《计算机电路基础》第6章：基本放大电路.ppt

第6章 基本放大电路,(时间:3次课 6学时),教学提示：主要介绍由分立元件组成的几种常用的基本放大电路，讨论它们的工作原理、基本分析方法和性能指标。掌握这些基本的放大电路，是进一步学习和应用复杂电路的基础。教学目标：(1)理解放大电路的组成、工作原理和主要的性能指标；(2)掌握放大电路静态工作点的估算和微变等效电路动态分析方法；(3)了解放大电路图解法的意义；(4)理解射极跟随器的特点和作用；(5)了解多级放大的概念；(6)掌握反馈的概念和负反馈对放大电路性能指标的影响；(7)理解差分放大电路的工作原理，理解差模信号和共模信号的概念；(8)了解功率放大的概念和互补对称放大电路的工作原理。,主要内容6.1 共发射极放大电路6.2 放大电路的分析方法6.3 射极跟随器6.4 多级放大电路6.5 负反馈放大器6.6 差分放大电路6.7 功率放大器6.8 场效管放大电路,6.1 共发射极放大电路,共发射极放大电路是最基本的放大电路。放大电路的组成1.放大电路的组成:如图所示 UCC:为放大电路提供偏置电压 和所需的能量。RB为发射结提供正向偏置，RC为集电结提供反向偏置，以满足晶体三极管导通的条件,RC 同时又是集电极负载电阻.C1和C2起到隔断直流和交流耦合的作用，称为隔直电容和交流耦合电容。三极管起到放大作用，是整个放大电路的核心。,2.放大电路的工作原理:(1)当无输入信号时(eS=0，即ui=0)，-称电路处于静态。C1和C2起到隔断直流.如下图.UCC通过电阻RC和RB为放大电路提供静态工作电流IB、IC和电压UCE。,(2)当交流信号ui加到放大电路的输入端:如下图通过C1耦合到三极管的基极和发射极之间，引ib相应变化(交流信号电流)，经T的电流放大，产生信号电流iC。iC变化在集电极电阻RC产生电压，三极管uce电压也随之发生变化。uce 被放大后的输入交流信号，由C2耦合到负载电阻RL上，形成输出端的交流信号输出电压uo。,6.1.2 放大电路主要性能指标,衡量放大电路放大电信号的主要技术指标:有放大倍数、输入电阻、输出电阻和频率响应等。以放大电路示意图来分析这些技术指标。1.电压放大系数AuAu是指放大电路输出信号电压与输入信号电压之比反映放大电路对输入信号电压幅度的放大能力，又称为电压增益。Au用多少“倍”来表示和分贝(dB)来表示。分贝(dB的定义是：电压增益=10 lgAu2=20 lgAu(dB),2.电流放大系数Ai Ai是指放大电路输出信号电流与输入信号电流之比电流放大系数Ai单位用“倍”来表示。3.输入电阻:从放大电路的输入端看进去,放大电路可等效成一个输入电阻Ri 输入电阻Ri定义为输入回路中信号源有一定的内阻Ri,输入电阻Ri越大，从信号源索取的输入电流越小，放大电路的输入端从信号源所能得到信号电压越大。,4.输出电阻放大电路的输出端不仅有放大后的信号电压输出(相当于一个信号源uO)，而且还含有一个内阻RO，如框图中的输出回路。输出电阻的求法:让eS=0，并把输出端的负载电阻RL去掉，接上一个交流信号源为Uo，求出由它产生的电流Io，放大电路输出电阻,R0,5.频率响应 输入信号是由许多频率成分组成的复杂组合信号。放大电路电抗元件(电容、电感)，三极管极间电容.电抗元件对组合信号中不同高低频率的信号呈现出不同的阻抗和衰减。造成放大电路放大系数将随着信号频率的不同而改变。在信号频率的低端(电容影响)和高端(电感影响)放大电路的放大系数都要下降，而中间一段频率范围放大电路的放大系数基本不变。把在低端和高端段的放大电路放大系数分别下降至中频段放大系数的0.707倍时的频率范围，规定为放大电路的通频带fBW，放大电路的通频带越宽，表明放大电路对信号的频率有更宽的适应范围。,6.2 放大电路的分析方法,处理放大器件的非线性问题。常用的分析方法有两种：一是图解法;二是微变等效法，6.2.1 静态分析放大电路工作时，电路中同时存在直流和交流两个 电量。交流电量是在直流电量的基础上工作。分析放大电路，先求无交流信号(静态)IC,IC和UCE。-静态工作点Q.1.用直流通路求静态工作点：如上图放大电路，静态时隔直电容均可视为开路，得等效电路（称直流通道）如下图。据KVL，静态时的基极电流为：（当UCC UBE）UBE：锗管约0.2V，硅管约0.6V,集电极电流IC IB集电极与发射极间的电压 UCE=UCC IC RC【例题6.1】上图中，已知三极管=50，UBE=0.2V，RB=300k、RC=3k和UCC=6V，求其静态工作点。【解】据上图所示的直流通道，可求出IB UCC/RB=6/3k=0.0210-3A=20(A)IC IB=5020A=1mAUCE=UCC-IC RC=6-110-33103=3(V),2.用图解法求静态工作点是以三极管的特性曲线为基础，用作图的方法在特性曲线上进行分析，直观地得到静态工作点的有关电量。图解法求解的步骤:(1)确定三极管的输出特性曲线，如图所示(2).求出基极电流IB。如例题6.1中IB=20A。在输出特性曲线上确定IB=20A的曲线。(3).求集电极与发射极间的电压 UCE=UCC-IC RC可得出两个点：IC=0时，UCE=UCC；UCE=0时，IC=UCC/RC连线得出直流负载线.与IB(=20A)曲线的交点Q-放大电路的静态工作点.可得放大电路的静态工作点:ICQ=1mA UCEQ=3V,分析:(1)IB不同，直流负载线与之相交得出的Q点位置就不同:Q1相对接近于三极管的截止区，Q2已接近于三极管的饱和区。(2)偏置电流和偏置电路:选择基极电流IB对于获得合适位置的Q点是至关重要的。通常把基极电流IB称为偏置电流，简称偏流。产生偏置电流的电路就称为偏置电路，图中偏置电路的路径：UCC(+)-RB-发射结-UCC(-)把偏置电路中改变偏置电流的电阻称为偏置电阻，如图中的电阻RB。通过调整偏置电阻的大小，便能获得所需要的静态工作点Q。,6.2.2 动态分析动态分析:是分析信号在放大电路中的传输情况。在有输入信号时，电路中既有直流分量又有交流分量。动态分析只需考虑在已知静态工作点的基础上由输入信号所引起的放大电路中的交流分量。动态分析需借用交流通道。在电路中,直流电源UCC的内阻很小，UCC可视为短路。耦合电容，交流阻抗很小，也可以视为短路。左下图的放大电路在交流信号下简化成右下图的电路，称为交流通道。,(1).三极管的微变等效电路 小信号情况下，三极管工作在一微小的变化范围内可视为线性。用一个等效的线性电路来代替非线性的三极管，这就是微变等效电路。1).三极管输入回路等效:右图:三极管输入特性曲线是非线性的。在其静态工作点附近的小范围内可视为一线性段，IB与UBE成正比.rbe称为三极管输入电阻。三极管的输入回路可等效成一个rbe.右图rbe是一个常数 可用下式进行估算:在几百欧到几千欧之间,2).三极管输出回路等效:三极管输出特性如右图。在Q点附近，近乎于一组等距离的平行直线，而直线的间隔大致相同，因此在Q点附近，IC与IB成正比，其比值即为。即:因此:反映在三极管的输出回路有一个电流控制的电流IB。,三极管的输出特性并不平行于横轴线，而有一个很小的夹角。在某一基极电流IB线上，输出电压有一变化UCE，也存在着微小的集电极电流变化IC。把UCE与IC之比rCe称为三极管的输出电阻。该电阻也是一个常数，大约从几十千欧至几百千欧。因此:反映在三极管的输出回路中还存在一个输出电阻rCe,3)三极管的微变等效电路通过对三极管输入和输出特性进行等效分析，可得到如下图所示完整三极管的微变等效电路。,(2)放大电路的微变等效电路 用三极管的微变等效电路代替交流通道中的三极管，可得到放大电路的微变等效电路。由于三极管的微变等效电路中的rceRC/RL，可以在电路中忽略掉。(3).动态性能分析.放大电路电压放大倍数Au。为计算方便正弦量在数值计算时用其有效值计算:,当实际电路中的RBrbe，有Ui=Ibrbe,则 放大电路电压放大倍数Au Au:是指放大电路的输出电压与输入电压的比值，体现了放大电路对 信号电压放大的能力，一般几十 几百倍。值得注意的是:Au是一个负值，这意味着输出电压与输入电压 在相位上反相，即差180。放大电路输入电阻Ri从放大电路的输入端看进去，放大电路可等效成一个电阻，即放大电路的输入电阻.定义:一般情况下有RBrbe，所以 在数值上Ri rbe。,注意：Ri是针对交流信号而言的动态电阻。数值上Ri rbe，但Ri和rbe，是两个不同的概念。信号源本身有内阻,通常希望放大电路高的输入电阻，这有利于放大电路从信号源获得较大的信号电压。放大电路输出电阻RO放大电路输出端向负载提供电压，对负载而言放大电路是一个信号源，信号源有内阻就是放大电路的输出电阻RO.定义为 带负载能力强的放大电路，RO应该小.这样当负载改变时，负载上的电压的变化就会很小。,【例题6.2】在图6.13中，三极管的=50，UCC=12V，RB1=12k，RB2=5.6k，RE=2k，RC=3k，RL=2k，试求：(1).放大电路的静态工作点；(2).放大电路的输入电阻、输出电阻、电压放大倍数；(3).不接电容CE，放大电路的输入电阻、输出电阻、电压放大倍数。【解】(1)计算静态工作点(将隔直电容开路，可画出直流通路)。得:UCE=UCC IC(RE+RC)=12-1.6(2+3)=4(V)-本电路称为分压式偏置电路,UB,(2).动态分析:求Ri、RO、Au。将隔直电容和直流电源短路得交流通路;晶体管用微变等效模型代替，画出该题电路的微变等效电路如下图所示。其中 rbe=300+(1+)26/IE=300+(1+50)26/1.6=1.13(k)=RC/RL=1.2(k)Ri=RB1/RB2/rbe=12/5.6/1.13=0.87(k)RO RC=3(k),2.图解法,(1)图解法过程图解法是在三极管的输入和输出特性曲线上进行。以图6.1所示交流放大电路为例进行动态分析的图解示意图。.先对放大电路进行静态分析，求出静态工作点的各个直流量值IB、IC、UCE。并在三极管输入特性曲线上画出其相应的Q点。(见下页图),图6.15(b)中，输入信号ui产生的信号电流叠加在工作点电流IB上，在三极管的输入特性曲线上，画出基极交流电流ib。在输出特性曲线上作出交流负载线:交流负载电阻RL=RC/RL。得工作点Q.沿图(a)中的交流负载线画出在信号电流ib作用下产生的iC和输出信号电压uCE。,图6.15,(2)图解法中的信号分析图中的电压uBE、uCE和电流iB、iC由直流分量UBE、IB、IC和UCE 和交流分量ui、ib、ic和uce组成.即uBE=UBE+ui uCE=UCE+uceiB=IB+ib iC=IC+ic图(a)中，uO和ui的波形是反相的。意味着基极电位上升时集电极电位下降。静态工作点位置选择不当，就会造成输出信号失真。选择的Q点位置偏低而靠近输出特性的截止区，使输入信号的负半周进入了截止区，负半周信号被削平造成输出信号失真，这种失真称为截止失真。选择的Q点的位置偏高而靠近三极管输出特性的饱和区，使输入信号的正半周进入了饱和区，正半周信号被削平造成输出信号失真。这种失真称为饱和失真，,6.2.3 静态工作点的稳定,影响静态工作点稳定的主要原因:(1).在温度上升时，ICEO增加:对于定基流偏置电路，IB UCC/RB。在UCC和RB不变 时，IB基本不变。在温度上升时，ICEO增加，使Q 点沿着负载线上升并向饱和区飘移，会造成信号 的饱和失真。(2).温度的上升引起的变化，使静态工作点变化。定基流偏置电路虽然简单，Q点受温度影响比较 大，不能保证放大电路的正常工作。,分压式偏置电路是稳定静态工作点最常用的一种电路.从直流通道中知:当温度上升时，IC增加，Q点开始上移。发射极的电位UE提高。因为UBE=UB-UE，UBE减小IB减小IC下降，稳定Q点。因此,分压式偏置电路具有自动调节静态工作点的能力。,6.3 射极跟随器图6.20电路:将负载连接在发射极上，从发射极上输出电压.交流通路如图6.20所示:电路的输入和输出回路的公共端是集电极，该电路是共集电极放大电路。静态工作点:直流通路如图6.22IE=IB+IC=IB+IB=(1+)IBUCC=IBRB+UBE+IERE=UBE+IBRB+(1+)IBRE,图6.20,图6.21,图6.22,所以 UCE=UCC-IERE6.3.2 动态分析共集电极电路的微变等效电路如图6.23:1.电压放大倍数所以 Au 1。这说明了输出电压等于输入电压，而且是同相位，即发射极输出电压跟随着输入电压变化而变化，故称为射极跟随器。,图6.23,2.输入电阻 从图6.23中可以看出，输入电阻Ri等于RB和Ri并联的结果。而等效电阻 Ri=rbe+(1+)RL/得 Ri=RB/Ri=RB/rbe+(1+)RL/Ri高，可达几十至几百千欧。3.输出电阻将共集电极微变等效电路图6.23中的es短路、负载RL开路，并在输出端加上一个电压uO，如图6.24所示。因为:RS(RS)小，而rbe也很小，一般很大，rO 很小，通常在几十欧姆左右。,在多级放大电路中，各个基本放大电路之间的连接称为级间耦合。级间耦合电路主要要实现：将前级输出信号传送到下一级放的输入端；传送不能造成信号失真；尽量减少信号在耦合电路上传送时的损失。级间耦合电路主要有直接耦合、阻容耦合和变压器耦合三种类型。耦合方式1.直接耦合把前一级输出端直接(或经过电阻)接到下一级输入端的方式称为直接耦合，如图6.25所示。特点:良好的频率传输特性，静态工作点的设计和调试时都会相互影响 主要问题是零点漂移。,6.4 多级放大电路,零点漂移:在无输入信号下，由于温度、电源电压等因素变化，导致工作点漂移，即零点漂移。零点漂移严重影响放大电路的正常工作，甚至会使有用的信号被漂移电压淹没。,2.阻容耦合-前后级间采用电容耦合方式传送信号.特点:前后级的直流量分离;低频率信号在传送到下 一级过程中被电容衰减.,多级放大电路分析静态分析:直接耦合下各级静态工作点是相互影响的；阻容耦合下则是相互独立的。动态分析，常采用微变等效电路法，主要分析电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等指标。以图6.26两级阻容耦合放大电路为例,微变等效电路如图6.27所示。1.多级放大电路电压放大倍数:交流通路中，前级的输出信号Uo1为后一级的输入信号Ui2，后一级的输入电阻为前级的负载。总的电压放大倍数为设 RL1=RC1/RB3/RB4/rbe2 RL=RC2/RL,图6.26,图6.27,结论:n 级放大电路总的电压放大倍数为：Au=Au1Au2.Aun2.多级放大电路输入电阻-为第一级放大电路的输入电阻。图6.27 中Ri=Ri1=RB1/RB2/rbe3.多级放大电路的输出电阻-为末级放大电路的输出电阻。图6.27中 RO=RO2=RC24.多级放大电路的频率特性-是多个单级放大电路的频率特性叠加的结果。结果:放大倍数(幅度)加大(为Au1 Au2)，而频带宽度FBW减小.,图6.28为两级放大电路的幅频特性。多级放大电路上限频率与各单级的上限频率有如下近似关系：多级放大电路上限频率与各单级的上限频率FL有如下近似关系：FL=,图6.28,6.5 负反馈放大器,6.5.1 反馈概述1.反馈概念在分压式偏置电路静态中，静态工作点的稳定过程为：T(温度)IC(输出量)UE UBE IE IC 凡是将电路系统中部分或全部的输出信号(电压或电流)通过某一电路引回到输入回路的过程，称为反馈。反馈放大电路组成(图6.29)：一.是不带反馈网络的基本放大电路A.二.是反馈电路F.反馈电路F将基本放大电路的输出和输入连成闭合的电路系统，称为反馈放大器。,图6.29,2.反馈分类(1)从反馈信号的极性来分:反馈信号与原输入信号同相位时，即反馈信号加强了原输入信号-正反馈；反馈信号与原输入信号反相位时，即反馈信号消弱了原输入信号-负反馈。(2)从输出回路中所取的信号类型来分:从输出回路中取电压作为反馈信号则为电压反馈；从输出回路中取电流作为反馈信号则为电流反馈。(3)反馈信号与输入回路的连接方式来分:所取的反馈信号与原输入信号在输入回路中是串联的，则为串联反馈；所取的反馈信号与原输入信号在输入回路中是并联的，则为并联反馈。(4)所取的反馈是直流量则为直流反馈，所取的反馈是交流量则为交流反馈。直流反馈用于电路中稳定某一直流量，常见的是静态工作点的稳定。交流反馈用于改善放大电路的性能指标。在实际应用中，一个反馈电路往往既有直流反馈的作用又起到交流反馈的作用，因此在分析反馈电路时要多加注意。,(5)四种反馈类型:除正反馈用于自激振荡电路,一般电路都是使用负反馈方式。在负反馈方式中:根据从输出回路中所取的反馈信号类型(电压、电流)和反馈信号连接倒输入回路的方式(串联、并联)可组成四种反馈类型:即电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈，如图6.30所示。,图6.30,负反馈放大器的分析方法,1.判定正负反馈:瞬间极性法判定正负反馈，具体过程如下：(1)设放大电路输入端某一瞬间信号电位为某一极性(或为+或为-)。(2)标出信号在电路传输过程中有关点的极性,直至引取反馈信号的端点，(3)将反馈信号和输入端原瞬间信号的极性进行比较:若反馈信号增强原信号则为正反馈；若反馈信号消弱原信号则为负反馈。如图6.31中的电路所示，这是一个负反馈电路。,+,_,_,_,2.负反馈放大电路的放大倍数 负反馈改善放大电路性能指，改善的多少取决于反馈量的大小。是牺牲电路的放大倍数作为代价的。图6.29中无反馈时，基本放大器的放大倍数AA称为开环放大倍数。反馈信号量和输出信号量的比-称为反馈系数F 把反馈信号Xf加到放大器的输入端，基本放大器净输入信号量为Xi=Xi Xf 此时放大电路的放大倍数Af 为式中:当1+AF1，则AfAO，说明:加反馈后放大器的放大倍数下降，因此这类反馈属于负反馈。,图6.29,分析 公式:当反馈量XfXo时，负反馈系数F1，即深度负反馈,这时Af1/F.闭环放大倍数Af仅与反馈电路的反馈系数有关。如果1+AFA，说明加反馈后放大器的放大倍数增加，属正反馈。如果1+AF=0，Af。这时没有信号输入也会有输出信号，这种现象称为自激振荡(自激)。四种负反馈类型1.电压并联负反馈(右图)从输出端取得是电压，通过电阻Rf反馈到放大器的 输入端.放大器的净输入电流i=ii-if 反馈电流if消弱了净输入电流。,反馈电流反馈类型的判定:反馈极性判定:瞬间极性法电压反馈判定:输出端短路,则反馈信号消失电压.并联反馈判定:反馈信号(电流)与放大器的 输入端并联.,+,-,-,2.电压串联负反馈 图所示是一个电压串联负反馈的两级放大电路 反馈类型的判定:反馈极性判定:瞬间极性法 电压反馈判定:输出端短路,则反馈信号消失电压.串联反馈判定:反馈信号(电压)与放大器的 输入回路串联.反馈电压Uf:反馈电压uf与输入电压ui在输入回路里是相串联的，是消弱了净输入电压ube。,+Uf-,3.电流并联负反馈图所示是一个两级的电流并联负反馈电路，反馈类型的判定:反馈极性判定:瞬间极性法 电流反馈判定:输出端短路,反馈信号不消失电压.并联反馈判定:反馈信号(电流)与放大器的 输入端并联.反馈电流为,+,+,-,-,-,4.电流串联负反馈图所示电路，是电流串联负反馈.当电路中iO的电流增加时，uE上升，即反馈电压增加，使净输入电压ube(ui uf)下降，ib减小，io下降，则iO减小，从而 使iO得以稳定。反馈电压为 Uf=I0RE反馈类型的判定:反馈极性判定:瞬间极性法 电流反馈判定:输出端短路,反馈信号不消失电压.串联反馈判定:反馈信号(电压)与放大器的 输入回路串联,6.5.4 负反馈对放大电路性能的影响,分析已知，在反馈状态下放大电路的放大倍数(闭环放大倍数)可表示为：当放大器引入负反馈1+AF1，后放大倍数下降(Af1,则 放大电路中闭环放大倍数的相对稳定性优于无反馈时的稳定性。在深反馈下F1,1+AFAF，得 Af=1/F闭环放大倍数仅与反馈系数有关(取决于反馈电路有关参数)。,2,扩展放大电路的通频带负反馈使放大倍数下降，使得闭环放大倍数在通频带的高、低频率区的下降速度减缓，通频带的上、下限频率相应得以拓宽。3.改善非线性失真三极管是非线性器件和Q点选择不当或输入信号过大，会引起输出信号波形的非线性失真。引入负反馈后波形失真得以改善,如图所示。负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，这种改善是以牺牲放大倍数作为代价的，并且只能一定程度地减小失真，不可能被消除。,4.负反馈对放大电路输入电阻和输出的影响 反馈信号在输入端的连接方式会影响输入电阻:串联负反馈:反馈电压消弱输入信号，使信号源的输入电流减小，输入电阻提高；并联负反馈:负反馈电路从输入回路提取了反馈电流，输入电流增大，输入电阻下降。从输出回路中取的反馈信号是电流还是电压,将影响输出的:电流反馈:反馈的结果提高了输出电流的稳定性。若把输出回路等 效为一含内阻的电流源，当外负载发生变化时，输出电流变化 越小(稳定)，其内阻也一定是越高，故电流负反馈提高放大电路 的输出电阻。电压反馈:反馈的结果提高了输出电压的稳定性。若把输出回路等 效为一含内阻的电压源，当外负载发生变化时，输出电压越稳 定，其内阻必然越小，故电压负反馈降低放大电路的输出电阻。,6.6 差分放大电路,6.6.1 基本差分放大电路 1.静态工作原理简单的差分放大电路图6.37，由两个参数完全一致的共发射极电路组成的对称式放大器。RB1提供三极管的静态工作点。两管静态工作点也一样。静态时，输入信号ui短路。由于电路对称，IC1=IC2，UC1=UC2，则输出电压为零UO=0。由于电路参数对称一致，当温度等原因,造成两管的电流增量IC1=IC2，于是 UC1=UC2，所以输出电压仍然为零，即uo=(UC1+UC1)-(UC2+UC2)=0说明了差分放大电路具有抑制零点漂移的能力。,2.动态分析输入信号ui加在两管基极上，经两个电阻R转化成两个大小相等、方向相反的电压信号ui1和ui2，称为差模信号。若两个大小相等、方向相同的电压信号ui1和ui2，称为共模信号。共模信号加在两管基极上,集电极电位的变化是相同的，输出电压为零。因此，差分放大电路对于共模信号没有放大作用。(1)差分放大电路共模电压放大倍数Auc 加在两基极之间的输入电压ui，在两管输入端上产生差模信号输入电压:从RL上输出电压为Uo=Uo1 Uo2=Au1Ui1 Au2Ui2由于电路对称 Au1=Au2 则 Uo=Au1(UiUi2)=Au1(Ui+Ui)=Au1 Ui差分放大电路差模信号下的电压放大倍数(差模放大倍数)Aud差分放大电路中差模信号的电压放大倍数和单管放大电路的电压放大倍数相等。,(2)共模信号和飘移的抑制差分放大电路中，参数不可能完全一致，就使两管静态工作点的电流不一样，会造成静态时也有输出电压uO。为使uO=0，常在两管的发射极之间加一个可调电阻(和辅助电源UEE)，调整它使uO=0，简称“调零”。图6.38中可调电阻RP称为调零电位器，阻值一般在几十欧几百欧。抑制共模信号有如下的负反馈过程：IC1IE1UBE1IB1IC1 温度T IEIERE=UE IC2IE2 UBE2IB1IC2电阻RE越大，对共模信号和飘移的抑制能力越强。,(3)差模输入电阻Rid在图6.37 中差分放大电路的单管电路输入电阻为Ri1 RB+rbe1差模输入电阻Rid为两个单管放大电路的输入电阻串联之和，即Rid 2(RB+rbe1)(4)差模输出电阻Rod同样可求出差模输出电阻Rod 2RC(5)共模抑制比 在理想对称条件下，差分放大电路共模电压放大倍数为零。电路总存在不对称。因此，共模电压放大倍数总不为零。衡量差分放大电路抑制共模信号的能力，用差分放大电路的差模电压放大倍数Aud和共模电压放大倍数Auc比来衡量共模抑制的能力，称为共模抑制比 共模抑制比越大越好。,6.6.2 差分放大电路的输入/输出方式 1.单端输入、单端输出:单端输入、单端输出的电压放大倍数只是双端输入、双端输出的差分放大电路电压放大倍数的一半。单端输出的差分放大电路不能抑制零点飘移。,2.双端输入、单端输出 典型电路如图6.40所示。由于是双端输出，它具有抑制零点飘移的能力。单端输入、双端输出的差分放大电路常用于输入级，用于与前面单端输出信号连接和转换成双端输出，为后一级电路提供放大信号。,3.双端输入、单端输出如图6.41所示电路.单端输出的差分放大电路没有抑制零点飘移的能力，而且电压放大倍数只有双端输出的差分放大电路的一半。用途:将双端输入的差模信号转换成一端接“地”的单端输出信号，提供给下一级电路放大。,【例题6.3】图6.42所示是单端输入、双端输出差分放大电路。已知：1=2=50，RB=1k，RC=12K，RE=5.6 k，RP=200，Ui=10MV，UCC=12V，UEE=6V。求：(1).电路静态工作点；(2).输出电压UO。【解】(1).求电路静态工作点(两管相同)得 IB=9.4(A)IC IE IB=509.4(A)=0.47mA而 UCC+UEE=RCIC+UCE+IE(RP+2RE)得 UCE=(UCC+UEE)-RCIC+-IE(RP+2RE)=(12+6)-120.47-0.47(0.1+11.2)=7.05(V),(2).求输出电压UO。其中 rbe=300+(1+50)=3.1(k)所以输出电压 UO=AuUi=-6610=-660(mV),6.7 功率放大器,能向负载提供功率的放大器称为功率放大器。有如下特点:(1)功率输出大。三极管要处于大电压和大电流动态工作下，并接近于极限的运用状态。必须选择大功率的三极管(称功率管)。三极管的损耗功率大，发热大，加装符合要求的散热装置。(2)要求效率高。功率三极管按照输入信号的变化规律将直流电源的能量转换给负载。把直流功率转换成交流信号功率的转换效率称为功率放大电路的效率，定义如下：效率()=提高效率是功率放大电路要着重考虑的问题。,(3).工作状态功率管导通时间(静态工作点选择)的不同可分成:甲类:图(a)，在信号整个周期中三极管都有信号流通.无信号时，电源提供的功率消耗在集电结上(称为管 耗)。有信号输入时，三极管仅将其中的一部分转化为有用的信号功率输出，输入信号愈大，功率输出也愈大。甲类功率放大电路的效率最大只能达到50%。乙类:图(b)，若静态时使得IC=0，这时三极管在信号的半个周期中有信号电流流通，称为乙类工作状态。甲、乙类:图(c)，三极管信号电流流通时间介于甲、乙类之间。,为降低管耗，提高效率，通常让三极管工作在甲乙类状态。这时三极管有一个完整的半周期信号。在实际电路中，采用两个三极管，分别对信号的两个半周期进行放大，然后在负载上“组装”成一个完整的周期信号。6.7.2 互补对称功率放大电路1.OTL互补对称放大电路OTL互补对称放大电路，主要是通过两个参数基本相同而极性相反的三极管来组成。图6.44所示是一个典型的单电源供电OTL互补对称放大原理电路。在静态时，使B点的电位等于UCC/2，负载电容上的电压等于UCC/2。同时选择电阻R1，使得A1A2点之间的压降，三极管T1和T2处于微导通状态，即甲乙类状态。导通过程见图6.44所示.由于OTL互补对称放大电路在静态时的电流很小，电源的功率损耗小。在理论上这种电路的效率可达78.5%。,2.OCL互补对称放大电路 如图6.45所示。采用双电源供电。去掉了负载电容，其作用则由新增的负电源-UCC来完成。去掉了负载电容CL，这有利于功率放大电路的集成化。但使用时有正负两路电源，是不方便的。,6.8 场效管放大电路偏置电路特点：(1)场效应管是电压控制器件，栅极需要一个合适的偏置电压，而不取偏置电流。(2)极性复杂。场效应管有N沟道和P沟道，还有耗尽型和增强 型之分，相应的偏置电压也有不同的极性，应予以注意。常用的偏置电路有两种。1.(N沟道耗尽型MOS管)自给偏压式偏置电路图6.46所示是自给偏压式偏置电路。栅极和源极间，要求负偏置电压。在静态下，有 UGS=UGISRS。因为栅极电流极小，UG=0，有UGS=-ISRSISRS能在栅极和源极之间形成自给的负偏置偏压。,2.(N沟道增强型MOS管)分压式偏置电路:图6.47所示对于N沟道增强型MOS管，要求UGS0。图中分压偏置电阻RG1和RG2对电源分压，由于栅极不取电流，则栅极正偏置电压UGS:适当调整RG1或RG2可满足UGS0。3.动态分析 小信号下，场效应管用 微变 等效电路来代替。栅极不取电流，输入端可视为开路，输出端是一 个电压控制的电流源，微变等效电路 如下图6.48所示。,图6.47,对图6.47中电路进行动态分析，先画出其交流通路，然后用微变等效电路替代场效应管，可得如图6.49所示的等效电路。其中RG=RG3+RG1/RG2，RL=RD/RL。由图6.49所示的等效电路可得，输入电阻Ri=RG=RG3+RG1/RG2输出电阻RO=RD放大电路的电压放大倍数,图6.48,图6.49,6.9 本 章 小 结(1)放大电路由放大器件为核心的元器件组成，要选择合适的静态工作点，以满足交流信号的动态范围，不失真地放大。(2)三极管线性放大的偏置电压要满足：发射结正向偏置，集电结反向偏置。(3)放大电路的分析有两部分：静态分析要利用直流通路，或用估算法或用图解法来确定；动态分析要利用交流通路，或用微变等效电路法或用图解法，求解放大电路的输入电阻、输出电阻及电压放大倍数。(4)负反馈稳定放大电路静态工作点。负反馈以牺牲电压放大倍数为代价，改善放大电路的性能指标。分析反馈电路，要判定正、负反馈；电压反馈还是电流反馈；并联反馈还是串联反馈，综合两者可确定反馈的类型。串联负反馈提高输入电阻，并联负反馈降低输入电阻；电压负反馈降低输出电阻，电流负反馈提高出输出电阻。,(5)射极跟随器是共集电极电路。由于是全负反馈，无电压放大.提高了放大电路的输入电阻，降低了输出电阻，拓宽了频带，并有一定的电流放大，.(6)差分放大电路是由非常对称的一对三极管构成.在双端输出时对共模信号有很好的抑制作用，是抑制零点飘移最有效的电路。电压放大倍数与单管放大电路的放大倍数相同;单端输出仅为单管放大电路的放大倍数的一半而且对零点漂移无抑制作用。(7)功率放大电路的主要指标之一是效率。OTL和OCL电路中两只不同极性的功率管分别工作在信号的正负半周期，在静态时功率管上基本无功率损耗，具有最高的效率。(8)场效应管放大电路中，设置偏置电路时，应注意到对UGS的极性的不同要求。自给偏压式的偏置电路适合于耗尽型的场效应管放大电路。增强型的场效应管必须采用分压式偏置电路.在动态下，场效应管放大电路采用微变等效法进行分析。,Q&A?Thanks!,