数字电路-基本放大电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,第5章 基本放大电路,5.5场效应管放大电路,5.3多级放大电路,5.2放大电路的分析,5.1放大电路基础,5.4功率放大电路,.,5.1 三极管放大电路基础,5.1.1 放大电路的基本概念和指标,5.1.2 共发射极放大电路的组成,5.1.3 共发射极放大电路的分析方法,.,5.1.1 放大电路的基本概念和指标,1 放大电路的基本概念,放大电路的功能是将微弱的电信号（电压、电流或功率）放大到所需要的数值，从而使电子设备的终端执行元件有所动作或显示,。,放大部分一般由多级构成，前面一般为前置电压放大电路，用于放大信号电压。最后是功率放大电路，用于得到较大的信号功率去驱动负载。,经常采用正弦信号发生器作为信号源来分析和调试放大电路。因此在本章中，用正弦电压作为信号源，用纯电阻作为负载来讨论放大电路的性能。,.,放大的本质,从表面上看,似乎就是将信号的幅度由小变大.但是,在电子技术中,放大的本质就是实现能量的控制.即用能量比较小的输入信号来控制另一个能源,使输出端的负载上得到能量比较大的信号.负载上信号的变化规律是由输入信号控制的,而负载上得到的较大能量是由另一个能源提供的.例如收音机,.,放大的对象,另外,放大作用是针对变化量而言的.所谓放大,是指当输入信号有一个比较小的变化量时,在输出端的负载上得到一个比较大的变化量.而放大电路的放大倍数,也是指输出信号语输入信号的变化量之比.由此可见,放大的对象是变化量.,.,放大的核心元件,为了进行能量的控制,实现放大作用,必须采用具有放大作用的电子器件.已经知道,双极型三极管的基极电流对集电极电流有控制作用,而场效应管的栅源电压对漏极电流也有控制作用,因此,这两种器件都可以实现放大作用,它们是组成放大电路的核心元件.,.,2 放大电路的性能指标,一、电压放大倍数,A,u,U,i,和,U,o,分别是输入和输出电压的有效值。,二、输入电阻,r,i,三、输出电阻,r,o,四、通频带B,W,.,表示符号规定,U,A,大写斜体字母、大写下标，表示直流量。,u,A,小写斜体字母、大写下标，表示总瞬时值。,u,a,小写斜体字母、小写下标，表示交流瞬时值。,u,A,u,a,总瞬时值,交流分量,t,U,A,直流分量,.,5.1.2 共发射极放大电路的组成,三极管放大电路有三种形式,共射放大器,共基放大器,共集放大器,以共射放大器为例讲解工作原理,.,5.1.2 共发射极放大电路的组成,放大元件,i,C,=,i,B,，工作在放大区，要保证集电结反偏，发射结正偏。,.,集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏。,.,集电极电阻，将变化的电流转变为变化的电压。,.,耦合电容,隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出。,.,直流通道和交流通道,放大电路中各点的电压或电流都是在静态直流上附加了小的交流信号。,但是，电容对交、直流的作用不同。如果电容容量足够大，可以认为它对交流不起作用，即对交流短路。而对直流可以看成开路，这样，交直流所走的通道是不同的。,交流通道：,只考虑交流信号的分电路。,直流通道：,只考虑直流信号的分电路。,信号的不同分量可以分别在不同的电路中分析。,.,5.2 共发射极放大电路的分析方法,由于电源的存在,I,B,0,I,C,0,一、静态分析,(,I,BQ,U,BEQ,),(,I,BQ,U,BEQ,),.,R,B,+E,C,R,C,C,1,C,2,开路,开路,R,L,静态分析,R,B,+E,C,R,C,直流通道,（1）用估算法求静态工作点,先画出放大电路的直流通道,.,（a）估算I,B,（U,BE,0.7V),R,B,称为,偏置电阻,I,B,称为,偏置电流,然后用基尔霍夫定律列方程，求出静态工作点,R,B,+E,C,R,C,I,B,U,BE,-,+,.,（b）估算U,CE,、I,C,、I,E,R,B,+E,C,R,C,I,C,U,CE,-,+,.,（2）用图解法分析静态工作点,I,C,U,CE,U,CE,=E,C,I,C,R,C,E,C,直流负载线,与,I,B,所决定的那一条输出特性曲线的交点就是Q点,Q,I,B,静态U,CE,静态I,C,R,B,+E,C,R,C,C,1,C,2,+,-,u,i,+,-,u,o,U,CE,-,+,.,例：,用估算法计算静态工作点。,已知：,E,C,=12V，,R,C,=4k,，,R,B,=300k，,=37.5。,解：,请注意电路中,I,BQ,和,I,CQ,的数量级。,.,短路,短路,置零,R,B,+,V,CC,R,C,C,1,C,2,T,R,B,R,C,R,L,u,i,u,o,交流通路,2 动态分析,.,R,B,+E,C,R,C,C,1,C,2,对交流信号(输入信号u,i,),短路,短路,置零,放大器的交流通道及微变等效电路,R,L,u,i,u,o,1/,C,0,(2)用微变等效电路估算电压放大倍数的计算,.,交流通道,R,B,R,C,R,L,u,i,u,o,i,c,u,ce,i,b,.,三极管的微变等效电路,首先考察输入回路,i,B,u,BE,当信号很小时，将输入特性在小范围内近似线性,。,u,BE,i,B,对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻r,be,。,.,对输入的小交流信号而言，三极管BE间等效于电阻r,be,。,b,e,c,r,be,i,b,b,e,u,be,u,be,i,b,r,be,的量级从几百欧到几千欧。,.,考察输出回路,所以：,输出端相当于一个受 i,b,控制的电流源。,i,C,u,CE,近似平行,.,三极管的微变等效电路,u,be,i,b,u,ce,i,c,u,ce,u,be,r,be,i,b,i,b,i,c,.,放大电路的微变等效电路,将交流通道中的三极管用微变等效电路代替,r,be,i,b,i,b,i,i,i,c,u,i,u,o,R,B,R,C,R,L,R,B,R,C,R,L,u,i,u,o,交流通道,目的,将电子问题化为受控源电路的问题来解,.,用微变等效电路估算电压放大倍数的计算,负号表示输出与输入反相,r,be,R,B,R,C,R,L,.,输入电阻,（交流输入电阻）,的计算,输入电阻的定义：,r,be,R,B,R,C,R,L,.,输出电阻的计算,对于负载而言，放大电路相当于信号源，可以将它进行戴维南等效，戴维南等效电路的内阻就是输出电阻。,计算输出电阻的方法：,所有独立电源置零，保留受控源，加压求流法。,.,r,be,R,B,R,C,所以：,用加压求流法求输出电阻：,0,0,.,I,B,U,BE,Q,I,C,U,CE,u,i,i,b,i,b,i,c,u,CE,怎么变化,(2)用图解法分析,交流电压放大原理,假设u,BE,静态工作点的基础上有一微小的变化,u,i,Q,动态分析,.,I,C,U,CE,i,c,u,CE,的变化沿一条线,交流负载线（当无负载电阻R,L,时，交流负载线就是直流负载线）,R,B,+E,C,R,C,C,1,C,2,+,-,u,i,+,-,u,o,u,CE,-,+,Q,u,CE,t,t,.,R,B,+E,C,R,C,C,1,C,2,u,i,i,B,i,C,u,CE,u,o,各点波形,u,o,比,u,i,幅度放大且相位相反,u,BE,.,用图解法进行放大器失真分析,为了得到尽量大的输出信号，要把Q设置在交流负载线的中间部分。如果Q设置不合适，信号进入截止区或饱和区，造成,非线性失真,。,失真输出波形较输入波形发生畸变，,称为失真,.,可输出的最大不失真信号,合适的静态工作点能保证输出电压幅度最大且不失真,i,C,u,CE,i,C,i,c,I,C,i,b,I,B,i,B,u,o,t,t,t,.,i,C,u,CE,u,o,Q点过低，信号进入截止区,u,o,波形,i,b,I,B,i,B,i,c,I,C,i,C,t,t,t,t,称为截止失真,.,i,C,u,CE,u,o,Q点过高，信号进入饱和区,称为饱和失真,i,b,I,B,i,B,i,c,I,C,i,C,t,t,t,.,放大电路的工作条件,1.晶体管必须偏置在放大区。发射结正偏，集电结反偏。,2.正确设置静态工作点，使整个波形处于放大区。,3.输入回路将变化的电压转化成变化的基极电流。,4.输出回路将变化的集电极电流转化成变化的集电极电压，经电容滤波只输出交流信号。,.,5.2.3 典型放大电路的分析,1 温度对放大电路的影响,2.工作点稳定的放大电路原理,退出,.,1.温度对 静态工作点的影响,为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由U,BE,、,和I,CEO,决定，这三个参数随温度而变化，温度对静态工作点的影响主要体现在这一方面。,Q点,变,U,BE,I,CEO,变,T,变,I,C,变,.,温度对,值及I,CEO,的影响,T,、I,CEO,I,C,i,C,u,CE,Q,Q,总的效果是：,温度上升时，输出特性曲线上移，造成Q点上移。,.,总之：,T,I,C,常采用,分压式偏置电路,来稳定静态工作点。电路见下页。,为此，需要改进偏置电路，当温度升高时,能够自动减少I,B,，I,B,I,C ，,从而抑制Q点的变化。保持Q点基本稳定。,.,I,1,I,2,I,B,静态工作点稳定的放大器,I,2,=（510）I,B,I,1,=I,2,+I,B,I,2,R,B1,+E,C,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,u,i,u,o,B,E,C,I,E,=,I,C,+I,B,I,C,分压式偏置电路,R,E,射极直流负反馈电阻,C,E,交流,旁路电容,I,C,I,E,.,R,B1,+E,C,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,u,i,u,o,I,1,I,2,I,B,静态工作点稳定过程,T,U,BE,I,C,I,C,I,E,V,E,V,B,U,BE,=V,B,-V,E,=V,B,-I,E,R,E,V,B,被认为较稳定,I,C,I,E,I,B,由输入特性曲线,本电路稳压的过程实际是由于加了R,E,形成了,负反馈,过程,E,C,B,.,直流通道及静态工作点估算,V,B,I,B,=I,C,/,U,CE,=E,C,-,I,C,R,C,-,I,E,R,E,I,C,I,E,=V,E,/R,E,=（V,B,-U,BE,）/R,E,U,BE,0.7V,+E,C,R,B1,R,C,R,B2,R,E,I,C,I,E,I,B,U,CE,电容开路,画出直流通道,.,R,B1,+E,C,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,u,i,u,o,电容短路,直流电源短路，画出交流通道,交流通道及微变等效电路,B,E,C,.,交流通道,R,B1,R,C,R,B2,R,L,u,i,u,o,B,E,C,i,b,i,c,i,i,i,2,i,1,微变等效电路,r,be,R,C,R,L,R,B1,R,B2,B,E,C,I,1,I,2,.,微变等效电路及电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算,r,i,=,R,B1,/R,B2,/r,be,r,o,=,R,C,r,be,R,C,R,L,R,B1,R,B2,B,E,C,I,1,I,2,R,L,=R,C,/R,L,.,例：上述静态工作点稳定的放大器，各参数如下：,R,B1,=100k,，,R,B2,=33k,，,R,E,=2.5k,，,R,C,=5k,，,R,L,=5k,，=60。,求：（1）估算静态工作点；,（2）空载电压放大倍数、带载电压放大倍,数、输入电阻、输出电阻；,（3）若信号源有R,S,=1,k,的内阻，带载电,压放大倍数将变为多少？,.,R,B1,=100k,R,B2,=33k,R,E,=2.5k,R,C,=5k,R,L,=5k,=60,E,C,=15V,解：(1),估算静态工作点,V,B,=（33,15）/（100+33）,=3.7V,I,C,I,E,=V,E,/R,E,=(V,B,-U,BE,)/R,E,=(3.7-0.7)/2.5,=1.2mA,I,B,=I,C,/,=1.2/60=0.02mA=20A,U,CE,=E,C,-I,C,R,C,-I,E,R,E,=15-1.2(5+2.5)=6V,.,R,B1,=100k,R,B2,=33k,R,E,=2.5k,R,C,=5k,R,L,=5k,=60,E,C,=15V,解：(2),空载电压放大倍数、带载电压,放大倍数、输入电阻、输出电阻,=300+61,(26/1.2)=1622,=1.62,k,r,i,=,R,B1,/R,B2,/r,be,=100/33/1.62=1.52 k,r,o,=,R,C,=5k,A,v空,=-,R,C,/r,be,=-60 5/1.62=-186,A,v载,=-,R,L,/r,be,=-60(5/5)/1.62=-93,.,R,B1,=100k,R,B2,=33k,R,E,=2.5k,R,C,=5k,R,L,=5k,=60,E,C,=15V,解：(3),信号源有R,S,=1,k,的内阻时，带载电压放大倍数为A,us载,r,be,R,C,R,L,R,B1,R,B2,B,E,C,I,1,I,2,R,S,U,S,R,S,U,S,r,i,B,E,C,R,L,r,i,=R,B1,/R,B2,/r,be,R,L,=R,C,/R,L,.,R,S,U,S,r,i,=R,B1,/R,B2,/r,be,B,E,C,R,L,r,i,U,i,=U,s,r,i,r,i,+,R,S,U,s,=,U,i,r,i,+,R,S,r,i,R,L,=R,C,/R,L,信号源内阻为0时的电压放大倍数：,A,v,载,=,U,o,U,i,信号源内阻为,R,S,时的电压放大倍数：,A,vs,载,=,U,o,U,s,r,i,+,R,S,r,i,A,vs,载,=,U,o,U,s,=,U,o,=A,v,载,r,i,r,i,+,R,S,U,i,.,R,S,U,S,r,i,=R,B1,/R,B2,/r,be,B,E,C,R,L,r,i,r,i,=,R,B1,/R,B2,/r,be,=1.52 k,R,L,=R,C,/R,L,A,vs,载,=A,v,载,r,i,r,i,+,R,S,=-93,1.52/(1.52+1),=-56,A,v载,=-,R,L,/r,be,=-93,信号源有内阻时，电压放大倍数A,us,减小。,输入电阻越大，若r,i,R,S,，则A,vs,A,v,.,R,B1,+E,C,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,u,i,u,o,B,E,C,静态工作点稳定且具有,射极交流负反馈电阻,的放大器,R,B1,=100k,R,B2,=33k,R,E,=2.5k,R,C,=5k,R,L,=5k,=60,E,C,=15V,R,F,R,E,C,E,R,E,=2.4k,R,F,=100,.,静态工作点稳定且具有,射极交流负反馈电阻,的放大器,直流通道及静态工作点,+E,C,R,B1,R,C,R,B2,R,E,I,C,I,E,I,B,U,CE,R,F,R,E,和R,F,共同起直流负反馈的作用，,稳定静态工作点,因,R,E,+R,F,=,2.5k,，所以较上述电路,静态工作点,不变,.,静态工作点稳定且具有,射极交流负反馈电阻,的放大器,微变等效电路及电压放大倍数,r,be,R,C,R,L,R,B1,R,B2,B,E,C,I,1,I,2,I,e,R,F,R,B1,=100k,R,B2,=33k,R,E,=2.4k,R,F,=100,R,C,=5k,R,L,=5k,=60,E,C,=15V,U,i,=I,b,r,be,+I,e,R,F,=I,b,r,be,+（1+,）I,b,R,F,=I,b,r,be,+（1+,）R,F,U,o,=-I,c,（R,C,/R,L,）=-,I,b,R,L,.,U,i,=I,b,r,be,+I,e,R,F,=I,b,r,be,+（1+,）I,b,R,F,=I,b,r,be,+（1+,）R,F,U,o,=-I,c,（R,C,/R,L,）=-,I,b,R,L,=-,R,L,r,be,+（1+,）R,F,=-60,（5/5）/1.62+(1+60)0.1,=-19,R,B1,=100k,R,B2,=33k,R,E,=2.4k,R,F,=100,R,C,=5k,R,L,=5k,=60,E,C,=15V,=-93,A,v,=,U,o,U,i,=,-,I,b,R,L,I,b,r,be,+（1+,）R,F,.,静态工作点稳定且具有,射极交流负反馈电阻,的放大器,微变等效电路及输入电阻输出电阻,r,be,R,C,R,L,R,B1,R,B2,B,E,C,I,1,I,2,I,e,R,F,U,i,=I,b,r,be,+（1+,）R,F,I,b,=U,i,/r,be,+（1+,）R,F,I,i,=I,1,+I,1,+I,b,=U,i,/R,B1,+U,i,/R,B2,+U,i,/r,be,+（1+,）R,F,输出电阻R,O,=R,C,输入电阻,.,静态工作点稳定且具有,射极交流负反馈电阻,的放大器,微变等效电路及输入电阻输出电阻,U,i,=I,b,r,be,+（1+,）R,F,I,b,=U,i,/r,be,+（1+,）R,F,I,i,=I,1,+I,1,+I,b,=U,i,/R,B1,+U,i,/R,B2,+U,i,/r,be,+（1+,）R,F,r,i,=R,B1,/R,B2,/r,be,+（1+,）R,F,=5.9k,r,i,=U,i,/I,i,=,U,i,U,i,/R,B1,+U,i,/R,B2,+U,i,/r,be,+（1+,）R,F,对比 r,i,=R,B1,/R,B2,/r,be,=1.52k,.,4.3 射极输出器,R,B,+E,C,C,1,C,2,R,E,R,L,u,i,u,o,特点：同相放大，放大倍数约为1，输入电阻大，,输出电阻小,R,B,=570k,R,E,=5.6k,R,L,=5.6k,=100,E,C,=12V,.,直流通道及静态工作点分析：,E,C,=I,B,R,B,+U,BE,+I,E,R,E,=I,B,R,B,+U,BE,+(1+,）I,B,R,E,=I,B,R,B,+(1+,）R,E,+U,BE,R,B,+E,C,R,E,I,B,I,E,U,BE,U,CE,I,C,=,I,B,或,I,C,I,E,.,静态工作点估算举例：,R,B,=570k,R,E,=5.6k,R,L,=5.6k,=100,E,C,=12V,R,B,+E,C,R,E,I,B,I,E,U,BE,U,CE,=,12-0.7,570+(1+100),5.6,=0.01(mA),=(1+100),0.01=1.01,(mA),I,C,=12-1.01,5.6=6.3(V),.,动态分析,交流通道及微变等效电路,R,B,+E,C,C,1,C,2,R,E,R,L,u,i,u,o,.,交流通道及微变等效电路,r,be,R,E,R,L,E,B,C,R,B,R,E,R,L,u,i,u,o,B,C,E,.,动态分析：,L,b,be,b,L,b,R,I,),1,(,r,I,R,I,),1,(,b,+,+,b,+,=,1、电压放大倍数,r,be,R,E,R,L,R,L,I,e,v,A,=,U,o,U,i,.,2、输入电阻,r,be,R,E,R,L,I,RB,I,b,=,U,i,r,be,+(1+,)R,L,I,i,=I,RB,+I,b,=,U,i,R,B,+,U,i,r,be,+(1+,)R,L,r,i,=,U,i,I,i,=,U,i,U,i,R,B,+,U,i,r,be,+(1+,)R,L,=,R,B,/r,be,+(1+,)R,L,.,3、输出电阻,用加压求流法求输出电阻。,r,be,R,E,R,s,r,o,置0,保留,.,R,s,r,be,R,E,输出电阻,r,o,=R,E,/,r,be,1+,当R,S,=0时,（加压求流法）,.,动态分析及估算举例：,=300+101,(26/1.01),=2.9,k,R,B,=570k,R,E,=5.6k,R,L,=5.6k,=100,E,C,=12V,r,be,R,E,R,L,E,B,C,I,E,=1.01mA,.,R,B,=570k,R,E,=5.6k,R,L,=5.6k,=100,E,C,=12V,r,be,R,E,R,L,E,B,C,r,be,=2.9,k,(电压放大倍数估算),动态分析及估算举例：,A,v,=,(1+100),(5.6/5.6),2.9+(1+100),(5.6/5.6),=0.99,.,=570/,2.9+(1+100)(5.6/5.6)=190,k,R,B,=570k,R,E,=5.6k,R,L,=5.6k,=100,E,C,=12V,r,be,R,E,R,L,E,B,C,r,be,=2.9,k,R,S,=0,r,o,=5.6/,2.9,1+100,=28,(输入电阻输出电阻估算),动态分析及估算举例：,.,动态分析及估算举例：,r,be,R,E,R,L,E,B,C,R,S,U,S,r,i,=190,k,r,o,=5.6/,2.9+1/570,1+100,=38,设信号源内阻R,S,=1,k,，求这时的电压放大倍数Avs、输入电阻、输出电阻,A,vs,=A,u,r,i,r,i,+,R,S,=0.99,190/(190+1),=0.985,.,所以,2.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称,电压跟随器,。,输出电压与输入电压近似相等，电压未被放大，但是电流放大了，即输出功率被放大了。,1.电压放大倍数,A,v,射极输出器的特点,.,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,r,o,射极输出器的输入电阻很大，从信号源取得的信号大。,3.输入电阻,4.输出电阻,.,所谓,带负载能力强,，是指当负载变化时，放大倍数基本不变,对上例射极输出器：,对上例静态工作点稳定的放大器(共射放大器):,空载时,=0.995,R,L,=5.6k,时,=0.990,R,L,=1k,时,=0.967,空载时,=-186,R,L,=5k,时,=-93,R,L,=1k,时,=-31,变化率很小,变化率很大,带负载能力强,带负载能力差,.,射极输出器的用途,1、将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。,2、将射极输出器放在电路的末级，可以降低输出电阻，提高带负载能力。,.,5.3 多级放大电路,5.3.1 阻容耦合,5.3.2 直接耦合,5.3.3 放大电路的频率特性,退出,.,在实际应用中，小信号放大电路的输入信号一般都是微弱信号。为了满足实际需要，输入信号必须经过多级放大。多级放大电路中，每两个基本放大电路之间的连接，称为级间耦合。,耦合方式通常有：阻容耦合、直接耦合和变压器耦合三种。,耦合方式：即信号的传送方式。,多级放大电路对耦合电路要求：1.静态：保证各级Q点设置；2.动态:不失真地传送信号。,.,第一级,第二级,第n-1级,第n级,输入,输出,耦合,耦合方式：,(1),直接耦合 (2)阻容耦合,(3)变压器耦合 (4)光电耦合,5.3.1 多级阻容耦合放大电路,为获得足够大的放大倍数,需将单级放大器串接,组成多级放大器,.,对耦合电路要求：,要求,动态:,传送信号,减少压降损失,静态：,保证,各级Q点,设置,波形不失真,.,R,11,+E,C,R,C1,C,11,C,12,R,12,C,E1,R,E1,R,L,u,i,u,o,R,B1,=100k,R,B2,=33k,R,E,=2.5k,R,C,=5k,R,L,=5k,=60,E,C,=15V,单级放大器(静态工作点稳定的共射极放大器),I,C,=1.2mA,I,B,=,20A,U,CE,=6V,r,i,=,R,11,/R,12,/r,be,=1.52 k,r,o,=,R,C1,=5k,r,be,=1.62,k,A,V载,=-93,.,多级阻容耦合放大器的级联,R,11,R,C1,C,11,C,12,R,12,C,E1,R,E1,u,i,R,21,+E,C,R,C2,C,21,C,22,R,22,C,E2,R,E2,R,L,u,o,设二级放大器的参数完全一样,.,多级阻容耦合放大器的分析,(1)由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。,(2)前一级的输出电压是后一级的输入电压。,(3)后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。,(4)总电压放大倍数=各级放大倍数的乘积。,(5)总输入电阻r,i,即为第一级的输入电阻r,i1,。,(6)总输出电阻即为最后一级的输出电阻.,.,R,11,R,C1,C,11,C,12,R,12,C,E1,R,E1,u,i,R,21,+E,C,R,C2,C,21,C,22,R,22,C,E2,R,E2,R,L,u,o,I,C1,=1.2mA,I,B1,=,20A,U,CE1,=6V,r,be1,=1.62,k,I,C2,=1.2mA,I,B2,=,20A,U,CE2,=6V,r,be2,=1.62,k,多级阻容耦合放大器的静态工作点,第一级静态工作点,第二级静态工作点,.,多级阻容耦合放大器的微变等效电路,R,11,R,C1,C,11,C,12,R,12,C,E1,R,E1,u,i,R,21,+E,C,R,C2,C,21,C,22,R,22,C,E2,R,E2,R,L,u,o,r,i,=r,i1,r,o,r,i2,u,o1,u,i2,前一级的输出电压,是后一级的输入电压,后一级的输入,电阻是前一级的,交流负载电阻,。,.,多级阻容耦合放大器的微变等效电路,r,be2,R,C2,R,L,R,22,B,E,C,I,c2,I,b2,R,21,r,be1,R,C2,R,11,R,12,B,E,C,I,c1,I,b1,U,o1,.,多级阻容耦合放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算,r,i2,r,be1,R,C1,R,11,R,12,B,E,C,I,c1,I,b1,U,o1,第一级的微变等效电路,第二级的,输入电阻,r,i,=,r,i 1,=,R,11,/R,12,/r,be1,=-,1,R,C1,/r,i2,r,be1,A,V1,=,U,o1,U,i,.,多级阻容耦合放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算,r,i 2,=,R,21,/R,22,/r,be2,r,o,=,R,C2,r,be2,R,C2,R,L,R,22,B,E,C,I,c2,I,b2,R,21,U,i2,第二级的微变等效电路,=-,2,R,C2,/R,L,r,be2,A,V2,=,U,o,U,i2,.,=,U,o1,U,i,U,o,U,i2,总电压放大倍数,=,1,R,C1,/r,i2,r,be1,2,R,C2,/R,L,r,be2,r,be2,R,C2,R,L,R,22,B,E,C,I,c2,I,b2,R,21,r,be1,R,C2,R,11,R,12,B,E,C,I,c1,I,b1,U,o1,U,i2,A,u,为正，输入输出同相,总放大倍数等于各级放大倍数的乘积,=A,V1,A,V2,A,V,=,U,o,U,i,.,代入数值计算,r,i,=,r,i 1,=,R,11,/R,12,/r,be1,=100/33/1.62=1,.,52k,R,B1,=100k,R,B2,=33k,R,E,=2.5k,R,C,=5k,R,L,=5k,=60,E,C,=15V,r,i 2,=,R,21,/R,22,/r,be2,=100/33/1.62=1,.,52k,r,o,=,R,C2,=,5k,两级单管放大器级联,可提高电压放大倍数;但输入电阻仍很小,输出电阻仍很大,=-,1,R,C1,/r,i2,r,be1,A,V1,=-43,=-,2,R,C2,/R,L,r,be2,A,V2,=-93,A,V,=A,V1,A,V2,=(-43)(-93),=3999,.,阻容耦合多级放大电路,当两级放大器（静态工作点稳定的基本放大器）级联时，放大倍数大大提高。但输入电阻较小，输出电阻较大。,R,11,R,C1,C,11,C,12,R,12,C,E1,R,E1,u,i,R,21,+E,C,R,C2,C,21,C,22,R,22,C,E2,R,E2,R,L,u,o,A,V,=A,V1,A,V2,=3999,.,R,11,+E,C,R,C1,C,11,C,12,R,12,C,E1,R,E1,R,L,u,i,u,o,R,B1,=100k,R,B2,=33k,R,E,=2.5k,R,C,=5k,R,L,=5k,=60,E,C,=15V,u,s,R,S,R,S,=20k,=(-93),1.52+20,1.52,=-6.6,输入电阻很小的放大器当信号源有较大内阻时,放大倍数变得很小,r,i,=,R,11,/R,12,/r,be,=1.52 k,A,V,=-93,r,i,由于信号源内阻大,而放大器输入电阻小,致使放大倍数降低,A,Vs,=A,V,r,i,r,i,+R,S,.,阻容耦合方式的特点是：由于电容具有隔直作用，因此每一级的静态工作点彼此独立，互不影响。这样就避免了由于工作点不稳定而引起的温漂信号的逐级放大和传送，在这方面，阻容耦合方式优于直接耦合方式。除此之外，阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送是不适合的。另外，大容量电容在集成电路中难于制造，因而在集成电路中这种耦合方式无法采用，因此，仅在分立元件多级放大电路中应用较为广泛。,阻容耦合方式的特点是：由于电容具有隔直作用，因此每一级的静态工作点彼此独立，互不影响。这样就避免了由于工作点稳定而引起的温漂信号的逐级放大和传送，在这方面，阻容耦合方式优于直接耦合方式。除此之外，阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送是不适合的。另外，大容量电容在集成电路中难于制造，因而在集成电路中这种耦合方式无法采用，因此，仅在分立元件多级放大电路中应用较为广泛。,阻容耦合方式的特点是：,由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。这样就避免了由于工作点不稳定而引起的温漂信号的逐级放大和传送。,阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送是不适合的。,大容量电容在集成电路中难于制造，因而在集成电路中这种耦合方式无法采用。,.,前级,后级,5.3.2 直接耦合,.,阻容耦合方式的特点是：由于电容具有隔直作用，因此每一级的静态工作点彼此独立，互不影响。这样就避免了由于工作点不稳定而引起的温漂信号的逐级放大和传送，在这方面，阻容耦合方式优于直接耦合方式。除此之外，阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送是不适合的。另外，大容量电容在集成电路中难于制造，因而在集成电路中这种耦合方式无法采用，因此，仅在分立元件多级放大电路中应用较为广泛。,阻容耦合方式的特点是：由于电容具有隔直作用，因此每一级的静态工作点彼此独立，互不影响。这样就避免了由于工作点不稳定而引起的温漂信号的逐级放大和传送，在这方面，阻容耦合方式优于直接耦合方式。除此之外，阻容耦合使得放大电路的设计和计算较为简单，但这种方式对于直流信号或变化缓慢的信号的传送是不适合的。另外，大容量电容在集成电路中难于制造，因而在集成电路中这种耦合方式无法采用，因此，仅在分立元件多级放大电路中应用较为广泛。,直接耦合方式的特点是：,直接耦合方式多用于传送直流信号和变化缓慢的信号。现代集成放大电路的内部电路都是采用直接耦合方式。,直接耦合的优点是：低频特性良好易于集成。,直接耦合的缺点是：各级静态工作点相互影响，彼此之间不是独立的，设计比较困难；多级直接耦合放大电路的零点漂移问题必须解决，否则无法使用。,.,5.3.3 放大电路的频率特性,放大电路的幅频和相频特性,.,5.4 功率放大电路,5.4.1 功率放大电路概述,5.4.2功率放大电路的特点,5.4.3 互补对称功率放大电路的分析,退出,.,例1：,扩音系统,执行机构,功率放大器的作用：,用作放大电路的,输出级,，以,驱动执行机构。如使扬声器发声、电动机转动、仪表指针偏转等。,5.4.1 功率放大电路概述,功率放大,电压放大,信号提取,能够向负载提供足够输出功率的电路称为功率放大电路。,.,5.4.2 功率放大电路的特点,(1)功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:,I,CM,、,U,CEM,、,P,CM,。,I,CM,P,CM,U,CEM,I,c,u,ce,.,(2)电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。,(3)电源提供的能量尽可能转换给负载，减少 晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（,）。,P,omax,:,负载上得到的交流信号功率。,P,E,：电源提供的直流功率。,（4）不能使用微变等效方法进行分析；因为输入端是放大后的大信号。,.,如何解决效率低的问题？,办法：,降低Q点。,OTL:Output TransformerLess,OCL:Output CapacitorLess,放大电路的三种工作状态,(a)甲类:不失真的工作状态,(b)甲乙类和(c)乙类:减小了静态功耗，但都出现了严重的波形失真,为了利用其效率高的优点，克服其削波失真的缺点，通常采用乙类互补对称放大电路。,既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用推挽输出电路，或互补对称射极输出器。,.,功率放大器的三种工作状态,I,C,i,c,i,C,I,cm,甲类I,C,I,cm,P,o,=U,cm,I,cm,/2,信号越大，则,=P,o,/P,E,越高；,最高可达50%；,效率较低；,但输出不易失真；,P,E,=U,CC,I,C,；,I,C,i,c,I,cm,i,C,甲乙类I,C,0V,T,1,导通，,T,2,截止,i,L,=,i,c,1,;,u,i,-,V,CC,T,1,T,2,u,o,+,V,CC,R,L,i,L,i,L,=,i,c,2,因此，不需要隔直电容。,静态分析：,u,i,=0V,T,1,、,T,2,均不工作,u,o,=0V,T,1,、,T,2,两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为,乙类放大,。,.,乙类放大的输入输出波形关系:,u,i,-,V,CC,T,1,T,2,u,o,+,V,CC,R,L,i,L,交越失真,死区电压,u,i,u,o,u,o,u,o,t,t,t,t,交越失真：,输入信号,u,i,在过零前后，输出信号出现的失真便为交越失真。,.,u,i,-,U,SC,T,1,T,2,u,o,+,U,SC,R,L,i,L,(1)静态电流,I,CQ,、,I,BQ,等于零；,(2)每管导通时间等于半个周期；,(3)存在交越失真。,乙类放大的特点：,.,二、最大输出功率及效率的计算,假设,u,i,为正弦波且幅度足够大，,T,1,、,T,2,导通时均能饱和，此时输出达到最大值。,U,L,max,负载上得到的最大功率为：,i,L,-,U,SC,R,L,u,i,T,1,T,2,U,L,+,U,SC,若忽略晶体管的饱和压降，,则负载（,R,L,)上的电压和电流分别为：,.,电源提供的直流平均功率计算：,每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:,两个电源提供的总功率为：,U,SC,1,=,U,SC,2,=,U,SC,t,i,c,1,2,.,效率为：,.,3.三极管管耗,P,C,直流电源供给的功率与输出功率的差值，即为两只三极管上的管耗，所以每只管子的管耗为,P,C,=(,P,E,P,o,),功率放大电路工作在最大输出状态时的管耗，并不是最大管耗，每只三极管的最大管耗约为0.2,P,om,。,.,例8,在图7.36所示电路中，,U,CC1,=,U,CC2,=,U,CC,=24V；,R,L,=8，试求：,1,0,当输入信号,U,i,=12V(有效值)时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率及效率。,2,0,输入信号增大至使管子在基本不失真情况下输出最大功率时，互补对称电路的输出功率、管耗、电源供给的功率及效率。,3,0,晶体管的极限参数。