射极输出器.pptx

1515、6 6 射极输出器射极输出器RB+VCCRCC1C2RERLuiuo后一页后一页前一页前一页返回返回求求Q点：点：RB+VCCRCRE直流通路直流通路一、静态分析：一、静态分析：后一页后一页前一页前一页RB+VCCRCC1C2RERLuiuo返回返回二、动态分析：二、动态分析：1 1、电压放大倍数、电压放大倍数rbeRERL后一页后一页前一页前一页返回返回输入电阻高，输入电阻高，对前级有利。对前级有利。2.2.输入电阻输入电阻返回返回后一页后一页前一页前一页rbeRERL1.所以所以但是，输出电流但是，输出电流 I Ie e 增加了。增加了。2.2.输入输出同相，输出电压跟随输入电压，输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称故称电压跟随器电压跟随器。讨论讨论后一页后一页前一页前一页返回返回3.3.输出电阻输出电阻置置0RsrbeRERL射极输出器的输出电阻很小，射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。带负载能力强。ro后一页后一页前一页前一页返回返回3.3.输出电阻输出电阻 断开负载电阻，用加压求流法求断开负载电阻，用加压求流法求输出电阻。输出电阻。置置0RsrbeRERL后一页后一页前一页前一页ro返回返回rbeRERs后一页后一页前一页前一页返回返回一般一般所以所以射极输出器的输出电阻很小，带负载射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。能力强。后一页后一页前一页前一页返回返回共集放大电路（射极输出器）的特点：共集放大电路（射极输出器）的特点：1.1.电压放大倍数小于电压放大倍数小于1 1，约等于，约等于1 12.2.输入电阻高输入电阻高3.3.输出电阻低输出电阻低4.4.输出与输入同相输出与输入同相后一页后一页前一页前一页返回返回讨论讨论1.1.将射极输出器放在放大电路的第一级，将射极输出器放在放大电路的第一级，可以提高输入电阻，可以提高输入电阻，减小信号源负担。减小信号源负担。2.2.将射极输出器放在放大电路的末级，可将射极输出器放在放大电路的末级，可以降低输出电阻，以降低输出电阻，提高带负载能力。提高带负载能力。3.3.将射极输出器放在放大电路的两级之将射极输出器放在放大电路的两级之间，可以起到间，可以起到阻抗匹配作用阻抗匹配作用。后一页后一页前一页前一页返回返回+VCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US前级前级后级后级已知已知 1 1=2 2=50,=50,例：例：两级阻容耦合放大两级阻容耦合放大电路如图。电路如图。rbe1=2.9K,rbe2=1.7K，其它参数如图所示。其它参数如图所示。后一页后一页前一页前一页返回返回关键关键:考虑考虑级间影响级间影响分析：分析：1.1.静态静态:Q Q点同单级点同单级2.2.动态动态性能性能:ri2Ui2+VCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2USri2 =RL1U01后一页后一页前一页前一页返回返回考虑考虑级间影响级间影响2 ri 、ro:概念概念同单级同单级1rirori2Uo1Ui2+VCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2T1RE1CET2US后一页后一页前一页前一页返回返回解解:1 1）微变等效电路）微变等效电路:ri2Uo1Ui2+VCCRS1M(+24V)R120KUi27KC2C3R3R2RLRE282K43K10K8KUo10KC1RC2VT1RE1CEVT2USRE1R2R3RC2RLRSR1后一页后一页前一页前一页返回返回2 2）求输入电阻）求输入电阻ri 及输出电阻及输出电阻r01ri=R1/rbe1+（+1)RL1 =27/1.7 1.7K ri=1000K/(2.9+511.7)K 82K2ro=RC2=10KRE1R2R3RC2RLRSR1其中其中:=RE1/RL1RL1=RE1/ri2=RE1/R2/R3/rbe2后一页后一页前一页前一页返回返回3电压放大倍数电压放大倍数:RE1R2R3RC2RLRSR1后一页后一页前一页前一页返回返回RE1R2R3RC2RLRSR1后一页后一页前一页前一页返回返回1515、7 7 差分放大电路差分放大电路直接耦合放大电路：放大变化缓慢的信号。直接耦合放大电路：放大变化缓慢的信号。返回返回前一页前一页 后一页后一页+12VuoRC2VT2uiRC1R1VT1R2RuZ一、直接耦合放大电路的零点漂移一、直接耦合放大电路的零点漂移零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电 压发生缓慢变化的现象。压发生缓慢变化的现象。uot0产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。波动、电路元件参数的变化。返回返回前一页前一页 后一页后一页 若由于温度的升高若由于温度的升高 IC1增加增加 1%，试计算输出电，试计算输出电压压Uo变化了多少？变化了多少？已知：已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ，1=2=50。温度升高前，温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1=2.3 1.01=2.323 mAUC1=UZ+UBE2=4+0.6=4.6 V返回返回前一页前一页 后一页后一页+12VuoRC2VT2uiRC1R1VT1R2RuZ已知：已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ，1=2=50。温度升高前，温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC1=2.3 1.01=2.323 mAVC1=UZ+UBE=4+0.6=4.6V返回返回前一页前一页 后一页后一页+12VuoRC2VT2uiRC1R1VT1R2RuZ已知：已知：UZ=4V，UBE=0.6V，RC1=3k，RC2=500 ，1=2=50。温度升高前，温度升高前，IC1=2.3mA，Uo=7.75V。IC2=2 IC2=50 0.147=7.35mAUo=VC2=VCC IC2 RC2 =127.35 0.5=8.325V Uo=8.3257.75=0.575V 提高了提高了7.42%返回返回前一页前一页 后一页后一页+12VuoRC2VT2uiRC1R1VT1R2RuZ危害：危害：直接影响对输入信号测量的准确程度和直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。分辨能力。严重时，可能淹没有效信号电压，无法分严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效信号电压还是漂移电压。辨是有效信号电压还是漂移电压。返回返回前一页前一页 后一页后一页二、基本差分放大电路二、基本差分放大电路1、电路结构、电路结构uoui1+VCCRCRB2VT1RB1RCVT2ui2RB2RB1电路结构对称，两个输入、两个输出电路结构对称，两个输入、两个输出返回返回前一页前一页 后一页后一页1）能抑制输出端的零点漂移）能抑制输出端的零点漂移uoui1+VCCRCRB2VT1RB1RCVT2ui2RB2RB12 2、基本差分放大电路的工作特点基本差分放大电路的工作特点uo=VC1 VC2 =0uo=(VC1 VC1 )(VC2 VC2)=0当当ui1=ui2 =0 时时：当温度升高时当温度升高时ICVC 返回返回前一页前一页 后一页后一页2）能放大差模信号）能放大差模信号uo=(VC1 VC1 )(VC2 VC)=2 VC1 两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，差模信号：差模信号：ui1=ui2大小相等、极性相反大小相等、极性相反(differential mode)+uoui1+VCCRCRB2VT1RB1RCVT2ui2RB2RB1返回返回前一页前一页 后一页后一页3）能抑制共模信号）能抑制共模信号uo=(VC1 VC1 )(VC2 VC)两管集电极电位呈等量同向变化，两管集电极电位呈等量同向变化，共模信号：共模信号：ui1=ui2大小相等、极性相同大小相等、极性相同(common mode)+uoui1+VCCRCRB2VT1RB1RCVT2ui2RB2RB1返回返回前一页前一页 后一页后一页4）共模抑制比）共模抑制比（Common-Mode Rejection Ratio)衡量差放放大差模信号和抑制共模信号的能力。衡量差放放大差模信号和抑制共模信号的能力。差模放大倍数差模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数 KCMRR越大，说明差越大，说明差模放大倍数越大，抑制模放大倍数越大，抑制共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。返回返回前一页前一页 后一页后一页5）任意输入）任意输入 ui1、ui2 大小和极性是任意的。大小和极性是任意的。差模信号差模信号:共模信号共模信号:ui1=uc+ud/2ui2=uc ud/2 定义定义例例1:ui1=20 mV,ui2=10 mV 则：则：ud=10mV,uc=15mV 例例2:ui1=6 mV,ui2=4 mV 则：则：ud=10mV,uc=1 mV ui1=15 mV+5 mV ui2=15 mV 5 mV 两例中两例中ud相同，相同，uc不相同不相同 返回返回前一页前一页 后一页后一页 输出电压输出电压 uo=Ac uc+Ad ud 若电路完全对称，理想情况下若电路完全对称，理想情况下Ac=0 输出电压输出电压 uo=Ad ud=Ad（ui1 ui2）若电路不完全对称，则若电路不完全对称，则Ac 0，共模信号对输，共模信号对输出有影响，出有影响，。放大器只放大两个输入信号的差值信号放大器只放大两个输入信号的差值信号 差动放大电路。差动放大电路。返回返回前一页前一页 后一页后一页1515、8 8 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路一、功率放大电路的概念一、功率放大电路的概念例：扩音系统（无功放）例：扩音系统（无功放）电电 压压 放放 大大 信信 号号 提提 取取1 1、功率放大器的作用、功率放大器的作用做放大电路的做放大电路的输出级输出级，以，以驱动驱动 执行机构。如使执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。仪表指针偏转等。后一页后一页前一页前一页返回返回2 2、对功率放大电路的基本要求、对功率放大电路的基本要求1 1）在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。）在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。功放电路中电流、电压要求都比较大，必功放电路中电流、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须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM 、UBR（CEO）、PCM。2 2）由于功率较大，要求提高效率。）由于功率较大，要求提高效率。后一页后一页前一页前一页返回返回射极输出器输出电阻低，带负载射极输出器输出电阻低，带负载能力强，可以用做功率放大器吗能力强，可以用做功率放大器吗？答：答：不合适，因为效率太低不合适，因为效率太低 。ucetuo问题讨论问题讨论ibQIcuceVCC/REVccRBuoVCCuiRE后一页后一页前一页前一页返回返回射极输出器效率低的原因射极输出器效率低的原因 一般射随器静态工作点一般射随器静态工作点Q设置较设置较 高，信号波形正负半周均不失真高，信号波形正负半周均不失真*。电路中存在的静态电流电路中存在的静态电流IC，在晶体，在晶体管和射极电阻中造成较大静态损耗，致使效率降低。管和射极电阻中造成较大静态损耗，致使效率降低。*这种工作方式称为这种工作方式称为甲类放大甲类放大。PE=VCC IC=V2CC /2RE =VCC 2/8RE =PO/PE =25%设设Q点正好在负载线中点，若忽略晶体管的饱和压降，点正好在负载线中点，若忽略晶体管的饱和压降，则有：则有：UCE=1/2 VCC，IC=VCC/2RE。PO=（VCC/2 ）（VCC /2RE）后一页后一页前一页前一页返回返回二、互补对称功率放大电路二、互补对称功率放大电路 互补对称功放的类型互补对称功放的类型 无输出变压器形式无输出变压器形式 （OTLOTL电路）电路）无输出电容形式无输出电容形式 （OCLOCL电路）电路）OTL:Output TransformerLessOCL:Output CapacitorLess互补对称：电路中采用两只晶体管，互补对称：电路中采用两只晶体管，NPNNPN、PNPPNP各一只；两管特性一致。各一只；两管特性一致。类型：类型：后一页后一页前一页前一页返回返回1 1、无输出变压器（、无输出变压器（OTLOTL）的互补对称功放电路）的互补对称功放电路1 1）特点：）特点：单电源供电；单电源供电；输出端有大电容。输出端有大电容。2 2）静态时：）静态时：VT1、VT2特性对称特性对称，令：令：RLuiVT1VT2+VCCCAuo+IC1 0，IC2 0后一页后一页前一页前一页返回返回3 3）动态时：）动态时：设输入端在设输入端在VCC/2/2 直流直流基础上加入正弦信号。基础上加入正弦信号。VT1导通导通、VT2截止截止；同时给电容充电同时给电容充电VT2导通导通、VT1截止截止；电容放电，相当于电源电容放电，相当于电源RLuiVT1VT2+VCCCAuo+若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。则负载上得到的交流信号正负半周对称。ic1ic2后一页后一页前一页前一页返回返回iBuBEUTuitQiCuceVCC/REVCC乙类放大的波形关系乙类放大的波形关系特点特点iBtiCt 静态电流静态电流 I IC C等于零；等于零；每管导通时间为半个周期；每管导通时间为半个周期；存在交越失真。存在交越失真。*VT1、VT2两个晶体管都只在半个两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。周期内工作的方式，称为乙类放大。后一页后一页前一页前一页ib返回返回4 4）电路的改进）电路的改进克服交越失真克服交越失真 交越失真的含义交越失真的含义ui t 当输入信号当输入信号u ui i为正弦波时，为正弦波时，输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的失真便为交越失真。失真便为交越失真。交越失真产生的原因交越失真产生的原因 在于晶体管特性存在非线性，在于晶体管特性存在非线性，UiUi 0VVT1导通，导通，VT2截止截止ui-VCCVT1VT2uo+VCCRLiL特点：特点：双电源、输双电源、输出无电容器。出无电容器。后一页后一页前一页前一页返回返回集成功率放大器集成功率放大器 工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。连线，即可向负载提供一定的功率。特点：特点：集成功率放大器广泛应用于音响、电视和小集成功率放大器广泛应用于音响、电视和小电视的驱动方面。集成功放是在集成运算放大电视的驱动方面。集成功放是在集成运算放大器的电压互补输出级后，加入互补功率输出级器的电压互补输出级后，加入互补功率输出级而构成的。大多数集成功率放大器实际上也就而构成的。大多数集成功率放大器实际上也就是一个具有直接耦合特点的运算放大器。是一个具有直接耦合特点的运算放大器。集成功放集成功放SL33接线图接线图)12345 67891011121314ui+VCC+使喇叭相当使喇叭相当于纯电阻负载于纯电阻负载电压串联负反馈，电压串联负反馈，调节放大倍数调节放大倍数自举提高自举提高输出幅度输出幅度去耦，防去耦，防止低频自止低频自激激消振，防消振，防止高频自止高频自激激后一页后一页前一页前一页特点特点:工作可工作可靠、使用方靠、使用方便。只需在便。只需在器件外部适器件外部适当连线，即当连线，即可向负载提可向负载提供一定的功供一定的功率。率。返回返回15、9 场效应管及其放大电路场效应管及其放大电路结型场效应管结型场效应管JFETJFET绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管MOSMOS场效应管有两种场效应管有两种:场效应管与双极型晶体管不同，它利用半导场效应管与双极型晶体管不同，它利用半导体的表面或内部电场效应，对导电沟道的几何体的表面或内部电场效应，对导电沟道的几何形状进行控制，以改变沟道电阻的大小，从而形状进行控制，以改变沟道电阻的大小，从而对器件内多数载流子的运动进行控制。对器件内多数载流子的运动进行控制。是一种是一种电压控制型放大元件。输入阻抗高，温度稳定电压控制型放大元件。输入阻抗高，温度稳定性好。性好。后一页后一页前一页前一页返回返回一、绝缘栅场效应管一、绝缘栅场效应管:1.1.结构和符号结构和符号PNNGSDP P型硅衬底型硅衬底两个两个N N区区SiOSiO2 2绝缘层绝缘层栅极栅极源极源极漏极漏极后一页后一页前一页前一页返回返回PNNGSD金属铝金属铝导电沟道导电沟道GSDN N沟道增强型沟道增强型符号：符号：后一页后一页前一页前一页返回返回N N沟道耗尽型沟道耗尽型PNNGSD 予埋了导予埋了导电沟道电沟道 GSD符号：符号：SiO SiO2 2绝缘绝缘层中掺有正离层中掺有正离子子后一页后一页前一页前一页返回返回GSDP P沟道增强型沟道增强型导电沟道导电沟道符号：符号：NPPGSD后一页后一页前一页前一页返回返回P P沟道耗尽型沟道耗尽型GSD符号：符号：予埋了予埋了导电沟道导电沟道 NPPGSD后一页后一页前一页前一页返回返回返回返回2 2.MOS.MOS场效应场效应管的工作原理管的工作原理以以N N沟道增强型为例沟道增强型为例UDSUGSPNNGSD后一页后一页前一页前一页返回返回UGS=0时时ID=0对应截止区对应截止区UDSUGSPNNGSD D-S间相当间相当于两个反接于两个反接的的PN结结UDS后一页后一页前一页前一页返回返回UGS（th）称为开启电压称为开启电压UDSUGSPNNGSDUGS0时时U UGSGS足够大时，足够大时，U UGSGS U UGSGS（thth）感应出足够多感应出足够多电子，出现电子，出现N N型导电沟道，型导电沟道，以电子导电为以电子导电为主。主。感应出电子感应出电子后一页后一页前一页前一页返回返回UDSUGSPNNGSD U UGSGS较小时，较小时，导电沟道相当导电沟道相当于电阻将于电阻将D-SD-S连接起来，连接起来，U UGSGS越大此电阻越越大此电阻越小。小。后一页后一页前一页前一页返回返回UDSUGSPNNGSD当当UDS较较大时，靠大时，靠近近D区的区的导电沟道导电沟道变窄。变窄。当当UDS不太大不太大时，导电沟道时，导电沟道在两个在两个N区间区间是均匀的。是均匀的。后一页后一页前一页前一页返回返回夹断后夹断后I ID D呈呈恒流特性。恒流特性。IDUDSUGSPNNGSD U UDSDS增加，增加，U UGDGD=U=UGSGS（thth）时，时，靠近靠近D D端的沟端的沟道被夹断，道被夹断，称为予夹断称为予夹断后一页后一页前一页前一页返回返回3.3.增强型增强型N N沟道沟道MOSMOS管的特性曲线管的特性曲线0IDUGSUGS（th）转移特性曲线转移特性曲线无导电沟道无导电沟道有导电沟道有导电沟道后一页后一页前一页前一页返回返回IDU DS0UGS UGS（th）输出特性曲线输出特性曲线UGS=UGS（th）后一页后一页前一页前一页返回返回耗尽型耗尽型N沟道沟道MOS管的特性曲线管的特性曲线耗尽型的耗尽型的MOS管管UGS=0时就有导电沟道，时就有导电沟道，加反向电压才能夹断。加反向电压才能夹断。转移特性曲线转移特性曲线0IDUGSUGS（off）夹断电压夹断电压后一页后一页前一页前一页返回返回输出特性曲线输出特性曲线IDU DS0UGS=0UGS0后一页后一页前一页前一页返回返回二、场效应管放大电路二、场效应管放大电路 1.1.电路的组成原则及分析方法电路的组成原则及分析方法(1).(1).静态：适当的静态工作点，使静态：适当的静态工作点，使FETFET工作在工作在恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。恒流区，场效应管的偏置电路相对简单。(2).(2).动态动态:能为交流信号提供通路。能为交流信号提供通路。组成原则组成原则静态分析：静态分析：估算法、图解法。估算法、图解法。动态分析：动态分析：微变等效电路法。微变等效电路法。分析方法分析方法后一页后一页前一页前一页返回返回gsdSGDrDS很大，可忽略。很大，可忽略。2.2.场效应管的微变等效电路场效应管的微变等效电路后一页后一页前一页前一页返回返回3.3.分压式偏置电路分压式偏置电路求：求：UDS和和 ID。+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1R1RDRGR2RL150K50K1M10K10KGDS10K1)1)静态分析静态分析后一页后一页前一页前一页返回返回设：设：UGUGS则：则：UG US而：而：IG=0所以：所以：+UDD=+20VuoRSuiCSC2C1RG1RDRGRG2RL150K50K1M10K10KGDS10K后一页后一页前一页前一页返回返回2)2)动态分析：动态分析：UgsUiUgsgmUoIdrirosgR2R1RGRL dRLRD后一页后一页前一页前一页返回返回ro=RD=10KsgR2R1RGRL dRLRD后一页后一页前一页前一页返回返回4.4.源极输出器：源极输出器：uo+UDDRSuiC1R1RGR2RL150K50K1M10KDSC2G10K后一页后一页前一页前一页返回返回微变等效电路：微变等效电路：riro ro gR2R1RGsdRLRS后一页后一页前一页前一页返回返回求求r ro o加压求流法。加压求流法。ro ro gR2R1RGsRS后一页后一页前一页前一页返回返回