第二章 基本放大电路

+UCC RB C1 + RS + + ui us – – RB1 C3 + C2 + + uo1 –
RL1
RC
T2
C4 +
T1
RB2
RE1
RE2
+ CE
RL
+ uo –
(2) 交流通路如下：
I b1 rbe1
+ RS
Ib2
+
β2 I b 2
Ic 2
+
RC RL
rbe2
US
+
Ui
ri
RB
β1I b1
2.
动态分析 （1）输入差模信号
若uI1 = – uI2大小相等、极性相反, 这样的信号就叫差模输入信号。
输入差模信号时，Re中电流不变， 即Re 对差模信号无反馈作用。
差模放大倍数： A ud
u od u Id
(R c ∥
R b rbe
RL ) 2
差模输入电阻： ri 2(R b rbe ) 差模输出电阻： ro 2R c
ri R B //rbe (1 β )(RE//R L ) 200//[0.94 61(2 // 2)] 47.3k
ro rbe RB // R S 0.94 200// 0.1 // RE //2 17Ω 1 61
例：已知：UCC=12V，β1＝60，RB=200k，RE1=2k，RS=100，RC=2k，RE2=2k， RB1=20k，RB2=10k，RL=6k， β2＝37.5。 求：（1）静态工作点； （2）ri和ro； （3）各级放大倍数Au1、Au2和两级放大倍数Au。
第二章 基本放大电路
§2.1 放大电路的性能指标和组成原则
扩音机电路
• 放大的实质:
– 将放大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。
• 性能指标：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 放大倍数 输入电阻 输出电阻 最大不失真输出幅度 非线性失真 最大输出功率 效率 通频带
• 放大电路组成原则：
RE1
UO1
RB2
RB1
Uo
-
I c1
-
ro
RL1=ri2 rbe1=200+β1×UT/ICQ1=200+60×26/2.1=943Ω=0.94kΩ rbe2=200+β2×UT/ICQ2=200+37.5×26/1.65=791Ω=0.79kΩ
§2.4 差分放大电路
• 直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。
（ 1 ） (RE // RL) Au rbe (1 )(RE // RL)
RS
Ib
+
B
C
Ic
rbe
E
RB
βI b
US
+
Ui
-
+ RE RL
ri R B //rbe (1 )(RE // RL)
-
Uo
-
• 求输出电阻电路如下：
rbe R s // RB ro Uot / Iot // RE 1 β
(2) 画出微变等效电路；
(3) 输入电阻ri、ro、 Au及Aus。
解： （1）同上； （2） B
Ib
Ic
C + RC RL U o -
RS
+
RB2
Ui
rbe
RB1 RE1 -
β Ib
+
US -
E
§2.3 射极输出器
+UCC RB C1 + RS + + ui us – – RE C2 + RL
US
+
RB1
Ui
-
Uo
-
-
若原电路无旁路电容CE，则
βRL Au rbe (1 β ) RE
B +
Ui
Ib
Ic
C + RC RL U o -
RS
rbe
RB1 RE -
β Ib
Au减小
+ RB2
US
E
ri RB1 // RB2 // rbe (1 β ) RE
-
I EQ (1 )I BQ (1 60) 0.035mA 2.14mA UCEQ UCC I EQR E 12 2 2.14V 7.72V
Ib
(2)
RS +
B
C
Ic
rbe
E RB
βI b
US
(3)
+
Ui
-
+ RE RL
-
Uo
-
26 26 200 61 Ω 0.94 kΩ I EQ 1.24 (1 )(RE//R L ) Au 0.98 rbe (1 )(RE//R L ) rbe 200 (1 )
二．差分电路的四种接法
1.双端输入双端输出 2.双端输入单端输出
由于输入回路没有变化， 所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输 出时一样。但是UCQ1≠ UCQ2
U CQ1
RL VCC I CQ ( Rc ∥ RL ) Rc RL
U CQ2 VCC I CQ Rc
A ud
1 (R c ∥ R L ) 2 R b rbe
（2）输入共模信号
若uI1 = uI2=uIc大小相等、极性相同
这样的信号叫共模信号。
共模放大倍数 A uc
u Oc ，参数理想对称时 A uc 0 u Ic
共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号
的能力。
共模抑制比KCMR=|Aud/Auc|
(3) 输入任意信号 uI1、uI2为任意 分解出差模分量：uId1=-uId2=(uI1-uI2)/2 分解出共模分量：uIc=(uI1+uI2)/2 uI1=uId1+uIc uI2=uId2+uIc uO=Aud(uId1-uId2)+AucuIC=Aud(uId1-uId2)
K CMR
R r 2(1 ) Re b be Rb rbe
ri 2( Rb rbe ) ro Rc
3.单端输入双端输出
共模输入电压
输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入
uId uI
uIc uI / 2
差模输入电压
动态指标公式同双人双出。
4.单端输入单端输出
可用来放大缓慢变化的信号或直流量变化的信号。
• 直接耦合存在的两个问题：
(1) 前后级静态工作点相互影响 (2) 零点漂移 指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象。
• 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。
多级直耦放大器中，抑制第一级的零漂至关重要。 克服温漂的方法：
I CQ β
U CEQ U CC I CQ R C I EQ R E U CC I CQ (R C R E )
二．动态分析
RL Au β rbe
B + RS
Ib
βIb
RB2 rbe E
Ic
C + RC RL
ri R B1 // RB2 // rbe
ro RC
• 由图解法可求： 1. 由uO和ui的峰值(或峰峰值)之比可得放大电路的电压 放大倍数。 2. 最大不失真输出电压幅度值。 3. 判别工作点是否合适（包括处于安全区）。
工作点太低，产生截止失真
工作点太高，产生饱和失真
2.
微变等效电路法
• rbe的确定
• 分析步骤：
– 画出交流通路，再画微变等效电路图。 – 求解动态指标。
+ RS
Ib
B
C
Ic
rbe
E
βI b
I ot
+ RE
RB
ro
Uo t
-
例：在图示放大电路中，已知UCC=12V, RE= 2kΩ, RB= 200kΩ， RL= 2kΩ ， 晶体管β =60， UBE=0.6V, 信号源内阻RS= 100Ω。 试求: (1) 静态工作点 IBQ、IEQ 及 UCEQ；
ri 提高
RB RB1 // RB 2
ro RC
ro不变
B +
Ib
βIb
RB2 rbe
Ic
C
RS
+
RC RL
US
+
RB1
Ui
-
Uo
-
-
E
例：在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 2kΩ, RE1= 200Ω， RE2= 1.8kΩ， RB1= 20kΩ， RB2= 10kΩ RL= 6kΩ ，晶体管β =37.5， UBE=0.6V, 试求: (1) 静态工作点 IBQ、ICQ 及 UCEQ；
+UCC C2 + RE RL
(2) 画出微变等效电路；
(3) Au、Aus、ri 和 ro 。
RB C1 + RS + + ui us – –
+ uo –
解： (1)
I BQ
U CC U BE 12 0.6 mA 0.035mA R B (1 β )R E 200 (1 60) 2
• 上面共射电路的交流通路和微变等效电路图如下：
Ib Ic Ib RB rbe RC RL
+ + US RS
+ RS
+
Uo -
+
Ui RB
RC
RL
UO
-
-
US
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ+ -
Ui
-
Ib + RS US Ib RB rbe
Ic + RC RL Uo -
+ -
Ui
-
§2.2 静态工作点的稳定
当温度升高时，UBE、 、 ICBO 。 IC将增加，使Q点沿负载线上移，容易使晶体管 T进入 饱和区造成饱和失真，甚至引起过热烧坏三极管。 工作点的变化，使动态指标发生变化。
+ uo –
• 静态分析
U CC U BE IBQ R B (1 )R E I CQ I B Q
RB IB
+
IC
+
+UCC UCE
–
UBE
RE
–
IE
UCE Q UCC I E Q R E UCC (IBQ ICQ)RE
• 动态分析
UO=(1+β)(RE//RL)Ib Ui=Ibrbe+(1+β)(RE//RL)Ib
解决方法：采用电流源！
等效电阻为 无穷大
近似为 恒流
R2 VEE U BEQ R R2 I 2 I B3，I E3 1 R3
§2.1 共射极放大电路
一．静态分析
计算静态工作点Q ( IBQ 、 ICQ 、 UBEQ、UCEQ ) 1. 解析法(估算法)
I BQ
U CC U BEQ RB
I CQ I BQ
UCEQ = UCC – ICQ RC
直流通路
二．动态分析
1. 图解法
直流负载线斜率为－1/RC， 交流负载线斜率为－1/R’L， 当负载开路时，二者重合。
输入方式： ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信 号输入。 输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、ro均与之有关。
双端输出： Ad
( Rc ∥
Rb rbe
RL ) 2
单端输出： Ad
( Rc ∥ RL )
2( Rb rbe )
Ac 0 K CMR Ro 2 Rc
K CMR Ro Rc
( Rc ∥ RL ) Ac Rb rbe 2(1 ) Re Rb rbe 2(1 ) Re
2( Rb rbe )
三、具有恒流源的差分放大电路
三．具有恒流源的差分放大电路
Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，KCMR越大，差 分放大电路的性能越好。 但为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大，以至于Re太大就不合 理了。 需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re。
1. E结正偏，C结反偏 2. 合理设置静态工作点 3. 被放大信号控制基极电流或发射极电流（输入回路） 4. 使集电极或发射极电流尽可能多地流向负载（输出回 路）
• 分析方法：
– 图解法 – 微变等效电路法
• 步骤：
– 直流分析 画直流通路，求静态工作点Q。 – 交流分析 画交流通路，求放大器的性能指标。
– 引入直流负反馈 – 加温度补偿 – 采用差分放大电路
一．典型差分放大电路（长尾式差分）
• 参数理想对称：
Rb1= Rb2，Rc1= Rc2 T1、T2在任何温度下特性均相同
• 在理想对称情况下：
克服零点漂移 2. 零输入零输出
1.
静态分析
令uI1=uI2=0, VEE=IBQRb+UBEQ+2IEQRe IBQ=(VEE-UBEQ)/[Rb+2(1+β)Re] ICQ=βIBQ UCQ=VCC-ICQRc
• 分压式电流负反馈偏置电路
一般选取： I2= (5 ~10) IB，UB= (5 ~10) UBE， RB1、RB2的阻值一般为几十千欧。
一．静态分析
若电路设计满足上面条件，则可用估算法求解：
VB RB 2 U CC RB1 RB 2
ICQ IE Q
VB U BE RE
I BQ