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1、模块二 放大电路,放大电路概述,共射放大电路,共集放大电路,多级放大电路,本 模 块 主 要 内 容,放大电路的负反馈,差动放大电路,集成运算放大器,功率放大电路,第一节 放大电路概述,一、放大电路的三种组态,三种三极管放大电路,二、放大电路的主要性能指标,1.放大倍数,2.输入电阻i,3.输出电阻RO,.最大输出功率和效率,5.通频带,BWfHfL,第二节 共射放大电路,一、放大电路的组成与元件作用,1.固定偏置放大电路的组成,2.放大电路中各元件的作用,三极管VT 电源 偏置电阻Rb 集电极电阻 耦合电容C1和C2,（2）直流通路 指放大电路中直流电流通过的路径。计算放大电路的静态工作点时
2、用直流通路。,二、放大电路分析,1.放大电路的静态分析,（1）静态分析的目的 确定静态工作点,（3）直流通路的画法,（4）静态分析的方法（静态工作点的确定）,a.估算法,1.估算 IBQ,2.在输出特性曲线上作出直流负载线UCE=UCCICRC，与 IBQ 对应的输出特性曲线与直流负载线的交点就是Q点。,b.图解法,在左图中,通过Q点分别作横轴和纵轴的平行线,可求得ICQ与UCEQ.,例：用估算法计算静态工作点。,已知：UCC=20V，RC=6.8，RB=500k，=45。,解：,请注意电路中IBQ 和ICQ 的数量级。,2.放大电路的动态分析,（1）动态分析的目的 了解放大电路各极电流、电压
3、的波形。确定放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。,（2）交流通路 交流通路是指放大电路中交流电流通过的路径。计算放大倍数、输入电阻、输出电阻等时用交流通路。,（3）交流通路的画法,a.微变等效电路分析法,对输入的小交流信号而言，三极管的发射极可以等效为一个电阻rbe。,对于小功率三极管：,三极管的微变等效电路,从上式可见,rbe与静态工作点有关。于常用高频小功率管，rbe为1千欧左右。,（4）动态分析,ib,晶体管的B、E之间可用rbe等效代替。对于小功率三极管：,晶体管的C、E之间可用一受控电流源ic=ib等效代替。,三极管的微变等效电路,a.微变等效电路分析法,共射放大电路的微变等
4、效电路,将交流通路中的三极管用三极管微变等效电路代替即可得放大电路的微变等效电路。,交流通路,微变等效电路,指标计算,电压放大倍数,放大电路的输入电阻,放大电路的输出电阻,放大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。输出电阻反映了放大电路的带负载能力，输出电阻越小，带负载能力就越强。,b.图解法（略）,三、静态工作点与波形失真的关系,当Q点位置选得太高，容易出现饱和失真，输出电压波形出现底部失真。增大Rb，可以使静态工作点下移。,当Q点位置选得太低，容易出现截止失真，输出电压波形出现顶部失真。减小Rb可以使静态工作点上移。,四、分压式偏置稳定电路,在固
5、定偏置放大电路中，当UCC和 Rb一定时，当温度升高时，,iC,uCE,Q,温度升高时，输出特性曲线上移,当温度升高时，IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使晶体管进入饱和区造成饱和失真。,O,常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点,1.分压式偏置电路稳定静态工作点的过程,UB 固定,2.分压式偏置电路的分析,（1）静态分析,（2）动态分析,对交流：旁路电容 CE 将RE 短路，RE不起作用，Au，Ro与固定偏置电路相同。,第三节 共集放大电路,一、共集放大电路的组成,1.静态分析,因对交流信号而言，集电极是输入与输出回路的公共端，所以是共集电极放大电路。因从发射极输出，所以称射极输出器。,二、
6、放大电路的分析,直流通路,微变等效电路,2.动态分析（1）电压放大倍数小于1（近似为1）,电压放大倍数Au1且输入输出同相,（2）输入电阻高,（3）输出电阻低,若不计信号源内阻（RS0），则有,三、射极输出器的应用,1.因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，减轻信号源负担。,2.因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。,3.利用 ri 大、ro小以及 Au 1 的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到抗匹阻配作用，这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。,第四节 多级放大电路,常用的耦合方式,一、级间耦合方式,直接耦合
7、,阻容耦合,变压器耦合,1.阻容耦合各级的静态工作点互不影响，但不能放大缓慢变化的直流信号和交流低频信号。,2.直接耦合可以放大缓慢变化的直流信号和交流低频信号。但前、后级静态工作点互相影响，存在严重的“零点漂移”问题。,二、多级放大电路的分析方法,多级放大电路总的电压放大倍数为各级放大倍数的乘积输入电阻为第一级的输入电阻，输出电阻为最后一级的输出电阻,3.变压器耦合比较笨重，应用较少。,三、放大电路的频率特性,频率特性,幅频特性：电压放大倍数的模|Au|与频率 f 的关系,相频特性：输出电压相对于输入电压的 相位移 与频率 f 的关系,2.单级共射放大电路的频率特性,1.基本概念,BWfHf
8、L,3.多级放大电路的频率响应,多级放大电路的通频带比单级的通频带窄。,一、反馈的定义,第五节 放大电路的负反馈,二、反馈的类型,将放大电路输出信号(电压或电流)的一部分或全部通过一定方式回送到放大电路的输入端的过程。,正反馈和负反馈,反馈极性分：,反馈信号的交直流特性分：,直流反馈和交流反馈,反馈信号从输出端取样对象分类：,电压反馈和电流反馈,反馈信号与外加信号在放大电路输入端的连接方式分：,串联反馈和并联反馈,1.分立元件共发射极放大电路反馈类型的判别方法：,判别反馈的极性可以采用“瞬时极性法”。对于NPN型三极管，若基极极性为正，则集电极极性为负，发射极极性为正。若反馈降低了基极电位或提
9、高了发射极电位，则为负反馈。反之，为正反馈。,(1)并联反馈,(2)串联反馈,反馈信号引入到放大电路输入端的发射极。此时若反馈信号的极性为正，电路是负反馈。若反馈信号的极性为负，电路是正反馈。,反馈信号引入到放大电路输入端的基极。此时若反馈信号的极性为负，电路是负反馈。若反馈信号的极性为正，电路是正反馈。,(3)电压反馈 反馈信号从放大电路的集电极引出。,(4)电流反馈 反馈信号从放大电路的发射极引出。,(1)输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和反相）上的，是串联反馈；加在同一个输入端（同相或反相）上的，是并联反馈；(2)反馈使放大器净输入量增强时是正反馈；使放大器净输入量减弱时是负反
10、馈。对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈；对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。(3)反馈回来信号是直流成分，是直流反馈；反馈回来信号是交流成分，是交流反馈；(4)反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈；从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈。,2.集成运算放大器电路反馈类型的判别方法：,例1：,试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。,解：,因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，所以是电压反馈；,因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相输入端上，所 以是串联反
11、馈；因输入信号和反馈信号的极性相同，所以是负反馈。,串联电压负反馈,先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；,例2：,试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。,解：,因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈；,因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上，所以是并联反馈;,因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流之差，所以是负反馈。,并联电流负反馈,三、负反馈对放大电路性能的影响,1.负反馈的一般表示方法,基本放大电路的放大倍数,表示反馈网络的反馈系数,开环放大倍数：,反馈系数：,闭环放大倍数：,2.负反馈对放大电路性能的
12、影响,（1）降低放大倍数,（2）提高放大倍数的稳定性,即闭环放大倍数减小到只有开环放大倍数的。,闭环放大倍数的相对变化量，为开环放大倍数相对变化量的，即放大倍数的稳定性提高了（AF）倍,(4)、减小非线性失真以及抑制干扰和噪声,（3)扩展通频带,负反馈使放大器通频带展宽（AF）倍,(5)改变输入电阻和输出电阻,对输入电阻的影响：,对输出电阻的影响：,凡是串联负反馈，都能使输入电阻提高。,凡是并联负反馈，都能使输入电阻降低。,凡是电压负反馈，都能稳定输出电压，使输出电阻降低。,凡是电流负反馈，都能稳定输出电流，使输出电阻增大。,第六节 差动放大电路,差动放大电路利用电路结构上的对称性来补偿直接耦
13、合放大电路中的零点漂移。因其较好地解决了“零漂”问题，因此在直流放大电路及集成运放中得到了广泛的应用。,一、工作原理,1.抑制零点漂移的工作原理 利用电路的对称性把两个三极管的零点漂移互相抵消。,2.放大差模信号的工作原理 对于差动放大电路来说，输入信号可分为共模输入信号和差模输入信号，差动放大电路对共模输入信号没有放大作用，共模放大倍数为零。差动放大电路能放大差模输入信号，因输入信号Us1使V1的集电极电流增加，其集电极电位下降，而输入信号Us2使V2的集电极电流减小，其集电极电位升高，于是在输出端产生了电压。差模放大倍数为：,1.差动放大电路的输入方式,单端输入、双端输入,2.差动放大电路
14、的输出方式,单端输出、双端输出,二、差动放大电路的输入输出方式,一、基本结构和主要技术指标,结构示意图：,高阻输入级,中间级,低阻输出级,偏置电路,反相输入端,同相输入端,1.基本结构,第七节 集成运算放大器,集中运放的电路符号,图中“”表示反相输入端，“”表示同相输入端。,(1)输入失调电压UIO,2.主要技术参数,(2)输入失调电流IIO,(3)开环差模电压放大倍数Aud,(4)开环共模电压放大倍数 Auc,(5)差模输入电阻rid,(6)差模输出电阻ro,(7)最大输出电压Upp,(8)共模抑制比KCMR,UIO越小越好，一般约为110mv,IIO越小越好，一般约为1nA10.1A,越小
15、越好。,其值越大，运算精度越高，性能越稳定。Aud(dB)=20lgAud（倍）,动态电阻，越大越好。,越小性能越好，一般为几百欧左右。,运放不失真最大输出电压的峰值可达13V左右,KCMR=Aud/Auc的绝对值，一般越大越好，一般在80dB以上。,二、运算放大器的线性应用,1.线性应用,(1)差模输入电压约等于 0 即 u+=u,称“虚短”,(2)输入电流约等于 0 即 i+=i 0,称“虚断”,分析线性应用的运算放大器时可以遵循以下两个原则：,O,开环电压放大倍数越大，运放的线性范围越小，必 须加深度负反馈才能使其工作于线性区。,2.集成运放的线性应用电路,集成运放的线性电路有比例运算、
16、加法运算、减法运算、微分运算、积分运算等电路。,(1)反相比例运算,输入输出电压关系,特例（反相器）,平衡电阻 R2=R1/RF,R1=RF 时,2.同相比例运算,输入输出电压的关系,特例（电压跟随器）,平衡电阻 R2=R1/RF,R1=或 RF=0时,ui UR，uo=+Uo(sat)ui UR，uo=Uo(sat),输入信号接在反相输入端,输入信号接在同相输入端,电压比较器在数据检测、自动控制、超限控制报警和波形发生等电路中得到广泛应用。,三、集成运放的非线性应用,运算放大器非线性应用的典型例子是电压比较器,ui UR，uo=Uo(sat)ui UR，uo=+Uo(sat),第八节 功率放
17、大电路,一、功率放大电路的输出功率和效率,1.功率放大电路的功能和特点,功率放大电路输入的是大信号电压，以获得尽可能大而失真又较小的输出功率，讨论的主要指标有输出信号功率、功率放大电路的效率、三极管的管耗等。,2.对功率放大电路的基本要求,a.足够的输出功率,b.较高的效率,c.较小的非线性失真,二、功率放大器的分类,甲类工作状态晶体管在输入信号的整个周期都导通,静态IC较大，波形好,管耗大效率低，理想情况下效率为50。,乙类工作状态晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态IC=0，波形严重失真,管耗小效率高。理想情况下效率为78.5。,甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC 0，一般功放常采用。,交越失真,对于乙类功率放大电路，当输入信号ui为正弦波时，输出波形在信号过零附近衔接不好出现的失真称为交越失真。,交越失真产生的原因是由于 ui 死区电压，晶体管导通不好。,采用各种电路以产生不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。,克服交越失真的措施,
