(2-1)
电子技术第二章基本放大电路模拟电路部分
(2-2)
第二章 基本放大电路
§ 2.1 概论
§ 2.2 放大电路的组成和工作原理
§ 2.3 放大电路的分析方法
§ 2.4 静态工作点的稳定
§ 2.5 射极输出器
§ 2.6 场效应管放大电路
§ 2.7 阻容耦合多级放大电路
§ 2.8 差动放大电路
(2-3)
§ 2.1 概论
2.1.1 放大的概念电子学中放大的目的是将微弱的 变化信号 放大成较大的信号。这里所讲的主要是电压放大电路。
电压放大电路可以用有输入口和输出口的四端网络表示,如图:
ui uoAu
(2-4)
2.1.2 放大电路的性能指标一、电压放大倍数 Au
i
o
u U
UA?||
Ui 和 Uo 分别是输入和输出电压的有效值。
二、输入电阻 ri
放大电路一定要有前级(信号源)为其提供信号,
那么就要从信号源取电流。 输入电阻 是衡量放大电路从其前级取电流大小的参数。输入电阻越大,
从其前级取得的电流越小,对前级的影响越小。
Au
Ii
~US Ui
i
i
i I
Ur?
(2-5)
三、输出电阻 ro
Au~US
放大电路对其 负载 而言,相当于信号源,我们可以将它等效为戴维南等效电路,这个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。
~
ro
US'
(2-6)
如何确定电路的输出电阻 ro?
步骤:
1,所有的电源置零 (将独立源置零,保留受控源 )。
2,加压求流法。
U
I
I
Ur
o?
方法一,计算。
(2-7)
方法二,测量。
Uo
1,测量开路电压。
~
ro
Us'
2,测量接入负载后的输出电压。
L
o
o
o R)U
U(r 1?
~
ro
Us' RL Uo'
步骤:
3,计算。
(2-8)
四、通频带
f
Au
Aum
0.7Aum
fL 下限截止频率
fH上限截止频率通频带,fbw=fH–fL
放大倍数随频率变化曲线
(2-9)
2.1.3 符号规定
UA 大写字母、大写下标,表示直流量。
uA 小写字母、大写下标,表示全量。
ua 小写字母、小写下标,表示交流分量。
uA ua
全量 交流分量
t
UA直流分量
(2-10)
§ 2.2 基本放大电路的组成和工作原理三极管放大电路有三种形式共射放大器共基放大器共集放大器以共射放大器为例讲解工作原理
(2-11)
2.2.1 共射放大电路的基本组成放大元件 iC=? iB,
工作在放大区,
要保证集电结反偏,发射结正偏。
ui uo输入 输出参考点
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-12)
集电极电源,
为电路提供能量。并保证集电结反偏。
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-13)
集电极电阻,
将变化的电流转变为变化的电压。
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-14)
使发射结正偏,
并提供适当的静态工作点。基极电源与基极电阻
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-15)
耦合电容隔离输入输出与电路直流的联系,
同时能使信号顺利输入输出。
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-16)
可以省去电路改进:采用单电源供电
RB
+EC
EB
RC
C1
C2
T
(2-17)
单电源供电电路
+EC
RC
C1
C2
T
RB
(2-18)
2.2.2 基本放大电路的工作原理
ui=0时由于电源的存在 IB?0 IC?0
IBQ
ICQ
IEQ=IBQ+ICQ
一、静态工作点
RB
+EC
RC
C1
C2
T
(2-19)
IBQ
ICQ
UBEQ UCEQ
( ICQ,UCEQ )
(IBQ,UBEQ)
RB
+EC
RC
C1
C2
T
(2-20)
(IBQ,UBEQ) 和 ( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。
IB
UBE
QIBQ
UBEQ
IC
UCE
Q
UCEQ
ICQ
(2-21)
IB
UBE
Q
IC
UCE
uCE怎么变化假设 uBE有一微小的变化
ib
t
ib
t
ic
t
ui
t
(2-22)
uCE的变化沿一条直线
uce相位如何
uce与 ui反相!
IC
UCE
ic
t
uce
t
(2-23)
各点波形
RB
+EC
RC
C1 C2
ui
t
iB
t
iC
t
uC
t
uo
tui
iC
uC
uo
iB
(2-24)
实现放大的条件
1,晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏,集电结反偏。
2,正确设置静态工作点,使整个波形处于放大区。
3,输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。
4,输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压,经电容滤波只输出交流信号。
(2-25)
§ 2.3 放大电路的分析方法放大电路分析静态分析动态分析估算法图解法微变等效电路法图解法计算机仿真
(2-26)
2.3.1 直流通道和交流通道放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。
但是,电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大,可以认为它对交流不起作用,即对交流短路。而对直流可以看成开路,这样,交直流所走的通道是不同的。
交流通道,只考虑交流信号的分电路。
直流通道,只考虑直流信号的分电路。
信号的不同分量可以分别在不同的通道分析。
(2-27)
例,对直流信号(只有 +EC)
开路开路
RB
+EC
RC
C1 C2
T
直流通道
RB
+EC
RC
(2-28)
对交流信号 (输入信号 ui)
短路短路置零R
B
+EC
RC
C1
C2
T
RB RCRLui
uo
交流通路
(2-29)
一、直流负载线
IC
UCE
UCE~IC满足什么关系?
1,三极管的 输出特性。
2,UCE=EC–ICRC 。
IC
UCE
EC
C
C
R
E
Q
直流负载线与输出特性的交点就是 Q点
IB
直流通道
RB
+EC
RC
2.3.2 直流负载线和交流负载线
(2-30)
二、交流负载线 i
c
Lce
c
Ru
i

1 其中:
CLL RRR //
uce
RB RC RLui
uo
交流通路
(2-31)
iC 和 uCE是全量,与交流量 ic和 uce有如下关系
Cc ii CEce
uu
所以:
LCE
C
Ru
i

1
即:交流信号的变化沿着斜率为:
LR?
1
的直线。
这条直线通过 Q点,称为 交流负载线 。
(2-32)
交流负载线的作法
IC
UCE
EC
C
C
R
E
Q I
B
过 Q点作一条直线,斜率为:
LR?
1
交流负载线
(2-33)
2.3.3 静态分析一、估算法 ( 1)根据直流通道估算 IB
IB
UBE
B
BEC
B R
UEI
B
C
R
E 7.0
B
C
R
E?
RB称为 偏置电阻,IB称为 偏置电流 。
+EC
直流通道
RB RC
(2-34)
( 2)根据直流通道估算 UCE,IB
IC
UCE
C E OBC III
CCCCE RIEU
BI
直流通道
RB RC
(2-35)
二、图解法先估算 IB,然后在输出特性曲线上作出直流负载线,与 IB 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是 Q点。
IC
UCE
B
BEC
B R
UE
I
Q
C
C
R
E
EC
(2-36)
例,用估算法计算静态工作点。
已知,EC=12V,RC=4k?,RB=300k?,
=37.5。
解:
A40mA04.0
300
12
B
C
B R
EI
mA51040537,..III BBC
V645.112 CCCCCE RIUU
请注意电路中 IB 和 IC 的数量级。
(2-37)
2.3.4 动态分析一、三极管的微变等效电路
1,输入回路
iB
uBE
当信号很小时,将输入特性在小范围内近似线性。
uBE
iB
b
be
B
BE
be
i
u
i
u
r?
对输入的小交流信号而言,
三极管相当于电阻 rbe。
)mA(
)mV(26)1()(300
E
be Ir
rbe的量级从几百欧到几千欧。
对于小功率三极管:
(2-38)
2,输出回路
iC
uCE
)( bBcCC iIiIi
bB iI
所以:
bc ii
(1) 输出端相当于一个受 ib 控制的电流源。
近似平行
(2) 考虑 uCE对 iC的影响,输出端还要并联一个大电阻 rce。
c
ce
ce i
u
r
rce的含义
iC
uCE
(2-39)
ube
ib
uce
ic
ube uce
ic
rce很大,
一般忽略。
3,三极管的微变等效电路
rbe
ib
ib
rce
rbe
ib
ib
b c
e
c
b
e
(2-40)
二、放大电路的微变等效电路将交流通道中的三极管用微变等效电路代替,
交流通路
RB RC RLui
uo
ui rbe
ib
ibii ic
uo
RB
RC
RL
(2-41)
三、电压放大倍数的计算
bebi rIU
Lbo R'IU
be
L
u r
R'
A LCL RRR' //?
特点,负载电阻越小,放大倍数越小。
rbeRB
RC
RL
iU?
iI? bI? cI?
oU?
bI
(2-42)
四、输入电阻的计算对于为放大电路提供信号的信号源来说,放大电路是负载,这个负载的大小可以用输入电阻来表示。
输入电阻的定义:
i
i
i I
Ur
是动态电阻。
rbeRB
RC
RL
iU?
iI? bI? cI?
oU?
bI
beB rR //?
ber?
i
i
i I
U
r?
电路的输入电阻越大,从信号源取得的电流越小,因此一般总是希望得到较大的的输入电阻。
(2-43)
五、输出电阻的计算对于负载而言,放大电路相当于信号源,
可以将它进行戴维南等效,戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。
计算输出电阻的方法:
(1) 所有电源置零,然后计算电阻(对有受控源的电路不适用)。
(2) 所有独立电源置零,保留受控源,加压求流法。
(2-44)
C
o
o
o R
I
U
r
所以:
用加压求流法求输出电阻:
oU?
rbeRB
RC
iI? bI? cI?
bI
0 0
oI?
(2-45)
2.3.5 失真分析在放大电路中,输出信号应该成比例地放大输入信号(即线性放大);如果两者不成比例,则输出信号不能反映输入信号的情况,放大电路产生 非线性失真 。
为了得到尽量大的输出信号,要把 Q设置在交流负载线的中间部分。如果 Q设置不合适,信号进入截止区或饱和区,造成非线性失真。
(2-46)
iC
uCE
uo
可输出的最大不失真信号选择静态工作点
ib
(2-47)
iC
uCE
uo
1,Q点过低,信号进入截止区放大电路产生截止失真输出波形输入波形 ib
(2-48)
iC
uCE
2,Q点过高,信号进入饱和区 放大电路产生饱和失真
ib 输入波形
uo
输出波形
(2-49)
§ 2.4 静态工作点的稳定为了保证放大电路的稳定工作,必须有合适的、
稳定的静态工作点。但是,温度的变化严重影响静态工作点。
对于前面的电路(固定偏置电路)而言,静态工作点由 UBE,?和 ICEO 决定,这三个参数随温度而变化,温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。
T
UBE
ICEO
Q
(2-50)
一、温度对 UBE的影响
iB
uBE
25oC50oC T UBE
IB IC
B
BEC
B R
UE
I
(2-51)
二、温度对?值及 ICEO的影响
T?,ICEO IC
iC
uCE
Q
Q′
总的效果是:
温度上升时,
输出特性曲线上移,造成 Q点上移。
(2-52)
小结:
T IC
固定偏置电路的 Q点是不稳定的。 Q点不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区,从而导致失真。为此,需要改进偏置电路,当温度升高,IC增加时,能够自动减少 IB,从而抑制 Q点的变化。保持 Q点基本稳定。
常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。
电路见下页。
(2-53)
分压式偏置电路:
RB1
+EC
RC
C1
C2
RB2
CE
RE
RL
ui uo
一、静态分析
I1
I2
IB
RB1
+EC
RC
C1
T
RB2 RE1
RE2
直流通路
(2-54)
BII2
21
21
BB
C
RR
EII

22 BB RIU?
C
BB
B E
RR
R
21
2
EEBEBBE RIUUUU
E
B
E
BEB
EC R
U
R
UUII
I1
I2
IB
RB1
+EC
RC
C1
T
RB2 RE1
RE2
直流通路
(2-55)
E
B
C R
U
I?
可以认为与温度无关。
似乎 I2越大越好,
但是 RB1,RB2太小,
将增加损耗,降低输入电阻。因此一般取几十 k?。
I1
I2
IB
RB1
+EC
RC
C1
T
RB2 RE1
RE2
直流通路
(2-56)
T UBE
IB
IC UE
IC
本电路稳压的过程实际是由于加了 RE形成了 负反馈 过程
I1
I2
IB
RB1
+EC
RC
C1
T
RB2 RE1
RE2
(2-57)
二、动态分析
+EC
uo
RB1 RC
C1
C2
RB2
CE
RE
RL
ui rbe
RC
RL
oU?
iU?
iI? bI? cI?
bI
R'B
微变等效电路
uo
RB1
RC
RL
ui
RB2
交流通路
bebeBi rr||'Rr Co Rr?
be
L
u r
R'A
(2-58)
CE的作用:交流通路中,CE将 RE短路,
RE对交流不起作用,放大倍数不受影响。
问题 1,如果去掉 CE,
放大倍数怎样?I1
I2
IB
RB1
+EC
RC
C1
C2
RB2
CE
RE
RL
ui uo
(2-59)
去掉 CE 后的交流通路和微变等效电路:
})1(//{ EbeBi RrRr
Co Rr?
rbe
RC
RL
oU?
RE
iU?
iI? bI? cI?
bI
R'B
Ebbebi RIrIU )1( Lbo RIU
Ebe
L
u Rr
RA
)1(?


RB1
RC
RL
ui uo
RB2
RE
(2-60)
RB1
+EC
RC
C1
C2
T
RB2
CE
RE1
RL
ui uo
RE2
问题 2,如果电路如下图所示,如何分析?
(2-61)
I1
I2
IB
RB1
+EC
RC
C1
C2
T
RB2
CE
RE1
RL
ui uo
RE2
I1
I2
IB
RB1
+EC
RC
C1
T
RB2 RE1
RE2
静态分析:
直流通路
(2-62)
RB1
+EC
RC
C1
C2
T
RB2
CE
RE1
RL
ui uo
RE2
动态分析:
交流通路
RB1
RC
RL
ui uo
RB2
RE1
(2-63)
交流通路,R
B1
RC
RL
ui uo
RB2
RE1
微变等效电路,rbe
RC
RL
oU?
RE1
iU?
iI? bI? cI?
bI
R'B
(2-64)
问题,Au 和 Aus 的关系如何?
定义:
i
o
u U
U
A?
s
o
us U
U
A?
放大电路
RLRS
oU?iU?
sU?
s
o
us U
UA
S
iS
i
i UrR
rU

u
iS
i
us ArR
r
A
(2-65)
§ 2.5 射极输出器
RB
+EC
C1 C
2
RE RLui
u
o
RB
+EC
RE
直流通道
(2-66)
一、静态分析
IB
IE
EB
BEC
B RR
UE
I
)1(
BE II )1(
EECCE RIEU
折算
RB
+EC
RE
直流通道
(2-67)
二、动态分析
RB
+EC
C1 C
2
RE RLui uo
rbe
iU?
bI?
RE RL
RB
oU?
cI?
bI
iI?
微变等效电路
(2-68)
Leo RIU
LEL RRR //
Lb RI)(?1
Lebebi RIrIU
Lbbeb RIrI )1(?
Lbbeb
Lb
u RIrI
RI
A



)1(
)1(
Lbe
L
Rr
R


)1(
1
)(
1,电压放大倍数
rbe
iU?
bI?
RE RL
RB
oU?
cI?
bI
iI?
(2-69)
1.
,)1( Lbe Rr 所以,1?uA
但是,输出电流 Ie增加了。
2,输入输出同相,输出电压跟随输入电压,
故称 电压跟随器 。
结论:
Lbe
L
u R)(r
RA


1
1 )(
(2-70)
2,输入电阻
})1(//{ LbeBi RrRrrbe
iU?
bI?
RE RL
RB
oU?
cI?
bI
iI?
输入电阻较大,作为前一级的负载,对前一级的放大倍数影响较小。
(2-71)
3,输出电阻 用加压求流法求输出电阻。
ro
bI?iI?
rbe
RE
RB
cI?
bI
SU?
RS rbe
RE
RBRS
bI? cI?
bI
iI?
eI?
U?
I?
ebb IIII
Esbesbe R
U
Rr
U
Rr
U




Bss RRR //
:

设电源置 0
I
Ur
o?
)11/(1
Esbe RRr




1
// sbeE RrR
(2-72)
一般:



1
sbe
E
Rr
R
所以:


1
sbe
o
Rr
r
射极输出器的输出电阻很小,带负载能力强。
I
Ur
o?
)11/(1
Esbe RRr




1
// sbeE RrR
(2-73)
射极输出器的使用
1,将射极输出器放在电路的首级,可以提高输入电阻。
2,将射极输出器放在电路的末级,可以降 低输出电阻,提高带负载能。
3,将射极输出器放在电路的两级之间,
可以起到电路的匹配作用。
(2-74)
§ 2.6 场效应管放大电路
(1) 静态:适当的静态工作点,使场效应管工作在恒流区,场效应管的偏置电路相对简单。
(2) 动态:能为交流信号提供通路。
组成原则:
静态分析,估算法、图解法。
动态分析,微变等效电路法。
分析方法:
(2-75)
2.6.1 场效应管的微变等效电路
G
S
D ),( DSGSD uufi?
DS
DS
D
GS
GS
D
D uu
i
u
u
i
i


DS
DS
GSm urug
1
GS
D
m u
ig
跨导
D
DS
DS i
ur

漏极输出电阻
uGS
iD
uDS
(2-76)
很大,
可忽略。
场效应管的微变等效电路为:
G
S
D
uGS
iD
uDS
S
G D
ugs gmugs uds
S
G D
rDSugs gmugs uds
(2-77)
2.6.2 场效应管的共源极放大电路一、静态分析求,UDS和 ID。
设,UG>>UGS
则,UG?US
而,IG=0
所以:
UDD=20V
uo
RSui C
S
C2
C1
R1 RD
RG
R2
RL
150k
50k
1M
10k
10k
G
D
S
10k
V5
21
2
DDG U
RR
RU mA5.0
S
G
S
S
D R
U
R
UI
V10)( DSDDDDS RRIUU
(2-78)
uo
UDD=20V
RSui C
S
C2
C1
R1 RD
RG
R2
RL
150k
50k
1M
10k
10k
G
D
S 10k
二、动态分析
s
g
R2R1
RG
RL'
d
RLRD
微变等效电路
gsmUg?gsU?
(2-79)
s
g
R2R1
RG
RL'
d
RLRD
gsU? gsmUg?iU
oU?
gsi UU
)//( LDgsmo RRUgU
Lmu RgA '
21 // RRRr Gi
M0375.1
ro=RD=10k?
(2-80)
2.6.3 源极输出器
uo
+UDD
RSui
C1
R1
RG
R2 RL
150k
50k
1M
10k
D
S
C2G
一、静态分析
US?UG
mA50,
R
U
R
UI
S
G
S
S
D
UDS=UDD- US =20-5=15V
V5
21
1
DDG U
RR
RU
(2-81)
uo
+UDD
RSui
C1
R1
RG
R2 RL
150k
50k
1M
10k
D
S
C2G
Lgsmgs
Lgsm
i
o
u RUgU
RUg
U
U
A



1
1

Lm
Lm
Rg
Rg
iU?
oU?
gsU?
gsmUg?
dI?
ri roro?
g
R2R1
RG
s
d
RLRS
微变等效电路二、动态分析
(2-82)
ri roro?
g
R2R1
RG
s
d
RLRS
微变等效电路
21 // RRRr Gi
M0375.1
输入电阻 ri
(2-83)
输出电阻 ro 加压求流法
mgsm
gs
d
o gUg
U
I
U
r
1

Soo Rrr //
U?
I?dI?g
d
微变等效电路
roro?
R2R1
RG
s RS
gsU?
gsmUg?
(2-84)
场效应管放大电路小结
(1) 场效应管放大器输入电阻很大。
(2) 场效应管共源极放大器 (漏极输出 )输入输出反相,电压放大倍数大于 1;输出电阻 =RD。
(3) 场效应管源极跟随器输入输出同相,电压放大倍数小于 1且约等于 1;输出电阻小。
(2-85)
耦合方式,直接耦合;阻容耦合;变压器耦合;光电耦合。
§ 2.7 多级阻容耦合放大电路耦合,即信号的传送。
多级放大电路对耦合电路要求:
1,静态:保证各级 Q点设置
2,动态,传送信号。
第一级放大电路输入输出第二级放大电路第 n 级放大电路
… …
第 n-1 级放大电路功放级要求,波形不失真,减少压降损失。
(2-86)
设,?1=?2=50,
rbe1 = 2.9k?,
rbe2 = 1.7 k?
2.7.1 典型电路
oi rrA,、求:
前级 后级
+UCC
RS
1M
(+24V)R1
20k
27k
C2
C3
R3
R2
RL
RE2
82k
43k
10k
8k
10k
C1
RC2
T1
RE1
CE
T2
SU?
oU?
iU?
(2-87)
关键,考虑级间影响。
1,静态,Q点同单级。
2,动态性能,
方法,
ri2 = RL1
ri221 io UU
+UCC
RS
1M
(+24V)R1
20k
27k
C2
C3
R3
R2
RL
RE2
82k
43k
10k
8k
10k
C1
RC2
T1
RE1
CE
T2
SU?
oU?
iU?
1oU?
2iU?
2.7.2 性能分析
(2-88)
考虑级间影响
2 ri,ro,概念同单级
1
ri ro
21
1
2
uus
s
o
i
o
s
o
us AAU
U
U
U
U
UA
ri2
+UCC
RS
1M
(+24V)R1
20k
27k
C2
C3
R3
R2
RL
RE2
82k
43k
10k
8k
10k
C1
RC2
T1
RE1
CE
T2
SU?
oU?
iU?
1oU?
2iU?
(2-89)
微变等效电路,ri2
+UCC
RS
1M
(+24V)R1
20k
27k
C2
C3
R3
R2
RL
RE2
82k
43k
10k
8k
10k
C1
RC2
T1
RE1
CE
T2
SU?
oU?
iU?
1oU?
2iU?
RE1
R2 R3 RC2 RL
RS
R1
SU?
iU?
1ber
2ber
1bi
1bi?
2bi
2bi? OU?
ir 2ir or
(2-90)
1,ri = R1 //[ rbe1 +(? +1)RL1']
其中,RL1?= RE1// ri2 = RE1// R2 // R3 // rbe1=RE1//RL1
= RE1//ri2= 27 // 1.7? 1.7k?
ri =1000//(2.9+51× 1.7)? 82k?
2,ro = RC2= 10k?
RE1
R2 R3 RC2 RL
RS
R1
SU?
iU?
1ber
2ber
1bi
1bi?
2bi
2bi? OU?
ir 2ir or
(2-91)
3,中频电压放大倍数,
其中:
11 u
si
i
us ARr
rA?
9 6 8.07.1519.2 7.151)1( )1(
111
11
1



Lbe
L
u Rr
RA
77809680
2082
82
1
1
1,.Rr
rA
Si
i
us
RE1
R2 R3 RC2 RL
RS
R1
SU?
iU?
1ber
2ber
1bi
1bi?
2bi
2bi? OU?
ir 2ir or
(2-92)
1 4 7
71
101050
2
22
2

.
)//(
r
RA
be
L
u
RE1
R2 R3 RC2 RL
RS
R1
SU?
iU?
1ber
2ber
1bi
1bi?
2bi
2bi? OU?
ir 2ir or
4114778014721,.AAA uusus
(2-93)
多级阻容耦合放大器的特点:
(1) 由于电容的隔直作用,各级放大器的静态工作点相互独立,分别估算。
(2) 前一级的输出电压是后一级的输入电压。
(3) 后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。
(4) 总电压放大倍数 =各级放大倍数的乘积。
(5) 总输入电阻 ri 即为第一级的输入电阻 ri1 。
(6) 总输出电阻即为最后一级的输出电阻。
由上述特点可知,射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻;接在末级可减小输出电阻;接在中间级可起匹配作用,从而改善放大电路的性能。
(2-94)
例 1,放大电路由下面两个放大电路组成。已知
EC=15V,R1=100k?,R2=33k?,RE1=2.5k?,
RC=5k?,?1=60,; RB=570k?,RE2=5.6k?,
2 =100,RS=20k?,RL=5k?
+EC
R1 RC
C11
C12
R2
CE
RE1ui
ri
uo
T1
放大电路一
RB
+EC
C21 C
22
RE2ui uo
T2
放大电路二
(2-95)
1,求直接采用放大电路一的放大倍数 Au和 Aus。
2,若信号经放大电路一放大后,再经射极输出器输出,求放大倍数 Au,ri和 ro 。
3,若信号经射极输出器后,再经放大后放大电路一输出,求放大倍数 Au和 Aus 。
+EC
R1 RC
C11
C12
R2
CE
RE1ui
ri
uo
T1
RB
+EC
C21 C
22
RE2ui uo
T2
(2-96)
ri = R1// R2// rbe
=1.52 k?
(1) 由于 RS大,而 ri小,致使放大倍数降低;
(2) 放大倍数与负载的大小有关。例:
RL=5k?时,Au= - 93; RL=1k?时,Au= - 31 。
66
20521
521
93
.
.
.
Rr
r
AA
Si
i
uus


1,求直接采用放大电路一的放大倍数 Au和 Aus。
+EC
R1 RC
C1
C2
R2
CE
RE
RL
ui uou
s
RS
ri
T1
93
1
1
be
L
u r
'RA?
(2-97)
2,若信号经放大电路一放大后,再经射极输出器输出,求放大倍数 Au,ri和 ro 。
us
RS
RB
+EC
C22
RE2 uo
T2
RL
R1 RC
C11
R2
CE
RE1ui
ri
T1
rbe2=2.36 k?rbe1=1.62 k? ro1=RC=5 k?
k173]1[ 22221 EbeBiL 'R)(r//RrR?
(2-98)

73
1 0 01
55 7 0362
65
11
1
//.
//.
r//Rr
//R
R//Rr
//Rr oBbeESBbeEo

1 8 5621 1 7 3560
1
1
11,
//
r
'RA
be
L
u?
99011
22
2
2,'R)(r
'R)(A
Lbe
L
u

18399018521,AAA uuu
k5211211,r//R//Rrr beii
(2-99)
讨论,带负载能力。
2,输出不接射极输出器时的带负载能力:
RL=5k?时,Au=-93
RL=1k?时,Au=-31
即:当负载电阻由 5k?变为 1k?时,放大倍数降低到原来的 92.3%
放大倍数降低到原来的 30%
RL=5 k?时,Au1=-185,Au2=0.99,ri2=173 k?
Au= Au1 Au2 =-183
RL=1 k?时,Au1=-174,Au2=0.97,ri2=76 k?
Au= Au1 Au2 =-169
1,输出接射极输出器时的带负载能力:
(2-100)
3,若信号经射极输出器后,再经放大后放大电路一输出,求放大倍数 Aus 。
Au2=-93
ri2=1.52 k?
Au1=0.98
ri=101 k?
+EC
R1 RC C
12
R2
CE
RE1
ri
uo
T1
ui
RB
C21
RE2
T2
us
RS
(2-101)
76
20101
10198093
21,Rr
rAAA
Si
i
uuus
6620521 52193,.,Rr rAA
Si
i
uus
输入不接射极输出器时:
可见,输入接射极输出器可提高整个放大电路的放大倍数 Aus。
(2-102)
例题,设 gm=3mA/V,?=50,rbe = 1.7k
前级,场效应管共源极放大器后级,晶体管共射极放大器求:总电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。
+UCC
RS
3M
(+24V)
R1
20k
10k
C2
C3
R4
R3
RLR
E2
82k
43k
10k
8k
10k
C1
RC
T1
RE1
CE2
T2
CE1
RD
10k
R2 1M
SU?
iU? oU?
(2-103)
( 1)估算各级静态工作点,(略)
( 2)动态分析,
微变等效电路
ir 2ir
or
首先计算第二级的输入电阻:
ri2= R3// R4// rbe=82//43//1.7=1.7 k?
R3 R4
RC RL
RS R
2R1 R
D
rbe
gsU?
dI?
sU?
oU?
cI?
bI?g d
s
iU?
(2-104)
第二步:计算各级电压放大倍数
4471103211,).//()r//R(g'RgA iDmLmu
14771
101050
2

.
)//(
r
R//R
r
'RA
be
LC
be
L
u
R3 R4
RC RL
RS R
2R1 R
D
rbe
gsU?
dI?
sU?
oU?
cI?
bI?g d
s
iU?
(2-105)
第三步:计算输入电阻、输出电阻
ri=R1//R2=3//1=0.75M?
ro=RC=10k?
R3 R4
RC RL
RS R
2R1 R
D
rbe
gsU?
dI?
sU?
oU?
cI?
bI?g d
s
iU?
(2-106)
第四步:计算总电压放大倍数
Au=Au1Au2 =(-4.4)?(-147) =647
6 3 07 5 020 7 5 06 4 7
iS
i
uus rR
rAA
R3 R4
RC RL
RS R
2R1 R
D
rbe
gsU?
dI?
sU?
oU?
cI?
bI?g d
s
iU?
(2-107)
阻容耦合电路的频率特性:
f
A
耦合电容造成三极管结电容造成采用直接耦合的方式可降低放大电路的下限截止频率,扩大通频带。下面将要介绍的差动放大器即采用直接耦合方式。
(2-108)
ui
RC1R1
T1
2.8.1 直接耦合电路的特殊问题
R2,RE2,用于设置合适的 Q点。
问题 1,前后级 Q点相互影响。
§ 2.8 差动放大电路
+UCC
uo
RC2
T2
R2
RE2
问题 2,零点漂移 。
uo
t0
有时会将信号淹没当 ui 等于零时,uo不等于零。
(2-109)
一、结构特点,结构对称。
2.8.2 基本型差动放大器
ui1 ui2
uoRCR1
T1
RB
RC R1
T2
RB
(2-110)
二,抑制零漂的原理
uo= uC1 - uC2 = 0
uo= (uC1 +?uC1 ) - (uC2 +?uC2 ) = 0
当 ui1 = ui2 =0 时:
当温度变化时:
+UCC
uo
ui1
RCR1
T1
RB
RC R1
T2
RB
ui2
(2-111)
一、结构为了使左右平衡,可设置调零电位器,
2.8.3 双电源长尾式差放
uo
ui1
+UCC
RC
T1
RB
RC
T2
RB
ui2
RE
–UCC
(2-112)
二,静态分析温度 T IC IE = 2IC UE
UBEIBIC
1,RE的作用设 ui1 = ui2 = 0
自动稳定
RE 具有强负反馈作用
uo
ui1
+UCC
RC
T1
RB
RC
T2
RB
ui2
RE
–UCC
—— 抑制温度漂移,稳定静态工作点。
(2-113)
uo
ui1
+UCC
RC
T1
RB
RC
T2
RB
ui2
RE
–UCC
2,Q点的计算直流通路
IC1= IC2= IC=?IB
UC1= UC2= UCC- IC× RC
UE1= UE2 =- IB× RB- UBE
UCE1= UCE2 = UC1- UE1
IB
IC1 IC2
IB
IE
EB
BEEE
B RR
UUI
)1(2

(2-114)
三,动态分析
1,输入信号分类
(1)差模 (differential mode)输入
ui1 = -ui2= ud
(2)共模 ( common mode) 输入
ui1 = ui2 = uC
共模抑制比 ( Common - Mode Rejection Ratio)的定义,
KCMRR = K
CMRR (dB) = (分贝 )
差模电压放大倍数,
d
od
d U
UA
共模电压放大倍数,
c
oc
c U
UA
c
d
A
A
c
d
A
Alo g20
(2-115)
结论,任意输入的信号,ui1,ui2,都可分解成差模分量和共模分量。
注意,ui1 = uC + ud ; ui2 = uC - ud
例,ui1 = 20 mV,ui2 = 10 mV
则,ud = 5mV,uc = 15mV
差模分量,
2
21 ii
d
uuu
共模分量,
2
21 ii
c
uuu
(2-116)
(一 ) 差模输入均压器
dii uuu 2
1
1
dii uuu 2
1
2
R
R
uo
ui
+UCC
RC
T1
RB
RC
T2
RB
RE
–UCC
(2-117)
RE 对差模信号作用
ui1
ui2
ib1,ic1
ib2,ic2
ic1 = - ic2 iRE = ie1+ ie2 = 0
uRE = 0
R
R
uo
ui
+UCC
RC
T1
RB
RC
T2
RB
RE
–UCC
ib2ib1
ic2ic1
iRE
RE对差模信号 不起 作用
(2-118)
差模信号通路
T1单边微变等效电路
uod1
RB B
1
E
C1
RC
ib1u
i1 rbe1
ib1
R R
uo
ui1
RC
T1
RB
RC
T2
RB
ib2ib1
ic2ic1
ui2
uod1
uod2
E
(2-119)
1,放大倍数
1
1
1
i
od
d u
uA?单边差模放大倍数,
111
1
1 )(
beB
C
beBb
Cb
d rR
R
rRi
Ri
A




21 dd AA?
uod1
RB B
1
E
C1
RC
ib1u
i1 rbe1
ib1
(2-120)
21
221121
dd
i
idid
i
odod
d AAu
uAuA
u
uuA
若差动电路带负载 RL (接在 C1 与 C2 之间 ),对于差动信号而言,RL中点电位为 0,所以放大倍数:
1
21
)
2
1
(
beB
LC
ddd
rR
R//R
AAA

即:总的差动电压放大倍数为:
差模电压放大倍数,
i
od
d u
uA?
R R
uod
ui1
RC
T1
RB
RC
T2
RB
ib2ib1
ic2ic1
ui2
uod1
uod2
E
(2-121)
ro = 2RC
ri ri
ro
)]//([2 1 Bbei RrRr
输入电阻:
输出电阻:
2,输入输出电阻
R R
uo
ui1
+UCC
RC
T1
RB
RC
T2
RB
ib2ib1
ic2ic1
ui2
uod1
uod2
E
(2-122)
(二 ) 共模输入
RE对共模信号起作用,并且 iRE=2ie1。
uC
ic1,ic2? iRE,uRE?
+UCC
uocRC
T1
RB
RC
T2
RB
RE
–UCC
uC
uoc2uoc1
ic1 ic2
iRE
uRE
(2-123)
共 模信号通路,
uocRC
T1
RB
RC
T2
RB
2REuC1
uoc2uoc1
ic1 ic2
uC22RE
(2-124)
T1单边微变等效电路
EbB
c
c
oc
c RrR
R
U
U
A
)1(211
1
1?


2cA?
RC
RB
2RE
ic1
uc1 uoc
1
ib1?ib1
ie1
rbe1
(2-125)
KCMRR?
AC? 0
问题,负载影响共模放大倍数吗?
111 ccoc UAU
222 ccoc UAU
021 ocococ UUU
不影响!
(2-126)
R R
uo
ui1
RC
T1
RB
RC
T2
RB
ib2ib1
ic2ic1
ui2
E
+UCC
2.8.4 恒流源式差放电路电路结构,
IC3
R2
T3
R1
R3
-UEE
(2-127)
rce3?1M?
恒流源
T3,放大区
3
3
3
c
ce
ce I
Ur

R R
uo
ui1
RC
T1
RB
RC
T2
RB
ib2ib1
ic2ic1
ui2
E
+UCC
IC3
R2
T3
R1
R3
-UEE
uCE
IB3
iC
UCE3
IC3 Q
UCE3
静态分析,主要分析 T3管。
VB3?VE3?IE3?IC3
(2-128)
1,恒流源相当于阻值很大的电阻。
2,恒流源不影响差模放大倍数。
3,恒流源影响共模放大倍数,使共模放大倍数减小,从而增加共模抑制比,理想的恒流源相当于阻值为无穷的电阻,所以共模抑制比是无穷。
恒流源的作用
(2-129)
2.8.5 差放电路的几种接法输入端接法双端单端输出端接法双端单端双端输入双端输出,Ad = Ad1
双端输入单端输出:
12
1
dd AA?
ui1
+UCC
ui2
uo
C1
B1
C2
E
B2
RC
T1
RB
RC
T2
RB
IC3
-UEE
(2-130)
双端输出,Ad = Ad1 单端输出:
12
1
dd AA?
双端输入与单端输入效果是一样的。
ui1
+UCC
ui2
uo
C1
B1
C2
E
B2
RC
T1
RB
RC
T2
RB
IC3
-UEE
ib2ib1
ud = 0.5ui,uc = 0
双端输入,ui1 = -ui2 =0.5ui
2
2
21
21
ii
c
ii
d
uu
u
uu
u
ud = 0.5ui,uc = 0.5ui
单端输入,ui1 =-ui,ui2 = 0
(2-131)
电子技术第二章结束模拟电路部分