放大器的基本工作原理.ppt

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1、12放大器放大器 放大器是放大电信号的装置，其基本任务是将微弱信号不失真地放大到所需的值，即用较小的信号去控制较大的信号。器件电子管、晶体管、集成电路用途放大电压、电流、功率信号信号大信号、小信号耦合方式直接、阻容、变压器、光电频率直流、低频、高频、视频 放大器放大器 类型类型晶体管电压小信号低频阻容3Voltage Gain iOuUUA 衡量放大器放大微弱信号的能力iOiIIA Current Gain IiUi+-IoUo+-iOuUUdBAlg20)(iOPPPA Power GainRSUS+- -信号源RL负载AMP4 衡量放大器对输入信号的衰减程度，其大小应从信号有效地传输来确定

2、 iiiIUR 传输电压信号要求传输电压信号要求R RiR Rs sSource Voltage Gain isiusOusRRRAUUA RiRLRSUS+- -IiUi+-AMPIoUo+-Ri5 衡量放大器对带负载的能力，其大小应从信号有效地传输来确定 OOOIUR 当负载变化时，当负载变化时，UoUo基本不变，则要求基本不变，则要求RoRo小小RLRSUS+- -IiUi+-IoUo+-AMP+- -RoOU RoRo的计算与电路分析方法一致的计算与电路分析方法一致Ro6晶体管输入、输出特性的非线性产生非线性失真，uBEiBQAmplitudePhase 其大小与工作点位置、信号大小有

3、关 Auf07+uoRsC1UBBRbUCCRcC2us+-+-+-+-RLui+-+-uBEuCEiCiB 分析 各元件的作用ui=0，晶体管各极电流、电压为直流值，放大器处于静态(直流)工作。tuCEQUCEQtiBIBQtuBEUBEQtiCICQ加入输入信号ui后，晶体管各极电流、电压随信号而变，放大器处于动态(交流)工作。+1.电路的电路的组成组成8+uoRsC1UBBRbUCCRcC2us+-+-+-+-RLui+-+-uBEuCEiCiBv晶体管必须工作在放大区v信号能输入v信号能输出v波形基本不失真 习惯画法C1+-RLRbRsus+UccC2Rcui-+-uo9三极管放三极管

4、放大电路有大电路有三种形式三种形式共射放大器共射放大器共基放大器共基放大器共集放大器共集放大器以共射放以共射放大器为例大器为例讲解工作讲解工作原理原理10放大元件放大元件iC= iB，工作在放大区，要工作在放大区，要保证集电结反偏，保证集电结反偏，发射结正偏。发射结正偏。uiuo输入输入输出输出参考点参考点RB+ECEBRCC1C2T11作用：作用：使发射使发射结正偏，并提结正偏，并提供适当的静态供适当的静态工作点。工作点。基极电源与基极电源与基极电阻基极电阻RB+ECEBRCC1C2T12集电极电源，集电极电源，为电路提供能为电路提供能量。并保证集量。并保证集电结反偏。电结反偏。RB+ECE

5、BRCC1C2T13集电极电阻，集电极电阻，将变化的电流将变化的电流转变为变化的转变为变化的电压。电压。RB+ECEBRCC1C2T14耦合电容：耦合电容：电解电容，有极性。电解电容，有极性。大小为大小为10 F50 F作用：作用：隔离隔离输入输出与输入输出与电路直流的电路直流的联系，同时联系，同时能使信号顺能使信号顺利输入输出。利输入输出。RB+ECEBRCC1C2T15可以省去可以省去电路改进：采用单电源供电电路改进：采用单电源供电RB+ECEBRCC1C2T16单电源供电电路单电源供电电路+ECRCC1C2TRB17ui=0时时由于电源的由于电源的存在存在IB 0IC 0IBQICQIE

6、Q=IBQ+ICQ静态工作点静态工作点RB+ECRCC1C2T18-+-+UBEQUCEQIBQICQbCCbBEQCCBQRURUUI BQCQII RcIUUCQCCCEQ Re)1(RUUIbBEQCCBQ BQCQII Re)Rc(IUUCQCCCEQ RcRb+Ucc(1)(1)+-+UBEQUCEQIBQICQRcRb+UccReIEQ(2)(2)192bb1b2BQRRRUccU CQBEQBQEQIReUUI Re)Rc(IUUCQCCCEQ Rb2+-+UBEQUCEQIBQICQRcRb1+UccReIEQ(3)(3)I1BQ1II +-+UBEQUCEQICQRc+Ucc

7、ReIEQ(4)(4)-UEECQBEQEEEQIReUUI Re)Rc(I)UU(UCQEECCCEQ 20 若基极接地或负电压，则偏置电流I IBQBQ=0=0，管子截止，此时 U UCEQCEQ=U=UCC CC 。 若RbRb=60K=60K，则I IBQBQ=200uA=200uA，I ICQCQ=8mA=8mA，U UCEQCEQ=-12V=-12V，这是不可能这是不可能 的。此时的。此时放大器工作在饱和状态， U UCEQCEQ= = U UCE(CE(satsat) )，I ICQCQ=I=IBQ BQ 不再成立。已知：已知：U UBE(BE(onon) )=0.7V=0.7V

8、，=40=40，U UCCCC=12V=12V， R Rb b=240K=240K， RcRc=3K=3K。求静态。求静态 工作点工作点Q Q 。A50K240V7 . 012IBQ 解：解：V63212UCEQ mA2IIBQCQ 最大I ICQMCQM为Ucc-UUcc-UCE(CE(satsat) )/Rc/Rc， 放大器工作在放大放大器工作在放大 区。区。 CQMBQII-+-+UBEQUCEQIBQICQRcRb+Ucc Discussion Discussion21-UccRb+-+UBEQUCEQIBQICQIEQRe已知：已知：U UBE(BE(onon) )=0.7V=0.7

9、V，=50=50，-U-UCCCC=-20V=-20V， R Rb b=200K=200K， Re=4KRe=4K。求静态工。求静态工 作点作点Q Q。A504502007 . 020IBQ 解：解：V1045 . 220UCEQ mA5 . 2IIBQCQ CONCLUSION 管子截止时：管子截止时：UCEQ=UCC 饱和时：饱和时：UCEQ=UCES 022usRsiC+uoC1UBBRbUCCRc+-+-+-+-RLui+-+-uBEuCEiBC2+Uce+uoRsusRbRc-+-RLui+-UbeIcIb23 ui uo ui uo ui Ui uo(a) ui uo(b) 图(a

10、)和图(b)的直流通路相同24+UccDC Pass+Ucc+-us+-uoAC Passus+-+-uo25图解分析法：形象、直观，但难以准确定量分 析，用来分析非线性失真。等效电路法：对器件建模进行电路分析，运算等效电路法：对器件建模进行电路分析，运算 简便，结果误差小，仅适用于交简便，结果误差小，仅适用于交 流小信号工作状态。流小信号工作状态。静态工作动态工作求静态点Q(直流通路直流通路)求Au Ri Ro(交流通路交流通路)估算法图解法等效电路法等效电路法计算机仿真计算机仿真26Rsus+uoRbUCCRcC2-+-RL+-+-uBEuCEiCiBC1UBB+-+-+-ui 根据I I

11、BQBQ在输出特性曲线中找到对应的曲线。 用估算法求出基极电流I IBQBQ（假设为40A40A） Analysis StepUCEIC满足什么关系？满足什么关系？27 求静态工作点Q，并确定UCEQ、ICQ的值。直流负载线 与输出特性曲线上IB=40A的交点就是静态工作点Q， 由静态工作点Q便可在坐标上查得静态值ICQ 和UCEQ 。 根据集电极电流i iC C与集、射间电压u uCECE的 关系式uCE=UCCiCRC可画出一条直线，该直线在纵轴 上的截距为UCC/RC ，在横轴上的截距为UCC 。Rsus+uoRbUCCRcC2-+-RL+-+-uBEuCEiCiBC1UBB+-+-+-

12、ui 作直流负载线。28 IB=0 0 uCE/V 20A 40A 60A 80A iC/mA 由由uCE=UCCiCRC所决定的直流负载线所决定的直流负载线IB=40A的输的输出特性曲线出特性曲线 过过Q点作水平点作水平 线，在纵轴上线，在纵轴上 的截距即为的截距即为ICQ 过过Q点作垂线，点作垂线， 在横轴上的截在横轴上的截 距即为距即为UCEQUccUcc/RcUcEQIcQ两者的交点两者的交点Q就是静态工作点就是静态工作点QDC Load Line29v 由输出特性曲线和交流负载线求iC C和uCECEv 根据静态分析方法，求出静态工作点Q Qv 画放大器交流通路v 根据ui i在输入

13、特性上求uBE和iB B v 根据 在输出特性中画交流负载线 LcceRIU LR Analysis Step+-+uoRsRbRcus+-+-RLui+-UbeuceIcIb30-+uoRsRbRcus+-+-RLui+-+-UbeuceIcIbLcceRIU IB=0 0 uCE/V 20A 40A 60A 80A iC/mA UccUcc/RcUcEQIcQQAC Load Line交流负载线31tttic(mA)ICQ IB=0 0 20A 40A 60A 80A ic(mA)uCE(V)QUCEQIBQUBEQQ1Q2Quce相位如何相位如何uce与与ui反相！反相！Q点点怎么变化怎

14、么变化Q点的变化沿点的变化沿一条直线一条直线32 IB=0 0 uCE/V 20A 40A 60A 80A iC/mA UccUcc/RcUcEQIcQQUCESRCRC 负载线斜率减小 Q Q点沿I IBQBQ=40uA=40uA曲线平移达Q Q3 3R Rb b I IBQBQ Q Q点沿负载线上移R Rb b I IBQBQ Q Q点沿负载线下移RCRC 负载线斜率增大 Q Q点沿I IBQBQ=40uA=40uA曲线平移达Q Q4 4Q1R Rb bQ2R Rb bQ3RCRCQ4RCRC 极限点Q Q1 1 进入饱和状态 极限点Q Q2 2 进入截止状态33(a) 饱和失真0uCEi

15、CQICQiCt0tQQuCEUCEQ0UCEQICQSaturation 34(b) 截止失真0uCEiCQICQiCt0tQQUCEQ0uCEUCEQICQCutoff Cutoff 35 放大器中的各个量uBE，iB，iC和uCE都由直流分量和交流分量两部分组成。 由于C C2 2的隔直作用，放大器的输出电压uo等于uCE中的交流分量，且与输入电压ui反相。 放大器的电压放大倍数可由uo与ui的幅值之比或有效值之比求出。负载电阻RL越小，交流负载线越陡，使Uom减小，电压放大倍数下降。 静态工作点Q Q设置得不合适，会产生非线性失真。即Q Q点选得偏高，易产生饱和失真；Q Q点选得偏低，

16、易产生截止失真。36非线性元件晶体管在工作点附近的微小范围内，可等效成一个线性电路，此时放大电路可用线性电路的分析方法来分析。 Analysis Step用估算法计算静态工作点Q，并求出rbe画出交流通路晶体管用交流小信号等效电路代替用电路分析法计算Au、Ri、Ro37+uoRsRbRcus+-+-RLui+-+-ubeuceIcIbLR brbeecebI IcIb+- -ube26)1(300 EQbeImVr ecbI rbebeRsRbus+-+uiLR +uoRc-RLIbIc38计算Au、Ri、RobeLbebLbbebLorRrIRIrIRIUUAciu ecbI rbebeRs

17、Rbus+-+uiLR +uoRc-RLIbIcRiRoRL=RC/RLbeB/rRIURiii 计算Ro的方法是：信号源短路，负载RL断开，在输出端加电压U，求出由U产生的电流I，则，则 CoRR 3940已知：Ucc=12V，Rs=1k，Rb=300k，Rc=3k，RL=3k， =50。试求：1.RL接入和断开两种情况下电路的电压增益AuAu； 2.输入电阻Ri和输出电阻Ro； 3.输出端开路时的源电压增益AusAus 。C1+-RLRbRsus+UccC2Rcui-+-uo解：先求静态工作点QA40RURUUIbCCbBEQCCBQ mA2IIBQCQ V6RcIUUCQCCCEQ 41

18、再计算rbe 再求三极管的动态输入电阻 963)mA(2mV)(26)501(300)mA(mV)(26)1(300EQbe Ir1.RL接入时的电压放大倍数 78963. 0333350beL rRAu RL断开时的电压放大倍数 156963. 0350beC rRAu 2.输入电阻 96. 0963. 0/300/beB rRRik 输出电阻 3Co RR k 3. 4 .76)156(96. 0196. 0oo uisiisisusARRRUUUUUUA 7842固定偏置电路Single Base Resistor Biasing CircuitC1+-RLRbRsus+UccC2Rcu

19、i-+-uo43三极管三极管VBE、ICBO参数均为温度的函数：参数均为温度的函数： VBE 温度温度T ICQ ICBO ICBO: 硅管小（可忽略），锗管大。硅管小（可忽略），锗管大。44(1)(1)分压式偏置电路分压式偏置电路( (Voltage Divider Biasing Circuit) )UB= UCC Rb2/(Rb1 + Rb2) IC=IE = (UB UBE)/ReIB = IC/ UCE = UCCIC ( Rc+Re)BEBB1RBVVII两条件：两条件：稳定过程？稳定过程？ (2)(2)直流分析直流分析45(3) (3) 交流计算交流计算3)输出电阻输出电阻 Ou

20、tput impedance2)输入电阻输入电阻 Input impedance = rbe / Rb1 / Rb2 rbeiii/ IUR1)电压放大倍数电压放大倍数 Small-signal voltage gainiouUUA0,.o.ooSL=URIURrbe=300+(1+)26 mV/ IEbebLbrIRILCLbeLRRRrRCR46已知：UCC=12V，RB1=20k，RB2=10k，RC=3k，=50 RE=2kRL=3k。试估算静态工作点，并求电压增益、 输入电阻和输出电阻。Rsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB1RB2RECE+解：解：1.用估算法计算静态工

21、作点V75. 3)23(65. 112)(A33mA5065. 1mA65. 127 . 04V412102010ECCQCCCEQCQBQEBEQBEQCCB2B1B2B RRIUUIIRUUIIURRRUCQ47681 . 1333350k1 . 1110065. 126)501(30026)1(300beLEQbe rRAIru3.求输入电阻和输出电阻 k3k994. 01 . 1/10/20/obeB2B1CiRRrRRR2.求电压放大倍数482b2bb1CCBQRRRUU CQBEQBQEQIReUUI ReIUUCQCCCEQ ReICQ+ Rb1 IBQUCEQUBEQ+UccR

22、b2Rsus +uiRL+uo+UccC1C2Rb1 ReRb249LbLeoRI )1(RIU 1.AuLbeLiouR)1(rR)1(UUA LbbebobebiRI )1(rIUrIU Rsus +uiRL+uo+UccC1C2Rb1 ReRb2surbe bIi+ou + iu bI + RsRb1 ReRLceIbIeIcRb2 LCLR/RR 50R)1(r/RIURLbebiii 2. 输入电阻输入电阻RiRiRorbe subIi+ou + iu bI + RsRb1 ReRLceIbIeIcRb2 RbLbeibibbiiR)1(rURUIRUI LR 51sbesbeebb

23、1RrURrURUIIII 1Rr/RIURsbeeorbe 3. 输出电阻输出电阻RobI+U bI RsRb1 ReceIbI1IcRb2 SR Ro5253己知：己知：U UCCCC=12V=12V，R Rb b=200k=200k，R Re e=2k=2k，R RL L=3k=3k，R RS S=100=100， =50=50。试求：1.估算静态工作点； 2.电压增益 AuAu； 3.输入电阻 RiRi； 4.输出电阻 RoRo。A402)501(2007 . 012R)1(RUUIebBEQCCBQ 解：解：1.用估算法计算静态工作点mA24050IIBQCQ V82212ReIUU

24、CQCCCEQ Rsus +uiRL+uo+UccC1C2RbRe54 950ImV26)1(300rEQbe98. 02 . 15195. 02 . 151R)1(rR)1(ALbeLu K2 . 1R/RRLeL2. Au3. Ri K4 .47)2 . 15195. 0/(200R)1(r/RRLbebi4. Ro 5 .20511 . 095. 0/21Rr/RRsbeeo K1 . 01 . 0/200R/RRSbS55己知：己知：U UCCCC=12V=12V，R Rb b=100k=100k，R Rb1b1=40k=40k，R Rb2b2=80k=80k，R Re e=3.6k=

25、3.6k， R RL L=3.6k=3.6k，R RS S=100=100，U UBE(BE(onon) )=0.8V=0.8V， =50=50。试求：解：解：1.用估算法计算静态工作点RsUs +UiRL+Uo+UccC1C2Rb1ReRbRb21.估算静态工作点；2.电压增益 AuAu；3.输入电阻 RiRi；4.输出电阻 RoRo。V880408012UBQ mA26 . 38 . 08ICQ V8 . 46 . 3212UCEQ 5699. 08 . 15195. 08 . 151Au 2. Au、 K5 .53)8 . 15195. 0/(7 .126Ri 5 .20511 . 09

26、5. 0/6 . 3Ro 950rbe K8 . 1RL K1 . 0RSsUrbe bIi+oU + iU bI + RsRb1 ReRLceIbIeIcRb2 RiRoLR Rb572b2bb1CCBQRRRUU CQBEQBQEQIReUUI Re)Rc(IUUCQCCCEQ Rsus RL+uoC1C2Rb1 ReRb2+UccRc+CbRe+ Rb1 IBQUCEQUBEQ+UccRb2ICQRc58LbLCoRIRIU beLiourRUUA bebirIU rbe subIi+ou + iu bI + RsReRcRLceIbIeIcLR RiRo 1r/RIURbeeiiiCo

27、RR 5960RgRsRd+UDD+UDSQUGSQ+IDQSDGSRIU 2)(1offGSGSDSSDUUIIIDUGS0QIDQUGSQ)RR(IUUSdDQDDDSQ 61 Rg1 Rg2 RsRd +UDD +UDSQUGSQ+IDQ2)(1offGSGSDSSDUUIISDGGSRIUU 2g1g2gDDGRRRUU QIDQUGSQUG)RR(IUUSdDQDDDSQ IDUGS0621.1. 静态分析静态分析 Rg1 +UDDC1 + Rg2RsRdRgC2CsUi+UoRLCommon-Source Amplifier 根据分压式偏置电路求静态工作点根据分压式偏置电路求静态工

28、作点632.2. 动态分析动态分析UgsgIi+oU + Rg1 RdRLsdIdRg2 RiRoLR +gsmUgRgiULmgsLgsmiouRgURUgUUA )R/R(RR2g1ggi doRR 64Common-Drain Amplifier1.1. 静态分析静态分析 Rg1 +UDDC1 + Rg2RsRgC2Ui+UoRL 根据分压式偏置电路求静态工作点根据分压式偏置电路求静态工作点SDQDDDSQRIUU 65LmLmLgsmgsLgsmiouRg1RgRUgURUgUUA )R/R(RR2g1ggi SmoR/g1R 2.2. 动态分析动态分析UgsgIi+oU + Rg1

29、RLsdIdRg2 RiRoLR +gsmUgRgiURs66 输入级中间级 输出级信号源负载67 缺点：前、后级静态工作点相互有影响，需考 虑电平配置和零漂。 优点：易实现阻抗匹配。原、副边可以不共地。 输出电压的极性可随意改变。 缺点：体积大，尤其是低频工作时。 缺点：低频工作时，信号较难通过耦合电容。 优点：可放大缓变的信号、便于电路集成化 优点：容易实现，各级工作点独立。68 (a)阻容耦合 (b)直接耦合 (c)变压器耦合 697071三、静态分析三、静态分析(DC Analysis)Q与耦合方式有关：与耦合方式有关：1、阻容耦合：各级、阻容耦合：各级Q互相独立互相独立2、直接耦合：

30、各级、直接耦合：各级Q互相影响互相影响72四、动态分析四、动态分析(AC Analysis)与耦合方式无关：1、) 2(2121321nAAuuuuAAAAAAuuioiouunuuuu2、Ri= Ri13、Ro = Ron73已知：已知： 1= 2= =100，VBE1=VBE2=0.7=0.7 V, rbb=300 。计算计算:(1)Q1:(1)Q1、Q2Q2； (2)(2)总电压放大倍数、输入阻抗和输出阻抗。总电压放大倍数、输入阻抗和输出阻抗。ExampleExample74（1 1）求静态）求静态 工作点工作点.38V=32121VccRRRVbbbBuAC1B19 . 9/IIV=e

31、1c1C1CCCE13 . 48 . 799. 012)(RRIVV0.99mA=e1BE1C1RVVIB1Q1:估算！估算！75mA12. 19 . 3/ )65. 712(R/ )VV(IIe2E2CCC2E2V82. 43 . 412. 1RIVc2C2C2V65. 77 . 095. 6VVVBE2B2E2VE2C2CE283. 265. 782. 4VVVV95. 61 . 599. 012RIVVVc1C1ccC1B2Au2 .11100/12. 1/IIC2B2Q2:76（2 2）动态分析）动态分析1 . 393. 026101300(26)1 (kmA)mV)=E1bbbe1I

32、rr电压增益电压增益( (Small-Signal Voltage Gain) )be1i2c11vr)R/R(=Abe2Lc22vr)R/R(=A21uuuAAA k8 . 204. 126101300mA)(ImV)(26)1 (r=rE2bbbe23 .581 . 3)8 . 2/1 . 5(100be2i2rR6 .1538 . 23 . 41008955)6 .153(3 .5877Ri = Ri1 =rbe1 / Rb1 / Rb2=3.1/51/20 =2.55 k6436895555. 2155. 2AR+RR=AvisisvRo = Ro2 =RC2 =4.3k输入阻抗输入阻

33、抗( (input impedance) )输出阻抗输出阻抗( (output impedance) )源电压增益源电压增益( (Small-Signal Voltage Gain) )78一、功放电路特点一、功放电路特点1输出功率输出功率Po尽可能大尽可能大2效率效率 要高要高Po大，电路的能量损耗也大大，电路的能量损耗也大3非线性失真非线性失真 要小要小大信号工作状态，大信号工作状态， 与与Po、 是一对矛盾是一对矛盾要求要求Vo和和Io都足够大都足够大4功放管散热和保护问题功放管散热和保护问题 79二、功放电路分类二、功放电路分类 Classes of Power Amplifiers根

34、据根据静态偏置静态偏置或或输出功放管输出功放管导通角导通角的不同，的不同，功放电路可分为四种功放电路可分为四种:甲类甲类 (class-A)乙类乙类 (class-B)甲乙类甲乙类(class-AB)丙类丙类 (class-C) 80类别类别 工作点工作点 波波 形形 导通角导通角 特点特点甲类甲类甲乙甲乙类类乙类乙类较高较高较低较低最低最低360 180 180 360 无失真无失真效率低效率低失真大失真大效率最高效率最高失真大失真大效率较高效率较高功放电路分类比较表功放电路分类比较表81OCL(OutputCapacitorless)双双管：管：NPN、PNP特性相同且互补特性相同且互补

35、(complementary pair of bipolar transistors)双双共集电路共集电路双双电源供电电源供电又称又称OCL互补功放互补功放82vi正半周时正半周时结论：结论： 两个三极管，两个三极管，轮流导电轮流导电（正、负半周）（正、负半周）互补不足互补不足忽略三极管的开启电压忽略三极管的开启电压:T1导电导电iE1通过通过RLVi负半周时负半周时T2导电导电iE2通过通过RL合成合成完整、不失真波形完整、不失真波形互补互补complementary推挽推挽push-pull83组合特性分析组合特性分析图解法图解法负载上的负载上的最大不失真电压最大不失真电压为为Vom=VC

36、C -VCESvo=-vce84L2CESCCL2omomaxR2)VV(R2VPL2omL2cemLcemcemcmcemoooR2VR2VR2V2V2I2VVIP1输出功率输出功率Po三、参数计算三、参数计算)VVV(R2VPCESCComL2CCoM略最大不失真功率为：最大不失真功率为：理想最大输出功率为：理想最大输出功率为：以正半周为例以正半周为例wtvsinVomo设：Vom: 峰值峰值功率功率三角形三角形852 2电源供给功率电源供给功率PVLomCC0LomCC0omCCCCCCVRVV2) td(tsinRV22V) td(tsinI22VIV=P863 3三极管的管耗三极管的

37、管耗P PT T )4VVV(R1) td(RtsinV) tsinVV(21=P2omomCCLLom0omCCT1T1TT2T12PPP=PoMLCCLCCT1maxPRVRVP2 . 022 . 0222问：问：Vom=？ PT1最大最大, PT1max=？用用PT1对对Vom求导得出：求导得出：PT1max发生发生在在Vom=2VCC/ =0. 64VCC处处将将Vom=0.64VCC代入代入PT1表达式得表达式得：87当当Vom = VCC 时，时，maxmax=/4 =78.5=/4 =78.5。CComLomCC2LomVo4R22RVVVVVPP88四、四、选管条件选管条件1P

38、CM 2)V(VCEOCEO)BR(3CMIL2CCoMR2VPPT1max =0.2PoMCCV2LCCRV89vi很小时很小时,在正、负半周交替过在正、负半周交替过零处会出现零处会出现非线性失真非线性失真，这，这个失真称为个失真称为交越失真交越失真。五、五、存在问题存在问题_交越失真交越失真(Crossover distortion)90 为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在偏置，使之工作在甲乙类甲乙类。(a)利用二极管提供偏置电压利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置利用三极管恒压源提供偏置 甲乙类甲乙类(class A

39、B)互补功率放大电路互补功率放大电路参数计算参数计算：与乙类功放同：与乙类功放同 91R RW2W2=22=22R RW2W2=132=13292OTL（Output transformerless) 单电源单电源电容器电容器Co选择：选择：静态静态:Vk=VCC /2参数计算参数计算：OCL公式中以公式中以VCC /2取代取代VCC LL21fRC (5-10)93 当输出功率较大时往往采用复合管当输出功率较大时往往采用复合管复合管有四种形式：复合管有四种形式：达林顿管达林顿管(Darlington)：由两只由两只NPN或两只或两只PNP复合而成。复合而成。复合管复合管极性极性=前面管极性前

40、面管极性94组组成成复复合合管管的的原原则则95错误错误错误错误达林顿管达林顿管NPNBECNPNBCEPNPBCEPNPBCE96)f ()f (AAuu 相频特性相频特性)f ( 幅频特性幅频特性)f (AuRsus+uiRL+uo+UCCRCC1C2VRB1RB2RECE+3.8.1频率响应概频率响应概述述97 Au Aum 0.707Aum fH fL f 通频带 98由于放大电路中存在电抗性元件及晶体管极间电容，由于放大电路中存在电抗性元件及晶体管极间电容，所以电路的放大倍数为频率的函数，这种关系称为所以电路的放大倍数为频率的函数，这种关系称为频率响应或频率特性。频率响应或频率特性。

41、小小信号等效模型只适用于低频信号的分析。信号等效模型只适用于低频信号的分析。本节将引入高频等效模型，并阐明放大电路的上限频本节将引入高频等效模型，并阐明放大电路的上限频率、下限频率和通频带的求解方法，以及频率响应的率、下限频率和通频带的求解方法，以及频率响应的描述方法。描述方法。99一、一、 高通电路高通电路+_+_CRiUOU RC 高通电路图高通电路图RCCRRUUAu j111j1iO 令：令：LL2121 RCfLLLLj1jj11j111ffffffAu2LL1ffffAu模：)(arctan90Lff相角：频率响应的基本概念频率响应的基本概念fL称为下限截止频率称为下限截止频率10

42、02LL1lg20lg20lg20ffffAu则有：则有：dB 020lg L uAff时时，当当LLLlg20lg20lg20 ffffAffu 时，时，当当dB32lg20lg20 L uAff时时，当当2LL1ffffAu放大电路的放大电路的对数频率特性对数频率特性称为称为波特图波特图。101对数幅频特性：对数幅频特性： 实际幅频特性曲线：实际幅频特性曲线： 幅频特性图幅频特性图当当 f fL( (高频高频) )，当当 f fL ( (低频低频) )，1 uA1 uA高通特性：高通特性：且频率愈低，的值愈小，且频率愈低，的值愈小，低频信号不能通过。低频信号不能通过。uA0.1 fLfL

43、10 fLfdB/lg20uA0 20 403dB最大误差为最大误差为 3 dB，发生在发生在 f = fL处处20dB/十倍频十倍频102对数相频特性对数相频特性 相频特性图相频特性图5.71 45/十倍频十倍频fL0.1 fL 10 fL4590 0 f 误差误差 在低频段，高通电路产生在低频段，高通电路产生 0 90 的超前相移。的超前相移。5.71 45;90;0LLL 时，时，时，时，时，时，ffffff)(arctan90Lff相角：103二、二、 RC 低通电路的波特图低通电路的波特图图图 5.1.2RC 低通电路图低通电路图+_+_CRiUOURCCRCAu j11j1j1 令

44、令 ：RCf 2121HH 则：则：HHj11j11ffAu 2H11 ffAu Harctanff fH称为上限截止频率称为上限截止频率104低通电路的波特图低通电路的波特图对数对数幅频特性：幅频特性：0.1 fHfH 10 fHfdB/lg20uA0 20 403dB 20dB/十倍频十倍频对数相频特性：对数相频特性：fH 10 fH 455.715.71 45/十倍频十倍频 900.1 fH 0f在高频段，在高频段，低通电路产生低通电路产生0 90的滞后的滞后相移。相移。105小结小结（1）电路的截止频率决定于电容所在回路的时间）电路的截止频率决定于电容所在回路的时间常数常数，即决定了，

45、即决定了fL和和fH。（2）当信号频率等于）当信号频率等于fL或或fH，放大电路的增益下降放大电路的增益下降3dB，且产生，且产生+450或或-450相移。相移。（3 3）近似分析中，可以用折线化的近似波特图）近似分析中，可以用折线化的近似波特图表示放大电路的频率特性。表示放大电路的频率特性。1063.8.2 单级共射放大电路的频率响应单级共射放大电路的频率响应C1Rb+VCCC2Rc+Rs+SUOUiU+单管共射放大电路图单管共射放大电路图中频段：中频段：各种电各种电抗影响忽略，抗影响忽略，Au 与与 f 无关；无关；低频段：低频段： 隔直隔直电容压降增大，电容压降增大， Au 降低。与电路

46、中电阻降低。与电路中电阻构成构成 RC 高通电路；高通电路；高频段：高频段：三极管极间电容并联在电路中，三极管极间电容并联在电路中， Au 降低。降低。而且，构成而且，构成 RC 低通电路。低通电路。107波特图波特图)j1)(j1 (j)j1)(j1 (HLLsmHLsmsffffffAffffAAuuu绘制波特图步骤：绘制波特图步骤： 1. 根据电路参数计算根据电路参数计算 、fL 和和 fH ； smuA2. 由三段直线构成幅频特性。由三段直线构成幅频特性。 smuA中频段：中频段：对数幅值对数幅值 = 20lg 低频段：低频段： f = fL开始减小，作斜率为开始减小，作斜率为 20

47、dB/十倍频直线；十倍频直线；3. 由五段直线构成相频特性。由五段直线构成相频特性。 108幅频特性幅频特性fdB/lg20uAOfL 20dB/十倍频十倍频fH20dB/十倍频十倍频smlg20uA 270 225 135 180相频特性相频特性 9010 fL0.1fL0.1fH10 fHfO 1093.8.3多级放大电路的频率响应多级放大电路的频率响应1多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路频率特性的定性分析多级放大电路的电压放大倍数：多级放大电路的电压放大倍数：unuuuAAAA 21对数幅频特性为：对数幅频特性为： nkukunuuuAAAAA121lg20lg20lg20lg2

48、0lg20在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效在多级放大电路中含有多个放大管，因而在高频等效电路中有电路中有多个低通电路多个低通电路。在阻容耦合放大电路中，如。在阻容耦合放大电路中，如有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就有多个耦合电容或旁路电容，则在低频等效电路中就含有含有多个高通电路多个高通电路。110多级放大电路的总相位移为：多级放大电路的总相位移为： nkkn121 两级放大电路的波特图两级放大电路的波特图fHfL幅频特性幅频特性fdB/lg20uAOfL1fH16 dB3 dB3 dBfBW1fBW2一一 级级二二 级级 20dB/十倍频十倍频 40dB/十倍频十倍

49、频111相频特性相频特性 270 360fL1fH1fO 540 180 450 90一一 级级二二 级级多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级的多级放大电路的通频带，总是比组成它的每一级的通频带为窄。通频带为窄。1122. 多级放大电路的上限频率和下限频率的估算多级放大电路的上限频率和下限频率的估算2H22H21HH1111 .11nffff 2L22L21LL1 . 1nffff 在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数在实际的多级放大电路中，当各放大级的时间常数相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据相差悬殊时，可取其主要作用的那一级作为估算的依据即：即：若某级的下限频率远高于其它各级的下限频率，则若某级的下限频率远高于其它各级的下限频率，则可认为整个电路的下限频率就是该级的下限频率。可认为整个电路的下限频率就是该级的下限频率。同理同理若某级的上限频率远低于其它各级的上限频率，则可认若某级的上限频率远低于其它各级的上限频率，则可认为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。为整个电路的上限频率就是该级的上限频率。