模拟电子技术电子教案3课件.ppt

1、放大电路基础放大电路基础3.1放大电路的基础知识放大电路的基础知识3.2三种基本组态放大电路三种基本组态放大电路3.3差分放大电路差分放大电路3.4互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路3.5多级放大电路多级放大电路3.6放大电路的调试与测试放大电路的调试与测试*第第 2、3 章章 小结小结放大电路基础3.1.1 放大电路的组成3.1.2 放大电路的主要性能指标3.1.1 放大电路的组成一、组成框图直流电源信号源RS+usRSis放大电路负载RL信号输入第一级第二级第三级信号输出二、多级放大电路第 3 章放大电路基础三、放大电路的四端网络表示122+us放大电路RS+ui+uoRLioiiu

2、s 信号源电压Rs 信号源内阻RL 负载电阻ui 输入电压uo 输出电压ii 输入电流io 输出电流第 3 章放大电路基础3.1.2 放大电路的主要性能指标1122+us放大电路RS+ui+uoRLioii电压增益 Au(dB)=20lg|Au|一、放大倍数电压放大倍数 Au=uo/ui电流放大倍数 Ai=io/ii功率放大倍数 Ap=po/pi电流增益 Ai(dB)=20lg|Ai|功率增益 Ap(dB)=10lg|Ap|第 3 章放大电路基础二、输入电阻1+usRS+uiiiRiiSisiRRRuu Ri 越大，ui 与 us 越接近iiiiuR 例 2.3.4 us=20 mV，Rs=6

3、00，比较不同 Ri 时的 ii 、ui。Riiiui6 000 3 A18 mV600 16.7 A10 mV60 30 A1.82 mV第 3 章放大电路基础三、输出电阻放大电路的输出相当于负载的信号源，该信号源的内阻称为电路的输出电阻。计算：0Lso RuiuRi2211usRS+u放大电路=0Ro测量：LoLotoRRRuu Looto)1(RuuR uot 负载开路时的输出电压；uo 带负载时的输出电压，Ro 越小，uot 和 uo 越接近。2211+usRS+ui+uoRLRo+uotRi第 3 章放大电路基础四、通频带电抗元件(主要是电容)使放大电路对不同频率输入信号的放大能力不

4、同，反映在：Au(f)幅频特性(f)相频特性1.幅频特性和相频特性)()()j(ffAfAuu fAu(f)OfO)(f 2.频带宽度(带宽)BWAum2/muAfLfH下限频率 上限频率 中频段低频段高频段BW0.7BW0.7=fH fL(Band Width)五、最大输出功率和效率效率 =最大输出功率Pom直流提供功率PDC第 3 章放大电路基础3.2.1 共发射极放大电路共发射极放大电路3.2.2 共集电极放大电路共集电极放大电路3.2.3 共基极放大电路共基极放大电路3.2.4 场效应管放大电路场效应管放大电路第第 3 章放大电路基础章放大电路基础3.2.1 共发射极放大电路共发射极放

5、大电路一、一、电路组成电路组成+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+ui+us+uo VCC(直流电源直流电源)：使发射结正偏，集电结反偏使发射结正偏，集电结反偏 向负载和各元件提供功率向负载和各元件提供功率C1、C2(耦合电容耦合电容)：隔直流、通交流隔直流、通交流RB1、RB2(基极偏置电阻基极偏置电阻)：提供合适的基极电流提供合适的基极电流RC(集电极负载电阻集电极负载电阻)：将将 IC UC，使电流放大，使电流放大 电压放大电压放大RE(发射极电阻发射极电阻)：稳定静态工作点稳定静态工作点“Q”CE(发射极旁路电容发射极旁路电容)：短路交流，消除短路交流，消除 RE 对

6、电压放大倍数的影响对电压放大倍数的影响基本放大电路的组成基本放大电路的组成第第 3 章放大电路基础章放大电路基础二、直流分析二、直流分析+VCCRCRERB1RB2+UBEQ +UCEQ IBQI1ICQIEQ要求：要求：I1 (5 10)IBQUBQ (5 10)UBEQ方法方法 1：估算：估算CCB2B1B2BQVRRRU EBEQBQEQRUUI EQCQII /EQBQII)(ECCQCCCEQRRIVU 稳定稳定“Q”的原理：的原理：T IC UE UBE IB IC 第第 3 章放大电路基础章放大电路基础方法方法 2：利用戴维宁定理求：利用戴维宁定理求 IBQVCCRCRERB1R

7、B2+VCCVCCRCRE+V CCR BIBQB2B1B2CCCCRRRVV B2B1B/RRR B2B1B2B1RRRR EBBEQCCBQ)1(RRUVI 第第 3 章放大电路基础章放大电路基础三、性能指标分析三、性能指标分析+us+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+uo RCRB1RB2+ui+uo RLibicii交流通路交流通路小信号等效电路小信号等效电路rbe ib1.电压放大倍数电压放大倍数iouuAu beLbebLb rRriRi 源电压放大倍数源电压放大倍数uuAuuuuuuuuAsisiiosos isiRRARu 2.输入电阻输入电阻RiiiiiuR

8、 beB2B1/rRR 3.输出电阻输出电阻RoRo=RC第第 3 章放大电路基础章放大电路基础当没有旁路电容当没有旁路电容 CE 时：时：小信号等效电路小信号等效电路1.电压放大倍数电压放大倍数iouuAu)1(EbebLbRriRi 源电压放大倍数源电压放大倍数isiiosisosRRARuuuuuuAuu 2.输入电阻输入电阻3.输出电阻输出电阻Ro=RC交流通路交流通路RCRB1RB2+ui+uo RLibiciiRERCRB1RB2+ui+uo RLibiciirbe ibRERiR i)1(/EbeBiRrRR 基本放大电路的放大作用基本放大电路的放大作用第第 3 章放大电路基础章

9、放大电路基础例例 3.2.1 =100，RS=1 k，RB1=62 k，RB2=20 k,RC=3 k，RE=1.5 k，RL=5.6 k，VCC=15 V。求：求：“Q”，Au，Ri，Ro。解解 1)求求“Q”)V(7.362201520BQ U)mA(25.17.07.3EQCQ IIA)(20mA)(02.0100/2BQ I)V(6)5.13(215CEQ U+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us+uo 第第 3 章放大电路基础章放大电路基础+VCCRCC1C2RLRE+CE+RB1RB2RS+us+uo 2)求求 Au，Ri，Ro，Aus A)(20BQ I 50

10、01 02.0/26200 /26200BQbe Ir1305.13/5.6 100 beL rRAu)k(36.15.1/62/20/beB2B1i rRRR7536.11)130(36.1uSiisis ARRRAuuAuuRo=RC=3 k 第第 3 章放大电路基础章放大电路基础去掉旁路电容去掉旁路电容 CE 时：时：+VCCRCC1C2RLRE+RB1RB2RS+us+uo 1)静态工作点静态工作点“Q”不变不变2)求求 Au、Aus、Ri、RoRCRB1RB2+ui+uo RLibiciirbe ibREEbeL)1(RrRAu 3.15.11015.1/5.63 100 2.18.

11、131)3.1(8.13siis uuARRRA)1(/Ebe B2B1iRrRRR 5.11015.1/62/20 )(k 8.13 Ro=RC=3 k 既稳定既稳定“Q”，Au 又较大的电路又较大的电路第第 3 章放大电路基础章放大电路基础3.2.2 共集电极放大电路共集电极放大电路(射极输出器、射极跟随器射极输出器、射极跟随器)一、电路组成与静态工作点一、电路组成与静态工作点IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+usIBQ=(VCC UBEQ)/RB+(1+REICQ=I BQUCEQ=VCC ICQ RE交流通路交流通路RsRB+uo RLibiciiRE共集电

12、极电路共集电极电路第第 3 章放大电路基础章放大电路基础二、性能指标分析二、性能指标分析交流通路交流通路RsRB+uo RLibiciiRE)1(/)1(LbeBLbeiBiii iiRrRRruRuuiuR 小信号等效电路小信号等效电路usRB+uo RLibiciirbe ibRERs+R L=RE/RL电压放大倍数：电压放大倍数：LbeLLEbbebLEbio)1()1(/)1(/1RrRRRiriRRiuuAu ）（1输入电阻：输入电阻：第第 3 章放大电路基础章放大电路基础 0LoS RiuRu输出电阻：输出电阻：usRB+uo RLibiciirbe ibRERs+RBibicii

13、rbe ibRERsus=0+u iiRESbeE)1(RruRu R S=Rs/RBi=iRE ib ib 1)(/)1/()(SbeESbeEoRrRRruRuuiuR射极输出器射极输出器特点特点Au 1 输入输出同相输入输出同相Ri 高高Ro 低低用途：用途：输入级输入级 输出级输出级 中间隔离级中间隔离级第第 3 章放大电路基础章放大电路基础例例 3.2.2 =120，RB=300 k，r bb=200 ，UBEQ=0.7 VRE=RL=Rs=1 k，VCC=12V。求：。求：“Q”，Au，Ri，Ro。IBQIEQ+C1RS+ui RERB+VCCC2RL+uo+us 解解 1)求求“

14、Q”IBQ=(VCC UBE)/RB+(1+)RE =(12 0.7)/300+121 1 27(A)IEQ I BQ=3.2(mA)UCEQ=VCC ICQ RE =12 3.2 1=8.8(V)2)求求 Au，Ri，RoRbe=200+26/0.027 1.18(k)98.0)1()1(LbeL RrRAu Ri=300/(1.18 121)=51.2(k)(18 1)(/SbeEo RrRRRL=1/1=0.4(k)第第 3 章放大电路基础章放大电路基础无无 C3、RB3：Ri =(RB1/RB2)/rbe+(1+)RERi=50/510=45(k)Ri=(RB3+RB1/RB2)/rb

15、e+(1+)RERi=(100+50)/510=115(k)无无 C3 有有 RB3：接接 C3：RB3/rbe rbeRi=rbe+(1+)(R B/RE)=(1+)(R B/RE)Ri=51 50/10=425(k)提高提高 Ri 的电路：的电路：+C1RSRERB1+VCCC2+uo+us+RB2RB3C3 =50100 k 100 k 100 k 10 k R B+uo ibiciirbe ibRE+ui RB3第第 3 章放大电路基础章放大电路基础3.2.3 共基极放大电路共基极放大电路一、求一、求“Q”(”(略略)二、性能指标分析二、性能指标分析beLbebLbio rRriRiu

16、uAu RiR i 1)1(be bbebeiiririiuR)1(/beEi rRRRoRo=RC特点：特点：1.Au 大小与共射电路相同。大小与共射电路相同。2.输入电阻小，输入电阻小，Aus 小。小。RCRERS+us RL+uo RCRERS+us RLrBEioicieiiib ib+ui+VCCRCC2C3RLRE+RB1RB2RS +us +uo C1第第 3 章放大电路基础章放大电路基础3.2.4 场效应管放大电路场效应管放大电路三种组态：三种组态：共源、共漏、共栅共源、共漏、共栅特点：特点：输入电阻极高，输入电阻极高，噪声低，热稳定性好噪声低，热稳定性好一、直流偏置电路一、直

17、流偏置电路 1.自给偏压电路自给偏压电路栅极电阻栅极电阻 RG 的作用：的作用：(1)为栅偏压提供通路为栅偏压提供通路(2)泻放栅极积累电荷泻放栅极积累电荷源极电阻源极电阻 RS 的作用：的作用：提供负栅偏压提供负栅偏压漏极电阻漏极电阻 RD 的作用：的作用：把把 iD 的变化变为的变化变为 uDS 的变化的变化UGSQ=UGQ USQ=IDQRS+VDDRDC2CS+uo C1+ui RGRSGSD第第 3 章放大电路基础章放大电路基础SDQSG2G1G2DDGQ RIURRRVU ；SDQG2G1G2DDGSQ RIRRRVU 2.分压式自偏压电路分压式自偏压电路调整电阻的大小，可获得：调

18、整电阻的大小，可获得：UGSQ 0UGSQ=0UGSQ 0RL+VDDRDC2CS+uo C1+ui RG2RSGSDRG1RG3第第 3 章放大电路基础章放大电路基础解方程得：解方程得：IDQ1=0.69 mA，UGSQ=2.5V(增根，舍去增根，舍去)GQ(V)8.5 64 200 64 24 UDQDQGSQ128.5 )210(8.5IIU 2DQ2GS(off)GSQDSSDQ)8.0128.51(18.0)1(IUUII IDQ2=0.45 mA，UGSQ=0.4 V 例例 3.2.4 已知已知 UGS(off)=0.8 V，IDSS=0.18 mA，求，求“Q”。RLRDC2CS

19、+uo C1+ui RG2GSDRG1RG310 k 10 k 200 k 64 k 1 M 2 k 5 k+24V第第 3 章放大电路基础章放大电路基础二、性能指标分析二、性能指标分析1.共源放大电路共源放大电路有有 CS 时：时：RL+VDDRDC2CS+uo C1+ui RG2RSGSDRG1RG3RLRD+uo+ui RG2GSDRG3RG1+ugs gmugsidiiLmgsLDgsmio)/(RguRRuguuAu G2G1G3i/RRRR DoRR 无无 CS 时：时：RSSgsmgsLSgsm)/(RuguRRugAu SmLm1RgRg Ri、Ro 不变不变第第 3 章放大电

20、路基础章放大电路基础11)/()/(LmLmLSgsmgsLSgsmio RgRgRRuguRRuguuAuG2G1G3i/RRRR 2.共漏放大电路共漏放大电路RL+VDDC2+uo C1+ui RG2RSGSDRG1RG3RLRS+uo+ui RG2GSDRG3RG1+ugs gmugsiiio 1/mSomSoodsmSoogsmSooooogRugRuuugRuuugRuuiuR Ro第第 3 章放大电路基础章放大电路基础3.3.1 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理3.3.2 具有电流源差分放大电路具有电流源差分放大电路3.3.3 差分放大电路的输入输出形式差分放大电路的输

21、入输出形式第第 3 章放大电路基础章放大电路基础(Differential Amplifier)3.3.1 差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理 特点：特点：a.两个输入端，两个输入端，两个输出端；两个输出端；b.元件参数对称；元件参数对称；c.双电源供电；双电源供电；d.ui1=ui2 时，时，uo=0能有效地克服零点漂移能有效地克服零点漂移一、电路组成及静态分析一、电路组成及静态分析V1VCCV2VEERCRCREEui1ui2uo第第 3 章放大电路基础章放大电路基础V1VCCV2VEERCRCREEui1ui2uo直流通路直流通路V1+VCCV2VEERCRCREEuoVEEI

22、CQ1ICQ2IEEIEQ1IEQ2UCQ1UCQ2VEE=UBEQ+IEEREEIEE=(VEE UBEQ)/REEICQ1=ICQ2 (VEE UBEQ)/2REEUCQ1=VCC ICQ1RCUCQ2=VCC ICQ2RCUo=UCQ1 UCQ2=0第第 3 章放大电路基础章放大电路基础1.差模输入与差模特性差模输入与差模特性 差模输入差模输入ui1=ui2差模输入电压差模输入电压uid=ui1 ui2=2ui1=ui2差模信号交流通路差模信号交流通路ic1ic2使得：使得：ic1=ic2uo1=uo2差模输出电压差模输出电压uod=uC1 uC2=uo1 (uo2)=2uo1idodd

23、uuAu beCd1rRAu 差模电压放大倍数差模电压放大倍数带带 RL 时时RLbeLdrRAu LCL21/RRR Rid=2rbe差模输入电阻差模输入电阻差模输出电阻差模输出电阻Rod=2RC大小相同大小相同 极性相反极性相反二、动态分析二、动态分析ui1V1+VCCV2RCRCuodui2uo1uo2ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC2i1o122uu 第第 3 章放大电路基础章放大电路基础例例 3.3.1 已知：已知：=80，r bb=200 ，UBEQ=0.6 V，试求：，试求：(1)静态工作点；静态工作点；(2)差模电压放大倍数差模电压放大倍数 Au

24、d，差模输入电阻差模输入电阻 Rid，输出电阻输出电阻Rod。解解(1)ICQ1=ICQ2 (VEE UBEQ)/2REE=(12 0.6)/2 20=0.285(mA)UCQ1=UCQ2=VCC ICQ1RC=12 0.285 10=9.15(V)(2)(4897285.0268120026)1(200EQbe Ir beLd rRAu LCL21/RRR =10/10=5(k)7.5259.7580 Rid=2rbe=2 7.59=15.2(k)Rod=2RC=20(k)ui1V1+12VV212VRCRCREEuodui210 k 10 k 20 k 20 k 第第 3 章放大电路基础章

25、放大电路基础2.共模输入与共模抑制比共模输入与共模抑制比共模输入共模输入ui1=ui2共模输出电压共模输出电压uic=ui1=ui2使得：使得：ie1=ie2IEQ1+ie1IEQ2+ie2ue=2ie1REE2REE2REE共模输入电压共模输入电压uoc=uC1 uC2=00icocc uuAu共模抑制比共模抑制比cdCMRuuAAK 用对数表示：用对数表示：cdCMRlg20)dB(uuAAK 大小相同大小相同极性相同极性相同共模信号交流通路共模信号交流通路ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuocui2uC1uC2V1V2RCRCuocui2uC1uC2第第 3 章放大电路基础章放

26、大电路基础uod=Auduid(2)若若 Aud=50、Auc=0.05求求输出电压输出电压 uo，及，及 KCMR1.01 V0.99 V 解解 可将任意输入信号分解为可将任意输入信号分解为共模信号和差模信号之和共模信号和差模信号之和(1)ui1=1.01=1.00 +0.01(V)ui2=0.99=1.00 0.01(V)(1)求求差模输入电压差模输入电压 uid、共模输入电压、共模输入电压 uic例例 3.3.2ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuoui2uC1uC2uid=u i1 u i2uic=(ui1+ui2)/2=1.01 0.99=0.02(V)=1(V)id21i1

27、 iuuuc id21ici2uuu (2)=50 0.02=1(V)uoc=Aucuic=0.05 1=0.05(V)uo=Auduid+Aucuic=1.05(V)cdCMRlg20)dB(uuAAK 05.050lg20=60(dB)差模信号差模信号共模信号共模信号第第 3 章放大电路基础章放大电路基础3.3.2 具有电流源的差分放大电路具有电流源的差分放大电路一、电流源电路一、电流源电路减少共模放大倍数的思路：减少共模放大倍数的思路：增大增大 REE用恒流源代替用恒流源代替 REE特点：特点：直流电阻为有限值直流电阻为有限值动态电阻很大动态电阻很大1.三极管电流源三极管电流源简化画法简

28、化画法电流源电流源代替差代替差分电路分电路中的中的 REE+VCCRLRERB1RB2ICI0ui1V1+VCCV2RCR1uodui2RCVEER2R3IC3V3ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEEI0第第 3 章放大电路基础章放大电路基础2.比例型电流源比例型电流源二极管温度补偿二极管温度补偿V1+VCCRERB1RB2I0V2比例型电流源比例型电流源V1+VCCR2RR1I0V2IREFUBE1UBE21BE1CCREFRRUVI UBE1 UBE221REF0RRII 多路电流源多路电流源V1+VCCR2RR1I02V2IREFR3I03V321REF02RRII 31RE

29、F03RRII 第第 3 章放大电路基础章放大电路基础镜像电流源镜像电流源UBE1=UBE2I0=IREF微电流源微电流源I0R2=UBE1 UBE22BE2BE10RUUI 3.镜像和微电流源镜像和微电流源I0V1RV2IREFV1+VCCR2RI0V2IREFUBE1UBE2第第 3 章放大电路基础章放大电路基础4.NMOS 管电流源管电流源原理电路原理电路当当 V1、V2 几何尺寸相同时：几何尺寸相同时：I0=IREF当当 V1、V2 几何尺寸不同时：几何尺寸不同时：I0 IREF采用采用 V3 管代替管代替 R+VCCV1RI0V2IREFDGSGSDVEE+VCCV1I0V2IREF

30、DGSGSDVEEV3DSG第第 3 章放大电路基础章放大电路基础V3、V4 构成比例电流源电路构成比例电流源电路21BE4EEC4REFRRUVII 32REF0C3 RRIII 二、具有电流源的差分放大电路二、具有电流源的差分放大电路简化简化画法画法能调零的能调零的差分电路差分电路ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEEI0ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEEI0RPMOS差分电路差分电路ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEER2R3IC3V3V4IREFIC4R1第第 3 章放大电路基础章放大电路基础例例 3.3.3 =100(1)求静态工作点；求静态工作点；(2

31、)求电路的差模求电路的差模 Aud，Rid，Ro。解解(1)求求“Q”21BE4EEREFRRUVI 1.02.67.06 32REF0 RRII mA 84.0 ICQ1=ICQ2=0.5 I0mA 42.0 UCQ1=UCQ2=6 0.42 7.5 =2.85(V)(2)求求 Aud，Rid，Ro)(452642.026101200be2 be1 rrp21beCd)1(RrRAu 6505.010145.65.7100 )1(2p21beidRrR k 23Ro=2RC=15(k)(mA)84.0 ui1V1+VCCV2RCuoui2RCVEER2R3IC3V3V4IREF+6 V 6

32、V100 100 7.5 k 7.5 k 6.2 k 100 第第 3 章放大电路基础章放大电路基础三、差分放大电路的差模传输特性三、差分放大电路的差模传输特性OuiiCiC1iC2I0021I特点：特点：1.iC1+iC2 =I0；当；当 ui=0，iC1=iC2=0.5 I0。UT UT2.当当 UT ui UT，uiiC1 iC2OUTUTiC1 iC2 ui。3.当当 4UT ui 4UT，一只管子截止，一只管子截止，I0 几乎全几乎全部流入另一只管子，输出电压被限幅。部流入另一只管子，输出电压被限幅。4UT 4UTI04UT4UT+VCCui1V1V2RCuoui2RCVEEI0iC

33、1iC2第第 3 章放大电路基础章放大电路基础3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式差分放大电路的输入、输出方式一、单端输入、输出方式一、单端输入、输出方式1.单端输出单端输出beLCd/21rRRAu beid2rR cdCMRuuAAK 输出为双端输出的一半输出为双端输出的一半较双端输出小较双端输出小CoRR 即即 ui1=ui，ui2=0i21i21i1uuu i21i21i2uuu ii2i1iduuuu i21i2i121ic)(uuuu 参数计算与双端输入相同参数计算与双端输入相同四种连接方式比较见四种连接方式比较见 P882.单端输入单端输入 为双端输入的特例为双端输入的特例+

34、VCCuIV1V2RCuoRCVEEI0iC1iC2RL第第 3 章放大电路基础章放大电路基础二、双端变单端的转换电路二、双端变单端的转换电路双端输入双端输入单端输出单端输出差分电路差分电路具有双端输出效果的单端输出电路具有双端输出效果的单端输出电路对于差模信号：对于差模信号：ic1=ic3=ic4iL=ic2+ic4 V3、V4 为镜向电流源为镜向电流源=ic2+ic1=2ic1uo=2ic2RL使单端输出获得双端输出效果使单端输出获得双端输出效果对于共模信号：对于共模信号：iL=ic1 ic2=0uoc=0ic1=ic2(方向如图方向如图)电阻桥产生双端输入信号，负载多为一端接地。电阻桥产

35、生双端输入信号，负载多为一端接地。R RR Rt+VCCRL+VCCuiV1V2uoVEEI0RLV3V4ic1ic2ic3ic4iL第第 3 章放大电路基础章放大电路基础 引引 言言3.4.2 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路3.4.1 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路第第 3 章放大电路基础章放大电路基础引引 言言一、功率放大的一、功率放大的 特殊要求特殊要求 Pomax 大大，三极管尽限工作三极管尽限工作 =Pomax/PDC 要高要高失真要小失真要小二、共发射极放大电路的效率问题二、共发射极放大电路的效率问题cecmaxoUIP +VCC

36、RLC1+RBuce=uocemcm21UI CCCCCCDCVIViP%25/DCmaxomax PP SuCE iCO tiCO QIcmUcem设设“Q”设置在设置在交流负载线中点交流负载线中点VCCIC S4第第 3 章放大电路基础章放大电路基础三、放大电路的工作状态三、放大电路的工作状态甲类甲类(2 )tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ乙类乙类()tiCO Icm ICQ2 甲乙类甲乙类(0 V1 导通导通 V2 截止截止iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui 0.2 PomU(BR)CEO 2VCCICM VCC/RLRLV1V2+VCC+ui+u

37、o VEE4.管耗管耗第第 3 章放大电路基础章放大电路基础例例 3.4.1 已知：已知：VCC=VEE=24 V，RL=8 ，忽略忽略 UCE(sat)求求 Pom 以及此时的以及此时的 PDC、PC1，并选管。，并选管。)W(36822422LCC2om RVP 解解 PDC=2V2CC/RL=2 242/(8)=45.9(W)(21oDCC1PPP =0.5(45.9 36)=4.9(W)W(2.7362.0m1C PU(BR)CEO 48 VICM 24/8=3(A)可选：可选：U(BR)CEO=60 100 VICM=5 APCM=10 15 WRLV1V2+VCC+ui+uo VE

38、E第第 3 章放大电路基础章放大电路基础3.4.2 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路一一、甲乙类双电源互补对称功率放大电路、甲乙类双电源互补对称功率放大电路给给 V1、V2 提提供静态电压供静态电压 tiC0 ICQ1ICQ2克服交越失真思路：克服交越失真思路：电路：电路：RLRV3V4V1V2+VCC+ui+uo VEEV5当当 ui=0 时，时，V1、V2 微导通。微导通。当当 ui 0(至至 )，V2 微导通微导通 充分导通充分导通 微导通；微导通；V1 微导通微导通 截止截止 微导通。微导通。交越失真交越失真第第 3 章放大电路基础章放大电路基础克服交越失真的电路克

39、服交越失真的电路V1V2V3V4V1V2RtB1B2 21BBURTt)(212BE3CE3RRRUU 实际实际电路电路V4RL+VCC+uo V1V2V3 VEER*1R2R3R4V1V2V3R2R1RL+VCC+uo V1V2V3V4V5 VEE+ui R第第 3 章放大电路基础章放大电路基础二、复合管互补对称放大电路二、复合管互补对称放大电路1.复合管复合管(达林顿管达林顿管)目的：实现管子参数的配对目的：实现管子参数的配对ib1(1+1)ib1(1+1)(1+2)ib1=(1+1+2+1 2)ib1 1 2 rbe=rbe1+(1+1)rbe2 2(1+1)ib1 1 ib1ibici

40、e(1+2+1 2)ib1V1V2第第 3 章放大电路基础章放大电路基础V1V2NPN+NPNNPNV1V2PNP+PNPPNPV1V2NPN+PNPNPNV1V2PNP+NPNPNP构成复合管的规则：构成复合管的规则：1)B1 为为 B，C1 或或 E1 接接 B2，C2、E2 为为 C 或或 E；2)应保证发射结正偏，集电结反偏；应保证发射结正偏，集电结反偏；3)复合管类型与第一只管子相同。复合管类型与第一只管子相同。第第 3 章放大电路基础章放大电路基础V1V2 练习：练习：接有泻放电阻的复合管：接有泻放电阻的复合管：V1V2ICEO1 2 ICEO1R泻放泻放电阻电阻减小减小第第 3

41、章放大电路基础章放大电路基础V1、V3 NPNV2、V4 PNPR3、R5 穿透电流泄放电阻穿透电流泄放电阻RE1、RE2 稳定稳定“Q”、过流保护、过流保护取值取值 0.1 0.5 V5 V7、RP 克服交越失真克服交越失真R4 使使 V3、V4 输入电阻平衡输入电阻平衡V8 构成前置电压放大构成前置电压放大RB1 引入负反馈，提高稳定性。引入负反馈，提高稳定性。UE UB8 IB8 IC8 UB3 UE 准互补对称电路准互补对称电路2.复合管互补对称电路举例复合管互补对称电路举例第第 3 章放大电路基础章放大电路基础RLRPV4+VCCV5V1V2R2RB1RB2+uo+ui+V6V7V8

42、EUB3R1R5R3IC8RE1RE2R4V3UB8差分对管，构成前置放大级差分对管，构成前置放大级镜像恒流源，镜像恒流源，差分放大电差分放大电路的有源负载路的有源负载NPNPNP因因 PNP 管管 小，采用小，采用三只三只管子复合而成管子复合而成克服克服交越交越失真失真第第 3 章放大电路基础章放大电路基础三、甲乙类单电源互补对称放大电路三、甲乙类单电源互补对称放大电路 OTL电路电路(Output Transformerless)RLRBV4VEE+VCCV5V1V2CERERB1RB2+uo+ui+CE电容电容 C 的作用：的作用：1)充当充当 VCC/2 电源电源2)耦合交流信号耦合交

43、流信号 2 CCE/VU 当当 ui=0 时，时，2 CCC/VU 当当 ui 0 时时：V2 导通，导通，C 放电放电，V2 的等效电源电压的等效电源电压 0.5VCC。当当 ui u时，时，uo=Uomaxu+u 时时,uo=UOmax2)i+i 0 (虚断虚断)uouidui+u+uoRidAud uidRoi虚短和虚断虚短和虚断第第 3 章放大电路基础章放大电路基础第第 3 章放大电路基础章放大电路基础实验实验:单管共发射极电路的测试单管共发射极电路的测试(EWB仿真仿真)输入电阻的测量方法输入电阻的测量方法sissi/)(RuuuR 输出电阻的测量方法输出电阻的测量方法uot 负载开

44、路时的输出电压负载开路时的输出电压uo 带负载时的输出电压带负载时的输出电压LoLotoRRRuu Looto)1(RuuR 第第 3 章放大电路基础章放大电路基础小 结第 2、3 章一、两种半导体放大器件双极型半导体三极管(晶体三极管 BJT)单极型半导体三极管(场效应管 FET)两种载流子导电多数载流子导电晶体三极管1.形式与结构NPNPNP三区、三极、两结2.特点基极电流控制集电极电流并实现放大放大条件内因：发射区载流子浓度高、基区薄、集电区面积大外因：发射结正偏、集电结反偏3.电流关系IE=IC+IBIC=IB+ICEO IE=(1+)IB+ICEOIE=IC+IBIC=IB IE=(

45、1+)IB 第 2、3 章小结4.特性iC/mAuCE /V100 A80 A60 A40 A20 AIB=0O 3 6 9 124321O0.4 0.8iB/AuBE/V60402080死区电压(Uth)：0.5 V(硅管)0.1 V(锗管)工作电压(UBE(on)：0.6 0.8 V 取 0.7 V(硅管)0.2 0.3 V 取 0.3 V(锗管)放大区饱和区截止区放大区特点：1)iB 决定 iC2)曲线水平表示恒流3)曲线间隔表示受控第 2、3 章小结5.参数特性参数电流放大倍数 =/(1 )=/(1+)极间反向电流ICBOICEO极限参数ICMPCMU(BR)CEOuCEOICEOiC

46、ICMU(BR)CEOPCM安 全 工 作 区=(1+)ICBO第 2、3 章小结场效应管1.分类按导电沟道分 N 沟道P 沟道按结构分 绝缘栅型(MOS)结型按特性分 增强型耗尽型uGS=0 时，iD=0uGS=0 时，iD 0增强型耗尽型(耗尽型)2.特点栅源电压改变沟道宽度从而控制漏极电流输入电阻高，工艺简单，易集成第 2、3 章小结由于 FET 无栅极电流，故采用转移特性和输出特性描述不同类型 FET 转移特性比较3.特性不同类型 FET 的特性比较参见 ch22 第 6 页结型N 沟道uGS/ViD/mAO增强型耗尽型MOS 管(耗尽型)2GS(th)GSDOD)1(UuIiIDSS

47、开启电压UGS(th)夹断电压UGS(off)2GS(off)GSDSSD)1(UuIi IDO 是 uGS=2UGS(th)时的 iD 值第 2、3 章小结二、晶体管电路的基本问题和分析方法三种工作状态状态状态电流关系电流关系 条条 件件放大I C=IB发射结正偏集电结反偏饱和 I C IB两个结正偏ICS=IBS 集电结零偏临界截止IB U(th)则导通以 NPN为 例：UBE UB UE放大UE UC UB饱和PNP 管UC UB UC U B饱和2.电流判别法IB IBS 则饱和IB IBS 则放大)(ECCE(sat)CCCSBSRRUVII 第 2、3 章小结两个基本问题静态(Q)

48、动态(Au)解决不失真的问题“Q”偏高引起饱和失真“Q”偏低引起截止失真解决能放大的问题两种分析方法1.计算法1)直流通路求“Q”(从发射结导通电压UBE(on)出发)2)交流通路分析性能 交流通路画法：VCC 接地，耦合电容短路小信号电路模型+uce+ube ibicCBErbe Eibic ic+ube+uceBCEQbbbe26)1(Irr isisosio,RRRAuuAuuAuuu iiiiuR 0sLooo uRiuR第 2、3 章小结2.图解法 观察失真 计算 U omax直流负载线：uCE=VCC iC RC(+RE)uCE/ViC/mAVccQUCEQ直流负载线1/RC交流负

49、载线：过 Q 点，斜率为 1/RL直流负载线1/RLUom1Uom2Uomax=min Uom1,Uom2 三种基本组态判 定：交流输入和输出的公共极，为共 极电路共射电路：基极输入，集电极输出；电压、电流都放大共集电路：基极输入，发射极输出；电流放大，电压不放大共基电路：发射极输入，集电极输出；电压放大，流不放大共集电路：Au 1，R i 高，Ro 低；输入、输出级、隔离级第 2、3 章小结两种典型电路结构偏置式+us+VCCRCC1C2RL+RBRS+uo分压式+us+VCCRCC1C2RLRE+RB1RB2RS+uo+RBRC+uCE+uBE +VCCVBBiBiC求静态工作点；B)BE

50、(onCCBQRUVI EBEQBQEQRUUI 求性能指标；beL rRAu beBi/rRR CoRR EbeL)1(RrRAu )1(/EbeBiRrRR CoRR 第 2、3 章小结一个等效网络2211+usRS+ui+uoRLRo+uotiotuAuu Au 为不计负载时的电压放大倍数三、场效应管电路的基本问题和分析方法与晶体管类同，请同学自行总结。第 2、3 章小结练习题1.偏置式共发射极放大电路，已知 RB=470 k，RC=2 k,IC=1 mA，UBE(on)=0.7 V，rbe=1.6 k，=50。107.02BECEio UUUUAu甲说：甲说：3.47.031BECCi