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1、第六章晶体管放大电路基础第1页，共93页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 晶体管放大电路基础晶体管放大电路基础6.1 放大电路的基本概念放大电路的基本概念 6.2 双极型晶体三极管及其电路模型双极型晶体三极管及其电路模型 6.3 双极型晶体三极管放大电路双极型晶体三极管放大电路6.4 场效应晶体三极管场效应晶体三极管 6.5 场效应管放大电路场效应管放大电路6.6 多级放大电路多级放大电路6.7 功率放大电路功率放大电路6.8 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第2页，共93页，编辑于2022年，星期三6.1 6.1 放大电路的基本概念放大电路的基本概念u放大的对象：变化量放大的对象：
2、变化量u放大的本质：能量的控制放大的本质：能量的控制u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真，放大的前提放大的基本要求：不失真，放大的前提判断电路能否放大的判断电路能否放大的基本出发点基本出发点第3页，共93页，编辑于2022年，星期三6.1.1 线性受控电源模型线性受控电源模型 受控电源是另一类电源模型，它的输出端具有理想电受控电源是另一类电源模型，它的输出端具有理想电源的特征，但其参数却受到电路中其他变量的控制。源的特征，但其参数却受到电路中其他变量的控制。受控电源是为了描述电子器件的特性而提出的电路元受控电源是为了描述电子器件的特性而提出的电路元件模型。件模型。
3、按照受控电源输出端表现的电压源特性或电流源特按照受控电源输出端表现的电压源特性或电流源特性，以及控制其参数的变量为电压或电流，受控电源共性，以及控制其参数的变量为电压或电流，受控电源共分分4 4种：种：电压控制电压源电压控制电压源VCVSVCVS；电压控制电流源电压控制电流源VCCSVCCS；电流控制电压源电流控制电压源CCVSCCVS；电流控制电流源电流控制电流源CCCSCCCS。第4页，共93页，编辑于2022年，星期三受控电源的符号与特性受控电源的符号与特性电压控制电压源电压控制电压源VCVS控制方程控制方程电流控制电压源电流控制电压源CCVS 为为电压传输（放大）系数，无量纲。电压传输
4、（放大）系数，无量纲。r为为转移电阻，电阻量纲。转移电阻，电阻量纲。第5页，共93页，编辑于2022年，星期三受控电源的符号与特性受控电源的符号与特性电压控制电流源电压控制电流源VCCS控制方程控制方程电流控制电压源电流控制电压源CCVSg为为转移电导，电导量纲。转移电导，电导量纲。为为电流传输（放大）系数，无量纲。电流传输（放大）系数，无量纲。第6页，共93页，编辑于2022年，星期三6.1.2 放大电路技术指标指标放大电路技术指标指标1)1)放大倍数：输出量与输入量之比放大倍数：输出量与输入量之比电压放大倍数是最常被研究和测试的参数电压放大倍数是最常被研究和测试的参数信号源信号源信号源内信
5、号源内阻阻输入电压输入电压输出电压输出电压输入电流输入电流输出电流输出电流任何放大电路均可看成为二端口网络。任何放大电路均可看成为二端口网络。第7页，共93页，编辑于2022年，星期三2)2)输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 将输出等效成将输出等效成有内阻的电压源，有内阻的电压源，内阻就是输出电内阻就是输出电阻。阻。空载时输出电空载时输出电压有效值压有效值带带RL时的输出电压时的输出电压有效值有效值输入电压与输入电压与输入电流有输入电流有效值之比。效值之比。从输入端看进去的从输入端看进去的等效电阻等效电阻第8页，共93页，编辑于2022年，星期三3)3)频带范围（通频带）频带范围（通频带）
6、4)最大不失真输出电压最大不失真输出电压Uom：交流有效值。交流有效值。由于电容、电感及半导体器件由于电容、电感及半导体器件PN结的电容效应，使放大电路在信结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。下限频率下限频率上限频率上限频率第9页，共93页，编辑于2022年，星期三6.2 双极型晶体管双极型晶体管三极管及其电路模型三极管及其电路模型又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。又称半导体三极管、晶体三极管，或简称晶体管。(Bi
7、polar Junction Transistor)三极管的外形如下图所示。三极管的外形如下图所示。三极管有两种类型：三极管有两种类型：NPN 型和型和 PNP 型。型。主要以主要以 NPN 型为例进行讨论。型为例进行讨论。图图 1.3.1三极管的外形三极管的外形小功率管小功率管中功率中功率大功率大功率为什么有孔为什么有孔？第10页，共93页，编辑于2022年，星期三6.2.1晶体管的结构及类型晶体管的结构及类型常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。图图1.3.2a三极管的结构三极管的结构(a)平面型平面型(NPN)(b)合金型合金型(
8、PNP)NecNPb二氧化硅二氧化硅becPNPe 发射极，发射极，b基极，基极，c 集电极。集电极。发射区发射区集电区集电区基区基区第11页，共93页，编辑于2022年，星期三图图 1.3.2(b)三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和符号NPN 型型ecb符号符号集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c基极基极 b发射极发射极 eNNP第12页，共93页，编辑于2022年，星期三集电区集电区集电结集电结基区基区发射结发射结发射区发射区集电极集电极 c发射极发射极 e基极基极 bcbe符号符号NNPPN图图 1.3.2三极管结构示意图和符号三极管结构示意图和
9、符号(b)PNP 型型第13页，共93页，编辑于2022年，星期三6.2.2晶体管的电流分配及放大原理晶体管的电流分配及放大原理以以 NPN 型三极管为例讨论型三极管为例讨论cNNPebbec表面看表面看三极管若实三极管若实现放大，必须从现放大，必须从三极管内部结构三极管内部结构和和外部所加电源的外部所加电源的极性极性来保证。来保证。不不 具具 备备放大作用放大作用第14页，共93页，编辑于2022年，星期三三极管内部结构要求：三极管内部结构要求：NNPebcN N NP P P1.发射区高掺杂。发射区高掺杂。2.基基区区做做得得很很薄薄。通通常常只只有有几几微微米到几十微米，而且米到几十微米
10、，而且掺杂较少掺杂较少。三三极极管管放放大大的的外外部部条条件件：外外加加电电源源的的极极性性应应使使发发射射结结处处于于正向偏置正向偏置状态，而状态，而集电结处于反向偏置集电结处于反向偏置状态。状态。3.集电结面积大。集电结面积大。第15页，共93页，编辑于2022年，星期三becRcRb一、晶体管内部载流子的运动一、晶体管内部载流子的运动I EIB1.发射结加正向电压，扩散运发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流动形成发射极电流2.发射区的电子越过发射结扩发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发散到基区，基区的空穴扩散到发射区射区形成发射极电流形成发射极电流 IE(基区多基区
11、多子数目较少，空穴电流可忽略子数目较少，空穴电流可忽略)。2.扩扩散散到到基基区区的的自自由由电电子子与与空空穴穴的的复复合合运运动动形形成成基基极极电电流流电电子子到到达达基基区区，少少数数与与空空穴穴复复合合形形成成基基极极电电流流 Ibn，复复合合掉掉的的空空穴穴由由 VBB 补充补充。多数电子在基区继续扩散，到达集多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。电结的一侧。晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动第16页，共93页，编辑于2022年，星期三becI EI BRcRb3.集集电电结结加加反反向向电电压压，漂漂移移运动形成集电极电流运动形成集电极电流Ic 集集电电结结反反偏偏
12、，有有利利于于收收集集基基区区扩扩散散过过来来的的电电子子而而形形成成集集电电极极电流电流 Icn。其能量来自外接电源其能量来自外接电源 VCC。I C另另外外，集集电电区区和和基基区区的的少少子子在在外外电电场场的的作作用用下下将将进进行行漂漂移移运运动动而而形形成成反反向向饱饱和和电电流流，用用ICBO表示表示。ICBO晶体管内部载流子的运动晶体管内部载流子的运动第17页，共93页，编辑于2022年，星期三简要概括，载流子运动分三个过简要概括，载流子运动分三个过程：程：1、电子由发射区向基区的扩散、电子由发射区向基区的扩散过程，形成发射极电流过程，形成发射极电流IE2、电子和空穴在基区的复
13、合，、电子和空穴在基区的复合，电源补充空穴的过程，形成基极电源补充空穴的过程，形成基极电流电流IB3、在外电场的作用下集电区、在外电场的作用下集电区收集电子的过程，形成集电极收集电子的过程，形成集电极电流电流ICbecI EI BRcRb第18页，共93页，编辑于2022年，星期三beceRcRb二、晶体管的电流分配关系二、晶体管的电流分配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC=ICn+ICBO IE=IEn+IEp=ICn+IBn+IEp IB=IEP+IBNICBOIE=IC+IB图图1.3.4晶体管内部载流子的运动与外部电流晶体管内部载流子的运动与外部电流第19页，共93页
14、，编辑于2022年，星期三6.2.3 晶体管的特性曲线晶体管的特性曲线uCE=0VuBE/V iB=f(uBE)UCE=const(2)当当uCE1V时，时，uCB=uCE-uBE0，集电结已进入反偏状态，开始收，集电结已进入反偏状态，开始收 集电子，基区复合减少，在同样的集电子，基区复合减少，在同样的uBE下下 IB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1)当当uCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。一一.输入特性曲线输入特性曲线uCE=0V uCE 1VuBE/V+-bce共射极放大电路UBBUCCuBEiCiB+-uCE第20页，共93页，
15、编辑于2022年，星期三饱和区：饱和区：iC明显受明显受uCE控控制的区域，该区域内，制的区域，该区域内，一般一般uCE0.7V(硅管硅管)。此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很电结正偏或反偏电压很小小。iC=f(uCE)IB=const二、输出特性曲线二、输出特性曲线输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:截止区：截止区：iC接近零的接近零的区域，相当区域，相当iB=0的曲的曲线的下方。此时，线的下方。此时，uBE小于死区电压，小于死区电压，集电结反偏集电结反偏。放大区：放大区：iC平行于平行于uCE轴的轴的区域，曲线基本平行等距。区域，曲线基本平行等距。此时，
16、此时，发射结正偏，集电发射结正偏，集电结反偏结反偏。正偏正偏反偏反偏反偏反偏集电结正偏正偏正偏正偏反偏反偏发射结饱和饱和放大放大截止截止+-bceUBBUCCuBEiCiB+-uCE第21页，共93页，编辑于2022年，星期三三极管的参数分为三大类三极管的参数分为三大类:直流参数、交流参数、极限参数直流参数、交流参数、极限参数一、直流参数一、直流参数1.1.共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数=（ICICEO）/IBIC/IB vCE=const6.2.4晶体管的主要参数2.共基直流电流放大系数共基直流电流放大系数3.集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流ICBO集电极发
17、射极间的反向饱和电流集电极发射极间的反向饱和电流ICEOICEO=（1+）ICBO第22页，共93页，编辑于2022年，星期三二、交流参数二、交流参数1.共发射极交流电流放大系数共发射极交流电流放大系数 =iC/iB UCE=const2.共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 =iC/iE UCB=const3.特征频率特征频率 fT 值下降到值下降到1 1的信号频率的信号频率第23页，共93页，编辑于2022年，星期三1.最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCM PCM=iCuCE 三、三、极限参数极限参数2.最大集电极电流最大集电极电流ICM3.反向击穿电压反向击穿电压 UCBO
18、发射极开路时的集电结反发射极开路时的集电结反 向击穿电压。向击穿电压。U EBO集电极开路时发射结的反集电极开路时发射结的反 向击穿电压。向击穿电压。UCEO基极开路时集电极和发射基极开路时集电极和发射 极间的击穿电压。极间的击穿电压。几个击穿电压有如下关系几个击穿电压有如下关系 U UCBOUCEOUEBO第24页，共93页，编辑于2022年，星期三 由由PCM、ICM和和UCEO在输出特性曲线上可以确在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。定过损耗区、过电流区和击穿区。输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区 PCM=iCuCE 第25页，共93页，编辑
19、于2022年，星期三6.3.1 共发射极放大电路共发射极放大电路VBB、Rb：使：使UBE Uon，且有合，且有合适的适的IB。VCC：使：使UCEUon，同时作为负载，同时作为负载的能源。的能源。Rc：将：将iC转换成转换成uCE(uo)。动态信号作用时：动态信号作用时：输入电压输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压、管压间的电压、管压降称为静态工作点降称为静态工作点Q，记作，记作IBQ、ICQ（IEQ）、）、UBEQ、UCEQ。6.3 6.3 双极型晶体管放大电路双极型晶体管放大电路1.单管共发射极放大电路的组成单管共发射极放大电路的组成第26页，共
20、93页，编辑于2022年，星期三2.设置静态工作点的必要性设置静态工作点的必要性 输出电压必然失真！输出电压必然失真！设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但设置合适的静态工作点，首先要解决失真问题，但Q点几乎影点几乎影响着所有的动态参数！响着所有的动态参数！为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合为什么放大的对象是动态信号，却要晶体管在信号为零时有合适的直流电流和极间电压？适的直流电流和极间电压？第27页，共93页，编辑于2022年，星期三3.基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的工作原理饱和失真饱和失真截止失真截止失真底部失真底部失真顶部失真顶部失真动态信号动态信号
21、驮载在静驮载在静态之上态之上输出和输入反相！输出和输入反相！要想不失真，就要在要想不失真，就要在信号的整个周期内保证信号的整个周期内保证晶体管始终工作在放大晶体管始终工作在放大区！区！波形分析波形分析第28页，共93页，编辑于2022年，星期三4.放大电路的组成原则放大电路的组成原则静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参静态工作点合适：合适的直流电源、合适的电路参数。数。动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上动态信号能够作用于晶体管的输入回路，在负载上能够获得放大了的动态信号。能够获得放大了的动态信号。对实用放大电路的要求：对实用放大电路的要求：共地、直流电源种类尽可能共地、直流电
22、源种类尽可能少、负载上无直流分量。少、负载上无直流分量。第29页，共93页，编辑于2022年，星期三1.放大电路静态分析放大电路静态分析1.直流通路：直流通路：Us=0，保留，保留Rs；电容开路；电容开路；电感相当于短路（线圈电阻近似为电感相当于短路（线圈电阻近似为0）。）。2.交流通路：交流通路：大容量电容相当于短路；大容量电容相当于短路；直直流电源相当于短路（内阻为流电源相当于短路（内阻为0）。）。通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用通常，放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们共存，这使得电路的分析复杂化。为简化分析，将它们分开作
23、用，引入直流通路和交流通路的概念。分开作用，引入直流通路和交流通路的概念。6.3.2 6.3.2 放大电路的基本分析方法放大电路的基本分析方法第30页，共93页，编辑于2022年，星期三 VBB越大，越大，UBEQ取不同的值所取不同的值所引起的引起的IBQ的误差的误差越小。越小。一、基本共射放大电路的直流通路和交流通路一、基本共射放大电路的直流通路和交流通路 列晶体管输入、输出回路方程，将列晶体管输入、输出回路方程，将UBEQ作为已知条件，令作为已知条件，令ICQIBQ，可估算出静态工作点。，可估算出静态工作点。第31页，共93页，编辑于2022年，星期三2.放大电路的动态分析半导体器件的非线
24、性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性半导体器件的非线性特性使放大电路的分析复杂化。利用线性元件建立模型，来描述非线性器件的特性。元件建立模型，来描述非线性器件的特性。输入回路等效为恒压输入回路等效为恒压源源输出回路等效为电流控制的电流源输出回路等效为电流控制的电流源一、直流模型：适于一、直流模型：适于Q Q点的分析点的分析理想二极管理想二极管利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。第32页，共93页，编辑于2022年，星期三二、二、晶体管的晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）参数等效模型（交流等效模型）在交流通路中可将晶体管看成为在交
25、流通路中可将晶体管看成为一个二端口网络，输入回路、输一个二端口网络，输入回路、输出回路各为一个端口。出回路各为一个端口。第33页，共93页，编辑于2022年，星期三在低频、小信号作用下的关系式在低频、小信号作用下的关系式交流等效模型（按式子画模型）交流等效模型（按式子画模型）电阻电阻无量纲无量纲无量纲无量纲电导电导第34页，共93页，编辑于2022年，星期三h参数的物理意义参数的物理意义b-e间的间的动态电阻动态电阻内反馈系数内反馈系数电流放大系数电流放大系数c-e间的电导间的电导分清主次，合理近似！什么情况下分清主次，合理近似！什么情况下h12和和h22的作用可忽略不计？的作用可忽略不计？第
26、35页，共93页，编辑于2022年，星期三简化的简化的h h参数等效电路交流等效模型参数等效电路交流等效模型查阅手册查阅手册基区体电阻基区体电阻发射结电阻发射结电阻发射区体电阻发射区体电阻数值小可忽略数值小可忽略利用利用PN结的电流方程可求得结的电流方程可求得由由IEQ算出算出在输入特性曲线上，在输入特性曲线上，Q点越高，点越高，rbe越小！越小！第36页，共93页，编辑于2022年，星期三或者写作：或者写作：第37页，共93页，编辑于2022年，星期三三、三、动态分析动态分析放大电路的放大电路的交流等效电路交流等效电路第38页，共93页，编辑于2022年，星期三根据根据RbviRcRL则电压
27、增益为则电压增益为1.求电压放大倍数求电压放大倍数（电压增益）电压增益）第39页，共93页，编辑于2022年，星期三2.求输入电阻求输入电阻RbRcRLRi3.求输出电阻求输出电阻RbRcRLRo令令Ro=Rc 所以所以第40页，共93页，编辑于2022年，星期三4.当信号源有内阻时：当信号源有内阻时：Ui.UO.Ui.Us.求求Ri为放大电路的为放大电路的输入电阻输入电阻第41页，共93页，编辑于2022年，星期三 等效电路法的步骤等效电路法的步骤(归纳归纳)1.首首先先画画出出直直流流通通路路，利利用用近近似似估估算算法法(基基尔尔霍霍夫夫定定律律)确定放大电路的静态工作点确定放大电路的静
28、态工作点 Q。2.画出交流通路画出交流通路。(熟练后该步骤可以省略熟练后该步骤可以省略)3.画出放大电路的微变等效电路。画出放大电路的微变等效电路。4.求解各个动态性能指标。求解各个动态性能指标。第42页，共93页，编辑于2022年，星期三1 1 温度对温度对静态工作静态工作点的影响点的影响 所谓所谓Q点稳定，是指点稳定，是指ICQ和和UCEQ在温度变化时基本不变，这是在温度变化时基本不变，这是靠靠IBQ的变化得来的。的变化得来的。T（）ICQQ 若温度升高时要若温度升高时要Q回到回到Q，则只有减小则只有减小IBQICEO若若UCEQ不变不变IBQQ6.3.3工作点稳定电路工作点稳定电路第43
29、页，共93页，编辑于2022年，星期三2 静态工作点稳定的静态工作点稳定的典型电路典型电路 一一.电路组成电路组成直流通路？直流通路？Ce为旁路电容，在交流通路为旁路电容，在交流通路中可视为短路中可视为短路第44页，共93页，编辑于2022年，星期三二二.稳定原理稳定原理 为了稳定为了稳定Q点，通常点，通常I1 IB，即，即I1 I2；因此；因此基本不随温度变化。基本不随温度变化。设设UBEQ UBEUBE，若，若UBEQ UBE UBE，则，则UEQ稳定。稳定。第45页，共93页，编辑于2022年，星期三Re 的的作用作用T()ICUE UBE（UB基本不变）基本不变）IB IC Re起直流
30、负反馈作用，其值越大，反馈越强，起直流负反馈作用，其值越大，反馈越强，Q点越稳定。点越稳定。关于反馈的一些概念：关于反馈的一些概念：将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为将输出量通过一定的方式引回输入回路影响输入量的措施称为反馈。反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。直流通路中的反馈称为直流反馈。反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈的结果使输出量的变化减小的称为负反馈，反之称为正反馈。反馈。Re有上限值吗？有上限值吗？IC通过通过Re转换为转换为UE影响影响UBE温度升高温度升高IC增大，反馈的结果使之减小增大，反馈的结果使之减小第46页，共93页，编辑于20
31、22年，星期三三三.Q点分析点分析分压式电流负反馈工作点稳定电路分压式电流负反馈工作点稳定电路什么条件下成立？什么条件下成立？第47页，共93页，编辑于2022年，星期三利用戴维宁定理等效变换后求解利用戴维宁定理等效变换后求解Q点点Rb上静态电压可忽上静态电压可忽略不计！略不计！第48页，共93页，编辑于2022年，星期三四四.动态分析动态分析利?弊?无旁路电容无旁路电容Ce时：时：第49页，共93页，编辑于2022年，星期三6.3.4 6.3.4 基本共集放大电路（射极输出器）基本共集放大电路（射极输出器）一、一、静态分析静态分析第50页，共93页，编辑于2022年，星期三二、二、动态分析：
32、动态分析：1、电压放大倍数、电压放大倍数故称之为射极故称之为射极跟随器跟随器Uo Ui第51页，共93页，编辑于2022年，星期三2、输入电阻的分析、输入电阻的分析Ri与负载有关！与负载有关！RL带负载电阻后带负载电阻后第52页，共93页，编辑于2022年，星期三3、输出电阻的分析、输出电阻的分析Ro与信号源内阻有关！与信号源内阻有关！五、五、特点特点 输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在一输入电阻大，输出电阻小；只放大电流，不放大电压；在一定条件下有电压跟随作用！定条件下有电压跟随作用！令令Us为零，保留为零，保留Rs，在输出端加，在输出端加Uo，得：，得：第53页，共93页，
33、编辑于2022年，星期三 当单级放大电路不能满足多方面的性能要求当单级放大电路不能满足多方面的性能要求（如（如Au104、Ri=2M、Ro=100）时，应考虑采）时，应考虑采用多级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如何用多级放大电路。组成多级放大电路时首先应考虑如何“连接连接”几个单级放大电路，耦合方式即连接方式。几个单级放大电路，耦合方式即连接方式。常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、常见耦合方式有：直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合等。光电耦合等。6.6 多级放大电路多级放大电路第54页，共93页，编辑于2022年，星期三6.6.1 6.6.1 阻容耦合阻容耦合 Q点
34、相互独立点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频特。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。性差，不能集成化。共射电路共射电路共集电路共集电路 利用电容连接信号源利用电容连接信号源与放大电路、放大电路与放大电路、放大电路的前后级、放大电路与的前后级、放大电路与负载，为阻容耦合。负载，为阻容耦合。第55页，共93页，编辑于2022年，星期三多级放大电路的动态分析多级放大电路的动态分析1.1.电压放大倍数电压放大倍数2.输入电阻输入电阻3.输出电阻输出电阻 对电压放大电路的要求：对电压放大电路的要求：Ri大，大，Ro小，小，Au的数值大，的数值大，最大不失真输出电压大。最大不失真输出电压大
35、。第56页，共93页，编辑于2022年，星期三分析举例分析举例第57页，共93页，编辑于2022年，星期三6.6.2 直接耦合直接耦合既是第一级的集电极电阻，又是既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻第二级的基极电阻 能够放大变化缓慢的信号，能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，便于集成化，Q点相互影响，点相互影响，存在零点漂移现象。存在零点漂移现象。当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。位的变化会逐级放大。输入为零，输出产生变化输入为零，输出产生变化的现象称为零点漂移的现象称为零点漂移第二级第二级第一级第一级第
36、58页，共93页，编辑于2022年，星期三一、如何设置合适的静态工作点？一、如何设置合适的静态工作点？Q1合适吗？合适吗？对哪些动态参数对哪些动态参数产生影响？产生影响？用什么元件取代用什么元件取代Re既可设置合适的既可设置合适的Q点，又可使第二级放点，又可使第二级放大倍数不至于下降太大？大倍数不至于下降太大？若要若要UCEQ5V，则应怎么办？用多个二极管吗？，则应怎么办？用多个二极管吗？二极管导通电压二极管导通电压UD？动态电阻？动态电阻rd？Re第59页，共93页，编辑于2022年，星期三 UCEQ1太小太小加加Re（Au2数值数值）改用改用D若要若要UCEQ1大，则大，则改用改用DZ。稳
37、压管稳压管伏安特性伏安特性小功率管多为小功率管多为5mA由最大功耗得出由最大功耗得出必要性？必要性？rzu/i，小功率管多为几欧至二十几欧。，小功率管多为几欧至二十几欧。第60页，共93页，编辑于2022年，星期三二、二、零点漂移现象及其产生的原因零点漂移现象及其产生的原因1、什么是零点漂移现象：什么是零点漂移现象：uI0，uO0的现象。的现象。2、产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶、产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。3、克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补
38、偿。、克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。4、典型电路：差分放大电路、典型电路：差分放大电路第61页，共93页，编辑于2022年，星期三6.7功率放大电路概述功率放大电路概述 能够向负载提供足够功率信号的放大电路称能够向负载提供足够功率信号的放大电路称为为功率放大电路功率放大电路，简称，简称功放功放。功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。尽可能大的功率。功放电路的要求：功放电路的要求：Pomax 大大，三极管三极管可可工作工作在
39、极限状态在极限状态 =Pomax/PV 要尽量高要尽量高允许失真，但失真度要小允许失真，但失真度要小第62页，共93页，编辑于2022年，星期三6.7.1功率放大电路的特点功率放大电路的特点一、功率放大电路中的晶体管一、功率放大电路中的晶体管在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在极限应用状态。管工作在极限应用状态。选择功放管时选择功放管时，要注意极限参数的选择，还要注意其散热条件，要注意极限参数的选择，还要注意其散热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施。使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施。晶体管集电极电流最大时接
40、近晶体管集电极电流最大时接近ICM晶体管管压降最大时接近晶体管管压降最大时接近U（BR）CEO晶体管耗散功率最大时接近晶体管耗散功率最大时接近PCM第63页，共93页，编辑于2022年，星期三三、主要技术指标三、主要技术指标1.1.最大输出功率最大输出功率P Pomom 功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交流功率，表达式为流功率，表达式为P Po oI Io oU Uo o。最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率可能获得的最大交流功率2.2.转换效率转换效率
41、功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。直流功率等于电源输出电流平均值与电压之积。比。直流功率等于电源输出电流平均值与电压之积。二、功率放大电路的分析方法二、功率放大电路的分析方法采用图解法（不能使用用小信号等效电路）采用图解法（不能使用用小信号等效电路）第64页，共93页，编辑于2022年，星期三四、功率放大电路的分类四、功率放大电路的分类 在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在信号整个周期内导通情况分类信号整个周期内导通情况分类甲类甲类(=2 )tiCO Icm 2 ICQ
42、 tiCO Icm 2 ICQ乙类乙类(=)tiCO Icm ICQ2 甲乙类甲乙类(0 T1 导通导通 T2 截止截止iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui 0 T2 导通导通 T1 截止截止iC1io=iE2=iC2,uO=iC2RLui=0 T1、T2 截止截止若考虑三极管的开启电压，输出波形将产生若考虑三极管的开启电压，输出波形将产生交越失真交越失真。第67页，共93页，编辑于2022年，星期三2、消除交越失真的、消除交越失真的OCL电路的工作原理电路的工作原理 tiC0 ICQ1ICQ2消除交越失真思路：消除交越失真思路：RLRD1D2T1T2+VCC+ui+uo VCCV
43、5R R2 2R R1 1uiR R3 3ui=0，给给 T1、T2 提供静态电压提供静态电压UB1B2UD1UD2UR2 UB1B2略大于略大于T1管发射结和管发射结和T2管发射结开启电压之和，两管均管发射结开启电压之和，两管均处于微导通状态，即都有一个微小的基极电流，分别为处于微导通状态，即都有一个微小的基极电流，分别为IB1和和IB2。静态时应调节静态时应调节R R2 2，使，使U UE E为为0,即即u u0 0为为0。第68页，共93页，编辑于2022年，星期三3、OCL电路的输出功率及效率电路的输出功率及效率当输入电压足够大，且又不产生饱和失真的图解分析当输入电压足够大，且又不产生
44、饱和失真的图解分析图中图中I区为区为T1管的输出特性，管的输出特性，II区为区为T2管的输出特性；管的输出特性；二只管子的静态电流很小，可认二只管子的静态电流很小，可认为为Q点在横轴上。点在横轴上。Uop=VCC UCES1最大输出电压幅值最大输出电压幅值最大不失真输出电压的有效值最大不失真输出电压的有效值第69页，共93页，编辑于2022年，星期三最大输出功率最大输出功率电源电源VCC提供的电流提供的电流电源在负载获得最大交流功率时所消耗的平均功率等于其平均电源在负载获得最大交流功率时所消耗的平均功率等于其平均电流与电源电压之积。电流与电源电压之积。即电源供给功率：即电源供给功率：转换效率转
45、换效率理想情况下，理想情况下，UCES可忽略；但大功率管可忽略；但大功率管UCES较大，不能忽略较大，不能忽略第70页，共93页，编辑于2022年，星期三理想情况下，理想情况下，UCES可忽略；但大功率管可忽略；但大功率管UCES较大，不能忽略较大，不能忽略第71页，共93页，编辑于2022年，星期三 静态时静态时，前级电路应使基极，前级电路应使基极电位为电位为VCC/2，发射结电位为，发射结电位为VCC/2，故电容上的电压也，故电容上的电压也VCC/2。单电源供电。单电源供电。T1和和T2特性对称特性对称 工作时工作时，T1和和T2轮流导通，电轮流导通，电路为射极跟随状态（路为射极跟随状态（
46、Uo=Ui）。二、单电源的互补对称功率放大电路二、单电源的互补对称功率放大电路第72页，共93页，编辑于2022年，星期三R1R2T1T2RLC+UCCD1D2ui+电阻电阻R1、R2和和D1、D2串联接串联接在电源与在电源与“地地”之间，之间，D1、D2导通，导通，两二极管导通电压恰好为晶体管两二极管导通电压恰好为晶体管提供了一定的偏置，使两晶体管提供了一定的偏置，使两晶体管在静态时处于弱导通状态，从而在静态时处于弱导通状态，从而克服信号过零电平时的交越失真。克服信号过零电平时的交越失真。第73页，共93页，编辑于2022年，星期三6.9.1 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 电子电路输
47、出量的一部分或全部通过一定的方式引回到电子电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入量，称为反馈。输入回路，影响输入量，称为反馈。怎样引回怎样引回是从输出是从输出电压还是电压还是输出电流输出电流引出反馈引出反馈影响输入电压影响输入电压还是输入电流还是输入电流多少多少怎样引出怎样引出6.9放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第74页，共93页，编辑于2022年，星期三 从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变从反馈的结果来判断，凡反馈的结果使输出量的变化减小的为负反馈，否则为正反馈；化减小的为负反馈，否则为正反馈；引入反馈后其变化是增大？还是引入反馈后其变化是增大？还是减
48、小？减小？或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反或者，凡反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，否则为正反馈。馈，否则为正反馈。第75页，共93页，编辑于2022年，星期三6.9.2 负反馈的类型及判断负反馈的类型及判断 按照反馈电路在放大电路输出端采样的信号的按照反馈电路在放大电路输出端采样的信号的不同，分为电压反馈和电流反馈。不同，分为电压反馈和电流反馈。如果反馈信号取自输出电压为电压反馈；如果反馈信号取自输出电压为电压反馈；如果反馈信号取自输出电流为电流反馈。如果反馈信号取自输出电流为电流反馈。1.电压反馈和电流反馈及其判断电压反馈和电流反馈及其判断第76页，共93页，编辑于2022年，星
49、期三电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈第77页，共93页，编辑于2022年，星期三电压反馈和电流反馈的判断电压反馈和电流反馈的判断仅受基极电流仅受基极电流的控制的控制反馈电流反馈电流电路引入了电流负反馈电路引入了电流负反馈第78页，共93页，编辑于2022年，星期三 按照反馈信号在输入端与输入信号的比较形式不同，分按照反馈信号在输入端与输入信号的比较形式不同，分为串联反馈和并联反馈。为串联反馈和并联反馈。如果反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式比如果反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式比较求和，即反馈信号与输入信号串联，为串联反馈；较求和，即反馈信号与输入
50、信号串联，为串联反馈；如果反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式如果反馈信号与输入信号在输入回路中以电流形式比较求和，即反馈信号与输入信号并联，为并联反馈。比较求和，即反馈信号与输入信号并联，为并联反馈。2.串联反馈和并联反馈及其判断串联反馈和并联反馈及其判断第79页，共93页，编辑于2022年，星期三串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈并联反馈并联反馈并联反馈并联反馈第80页，共93页，编辑于2022年，星期三 只对交流信号起作用的反馈，称为交流反馈。只对交流信号起作用的反馈，称为交流反馈。只对直流信号起作用的反馈，称为直流反馈。只对直流信号起作用的反馈，称为直流反馈。对交直流信号都起作用的反