三极管及其放大电路学习教案

会计学1三极管及其放大三极管及其放大(fngd)电路电路第一页，共117页。什么(shn me)是放大?电信号放大(fngd):窃听器?第1页/共117页第二页，共117页。2.1 2.1 半导体三极管半导体三极管第2页/共117页第三页，共117页。 按频率分按频率分高频管高频管低频管低频管 按功率分按功率分大功率管大功率管中功率管中功率管小功率管小功率管 按半导按半导 体材料分体材料分硅硅管管锗锗管管 按结构按结构 不同分不同分NPN型型PNP型型第3页/共117页第四页，共117页。(a) 小功率管小功率管 (b) 小功率管小功率管 (c) 大功率管大功率管 (d) 中功率管中功率管图形符号图形符号第4页/共117页第五页，共117页。发射结发射结(Je) 基极(j j)，用B或b表示（Base） 集电结集电结(Jc) 发射极，用E或e表示(biosh)（Emitter）；集电极，用集电极，用C或或c表示表示(biosh)（Collector）。）。 发射区发射区集电区集电区基区基区三极管符号三极管符号箭头代表发射极电流的实际方向箭头代表发射极电流的实际方向第5页/共117页第六页，共117页。 发射区：高杂质掺杂浓度；发射区：高杂质掺杂浓度；( (芝麻芝麻) ) 基区：很薄（通常为几微米几十微米），低基区：很薄（通常为几微米几十微米），低掺杂浓度；掺杂浓度；( (薄牛肉薄牛肉) ) 集电区：集电区：掺杂浓度要比掺杂浓度要比发射区低；发射区低；面积比发射区大；面积比发射区大；bNNPec第6页/共117页第七页，共117页。bNNPec为实现放大，必须满足三极管的内部结构和外部为实现放大，必须满足三极管的内部结构和外部(wib)条件两方面的要求。条件两方面的要求。从外部条件来看：发射结正向发射结正向(zhn (zhn xin)xin)偏置偏置UBE0UBE0集电结反向集电结反向(fn xin)(fn xin)偏置偏置UBC0UBCVBB保证保证VCB=VCE - VBE 0 发射结正偏发射结正偏：第8页/共117页第九页，共117页。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共发射极接法例：共发射极接法IENIEP（1 1）发射区向基区注入）发射区向基区注入电子，从而形成电子，从而形成发射极电流发射极电流I IE E。IE=IEN+IEPIEN第9页/共117页第十页，共117页。（1 1）发射区向基区注入）发射区向基区注入(zh r)(zh r)电电子，从而形成发射极电流子，从而形成发射极电流IEIE。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共发射极接法例：共发射极接法IE（2 2）在基区中）在基区中电子继续向集电电子继续向集电结扩散；结扩散；少数电子与基区少数电子与基区空穴相复合，形成空穴相复合，形成I IB B电流。电流。IB复合(fh)IBEIBE第10页/共117页第十一页，共117页。（1 1）发射区向基区注入电子）发射区向基区注入电子(dinz)(dinz)，从而形成发射极电流从而形成发射极电流IEIE。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共发射极接法例：共发射极接法IE（2 2）在基区中）在基区中电子继续电子继续(jx)(jx)向集电结扩向集电结扩散；散；少数电子少数电子(dinz)(dinz)与基与基区空穴相复合，形成区空穴相复合，形成IBIB电流。电流。IB（3 3）集电区收集大部）集电区收集大部分的电子，形分的电子，形成成I IC C电流。电流。ICICNICNIBE第11页/共117页第十二页，共117页。VCCJeJcecbNNPVBBRbRc例：共发射极接法例：共发射极接法IEIBICICBOICIBIE可简化为第12页/共117页第十三页，共117页。ICIBIEIE=IC+IB故集电极与基极电流的关系为：故集电极与基极电流的关系为：BCII共射电流放共射电流放(lifng)大倍数大倍数ECII 共基极电流共基极电流(dinli)放大系数放大系数第13页/共117页第十四页，共117页。ICIBIEIE=IC+IBICIEIB=IE-IC=IE-IE=(1-)IE故集电极与基极电流的关系为：故集电极与基极电流的关系为： 11EEBCIIII=共射电流放共射电流放(lifng)大倍数大倍数共基极电流共基极电流(dinli)放大系数放大系数第14页/共117页第十五页，共117页。工程上最常用的是工程上最常用的是BJT的输入特性的输入特性(txng)和输出特性和输出特性(txng)曲线。曲线。第15页/共117页第十六页，共117页。RL+-vObcevIiB=IB+iBiC=IC+iCiE=IE+iEvBE+-+-vCE输入输入(shr)回路回路输出输出(shch)回路回路输入特性：输入特性：常数常数CEvBEBvfi输出特性：输出特性：常数常数BiCECvfi第16页/共117页第十七页，共117页。分三部分分三部分(b fen)： 死区死区 非线性区非线性区 线性区线性区iB /AvBE /VvCE =1VvCE 1VvCE =0V记住(j zh)：当vCE1时，各条特性曲线基本重合。当vCE增大时特性曲线相应的右移。251.输入特性曲线第17页/共117页第十八页，共117页。它是以它是以iBiB为参变量的一族特性为参变量的一族特性(txng)(txng)曲线。曲线。vCE/ViC /mA25BJTBJT共射接法的输出特性曲线共射接法的输出特性曲线=20A=40A=60A=80A第18页/共117页第十九页，共117页。vCE /ViC /mA25=20A=40A=60A=80A饱和区iC受vCE控制(kngzh)的区域，该区域内vCE的数值较小。此时Je正偏，Jc正偏第19页/共117页第二十页，共117页。vCE /ViC /mA25=20A=40A=60A=80A饱和区iC受vCE显著控制(kngzh)的区域，该区域内vCE的数值较小。此时Je正偏，Jc正偏。截止区iC接近零的区域(qy)，相当iB=0的曲线的下方。此时Je反偏，Jc反偏。第20页/共117页第二十一页，共117页。vCE /ViC /mA25=20A=40A=60A=80A饱和区iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较小，一般vCE0.7V（硅管）。此时(c sh)Je正偏，Jc正偏或反偏电压很小。截止区iC接近零的区域，相当iB=0的曲线(qxin)的下方。此时Je反偏，Jc反偏。放大(fngd)区iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。 此时Je正偏，Jc反偏。电压大于0.7V左右（硅管）。模电着重讨论的就是该放大区！第21页/共117页第二十二页，共117页。状状态态发发射射结结集集电电结结IC截止反偏或零偏反偏0放大正偏反偏 IB饱和正偏正偏VbVe放大放大(fngd)VcVb0UBE0集电结反向偏置集电结反向偏置UBC0UBCUBE电压放大电压放大(fngd)(电流放电流放大大(fngd)放大放大(fngd)原原理理放大的本质放大的本质功率（能量）的放大功率（能量）的放大第40页/共117页第四十一页，共117页。C1 、C2称为隔直电容称为隔直电容(dinrng)或或 耦合电容耦合电容(dinrng),该电路又该电路又称为阻容耦合放大电路。称为阻容耦合放大电路。2.3.2 共射基本放大(fngd)电路实际电路第41页/共117页第四十二页，共117页。基本共射放大电路基本共射放大电路(dinl)的简的简化化第42页/共117页第四十三页，共117页。vivo交直交直交需要(xyo)使RbRc（一般为几十倍）改成(i chn)唯一的直流电源第43页/共117页第四十四页，共117页。三极管三极管 T 起放大起放大(fngd)作用。作用。偏置电路偏置电路VCC 、Rb提供提供(tgng)电源，并使三极管电源，并使三极管工作在线性区。工作在线性区。耦合电容耦合电容C1 、C2输入耦合电输入耦合电容容C1保证信号保证信号加到发射结，加到发射结，不影响发射结不影响发射结偏置偏置(pin zh)。输出耦。输出耦合电容合电容C2保证保证信号输送到负信号输送到负载，不影响集载，不影响集电结偏置电结偏置(pin zh)。负载电阻负载电阻RC、RL将变化的集电极电流转换为电压输出。阻容耦合共射放大电路第44页/共117页第四十五页，共117页。 输入信号通过耦合电容加在三极管的发射结于是(ysh)有下列过程：o2cccbbbe1ivCvRiiiivCvc三极管放大(fngd)作用 变化的 通过 转变为变化的输出cicR第45页/共117页第四十六页，共117页。首先首先(shuxin)交代各物理量表示交代各物理量表示方法及其含义：方法及其含义： VBE，VCE，VI，VO IB，IC，IE，II vi，vo，vbe， ib，ic，ie，ii表示(biosh)“直流量”：大写字母大写下标表示(biosh)“交流量”的瞬时值：小写字母小写下标 vBE，vCE，vI，vO iB，iC，iE，iI，iO表示“直流量交流量”：小写字母大写下标2.3.3 放大电路静态分析第46页/共117页第四十七页，共117页。 Vc，Vb，Ve，Vi Ib，Ic，Ie，Ii表示“交流量的向量(xingling)形式”：大写字母小写下标头上(tu shn)点表示(biosh)“交流量”的有效值：大写字母小写下标，iebciebcIIIIVVVV请详细参阅教材P21表述。第47页/共117页第四十八页，共117页。 静态静态: : 时，放大电路的工作状态，时，放大电路的工作状态，也称也称直流工作状态直流工作状态。 (Q点点)0iv 放大电路(dinl)建立正确的静态，是保证动态工作的前提。分析放大电路(dinl)必须要正确地区分静态和动态，正确地区分直流通路和交流通路。 动态动态: : 时，放大电路的工作状时，放大电路的工作状 态，也称态，也称交流工作状态交流工作状态。0iv第48页/共117页第四十九页，共117页。vivoCb1Cb2断开断开直流通直流通(litng)路路 能通过直流的通路。提能通过直流的通路。提供供Q点点bBECCBQRVVIBQCQII CCQCCCEQRIVV 固定(gdng)偏置例.2.2直流通路直流通路IB偏置电阻偏置电流第49页/共117页第五十页，共117页。1.放大电路(dinl)在接入正弦信号时的工作情况设输入设输入(shr)(shr)电压电压vi=0.02sint(V)vi=0.02sint(V)vBE=VBE+vbe iB=IB+ibvCE=VCE+vce iC=IC+ic各分量都在原来静态直流量的基础上叠加了一个各分量都在原来静态直流量的基础上叠加了一个交流量，如下：交流量，如下：第50页/共117页第五十一页，共117页。 共射极放大电路共射极放大电路(dinl)中的电压中的电压、电流波形、电流波形uCE = VCC - iC RCuBE = UBE + ui uo = uCE - UCE反相反相第51页/共117页第五十二页，共117页。vivoCb1Cb2vivo交流通路交流通路ibieic非线性部分(b fen)线性部分(b fen)短路(dunl)短路V=0 直流电源相当于对地短路分析性能指标第52页/共117页第五十三页，共117页。 在输出特性曲线上，作出直流负载线在输出特性曲线上，作出直流负载线 VCE=VCCiCRc，与，与IBQ曲线的交点即为曲线的交点即为Q点，从而点，从而(cng r)得到得到VCEQ 和和ICQ。 在直流通路中估算在直流通路中估算IBQ。2.3.5 图解(tji)分析法CcCCCERiVv 为一直线为一直线ic0 0时，时，vCE=VCC M点点vCE0 0时，时，CCCcRVi 且斜率为且斜率为-1/RCN点点1.确定(qudng)静态工作点直流负载线静态工作点第53页/共117页第五十四页，共117页。交流交流(jioli)负载线负载线其斜率其斜率(xil)为为-1/RL RL= RLRc， 是交流负载电阻。是交流负载电阻。 交流负载线与直流负载线交流负载线与直流负载线相交相交Q点。点。交流通路-交流负载线-波形LCcCECERIiUv)(第54页/共117页第五十五页，共117页。 根据根据(gnj)vI的波形，在的波形，在BJT的输入特性曲线图上画出的输入特性曲线图上画出vBE 、 iB 的波的波形形3.3.根据根据vIvI的波形的波形(b xn)(b xn)求求iB (iB (不要求不要求) )tsinimVi viBEBEvvV第55页/共117页第五十六页，共117页。4. 根据根据(gnj)iB的变化范围在输出特性曲线图上画出的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和和vCE 的波形的波形cCCCCERiV v反相反相动态工作(gngzu)范围第56页/共117页第五十七页，共117页。AiCuCEvo可输出(shch)的最大不失真信号合适(hsh)的静态工作点5.Q5.Q点对波形点对波形(b xn)(b xn)影响影响将Q点选在交流负载线AB的中央中央，可以获得最大的不失真输出，即可以得到最大的动态工作范围即：BQ=AQBQibVCESVCEA第57页/共117页第五十八页，共117页。截止截止(jizh)(jizh)失真的失真的波形波形 NPN管顶部管顶部(dn b)削平削平Q Q点过低点过低信号信号(xnho)(xnho)进入截进入截止区止区第58页/共117页第五十九页，共117页。饱和失真的饱和失真的(zhn (zhn de)de)波形波形NPN底部削平底部削平(xupng)Q Q点过高点过高信号信号(xnho)(xnho)进入饱和区进入饱和区例2.32.152.14第59页/共117页第六十页，共117页。思路：将非线性的思路：将非线性的BJT等效等效(dn xio)成一个线性电路成一个线性电路适用范围：放大电路的输入信适用范围：放大电路的输入信号是变化量且电压号是变化量且电压(diny)很小很小时适用时适用第60页/共117页第六十一页，共117页。BJT双口网络双口网络)mA()mV(26)1 (100EQbeIr1.三极管的小信号(xnho)等效电路rbb第61页/共117页第六十二页，共117页。（1）利用）利用(lyng)直流通路求直流通路求Q点点 共射极放大共射极放大(fngd)电路电路bBEQBBBQRVVI一般一般(ybn)硅管硅管VBEQ=0.7V，锗管，锗管VBEQ=0.2V， 已知。已知。BQCQIILCQcCEQCCCEQ)(RIRVVV2.放大电路的小信号等效电路及其分析vivoCb1Cb2第62页/共117页第六十三页，共117页。vivoCb1Cb2vivo交流通路交流通路ibieic（1 1）画出放大）画出放大(fngd)(fngd)电电路的交流通路的交流通路路（2）画小信号）画小信号(xnho)等效电路等效电路第63页/共117页第六十四页，共117页。vbeibicvceibbecvivo交流通路交流通路ibieic（2 2）将交流通路）将交流通路(tngl)(tngl)中的三极管用等效电路代替中的三极管用等效电路代替第64页/共117页第六十五页，共117页。vbeibicvceibbecvivo交流通路交流通路ibieicRb+vi第65页/共117页第六十六页，共117页。vbeibicvceibbecvivo交流通路交流通路ibieicRb+viRc+voRL第66页/共117页第六十七页，共117页。)(bebbirRi vbcii 则电压则电压(diny)增益为增益为beLcbebLcbbebLccio)/()/()/(rRRriRRiriRRiAvvv（可作为（可作为(zuwi)公式）公式）电压电压(diny)增益增益（3）求放大电路动态指标）求放大电路动态指标负号表示输出电压与输入电压反相SViVoVcI第67页/共117页第六十八页，共117页。SViVoVRiiiiIVRbRIbRiIIIbbeibirVRVbebebirrRR/输入电阻输入电阻第68页/共117页第六十九页，共117页。coooRIVR所以所以(suy)：根据根据(gnj)定义：定义：oI0,ooosL=VRIVRoV+-iIbI0cI输出电阻输出电阻第69页/共117页第七十页，共117页。bebiiirRivR| coRR CLLbeLbbebLbiovRRRrRriRivvA|, ibicivivo小结小结(xioji(xioji)例2.4第70页/共117页第七十一页，共117页。1.先确定(qudng)Q点（IBQ、ICQ、VCEQ）方法：方法： 近似估算法近似估算法 图解法图解法2.求Q点处的和rbe通常通常(tngchng)(tngchng)会给会给出出mAImVVrrEQTbbbe 1IEQ=IBQ+ICQICQ第71页/共117页第七十二页，共117页。3.画出放大(fngd)电路的微变等效电路4.列出电路方程并求解【一般要求(yoqi)增益、输入电阻和输出电阻】第72页/共117页第七十三页，共117页。小信号模型分析法就是把非线性的三极管线性化，这样具有(jyu)非线性元件的放大电路就转化成为我们熟悉的线性电路了。经过(jnggu)线性化的三极管等效电路为：称为简化的H参数(cnsh)小信号模型（或微变等效电路）第73页/共117页第七十四页，共117页。2.4 2.4 静态点稳定静态点稳定(wndng)(wndng)电路电路第74页/共117页第七十五页，共117页。vivoRb1Rb2Cb1Cb2vivoCb2Cb1+iB固定偏流(pin li)电路bCCBQRVI固定固定射极偏置(pin zh)电路旁路电容第75页/共117页第七十六页，共117页。vivoRb1Rb2Cb1Cb2Rb1Rb2VBVEI1I2直流通路VBE+ +- -目标目标(mbio)(mbio)：温度变化时，使：温度变化时，使ICIC维持恒维持恒定。定。 如果如果(rgu)(rgu)温度变化时，温度变化时，b b点电位能基本不点电位能基本不变，则可实现变，则可实现Q Q点的稳定。点的稳定。第76页/共117页第七十七页，共117页。Rb1Rb2VBVEI1I2直流通路VBE+ +- -（1 1）Q Q点的估算点的估算( sun):( sun):【IBQIBQ、ICQICQ、VCEQVCEQ】CCb2b1b2BQVRRRVeBQRVRVVIIeBEQBQEQCQ)(ecCQCCeEQcCQCCCEQ RRIVRIRIVVeBQRVII CQBQ第77页/共117页第七十八页，共117页。bec第78页/共117页第七十九页，共117页。vivoRb1Rb2Cb1Cb2旁路(pn l)电容iVoVb bc ce e微变等效电路第79页/共117页第八十页，共117页。iVoVb bc ce e求电压(diny)增益ioVVVA beLcbebLcbioVrRRrIRRIVVA/ 第80页/共117页第八十一页，共117页。iVoVb bc ce e求输入电阻iiiIVRRe=0，代入无旁路，代入无旁路(pn l)电容时输入电阻表达电容时输入电阻表达式式 ebeb2b1iRrRRR)1 (/ 有有bebebbirrRRR /21小！第81页/共117页第八十二页，共117页。coRR iVoVb bc ce e求输出电阻 LSRVoooIVR0第82页/共117页第八十三页，共117页。2.5.1 共集电极放大(fngd)电路电路(dinl)结构2.5 2.5 共集电极电路共集电极电路(dinl)(dinl)和共和共基极电路基极电路(dinl)(dinl)又称又称射极输出器射极输出器第83页/共117页第八十四页，共117页。)/)/LebeLeio)(1)(1RRrRRVVAV）（但但小小于于11 )/)/LebeLe(RRrRR为正值为正值, ,表明输出电压与输入电压同相。表明输出电压与输入电压同相。VA又称电压(diny)跟随器第84页/共117页第八十五页，共117页。共集电极放大电路(dinl)的特点：电压放大倍数(bish)1（略小于1），对电压基本无放大作用；输入阻抗(sh r z kn)高,对信号源影响小；输出阻抗小,带负载能力强。输出电压与输入电压同相；电压跟随器对电流具有放大作用。第85页/共117页第八十六页，共117页。（1）放在多级放大器的输入）放在多级放大器的输入(shr)端，提高端，提高整个放大器的输入整个放大器的输入(shr)电阻。电阻。（2）放在多级放大器的输出）放在多级放大器的输出(shch)端端，减小整个放大器的输出，减小整个放大器的输出(shch)电阻。电阻。（3）放在两级之间，起缓冲作用。）放在两级之间，起缓冲作用。第86页/共117页第八十七页，共117页。2.5.2 共基极电路(dinl)电路(dinl)结构+S+Vb11b2ui-u+2SCCR-RCCRcRR+uLo-eRCBRe：引入直流负反馈：引入直流负反馈以稳定以稳定(wndng)工作工作点点QRb1、Rb2：是偏置电阻，为了建立合适的Q点而加的。第87页/共117页第八十八页，共117页。三种(sn zhn)组态比较组态电压增益（） 电流放大输入电阻（Ri）输出电阻（Ro）应用情况共射放大电路较大，与Vo反相有电流放大 适中较大RC频带较窄，常作为低频放大单元电路共集放大电路与Vo同相，有电压跟随特性,不放大电压有电流放大 最大最小常用于电压放大的输入、输出级共基放大电路较大，数值与共射同,与Vo同相 无电流放大 小较大RC在三种组态中其频率特性最好，常用于宽带放大电路第88页/共117页第八十九页，共117页。其 中其 中(qzh(qzhng)ng)上上限限频频率率Hf普通音响系统放大电路普通音响系统放大电路(dinl)(dinl)的幅频响应的幅频响应下下限限频频率率Lf称称为为带带宽宽LHffBW HLH fBWff 时时，当当2.6.1 放大(fngd)电路的频率特性与通频带2.62.6多级放大电路多级放大电路1.放大电路的频率特性与通频带第89页/共117页第九十页，共117页。becRb+-sVReRcRL+-oVRsCb1CeCb2完全等效电路voRb1Rb2Cb1Cb2vsRs+-Rb=Rb1/Rb22.单极放大电路(dinl)的频率特性分析分析(fnx)该电路的低频响应时，不应该再忽略隔直电容和射极旁路电容低频(dpn)主要影响第90页/共117页第九十一页，共117页。beLrRVVAiovM -0Rb= Rb1/ Rb2Ri=Rb / rbe Ro=RcbeLbebsbebrRrRRrRVVAsovsM /-0中频时:C1、C2 、Ce容抗较小，可视为短路； C容抗较大(jio d)，可视为开路。等效电路如图。第91页/共117页第九十二页，共117页。 将全频段小信号模型(mxng)中的C1、C2和Ce短路，即可获得高频段小信号模型(mxng)微变等效电路，如图所示。第92页/共117页第九十三页，共117页。1)RC1)RC耦合耦合第一级第二级CR2.6.2 多级放大(fngd)电路的分析1.耦和方式(fngsh)第93页/共117页第九十四页，共117页。RVVVC CC 1oT2T1RB BViRC 2Rb1b2vivo优点：低频性能好， 易于(yy)继集成缺点：静态点相互影响 （温度漂移问题）第94页/共117页第九十五页，共117页。)j ()j ()j (io VVAV )j ()j ()j ()j ()j ()j (-1)o(oo1o2io1 nnVVVVVV )j ()j ()j (21 VnVVAAA l 前级的开路电压前级的开路电压(diny)是下级的信号源电压是下级的信号源电压(diny)l 前级的输出阻抗是下级前级的输出阻抗是下级(xij)的信号源阻抗的信号源阻抗l 下级下级(xij)的输入阻抗是前级的负载的输入阻抗是前级的负载2 多级放大电路的性能分析第95页/共117页第九十六页，共117页。则单级的上下限频率处的增益为则单级的上下限频率处的增益为当两级增益和频带均相同当两级增益和频带均相同时，时，。 707. 0M1VA两级的增益为两级的增益为。 5 . 0)707. 0(M122M1VVAA 即两级的带宽小于单级带宽。即两级的带宽小于单级带宽。结论：将几级放大电路(dinl)串联起来后，总电压增益为各单级电路(dinl)电压增益的乘积，较单级时提高了，但fL及fH，通频带变窄了。第96页/共117页第九十七页，共117页。2.7.1 反馈(fnku)的基本概念 将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回到输入(shr)(shr)回路的过程。回路的过程。2.7 2.7 反馈反馈(fnku)(fnku)放大电路放大电路第97页/共117页第九十八页，共117页。第98页/共117页第九十九页，共117页。基本放大电路基本放大电路AdX oX 反馈网络反馈网络FfX 放大：放大：doXXA 迭加：迭加：fidXXX A称为开环称为开环放大放大(fngd)倍数倍数iX + 反馈：反馈：ofXXF AF称为称为(chn wi)闭环闭环放大倍数放大倍数AF=Xo / Xi输出输出(shch)信号信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号净输入信号净输入信号F称为反馈系数称为反馈系数设设Xf与与Xi同相同相负反馈放大器负反馈放大器第99页/共117页第一百页，共117页。1.1.正反馈与负反馈正反馈与负反馈正反馈：正反馈：负反馈：负反馈：反馈信号增强了外加输入信号的作用，使得净输反馈信号增强了外加输入信号的作用，使得净输入量增加入量增加(zngji)(zngji)，最终使，最终使AFAF。反馈信号削弱了外加输入信号的作用，使得反馈信号削弱了外加输入信号的作用，使得(sh (sh de)de)净输入量减小，最终使净输入量减小，最终使AFAF。第100页/共117页第一百零一页，共117页。例例 2.42.4判别判别(pnbi)(pnbi)方法：瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着方法：瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率 （正斜率或负斜率，用（正斜率或负斜率，用“+”“+”、“-”“-”号表示）。号表示）。负反馈第101页/共117页第一百零二页，共117页。直流反馈直流反馈(fnku)：交流交流(jioli)反馈：反馈：反馈量中只含有直流量，或者说，反馈量中只含有直流量，或者说，只在直流通路只在直流通路中存在的反馈中存在的反馈。反馈量中只含有交流量，或者说，反馈量中只含有交流量，或者说，只在交流只在交流通路中存在的反馈通路中存在的反馈。第102页/共117页第一百零三页，共117页。3.3.串联反馈串联反馈(fnku)(fnku)与并联反与并联反馈馈(fnku)(fnku)由反馈网络在放大电路输入由反馈网络在放大电路输入(shr)端的连接方式判端的连接方式判定定串联串联串联：输入以电压串联：输入以电压(diny)形式求和（形式求和（KVL） -vi+vid+vf=0 即即 vid=vi- vf并联：并联：输入以电流形式求和输入以电流形式求和（KCLKCL） ii i- -iidid- -if f= =0 即即 iidid= =ii i- -if f并联并联第103页/共117页第一百零四页，共117页。（a a）反馈量与输入量在不同输入端，对应的）反馈量与输入量在不同输入端，对应的是电压是电压(diny)(diny)求和，说明是串联反馈；求和，说明是串联反馈；（b b）反馈量与输入量在同一输入端，对应的是电流求）反馈量与输入量在同一输入端，对应的是电流求和，说明和，说明(shumng)(shumng)是并联反馈；是并联反馈；第104页/共117页第一百零五页，共117页。4.4.电压电压(diny)(diny)反馈与电流反反馈与电流反馈馈 电压反馈与电流反馈由反馈网络电压反馈与电流反馈由反馈网络(wnglu)在放大电路输在放大电路输出端的取样对象决定出端的取样对象决定电压电压(diny)反馈：反馈信号反馈：反馈信号xf和输出电压和输出电压(diny)成比例，成比例，即即xf=Fvo电流反馈：反馈信号电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即与输出电流成比例，即xf=Fio 并联结构并联结构串联结构串联结构第105页/共117页第一百零六页，共117页。方法二：将负载方法二：将负载RL开路（即开路（即RL=），致使），致使i0=0，从而，从而使使iF=0，即由输出引起的反馈，即由输出引起的反馈(fnku)信号消失了，可以信号消失了，可以确定为电流反馈确定为电流反馈(fnku)。判断判断(pndun)方法：方法：第106页/共117页第一百零七页，共117页。电压负反馈：稳定输出电压，具有电压负反馈：稳定输出电压，具有(jyu)(jyu)恒压恒压特性特性串联串联(chunlin)(chunlin)反馈：输入端电反馈：输入端电压求和（压求和（KVLKVL）电流负反馈：稳定输出电流负反馈：稳定输出(shch)(shch)电流，具有恒流特电流，具有恒流特性性并联反馈：并联反馈：输入端输入端电流电流求和（求和（KCLKCL）特点小结：特点小结：第107页/共117页第一百零八页，共117页。5.5.负反馈放大电路负反馈放大电路(dinl)(dinl)的四的四种组态种组态 电压串联(chunlin)负反馈 电压并联负反馈 电流串联(chunlin)负反馈 电流并联负反馈第108页/共117页第一百零九页，共117页。对于对于(duy)三极管三极管电路：电路： 若反馈信号(xnho)与输入信号(xnho)同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈。 若反馈(fnku)信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈(fnku)。小知识第109页/共117页第一百一十页，共117页。开环增益开环增益idoxxA ofxxF 反馈系数反馈系数iofxxA 闭环增益闭环增益因 为因 为( y n wi)fiidxxx 所以所以(suy)iofxxA fidoxxx FxAxxooo/ 已知已知AFA 1fidixxx 闭环增益闭环增益(zngy)的一般的一般表达式表达式记住记住AFAA1f2.7.2 负反馈放大器的计算第110页/共117页第一百一十一页，共117页。一般一般(ybn)负反馈负反馈称为反馈深度称为反馈深度)1(FA 时，时， 11 )1( FA， fAA 时，时， 11 )2( FA深度深度(shnd)负负反馈反馈正反馈正反馈时，时， 11 )3( FA， fAA 自激振荡自激振荡时，时， 01 )4( FA， f A即即FAAA 1f|1|FA f第111页/共117页第一百一十二页，共117页。闭环时闭环时FAAA 1f对对A求导得求导得AAFAFAAFAA1111)1 (1dd2f只考虑只考虑(kol)(kol)幅值有幅值有AFAA 1fAAAFAAd11dff 即闭环增益即闭环增益(zngy)相对变化量比开环减相对变化量比开环减小了小了1+AF另一方面另一方面, ,在深度在深度(shnd)(shnd)负反馈条负反馈条件下件下FA1f 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。1. 1. 增益稳定性的提高增益稳定性的提高2.7.3负反馈对放大器性能的影响第112页/共117页第一百一十三页，共117页。Auiufuiuoud加反馈加反馈(fnku)前前加反馈加反馈(fnku)后后AF+ 失真失真(sh zhn)改善改善uouo2 2 非线性失真减小非线性失真减小第113页/共117页第一百一十四页，共117页。 无反馈(fnku)时放大器的通频带： fbw= f HfL f H 有反馈(fnku)时放大器的通频带： fbwf= f HffLf f Hf可以证明：可以证明：fbwf = (1+AF) fbw放大器的一个重要特性放大器的一个重要特性(txng)：增益与通频带之积为常数。：增益与通频带之积为常数。 即：即： Amf fbwf= Am fbw020lg|A|（dB）F（Hz） Am fL fH fLf fHf Amf3.3.扩展通频带扩展通频带 负反馈对放大电负反馈对放大电路性能的改善，是以路性能的改善，是以牺牲增益为代价的。牺牲增益为代价的。第114页/共117页第一百一十五页，共117页。串联串联(chunlin)(chunlin)负反馈负反馈 并联并联(bnglin)(bnglin)负反馈负反馈 电压电压(diny)(diny)负反馈负反馈 电流电流负反馈负反馈 增大输入电阻增大输入电阻减小输入电阻减小输入电阻减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流iiid)1()1(RAFiAF v闭环输入电阻闭环输入电阻 Rifif= =vi i/ /ii i4. 4. 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻闭环输入电阻闭环输入电阻AFRR1iif闭环输出电阻闭环输出电阻TTofiRv 闭环输出电阻闭环输出电阻oTTof)1(RFAiRs v第115页/共117页第一百一十六页，共117页。电压(diny)稳定电压电压(diny)负负反馈反馈电流稳定电流负反馈电流负反馈输入电阻小串联负反馈串联负反馈输入电阻大并联负反馈并联负反馈电压源串联负反馈串联负反馈电流源并联负反馈并联负反馈第116页/共117页第一百一十七页，共117页。