝道耗盡型分壓偏置式65設：UG>>UGS則：UGUS而：IG=0所以：直流通道+UDD+20VR1RDRGR2150K50K1M10KRS10KGDSIDUDSIG一、靜態(tài)分析66+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10KSGR2R1RGDRLRDUgsgmUgsUiUoIdSGDid二、動態(tài)分析微變等效電路67UgsUiUoUgsgmId=SGR2R1RGRLDRLRD=–gmUiRL

負號表示輸出輸入反相=-3（10//10）=-15二、動態(tài)分析電壓放大倍數(shù)68ro=RD=10KSGR2R1RGRLDRLRD=1+0.15//0.05=1.0375MR1=150kR2=50kRG=1MRD=10kRS=10kRL=10kgm=3mA/VUDD=20Vrirori=RG+R1//R2gmUgs二、動態(tài)分析

輸入電阻、輸出電阻69uo+UDD+20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10KR1=150kR2=50kRG=1MRS=10kRL=10kgm=3mA/VUDD=20V三、源極輸出器（共漏極放大電路）靜態(tài)工作點:=USUGUDS=UDD-US=20-5=15V70uo+UDD+20VRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10KGR2R1RGSDRLRS微變等效電路71微變等效電路：Ui=Ugs+UoUo=Id(RS//RL)=gmUgsRLGR2R1RGSDRLRS求AVgR2R1RGsdRLRSriri=RG+R1//R2求ri除源ui=072求ro加壓求流法roro=RS1+gmRSIogR2R1RGsRS代入數(shù)值計算ri=RG+R1//R2=[3(10//10)]/[1+3(10//10)]=0.94

=RS1+gmRSro=10/(1+310)=0.323k=1+0.15//0.05=1.0375MAV=gmRL1+gmRL73耦合方式：直接耦合；阻容耦合；變壓器耦合。耦合：即信號的傳送。多級放大電路對耦合電路要求：1.靜態(tài)：保證各級Q點設置2.動態(tài):傳送信號。第一級放大電路輸入輸出第二級放大電路第n級放大電路……第n-1

級放大電路功放級要求：波形不失真，減少壓降損失。

2.7多級放大電路及耦合方式74設:

1=2=50,rbe1=2.9k,rbe2=1.7k

典型電路前級后級+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET275關鍵:考慮級間影響。1.靜態(tài):

Q點同單級。2.動態(tài)性能:方法:ri2=RL1ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2性能分析76考慮級間影響2ri

,

ro

:概念同單級1rirori2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET277微變等效電路:ri2+UCCRS1M(+24V)R120k27kC2C3R3R2RLRE282k43k10k8k10kC1RC2T1RE1CET2RE1R2R3RC2RLRSR1781.ri

=R1//[rbe1

+（

+1)RL1']其中:RL1=RE1//ri2=RE1//R2//R3

//rbe2=RE1//RL1

=RE1//ri2=27//1.71.7k

ri

=1000//(2.9+51×1.7)82k2.ro

=RC2=10kRE1R2R3RC2RLRSR1793.中頻電壓放大倍數(shù):其中：RE1R2R3RC2RLRSR180RE1R2R3RC2RLRSR181多級阻容耦合放大器的特點：(1)由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨立，分別估算。(2)前一級的輸出電壓是后一級的輸入電壓。(3)后一級的輸入電阻是前一級的交流負載電阻。(4)總電壓放大倍數(shù)=各級放大倍數(shù)的乘積。(5)總輸入電阻ri即為第一級的輸入電阻ri1。(6)總輸出電阻即為最后一級的輸出電阻。82例如：運算放大器輸入端輸入級中間級輸出級輸出端偏置電路輸入級：盡量減小零點漂移抑制干擾信號,盡量提高KCMRR

,輸入阻抗ri盡可能大。都采用差分放大電路。中間級：進行電壓放大，要求電壓放大倍數(shù)高。一般采用共射極放大電路。輸出級：主要提高帶負載能力，給出足夠的輸出電流和電壓

。即輸出阻抗ro小。一般由互補對稱電路或射極輸出器構成偏置電路：為各級電路建立合適的靜態(tài)工作點，一般由各種恒流源電路構成83uiRC1R1T12.8差動放大電路

differentialamplificationcircuit增加R2

、RE2

:

用于設置合適的Q點。問題1:前后級Q點相互影響。+UCCuoRC2T2R2RE2直接耦合多級放大電路的特殊問題問題2:零點漂移zerodrift前一級的溫漂將作為后一級的輸入信號，使得當

ui

等于零時，uo不等于零。uot0有時會將信號淹沒84一、結構特點：結構對稱。優(yōu)點：可以抑制零點漂移。2.8.1差動（差分）放大電路原理uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2uo=UC1-UC2

=0uo=(UC1+uC1

)-(UC2+uC2)=0當ui1

=

ui2=0

時：當溫度變化時：二、抑制零點漂移的原理共模輸入信號：

ui1=ui2=uC

（大小相等，極性相同）理想情況：ui1=ui2

uC1=uC2

uo=0共模電壓放大倍數(shù)：（很小，<1)但因兩側不完全對稱，uo

0三、共模電壓放大倍數(shù)AC85uoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2四、差模電壓放大倍數(shù)Ad差模輸入信號：

ui1=-ui2=ud

（大小相等，極性相反）(很大，>1)設uC1=UC1+uC1

，uC2=UC2+uC2

。因ui1=-ui2，

uC1=-uC2

uo=uC1-uC2=uC1-uC2=2uC1

差模電壓放大倍數(shù)：+UCC五、共模抑制比(CMRR)—CommonModeRejectionRatio

KCMRR=KCMRR

(dB)=(分貝)例:

Ad=-200，Ac=0.1；KCMRR=20lg(-200)/0.1=66dB86一、結構為了使左右平衡，可設置調零電位器:2.8.2典型差動放大電路分析特點：加入射極電阻RE；加入負電源-EE

，采用正負雙電源供電。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–EERPRP雙電源的作用：（1）使信號變化幅度加大。（2）IB1、IB2由負電源-EE提供。87溫度TICIEUEUBEIBICRE的作用

設ui1

=ui2

=0自動穩(wěn)定RE具有強負反饋作用

抑制溫度漂移，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–EE二、靜態(tài)分析RP很小，略去。RBIB+UBE+2REIE=EE加入RE可獲得穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。881.輸入信號分類(1)差模(differentialmode)輸入ui1=-ui2=ud(2)共模(commonmode)

輸入ui1

=ui2=uC差模電壓放大倍數(shù)共模電壓放大倍數(shù)三、動態(tài)分析結論：任意輸入信號:ui1,

ui2，都可分解成差模分量和共模分量。差模分量:共模分量:注意：ui1

=uC

+

ud

；ui2=uC-

ud例:ui1=20mV,ui2=10mV則：ud=5mV,uc=15mV89RE對差模信號有無作用？ui1ui2ib1

,ic1ib2

,ic2ic1

=-ic2iRE

=ie1+

ie2

=0uRE

=0RE對差模信號不起作用差模信號？uo+UCCRCT1RBRCT2RBRE–EERRuiib2ib1ic2ic1iRE90差模信號通路T1單邊微變等效電路uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E單邊差模放大倍數(shù):91若差動電路帶負載RL(接在

C1與

C2之間),對于差動信號而言，RL中點電位為0,所以放大倍數(shù)：即：總的差動電壓放大倍數(shù)為：差模電壓放大倍數(shù):RRuodui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E922.8.4差放電路的輸入、輸出的幾種接法輸入端接法雙端單端輸出端接法雙端單端雙端輸入雙端輸出：Ad

=Ad1雙端輸入單端輸出：ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEE93雙端輸出：Ad

=Ad1單端輸出：對Ad而言，雙端輸入與單端輸入效果是一樣的。ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEEib2ib1ud

=0.5ui,uc

=0雙端輸入：ui1=-ui2=0.5uiud

=0.5ui,uc

=0.5ui單端輸入：ui1=-ui

，ui2=094差動放大電路的應用常用做多級放大電路的輸入級。原因：可抑制零點漂移。2.9串聯(lián)型穩(wěn)壓電路P8595(1)在不失真的情況下輸出盡可能大的功率。功率放大電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM

、UCEM

、

PCM

。

ICMPCMUCEMIcuce1對功率放大電路的基本要求2.10互補對稱功率放大電路

complementarysymmetryamplificationcircuit(2)電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。(3)電源提供的能量盡可能地轉換給負載，以減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。P