1、ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE15.1 基本放大電路的組成基本放大電路的組成ECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiE+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiEECRSesRBEBRCC1C2T+RL+ui+uo+uBEuCEiCiBiEUBEIBICUCE無輸入信號無輸入信號(ui = 0)時時 uo = 0uBE = UBEuCE = UCEuBEtOiBtOiCtOuCEtO+UCCRBRCC1

2、C2T+ui+uo+uBEuCEiCiBiEICUCEOIBUBEO結論：結論：QIBUBEQUCEICUBEIB無輸入信號無輸入信號(ui = 0)時時: uo = 0uBE = UBEuCE = UCE？ uCE = UCC iC RC uo 0uBE = UBE+ uiuCE = UCE+ uoICui+UCCRBRCC1C2T+uo+uBEuCEiCiBiEuBEtOiBtOiCtOuCEtOuitOUCEuotO+集電極電流集電極電流直流分量直流分量交流分量交流分量動態分析動態分析iCtOiCtICOiCticO靜態分析靜態分析uitOuotO+UCCRSesRBRCC1C2T+RL

3、ui+uo+uBEuCEiCiBiE直流通路直流通路( IB 、 IC 、 UCE )對直流信號電容對直流信號電容 C 可看作開路（即將電容斷開）可看作開路（即將電容斷開）斷開斷開斷開斷開+UCCRBRCT+UBEUCEICIBIERBRCuiuORLRSes+ XC 0，C 可看作短可看作短路。忽略電源的內阻，路。忽略電源的內阻，電源的端電壓恒定，電源的端電壓恒定，直流電源對交流可看直流電源對交流可看作短路。作短路。+UCCRSesRBRCC1C2T+RLui+uo+uBEuCEiCiBiE短路短路短路短路對地短路對地短路放大電路無信號輸入（放大電路無信號輸入（ui = 0）時的工作狀態。）

4、時的工作狀態。估算法、圖解法。估算法、圖解法。各極電壓電流的直流分量。各極電壓電流的直流分量。放大電路的直流通路。放大電路的直流通路。 (1)靜態工作點靜態工作點Q：IB、IC、UCE 。靜態分析：靜態分析：確定放大電路的靜態值。確定放大電路的靜態值。BBECCB RUUI 所以所以BCCBRUI 根據電流放大作用根據電流放大作用CEOBC III BB II 當當UBE UCC時，時，+UCCRBRCT+UBEUCEICIB已知：已知：UCC=12V，RC=4k ，RB=300k ， =37.5。解：解：mAmABCCB04030012. RUImAmABC51040537. II VV C

5、CCCCE645112 .RIUU+UCCRBRCT+UBEUCEICIB)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU EBBECCB) 1(RRUUI BC II EEBEBBCCRIURIU EBBEBB) 1 (RIURI 由由KVL可得出可得出由由KVL可得：可得：IE+UCCRBRCT+UBEUCEICIB常常數數 B)(CECIUfIUCE = UCC ICRC +UCCRBRCT+UBEUCEICIBUCE /VIC/mAOBBECCBRUUI CtanR1 ICQUCEQCCCRUUCC常常數數 B)(CECIUfI直流負載線直流負載線Q由由IB確定的那確定的那條輸出特性

6、與條輸出特性與直流負載線的直流負載線的交點就是交點就是Q點點 放大電路的動態分析放大電路的動態分析 把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一把非線性元件晶體管所組成的放大電路等效為一個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為個線性電路。即把非線性的晶體管線性化，等效為一個線性元件。一個線性元件。 晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，晶體管在小信號（微變量）情況下工作。因此，在靜態工作點附近小范圍內的特性曲線可用直線近在靜態工作點附近小范圍內的特性曲線可用直線近似代替。似代替。 利用放大電路的微變等效電路分析利用放大電路的微變等效電路分析計算計算放大電路放大電路電壓放大倍數電壓放大倍數

7、Au、輸入電阻、輸入電阻ri、輸出電阻、輸出電阻ro等。等。)mA()mV(26)1()(200EbeIr CEBBEbeUIUr CEbbeUiu OCEBCUII CEbcUii BCCEceIIUr BcceIiu OibicicBCEib 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。ibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -

8、uo+ +- -+ +- -RSiiRBRCuiuORL+ + +- - -RSeS+ +- -ibicBCEiiibiceSrbe ibRBRCRLEBCui+ +- -uo+ +- -+ +- -RSiiiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbebirIU LcoRIU beLrRAu LCL/ RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbebeCrRAu iUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RS LcoRIU LCL/RRR io :UUAu 定義定義Lb RI rbeRBRC

9、RLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREEebebiRIrIU Ebbeb) 1 (RIrI EbeL) 1(RrRAu iii IUr 輸入電阻輸入電阻SESRiIiUirSESRiIiUiiIUri beB/rR 時時，當當beBrR bRiBIIU EebebiRIrIU Ebbeb)1 (RIrI Ebeib)1 (RrUI EbeBi)1 (/RrRr beirr rbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUiIbIcIoUbISEeIREiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -

10、+ +- -RSririBRIBRIoUoEoooIUr 輸出電阻：輸出電阻：oUSEiUiIbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoooRIUr 例例3：求求ro的步驟：的步驟：(1) 斷開負載斷開負載RLoU (3) 外加電壓外加電壓oI (4) 求求or外加外加oICRcoIII bcII CoRCRUI 0 0 cb II所所以以 (2) 令令 或或0i U0S ErbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiIERbbo IIII EoSBbeoSBbeoRUR/RrUR/RrU ESbe

11、o1/11RRRrr 外加外加oIor1) 斷開負載斷開負載RLoU3) 外加電壓外加電壓oI4) 求求2) 令令 或或0i U0S EERIDC交流負載線交流負載線 直流負載線直流負載線L1tanR 流流負負載載線線更更陡陡。交交流流負負載載線線比比直直所所以以因因為為,RRCL IC/mA4321O4812162080m mAA60m mA40m mA20m mAUCE/VQQuCE/VttiB/m mAIBtiC/mAICiB/m mAuBE/VtuBE/VUBEUCEiC/mAuCE/VOOOOOOQiCQ1Q2ibuiuoQ2uOUCEQuCE/VttiC/mAICiC/mAuCE/

12、VOOOQ1uiuOtiB/m mAiB/m mAuBE/VtuBE/VUBEOOOQQuCE/VtiC/mAuCE/VOOUCE 在固定偏置放大電路中，在固定偏置放大電路中，當溫度升高時，當溫度升高時，UBE 、 、 ICBO 。 上式表明，當上式表明，當UCC和和 RB一定時，一定時， IC與與 UBE、 以及以及 ICEO 有關有關，而這三個參數隨溫度而變化。，而這三個參數隨溫度而變化。CBOBBECCCEOBC)1( IRUUIII 溫度升高時，溫度升高時， IC將增加，使將增加，使Q點沿負載線上移。點沿負載線上移。iCuCEQQ 固定偏置電路的工作點固定偏置電路的工作點Q點是不穩定的

13、，為此需要改進偏置電路。當溫度升點是不穩定的，為此需要改進偏置電路。當溫度升高使高使 IC 增加時，能夠自動減少增加時，能夠自動減少IB，從而抑制，從而抑制Q點的變點的變化，保持化，保持Q點基本穩定。點基本穩定。OB2II 若若滿滿足足： 基極電位基本恒定，基極電位基本恒定，不隨溫度變化。不隨溫度變化。2B2BRIV 2B1BCC21RRUII CC2B1B2BBURRRV VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+VBEBEBECRUVII BEBUV 若若滿滿足足：EBEBEBEC RVRUVII RB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+

14、UCCuiuo+ICRSeS+從從Q點點穩定的角度來穩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，勢一定時，勢必使必使UCE減小，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態范圍。動態范圍。I2= (5 10) IB，VB= (5 10) UBE， RB1、RB2的阻值一般為幾十千歐。的阻值一般為幾十千歐。VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS

15、+VEVBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+TUBEIBICVEICVB 固定固定CC2B1B2BBURRRV EBEBECRUVII CBII VBRB1RCC1C2RB2CERERLI1I2IB+UCCuiuo+ICRSeS+)(ECCCCEECCCCCERRIURIRIUU 對交流：對交流：旁路電容旁路電容 CE 將將R 短路短路， R 不起不起作用作用， Au，ri，ro與固定偏置電路相同與固定偏置電路相同。如果去掉如果去掉CE ，Au，ri，ro ？旁路電容旁路電容RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+RB1RC

16、C1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+2B1BB/ RRR iUiIbIcIoUbISEeIBRIEbeL) 1(RrRAu beLrRAu EbeB2B1i)1 (R/R/Rrr CoRr beBir/Rr CoRr RB1RCC1C2RB2CERERL+UCCuiuo+RSeS+？即：即： Sos EUAu考慮信號源內阻考慮信號源內阻RS 時時iSibeLs rRrrRAu 所以所以SosEUAu SiioEUUU SiEUAu iSiSirRrEU ir 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RC= 6k, RE1= 300， RE2= 2.7k，

17、 RB1= 60k， RB2= 20k RL= 6k ，晶體管，晶體管=50， UBE=0.6V, 試求試求: :(1) (1) 靜態工作點靜態工作點 IB、IC 及及 UCE；(2) (2) 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) (3) 輸入電阻輸入電阻ri、ro及及 Au。RB1RCC1C2RB2CERE1RL+UCCuiuo+RE2V3V12206020CCB2B1B2B URRRVmA8 . 0 mA36 . 032E1EBEBEC RRUVII A16 A500.8CB IIV8 . 4V38 . 068 . 012)(2E1EECCCCCE RRIRIUURB1RCRB2RE

18、1+UCCRE2+UCEIEIBICVBk6Co Rrk86. 18 . 02651200I26) 1(200Ebe rk 15/2B1BB RRR其其中中 1EbeBi) 1 (/RrRr k03.8 1EbeL) 1 (RrRAu 69. 8 SEiUiIbIcIoUbIeIBRI 阻容耦合放大電路由于存在級間耦合電容、發射阻容耦合放大電路由于存在級間耦合電容、發射極旁路電容及三極管的結電容等，它們的容抗隨頻極旁路電容及三極管的結電容等，它們的容抗隨頻率變化，故當信號頻率不同時，放大電路的輸出電率變化，故當信號頻率不同時，放大電路的輸出電壓相對于輸入電壓的幅值和相位都將發生變化。壓相對于輸

19、入電壓的幅值和相位都將發生變化。f|Au |0.707| Auo |fLfH| Auo |幅頻特性幅頻特性f 270 180 90相頻特性相頻特性 iUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -oUbeUiUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSbeU+ +- -C1C2oUiUbIcIoUbISErbeRBRCRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSCoRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSEBBECCB)1(RRUUI BE)1(II EECCCERIUU +U

20、CCRBR+UCE+UBEIIBICRB+UCCC1C2RRLui+uo+es+RSLEL/ RRR LeoRIU Lb1RI ）（ LebebiRIrIU Lbbeb)1 (RIrI LbbebLb)1()1(RIrIRIAu LbeL)1(1RrR ）（rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRErbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREiBi/rRr LbeBi)1 (/RrRr LbebLEebebbii)1 (/RrIRRIrIIUr LEL/RRR irir 1sbeoRrrSBS/R

21、RR RrRr 1/sbeEosbeE) 1 ( RRr 通通常常：rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIREorLbeL) 1 () 1 (RrRAu LbeBi) 1(/RrRr Rrr 1sbeo. 在圖示放大電路中，已知在圖示放大電路中，已知UCC=12V, RE= 2k, RB= 200k， RL= 2k ，晶體管，晶體管=60， UBE=0.6V, 信號源內阻信號源內阻RS= 100，試求試求: :(1) 靜態工作點靜態工作點 IB、IE 及及 UCE； 畫出微變等效電路；畫出微變等效電路；(3) Au、ri 和和 ro 。RB+U

22、CCC1C2RRLui+uo+es+RSmA035. 0mA260)(12006 . 012) (1EBBECCB RRUUImA14. 2 0.035mA60)(1 )(1BE II V727V142212EECCCE.RIUU +UCCRBR+UCE+UBEIIBIC3 .176010094. 0Sbeo Rrrk94. 024. 1266120026) (1200Ebe Ir LbeBi) 1 (/RrRr k7 .41 LbeL) 1()(1RrRAu 98.0 rbeRBRLEBC+ +- -+ +- -+ +- -RSiUbIcIoUbISEeIRE將前級的輸出端直接接后級的輸入端

23、。將前級的輸出端直接接后級的輸入端?？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘??？捎脕矸糯缶徛兓男盘柣蛑绷髁孔兓男盘?。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2+RE2指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發生指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發生 緩慢地、無規則地變化的現象。緩慢地、無規則地變化的現象。uotO晶體管參數隨溫度變化、電源電壓晶體管參數隨溫度變化、電源電壓 波動、電路元件參數的變化。波動、電路元件參數的變化。(1) 前后級靜態工作點相互影響前后級靜態工作點相互影響 直接影響對輸入信號測量的準確程度和分辨能力。直接影響對輸入信號測量的準確程度和分辨能力。 嚴重時，可能淹沒有效信號電壓

24、，無法分辨是有效嚴重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。信號電壓還是漂移電壓。 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漂移的指標。壓作為衡量零點漂移的指標。uAuuodid 只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時，放只有輸入端的等效漂移電壓比輸入信號小許多時，放大后的有用信號才能被很好地區分出來。大后的有用信號才能被很好地區分出來。 由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有由于不采用電容，所以直接耦合放大電路具有良好的低頻特性。良好的低頻特性。f|Au |0.707| Auo |OfH| Auo | 抑制

25、零點漂移是制作高質量直接耦合放大電路抑制零點漂移是制作高質量直接耦合放大電路的一個重要的問題。的一個重要的問題。 適合于集成化的要求，在集成運放的內部，級間適合于集成化的要求，在集成運放的內部，級間都是直接耦合。都是直接耦合。 電路結構對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對電路結構對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應電阻元件的參數值都相等。應電阻元件的參數值都相等。差分放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結構。差分放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結構。差分放大原理電路差分放大原理電路 +UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2兩個輸入、兩個輸入、兩個輸出兩個輸出兩管兩管

26、靜態工靜態工作點相同作點相同15. 7. 1 差分放大電路的工作原理差分放大電路的工作原理uo= VC1 VC2 = 0uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0靜態時，靜態時，ui1 = ui2 = 0當溫度升高時當溫度升高時ICVC （兩管變化量相等）（兩管變化量相等）+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+共模信號共模信號 需要抑制需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+T2差模信號差模信號 是有用信號是有用信號例例1: ui1 = 10 m

27、V, 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 mV 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用，在自動控制這種輸入常作為比較放大來應用，在自動控制系統中是常見的。系統中是常見的。 +Uuoui1RCRPT1RBRCui2RERB+TEE+穩定靜態工作點，限制每個管子的漂移。穩定靜態工作點，限制每個管子的漂移。EE：用于補償用于補償RE上的壓降，以獲得合適的工作點。上的壓降，以獲得合適的工作

28、點。電位器電位器 RP : 起調零作用。起調零作用。(Common Mode Rejection Ratio)CdCMRAAK ) (lg20(dB)CdCMR分貝AAK KCMR越大，說明差放分辨越大，說明差放分辨差模信號的能力越強，而抑制差模信號的能力越強，而抑制共模信號的能力越強。共模信號的能力越強。 若電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數若電路完全對稱，理想情況下共模放大倍數 Ac = 0 輸出電壓輸出電壓 若電路不完全對稱，則若電路不完全對稱，則 Ac 0，實際輸出電壓實際輸出電壓 即共模信號對輸出有影響即共模信號對輸出有影響 。電電源源供供給給的的直直流流功功率率率率負負載載得得到

29、到的的交交流流信信號號功功 ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管在輸入信號晶體管在輸入信號的整個周期都導通的整個周期都導通,靜態靜態IC較大，波形好較大，波形好, 管耗大效率低。管耗大效率低。晶體管只在輸入信號晶體管只在輸入信號的半個周期內導通，的半個周期內導通， 靜態靜態IC=0，波形嚴重，波形嚴重失真失真, 管耗小效率高。管耗小效率高。晶體管導通的時間大于晶體管導通的時間大于半個周期，靜態半個周期，靜態IC 0，一般功放常采用。一般功放常采用。 互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基本形式。當它通過容量較大的電

30、容與負載耦合時，由形式。當它通過容量較大的電容與負載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器()電路，簡稱電路，簡稱OTL電路。若互補對稱電路。若互補對稱電路直接與負載相連，輸出電容也省去，就成為無電路直接與負載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容輸出電容(電路，簡稱電路，簡稱OCL電電路。路。 OTL電路采用單電源供電，電路采用單電源供電， OCL電路采用雙電源電路采用雙電源供電。供電。T1、T2的特性一致；的特性一致；一個一個NPN型、一個型、一個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=