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1、第七章第七章 放大电路基础放大电路基础放大放大 增大微弱电信号幅度或功率的过程增大微弱电信号幅度或功率的过程 实现放大的电路就是放大电路实现放大的电路就是放大电路-是模拟电子技术最基本最是模拟电子技术最基本最常用的单元电路常用的单元电路,也是广泛使用的也是广泛使用的集成运放集成运放的基本单元电路。的基本单元电路。主要内容主要内容 共发射极单管放大电路共发射极单管放大电路共发射极单管放大电路共发射极单管放大电路多级放大电路多级放大电路多级放大电路多级放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路 功率放大电路功率放大电路功率放大电路功率放大电路 场效应管放大电路场效应管
2、放大电路场效应管放大电路场效应管放大电路 分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路分立元件分立元件放大电路放大电路为学习和使用集成电路打基础为学习和使用集成电路打基础1扩音机扩音机话筒话筒扬声器扬声器将微弱电信号进行放大，使输出端负载得到的输出信号将微弱电信号进行放大，使输出端负载得到的输出信号的幅度和功率比输入信号大得多的幅度和功率比输入信号大得多(满足负载工作要求满足负载工作要求)。对放大电路的要求对放大电路的要求对放大电路的要求对放大电路的要求应用举例应用举例 扩音机扩音机按功能分：电压放大器按功能分：电压放大器 功率放大器功率放大器能放大能放大输出信号的
3、变化规律与输入信号的变化规律相同输出信号的变化规律与输入信号的变化规律相同 不失真不失真 ii信信号号源源放放大大电电路路负负载载io+uoui27-1 共射极单管放大电路共射极单管放大电路既有电压放大作用既有电压放大作用,又有电流放大作用又有电流放大作用,且电压放大倍且电压放大倍数较高。数较高。一一.电路组成和各元件的作电路组成和各元件的作用用输入回路输入回路输出回路输出回路共射极放大电路共射极放大电路+C1RLRCRBC2VT+-ECuiuO+-IBIC发射结正偏发射结正偏集电结反偏集电结反偏3输出信号输出信号uO 提供给负载提供给负载RL输入信号输入信号ui 信号源提供信号源提供晶体管晶
4、体管VT 电流放大作用电流放大作用 放大电路的核心元件放大电路的核心元件直流电源直流电源EC 使发射结正偏使发射结正偏 集电结反偏集电结反偏EC又是放大电路的能源又是放大电路的能源 一般为几伏至十几伏一般为几伏至十几伏+C1RLRCRBC2VT+-ECuiuO+-IBIC各元件的作用各元件的作用4小结小结:信号放大过程信号放大过程该放大电路只能放大交流信号该放大电路只能放大交流信号C1ui uBEiB电流放电流放大作用大作用iCRC电压作用电压作用放大放大 iCRCC2uCE=EC-iCRCuCE uOiB BC1RLRCRBC2VT+-ECuiuO+-+-uBEBEuCECEiC C+6二二
5、.放大电路的静态分析放大电路的静态分析放大电路没有输入信号放大电路没有输入信号 (ui=0)0)时的工作状态称为时的工作状态称为静态静态静态静态静态时静态时,电路中只有在电路中只有在E EC C作用下产生的直流电流和直流电作用下产生的直流电流和直流电压。压。为放大电路设置合适的静态工作点，使放大信号输入后工作为放大电路设置合适的静态工作点，使放大信号输入后工作为放大电路设置合适的静态工作点，使放大信号输入后工作为放大电路设置合适的静态工作点，使放大信号输入后工作在特性曲线的放大区（线性部分），保证放大信号不失真。在特性曲线的放大区（线性部分），保证放大信号不失真。在特性曲线的放大区（线性部分）
6、，保证放大信号不失真。在特性曲线的放大区（线性部分），保证放大信号不失真。静态分析的任务是确定电路中的直流电量静态分析的任务是确定电路中的直流电量静态分析的任务是确定电路中的直流电量静态分析的任务是确定电路中的直流电量-IB B 、IC C和和和和UCECE （静态工作点）（静态工作点）静态是放大电路工作的基础静态是放大电路工作的基础分析方法分析方法 直流通路直流通路7ui=0VTRCRB+-IBICIEUCEUBE+-+UCCUCC=EC（一）直流通路（一）直流通路放大电路中的放大电路中的C1、C2 断路断路直流电流流通的路径直流电流流通的路径静态静态 ui=0+-VTRCRBECIBICI
7、EUCEUBE+-ECRBRCVTRLC1C28例题例题:例题例题7-1已知已知UCC=12V、RC=4k、RB=285k,晶体管晶体管=37.5计算静态工作点（计算静态工作点（IB、IC和和UCE）解：解：基极电流基极电流集电极电流集电极电流集集-射极电压射极电压VTRCRB+-IBICIEUCEUBE+-+UCC10讨论：发射结正偏讨论：发射结正偏 集电结反偏集电结反偏ECB+-0.6V+-6V5.4V+-晶体管工作在放大状态晶体管工作在放大状态UC2=UCE=6V电容器的端电压电容器的端电压UC1=UBE0.6VECRBRCVTRLC1C2-+-UC1UC211Q61.539120.75
8、2.2530IB=040A20A80A60AUCEVICmANMKVL方程方程 UCE=UCC-ICRC负载线画法负载线画法取取IC=0 UCE=UCC=12V-N点点取取UCE=0 IC=UCCRC=12V4k=3mA-M点点静态工作点静态工作点 QUCE=6VIC=1.5mAVTRCRB+-IBICIEUCEUBE+-+UCC13三三.动态分析动态分析输入信号输入信号ui加入后加入后,引起各部分电流、电压产生相应的变引起各部分电流、电压产生相应的变化量，叠加在原来的静态直流量之上。此时各部分电流、化量，叠加在原来的静态直流量之上。此时各部分电流、电压中既有电压中既有静态直流分量静态直流分量
9、，又有，又有交流动态分量交流动态分量。交直流共存电路交直流共存电路输出端开路输出端开路 RL=iB BC1RLRCRBC2VT+-ECuiuO+-+-uBEBEuCECEiC C15表表7-1 放大电路中电流、电压文字符号放大电路中电流、电压文字符号 16t0ibiBIB0.62V0.58VQ20406080iBA0uBEV0.6Q2Q1ui0uBEtQ2QQ10.58V0.62V0.6VuBE40A20A60AiBui=Uimsint=0.02sint VuBE=UBE+ui=0.6+0.02sint V发射结总电压发射结总电压输入信号输入信号18iB变化变化 iC变化变化用输出特性曲线分析
10、用输出特性曲线分析iB的变化范围的变化范围40A20A60A负载线不变（负载线不变（UCC、RC不变）不变）KVL方程方程 UCE=UCC-ICRC61.539120.752.2530IB=040A20A80A60AUCEVICmANMQ工作点偏离静态工作点工作点偏离静态工作点Q,沿负载线移动沿负载线移动2.输出回路输出回路19UcemuCEuce0ticiCICt061.539120.752.2530IB=040A20A80A60AuCEViCmAQNMQ2Q1UCE工作点变化工作点变化QQ2Q120uCE0ticiCICt0639121.50.752.2530IB=040A20A80A60
11、AuCEViCmAQQ2Q1Q2QQ140A20A60AiB9V3V6VuCE0.75A2.25A1.5AiC21tuoiciCuBEU BEUCEuCEiBIBIC0uce00000uitttttubeib结论结论:（1）交直流共存）交直流共存 在原直流分在原直流分量的基础上叠加了交流分量量的基础上叠加了交流分量注意注意：uo与与ui反相反相以上电量的方向或极性保持不变以上电量的方向或极性保持不变-+-iBiCiEuBEuCE22（4）电压放大作用）电压放大作用 电压放大倍数电压放大倍数uCE0ticiCICt0639121.50.752.2530IB=040A20A80A60AuCEViC
12、mAQQ2Q1Uom243.静态工作点与失真静态工作点与失真静态静态(工作点、直流分量）是基础工作点、直流分量）是基础,交流（动态量）是目的。交流（动态量）是目的。使使Q位于特性曲线放大区的中部，位于特性曲线放大区的中部，ui加入后，保证信号加入后，保证信号得到充分放大，而又不进入非线性区（饱和区、截止区）得到充分放大，而又不进入非线性区（饱和区、截止区）-信号不失真。信号不失真。方法：合理选择电路参数方法：合理选择电路参数RB（IB）和）和RC（负载线）（负载线）为什么要设置静态工作点为什么要设置静态工作点Q?负载线负载线25t0iciCICt0uceiCUCEuCEIB=0IB10QQ2Q
13、1uCEICIB2IB3IB4如如Q位置过高（负载线固定，位置过高（负载线固定，RB过小、过小、IB过大）过大）饱和失真饱和失真 uce波形负半周变平波形负半周变平26对图解法的评价及适用范围对图解法的评价及适用范围图解法能够较全面、形象地表示各部分的电流、电压波图解法能够较全面、形象地表示各部分的电流、电压波形变化规律，表示放大电路的工作原理，计算电压放大形变化规律，表示放大电路的工作原理，计算电压放大倍数倍数,分析波形的失真情况。分析波形的失真情况。不足之处是比较繁琐，不便于进行定量分析、计算。不足之处是比较繁琐，不便于进行定量分析、计算。（二）微变等效电路法（二）微变等效电路法工作点选择
14、合适，位于特性工作点选择合适，位于特性曲线放大区的中间部分曲线放大区的中间部分ui是小信号是小信号放大电路线性工作，放大电路线性工作，波形不失真。波形不失真。微变等效电路法用于交流动态分析微变等效电路法用于交流动态分析是定量分析、计算交流动态的重要方法是定量分析、计算交流动态的重要方法28晶体管的电压变化量与电流变化量之间存在线性正比关晶体管的电压变化量与电流变化量之间存在线性正比关系，晶体管可以用小信号电路模型等效代替。系，晶体管可以用小信号电路模型等效代替。EBECVT+-ibicubeuceBCEErbe+-ibicubeuceib1.放大电路的交流通路放大电路的交流通路将放大电路的交直
15、流共存电路分解为直流将放大电路的交直流共存电路分解为直流(静态静态)和交流和交流(动态动态),分别进行分析。分别进行分析。交流通路交流通路 交流电流流通的路径交流电流流通的路径 表示交流信号的传输关系表示交流信号的传输关系 只适用于交流（动态）工作情况只适用于交流（动态）工作情况292.放大电路的微变等效电路放大电路的微变等效电路uSVTRB+ibii-+RSui-RCRLiC+uO-信号源信号源负载负载RCibib+-uoRLRBRSrbeiiiC+us-ui+-BCE313.微变等效电路分析法微变等效电路分析法设输入信号设输入信号ui是正弦信号是正弦信号,用相量法计算。用相量法计算。（1）
16、电压放大倍数）电压放大倍数Au u表示放大电路放大电信号能力的主要性能指标表示放大电路放大电信号能力的主要性能指标RC+-RLRBRSrbe+-+-32RC+-RLRBRSrbe+-+-输出电压相量输出电压相量输入电压相量输入电压相量电压放大倍数电压放大倍数33式中式中“-”表示输出信号表示输出信号uo与输入信号与输入信号ui相位相反相位相反=RLRC等效负载电阻等效负载电阻(2)输入电阻输入电阻riri定义定义US+-RSIoUiUoIiRL放大放大电路电路+-34是衡量放大电路对信号源是衡量放大电路对信号源(或前级放大电路或前级放大电路)影响的性能影响的性能指标指标从放大电路输入端看入的从
17、放大电路输入端看入的交流、动态交流、动态交流、动态交流、动态电阻电阻ri=RBrbe一般情况下，要求一般情况下，要求ri大一些为好大一些为好共射极共射极 放大电路放大电路ri较小较小riRC+-RLRBRSrbe+-+-35（3）输出电阻输出电阻 表示放大电路带负载能力的性能指标表示放大电路带负载能力的性能指标ro越小，信号源越近似为恒压越小，信号源越近似为恒压源，带负载能力越强。源，带负载能力越强。rORC+-RLRBRSrbe+-+-roRC共射极共射极 放大电路放大电路rO较大，较大，带负载能力差。带负载能力差。RSuo-+-RL+uSro放大电路放大电路36例题：例题例题：例题7-2共
18、射极放大电路共射极放大电路,UCC=12V、RB=560k、RC=4k、RL=6k，晶体管，晶体管=60。（2）当负载减小为）当负载减小为RL1=2k时，重新计算电压放大倍时，重新计算电压放大倍数数Au、输入电阻、输入电阻 ri和输出电阻和输出电阻ro，并与（并与（1）计算结果）计算结果进行比较。进行比较。（1）计算电压放大倍数）计算电压放大倍数Au、输入电阻、输入电阻 ri和输出电阻和输出电阻ro。解解:首先要进行首先要进行静态计算静态计算静态计算静态计算（以便计算（以便计算（以便计算（以便计算rbebe）-静态是基础静态是基础37（1）交流、动态计算）交流、动态计算晶体管的输入电阻晶体管的
19、输入电阻电压放大倍数电压放大倍数输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻38（2）负载电阻减小为）负载电阻减小为RL1=2k输入电阻输入电阻ri和输出电阻和输出电阻ro不变不变电压放大倍数电压放大倍数负载电阻负载电阻RL由由6k减小为减小为2k,电压放大倍数电压放大倍数Au急剧减小，急剧减小，原因是共射极放大电路的输出电阻原因是共射极放大电路的输出电阻ro大，带负载能力较大，带负载能力较差。差。39一一.电路组成和元件作用电路组成和元件作用二二.静态分析静态分析 ui=0三三.动态分析动态分析 加入加入ui 交流是目的交流是目的图解法图解法 波形分析波形分析 波形失真波形失真 计算计算 Au微变等效电
20、路法微变等效电路法关于共射极放大电路的内容小结关于共射极放大电路的内容小结+C1RLRCRBC2VT+-ECuiuO+-IBIC直流通路直流通路静态是基础静态是基础计算静态工作点计算静态工作点Q估算法估算法图解法图解法交流通路交流通路微变等效电路微变等效电路计算计算 Au、ri 和和ro40四四.放大电路的性能指标放大电路的性能指标反映放大电路放大电信号的性能优劣（交流、动态）反映放大电路放大电信号的性能优劣（交流、动态）1.电压放大倍数电压放大倍数Au反映电压放大电路放大微弱电信号的能力反映电压放大电路放大微弱电信号的能力C1RLRCRBC2VT+-ECuiuO+-+usRsii静态是基础静
21、态是基础,动态动态(交流交流)是目的。是目的。41表示大小和相位关系表示大小和相位关系基本共射放大电路基本共射放大电路Au与晶体管（与晶体管（）、电路参数（）、电路参数（RC、RL）和静态工）和静态工作点（作点（IE）有关。）有关。2.输入电阻输入电阻ri放大电路输入端接信号源放大电路输入端接信号源,信号源向其提供信号电流信号源向其提供信号电流ii,形成输入信号电压形成输入信号电压ui，放大电路就相当于信号源的负载。，放大电路就相当于信号源的负载。晶体管的输入电阻晶体管的输入电阻42ri是衡量放大电路对信号源影响大小的性能指标是衡量放大电路对信号源影响大小的性能指标C1RLRCRBC2VT+-
22、ECuiuO+-+usRsiiri-+usRsiiriui+-输入电阻输入电阻ri大好大好ri大大Ii小；小；Ui大。大。基本共射放大电路基本共射放大电路ri=RBrbe433.输出电阻输出电阻ro+-RSIoUSUiUoIiriroRL放大放大电路电路R RL L+-r ro oU Uo o+-U U对于负载对于负载RL,放大电路相当于一个具有内阻的信号源。放大电路相当于一个具有内阻的信号源。表现为表现为RL数值不同时，输出电压数值不同时，输出电压UO不同。究其原因，不同。究其原因，就是因为放大电路在输出端呈现一定的电阻，即输出就是因为放大电路在输出端呈现一定的电阻，即输出电阻电阻ro。基本
23、共射放大电路基本共射放大电路roRC输出电阻输出电阻ro可以用微变等效电路求出可以用微变等效电路求出。ro越小，放大电越小，放大电路的带负载能力越强。路的带负载能力越强。447-2 分压式偏置放大电路分压式偏置放大电路稳定静态工作点，保证输出信号波形不失真。稳定静态工作点，保证输出信号波形不失真。环境温度的变化是影响静态工作点稳定的主要因素。环境温度的变化是影响静态工作点稳定的主要因素。温度温度 T晶体管晶体管晶体管穿透电流晶体管穿透电流ICEO 相同的相同的UBE下，下，IB 以上因素影响，均造成集电极电流以上因素影响，均造成集电极电流IC显著增加，输出特显著增加，输出特性曲线上移。性曲线上
24、移。最后导致静态工作点最后导致静态工作点Q沿负载线沿负载线上移，接近甚至进入饱上移，接近甚至进入饱和区，使输出信号波形失真。和区，使输出信号波形失真。IC45IB=040A20A80A60AIB=0IB=20AIB=40AIB=60AIB=80A061.539120.752.253UCEVICmAICEOICEO温度升高后温度升高后,相应输出特性曲线如红线所示。相应输出特性曲线如红线所示。输出特性曲线如图所示输出特性曲线如图所示温度变化使静态工作点变化温度变化使静态工作点变化,可能造成波形失真。可能造成波形失真。QQ46共射极单管放大电路共射极单管放大电路 固定偏置电路固定偏置电路静态基极电流
25、静态基极电流通常通常UCC值固定，当值固定，当 RB不变时，不变时，IB固定。固定。稳定工作点的原理：环境温度变化时，电路具有自动调稳定工作点的原理：环境温度变化时，电路具有自动调整整IB大小的能力，使它向相反方向变化。例如温度升高，大小的能力，使它向相反方向变化。例如温度升高，IB能够自动调低，使工作点重新返回原来的位置。能够自动调低，使工作点重新返回原来的位置。+C1RLRCRBC2VT+-ECuiuO+-IBIC47一一.分压式偏置放大电路的组成分压式偏置放大电路的组成第一第一.电阻电阻RB1、RB2组成分压电路组成分压电路,对对UCC分压后，加分压后，加到晶体管的基极到晶体管的基极-U
26、BE。CERERB2RB1uoVTC1+RL+-+UCCui+-+C2RC第二第二.晶体管射极经过电阻晶体管射极经过电阻RE接地接地,并与之并联电容器并与之并联电容器CE(射极旁路电容射极旁路电容)。48二二.稳定工作点的原理稳定工作点的原理(静态分析静态分析)V直流通路直流通路 合理选择合理选择RB1、RB2阻值阻值,满足满足I1 IB，I2 IB，近似近似认为认为IB 0,则基极电位则基极电位VB基本不变基本不变。基极电位基极电位VB不随温度变化不随温度变化1.基极电位基极电位VB基本不变基本不变RB1VBICRERB2+UCCIEI1I2IBVECERERB2RB1uoVTC1+uiRL
27、+-+UCCC1492.IE和和IC稳定稳定发射极电流发射极电流集电极电流集电极电流IC基本不变，工作点稳定基本不变，工作点稳定,不随温度变化。不随温度变化。VBICRERB2RB1+UCCIEI1I2IBVE负反馈作用负反馈作用IC 温度温度T升升高高 IC IE VE VB固定固定自动稳定工作点的过程自动稳定工作点的过程（VBUBE）UBE IB 50旁路电容旁路电容CE的作用的作用CE对于交流信号相当于短路对于交流信号相当于短路,故故RE在交流通路中不起作在交流通路中不起作用不会减小电压放大倍数。用不会减小电压放大倍数。RLV+UCCCERERB2RB1C1+ui-C2uo+-RC交流通
28、路交流通路-RCRLRB2V-+uiuoRB1+rO-RC+-RLRB1RSrbeRB2+-+ri动态计算动态计算Au 式（式（7-7）rO 式（式（7-10）ri=RB1 RB2 rbe 51调整静态工作点调整静态工作点减小减小RB1阻值，阻值，VB增大，增大，IB增加，工作点增加，工作点Q上移。上移。原电路静态工作点位置偏低原电路静态工作点位置偏低截止失真截止失真增大增大RB1阻值，阻值，VB减小，减小，IB减小，工作点减小，工作点Q下移。下移。原电路静态工作点位置偏高原电路静态工作点位置偏高饱和失真饱和失真CERERB2RB1uoVC1C2+uiRL+-+UCCtuo00tuo527 7
29、 7 7-3 -3 -3 -3 共集电极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路一一一一.电路的组成电路的组成电路的组成电路的组成输入信号输入信号ui加至基极与公共端加至基极与公共端(“地地”)之间。之间。偏置电阻偏置电阻RB 为基极提供为基极提供IB,设置合适的静态工作点。设置合适的静态工作点。负载负载RL接在发射极与公共端接在发射极与公共端(“地地”)之间之间,输出信号输出信号uo自发射极输出。自发射极输出。共集电极电路共集电极电路共集电极电路共集电极电路 集电极是集电极是集电极是集电极是输入回路和输出回路的公共端输入回路和输出回路的公共端射极输出器射极输出器交流电路交流电
30、路-VTB+RLREC1C2+UCCuo+-RB-+R RS-u uSuiE+RBREC+-RLUiUoIcIbIi53+UCC+-IEUBERERBICIB+RLREC1C2+UCCuo+-RB-+R RS-u uSui二二.静态分析静态分析直流通路直流通路KVL方程方程式中式中基极电流基极电流集电极电流集电极电流集集-射极电压射极电压IEIC54+RLREC1C2+UCCuo+-RB-+uiBE+-RBREC+-RLUiIiIcIbUo三三.动态分析动态分析交流通路交流通路 微变等效电路微变等效电路UoB+-IiRLRBErbeREC+-UiIbIBIc55输出电压输出电压输入电压输入电压
31、（一）电压放大倍数（一）电压放大倍数RERLUoRLRB+RSErbeRECB+-UiUsIiIbIbIcIe56（1）Au小于近似等于小于近似等于1。（2）Au+1，表明，表明 。rbe输出信号对输入信号有跟随作用。输出信号对输入信号有跟随作用。射极跟随器射极跟随器输出信号输出信号uo与输入信号与输入信号ui相位相同。相位相同。（二）输入电阻（二）输入电阻 riri =RBrbe+（1+）可达几十可达几十k至数百至数百k，比共射极放大电路高出几十倍。，比共射极放大电路高出几十倍。57ro很小很小,仅为十几至几十欧姆。仅为十几至几十欧姆。C+R RSu uS+-Ib+-IiRLRBErbeRE
32、UiIbUoBIcri（三）输出电阻（三）输出电阻ro+RLREC1C2+UCCuo+-RB-+R RS-u uSuiro58小结小结:共集电极放大电路的特点共集电极放大电路的特点（1）Au1，略小于，略小于1。无电压放大作用无电压放大作用,有电流放大作用和功率放大作用。有电流放大作用和功率放大作用。（2）输入电阻）输入电阻ri高。高。（3）输出电阻）输出电阻ro小。小。共集电极放大电路的应用共集电极放大电路的应用ro小小 多级放大电路的输出级多级放大电路的输出级ri高高 多级放大电路的输入级多级放大电路的输入级59例题例题7-3 共集电极放大电路，共集电极放大电路，UCC=12V、RB=56
33、0k、RE=5.1k，晶体管的，晶体管的=60，信号源的内阻，信号源的内阻RS=1k。计算（计算（1）静态工作点；）静态工作点；（2）Au、ri、ro。（3）接入负载电阻）接入负载电阻RL=3k后，后，重新计算重新计算Au。基极电流基极电流(1)静态计算静态计算解：解：集电极电流集电极电流集集-射极电压射极电压60(2)动态计算动态计算 RL=空载工作状态空载工作状态晶体管输入电阻晶体管输入电阻电压放大倍数电压放大倍数输入电阻输入电阻（7-20）输入电阻明显高于共发射极电路输入电阻明显高于共发射极电路61(3)接入接入RL=3k等效负载电阻等效负载电阻电压放大倍数电压放大倍数结论结论:共集电极
34、放大电路输出电阻共集电极放大电路输出电阻r ro o小小,电压放大电压放大倍数倍数Au基本不变基本不变,电路的带负载能力强。电路的带负载能力强。输出电阻输出电阻输出电阻比共发射极电路小输出电阻比共发射极电路小很很多多62一一一一.多级放大电路及其耦合方式多级放大电路及其耦合方式多级放大电路及其耦合方式多级放大电路及其耦合方式 电压放大电路电压放大电路电压放大电路电压放大电路功率放功率放功率放功率放大电路大电路大电路大电路(一一一一)采用多级放大电路的必要性采用多级放大电路的必要性采用多级放大电路的必要性采用多级放大电路的必要性 提高放大倍数提高放大倍数输入级输入级 ri高高射极输出器射极输出器
35、中间级中间级 Au足够大足够大共射极放大电路共射极放大电路A A1 1RLui iuo1o1信信号号源源A A2 2uo2o2A An nuo o7 7-4 -4 多级放大电路多级放大电路多级放大电路多级放大电路末前级和输出级末前级和输出级 提供足够大的信号功率提供足够大的信号功率,驱动负载工作驱动负载工作 带负载能力强带负载能力强功率（大信号）放大电路功率（大信号）放大电路 射极输出器射极输出器63(三三三三)级间耦合方式级间耦合方式级间耦合方式级间耦合方式阻容耦合阻容耦合 变压器耦合变压器耦合 直接耦合直接耦合(二二二二)对级间耦合电路的要求对级间耦合电路的要求对级间耦合电路的要求对级间耦
36、合电路的要求(1)各级电路的静态工作点互不影响。各级电路的静态工作点互不影响。(2)不失真地传输信号，尽量减小在耦合电路上的损失。不失真地传输信号，尽量减小在耦合电路上的损失。二二.阻容耦合放大电路阻容耦合放大电路前级是后级的信号源前级是后级的信号源,后级是前级的负载。后级是前级的负载。riVT2VT1ui+UCC-RB1C2+RE1RB2RB3RC1RC2C1C3uo-+RLCE64(一一)特点特点(1)各级静态工作点相互独立各级静态工作点相互独立,互不影响。互不影响。(2)对于频率较高的交流信号耦合电容可视为短路。对于频率较高的交流信号耦合电容可视为短路。(XC0)，有利于提高电压放大倍数
37、。，有利于提高电压放大倍数。(3)缺点：不能放大直流信号和缓慢变化的交流信号。缺点：不能放大直流信号和缓慢变化的交流信号。（二）电压放大倍数（二）电压放大倍数不适宜用于集成电路。不适宜用于集成电路。注意：注意：前、后级之间的影响前、后级之间的影响后极输入电阻后极输入电阻(ri),是前级放大电路的负载电阻是前级放大电路的负载电阻(RL)。65三三三三.直接耦合放大电路直接耦合放大电路直接耦合放大电路直接耦合放大电路特点特点:既能够放大频率较高的交流信号既能够放大频率较高的交流信号,又能够放大缓又能够放大缓慢变化的交流信号和直流信号。慢变化的交流信号和直流信号。适宜于制作集成电路。适宜于制作集成电
38、路。（一）电路组成（一）电路组成各级静态工作点相互影响、相互制约。各级静态工作点相互影响、相互制约。UCE1=UBE20.6VVT1静态工作点接近饱和区，静态工作点接近饱和区，不能正常工作。不能正常工作。UCE1+-+-UBE2BAIC1VT2IB2+UCCVT1RB1RC2RC1RB266UCE1=VE2+0.6V=IE2RE2+0.6V“垫高垫高”了射极电位了射极电位VE加大了加大了UCE1的工作范围。的工作范围。改进电路改进电路(二二)零点飘移零点飘移 当输入信号当输入信号ui=0 时，时，输出电压输出电压 uo 0(常数常数),并并随时间随时间不规则的变化。不规则的变化。利用测试电路，
39、可测得放大电路利用测试电路，可测得放大电路 uo 的零点漂移现象。的零点漂移现象。影响影响放大电路使之不能正常的工作。放大电路使之不能正常的工作。RB1RC1VT2VT1+UCCRC2VE2RE2UCE1-+67 产生零点漂移的原因产生零点漂移的原因直耦放大电路的级数越多、电压放大倍数越高，零点直耦放大电路的级数越多、电压放大倍数越高，零点漂移越严重。漂移越严重。第一级放大电路零点漂移在输出端产生的后果最严重。第一级放大电路零点漂移在输出端产生的后果最严重。图示仪图示仪tuO直接耦合直接耦合放大电路放大电路ui=00主要是温度变化，工作点不稳定引起的。主要是温度变化，工作点不稳定引起的。零点漂
40、移电压通过级间直接耦合零点漂移电压通过级间直接耦合,逐级传递、逐级放大，逐级传递、逐级放大，最后出现在输出端，产生严重后果。最后出现在输出端，产生严重后果。68 抑制零点漂移的方法抑制零点漂移的方法抑制零点漂移的方法抑制零点漂移的方法直流负反馈直流负反馈温度补偿温度补偿差分放大电路差分放大电路 可有效地抑制零点漂移的电路形式可有效地抑制零点漂移的电路形式多级直接耦合放大电路的第一级几乎毫无例外的均采多级直接耦合放大电路的第一级几乎毫无例外的均采用差分放大电路用差分放大电路697-5 功率放大电路功率放大电路电压放大电路电压放大电路 小信号放大放大电路小信号放大放大电路 主要性能指标是电压放大倍
41、数主要性能指标是电压放大倍数Au足够大足够大功率放大电路功率放大电路 大信号放大放大电路大信号放大放大电路 主要性能指标是输出足够大的信号功率，主要性能指标是输出足够大的信号功率，推动负载工作。推动负载工作。A A1 1A A2 2A An nR RL Lu ui iu uo ou uo1o1u uo2o2 电压放大电路电压放大电路电压放大电路电压放大电路功率放功率放功率放功率放大电路大电路大电路大电路在多级放大电路的末级或末前级是功率放大电路在多级放大电路的末级或末前级是功率放大电路70（一）输出足够大的功率（一）输出足够大的功率PO（三）效率高（三）效率高（二）波形失真要小（二）波形失真要
42、小效率效率一一一一.对功率放大电路的主要要求对功率放大电路的主要要求对功率放大电路的主要要求对功率放大电路的主要要求 =交流输出功率交流输出功率直流电源功率直流电源功率正弦信号正弦信号 纯电阻负载纯电阻负载要输出足够大的功率要输出足够大的功率PO,信号的幅度信号的幅度Uom、Iom必须足够大，必须足够大，大大信号信号放大电路。放大电路。放大电路。放大电路。信号的幅度信号的幅度Uom、Iom大容易产生失真大容易产生失真71二二.功率放大电路的三种工作状态功率放大电路的三种工作状态 波形失真与效率波形失真与效率 甲类工作状态甲类工作状态 输出信号输出信号uce不产生失真不产生失真电源提供的电功率电
43、源提供的电功率 UCCIC效率效率低低,低于低于50%波形失真情况不同波形失真情况不同效率效率不同不同静态工作点位置不同静态工作点位置不同位于特性曲线线性部分中点。位于特性曲线线性部分中点。加入合适的偏压加入合适的偏压UBE,形成合适形成合适的偏流的偏流IB,使静态工作点使静态工作点QQt0iCIB=0uCE0ICuceuCEUCEIB72 乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态乙类工作状态Q点下移至负载线的下端截点下移至负载线的下端截止区处止区处,使使IC 0。未加入未加入ui时放大电路不消耗时放大电路不消耗电功率，电路效率提高。电功率，电路效率提高。理论计算理论计算=78.5%Qt0iCIB
44、=0uCEuCEuce晶体管只在输入信号的正半晶体管只在输入信号的正半周导通，负半周截止，输出周导通，负半周截止，输出波形波形uce严重失真。严重失真。晶体管不加偏压，即晶体管不加偏压，即UBE=0、IB=0甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态甲类工作状态低低低低,是因为静态集电极电流是因为静态集电极电流是因为静态集电极电流是因为静态集电极电流I IC C大。大。大。大。73甲乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态Q0uceICtiCuCEuCE0Q位于甲、乙类工作状态之间，位于甲、乙类工作状态之间，IC0。效率介于甲、乙类工作效率介于甲、乙类工作状态之间。状态之间。波形失真较
45、乙类有改善（仍波形失真较乙类有改善（仍存在截止失真）。存在截止失真）。加入适当大小的加入适当大小的UBE,产生一产生一定数值的基极静态电流定数值的基极静态电流IB,使使74uit三三.互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路特点特点:乙类工作状态乙类工作状态,高。高。波形失真小。波形失真小。电路组成框图电路组成框图上、下两部分电路对称，交替工作。上、下两部分电路对称，交替工作。负载负载uottuO1上上 部部电电 路路tuO2下下 部部电电 路路75共集电极放大电路共集电极放大电路上、下两部分电路对称。上、下两部分电路对称。VT1VT2UCC+UCCui-+RLuo+-+-uiRLuo+UCC
46、VT1+-VT2UCC+-uiRLuo+-VT1 NPN型型VT2 PNP型型 VT1、VT2特性完全相同。特性完全相同。ui加入加入VT1、VT2的基极。的基极。VT1、VT2的发射极连在一起，负载的发射极连在一起，负载RL接在发射极与地接在发射极与地之间。之间。两组电源供电（两组电源供电（+UCC和和-UCC）76工作原理工作原理静态（静态（ui=0）乙类工作状态乙类工作状态 输出输出uo=0动态动态 ui 正半周正半周-V-VT T2 2 截止、截止、截止、截止、V VT T1 1导通、有电流导通、有电流导通、有电流导通、有电流i1 1流过负载，流过负载，流过负载，流过负载，射极跟随器的
47、输出对射极跟随器的输出对射极跟随器的输出对射极跟随器的输出对ui正半周正半周有跟随作用，有跟随作用，有跟随作用，有跟随作用，输出输出ui正半周。正半周。ui负半周负半周-V-VT T1 1截止、截止、截止、截止、V VT T2 2导通、有电流导通、有电流导通、有电流导通、有电流i2 2流过负载，流过负载，流过负载，流过负载，射极跟随器的输出对射极跟随器的输出对射极跟随器的输出对射极跟随器的输出对ui负半周负半周跟随作用，跟随作用，跟随作用，跟随作用，输出输出ui负半周。负半周。V1V2UCC+UCCui-+RLuo+-输出输出 负载负载RL得到了完得到了完整的信号波形整的信号波形i2i177互
48、补对称电路互补对称电路 VT1、VT1交替工作交替工作乙类工作状态乙类工作状态 效率可达效率可达78.5%缺点缺点 存在交越失真存在交越失真(晶体管发射结的死区电压造成晶体管发射结的死区电压造成)tui0tuo0解决措施解决措施甲乙类工作状态甲乙类工作状态 效效率较高率较高输出波形失真较小输出波形失真较小获得广泛应用获得广泛应用交越失真交越失真78集成功率放大电路简介集成功率放大电路简介集成电路集成电路：是将是将晶体管、电阻等元、器件及其连线同时制晶体管、电阻等元、器件及其连线同时制造在一块半导体芯片上，组成一个具有完整功能的电路。造在一块半导体芯片上，组成一个具有完整功能的电路。LM386L
49、M386的功能说明的功能说明的功能说明的功能说明低电压通用型集成功率放大器低电压通用型集成功率放大器8脚双列直插式塑料封装脚双列直插式塑料封装去去耦耦输输出出反相反相输入输入同相同相输入输入地地+UCC1 12 23 34 45 56 67 78 8LM386LM386增益增益调节调节增益增益调节调节电源电压电源电压UCC 416V额定输出功率额定输出功率 660mW79 1、8脚是电压增益调节端脚是电压增益调节端,当当1、8 脚之间开路时，电压放大倍数最脚之间开路时，电压放大倍数最小小,为为20；若在；若在1、8脚之间接一个脚之间接一个10F的电容，电压放大倍数最大的电容，电压放大倍数最大,
50、为为200；若将电阻；若将电阻 R 与与10 F的电的电容串联后接在容串联后接在1、8 脚之间，当改脚之间，当改变变 R 值时值时，可使电压放大倍数在可使电压放大倍数在 20 200 之间改变。之间改变。7脚是去耦端，用于外接纹波旁路电容，以提高纹波抑脚是去耦端，用于外接纹波旁路电容，以提高纹波抑制能力制能力 ，消除自激振荡，消除自激振荡。去去耦耦输输出出反相反相输入输入同相同相输入输入地地+UCC1 12 23 34 45 56 67 78 8LM386LM386增益增益调节调节增益增益调节调节80LM386LM386的典型应用电路的典型应用电路的典型应用电路的典型应用电路 该电路采用同该电