模拟电路基础：第5章 基本放大电路（第十五讲）

第第5章章 基本放大电路基本放大电路一、放大电路的组成及分析方法一、放大电路的组成及分析方法二、二、放大电路的稳定偏置放大电路的稳定偏置三、各种基本组态放大电路的分析与比较三、各种基本组态放大电路的分析与比较四、四、放大电路的频率响应放大电路的频率响应五、一般组合放大电路五、一般组合放大电路 二、放大电路的稳定偏置二、放大电路的稳定偏置（一）温度对工作点的影响（二）射极偏置电路（三）电流源偏置电路23（三）（三）电流源偏置电路电流源偏置电路 直流电流源的输出阻抗很高，直流电流源的输出阻抗很高，能提供恒定的直流电流，所以通能提供恒定的直流电流，所以通常还采用直流电流源给三极管，常还采用直流电流源给三极管，特别是集成运放中的三极管提供特别是集成运放中的三极管提供直流偏置。直流偏置。4 1.1.电流源电路在模拟集成电路中用于稳电流源电路在模拟集成电路中用于稳定静态工作点，这对直接耦合放大器是非常定静态工作点，这对直接耦合放大器是非常重要的。重要的。2.2.用电流源做有源负载，可获得增益高用电流源做有源负载，可获得增益高、动态范围大的良好特性。、动态范围大的良好特性。3.3.在模拟集成电路中，常用的电流源电在模拟集成电路中，常用的电流源电路有：路有：镜象电流源、精密电流源、微电流镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源、跨导线性电路等。源、多路电流源、跨导线性电路等。51.1.简单的直流电流源简单的直流电流源 三极管的集电极电三极管的集电极电流是一个受发射结电流是一个受发射结电压控制的电流源。如压控制的电流源。如图所示为一简单直流图所示为一简单直流电流源电路。电流源电路。当三极管工作在放当三极管工作在放大区时，大区时，I Io o表示为表示为6)/1(21EBBbeEceoRRRrRrREBEBoRUUI)()(212BBBCCBRRRVUI Io o在一定范围内恒定在一定范围内恒定（与负载无关）。（与负载无关）。恒流源的输出电阻恒流源的输出电阻R Ro o为为7RUVIBECCREF12.2.镜像电流源镜像电流源 镜象电流源的特点镜象电流源的特点是工作三极管的集电极是工作三极管的集电极电流是电流源电路的镜电流是电流源电路的镜象象(电流相等）电流相等）REFCII2考虑对称性考虑对称性)/21/(2REFCII考虑考虑2222122CREFBREFCCIIIIII82221REFCII改进型镜像电流改进型镜像电流源电路如图所示源电路如图所示REFCII2当当较大时，有较大时，有VTVT3 3的引入改善了电流传输精度的引入改善了电流传输精度92211RIRIEE3.3.比例电流源比例电流源 增加了两个发射极电阻增加了两个发射极电阻R R1 1、R R2 2。忽略基极电流忽略基极电流REFCEECIRRIRRIRRII2112112122缺点：缺点：准确性受电源准确性受电源V VCCCC波动的影响波动的影响 难以实现微安级偏置电流难以实现微安级偏置电流10ECSCSCTBEBERIIIIIUUU2221121)ln(lnEBEBECRUUI212ECEEBEBERIRIUU22214.4.微电流源微电流源212lnCCETCIIRUITBETBEUuSUuSCeI)1e(II)(21SSII 通过接入通过接入Re电阻得到一个比基电阻得到一个比基准电流小许多倍的微电流源，适准电流小许多倍的微电流源，适用微功耗的集成电路中。用微功耗的集成电路中。11RUVIIEBCCQCQC235.5.直流电流源应用直流电流源应用 用直流电流源替代电阻用直流电流源替代电阻R RC C，解决解决R RC C的选择对静态工作点的选择对静态工作点和放大倍数带来的影响。对和放大倍数带来的影响。对共发射极放大电路有：共发射极放大电路有：VTVT1 1、VTVT2 2、R R及及V VCCCC构成镜构成镜像电流源，给像电流源，给VTVT3 3提供直流工提供直流工作点作点I IC3QC3Q。CCCCERIEUbeCurRA有源负载有源负载6.6.多电流源多电流源 通过一个基准电流源稳定通过一个基准电流源稳定多个三极管的工作电流，多个三极管的工作电流，即可构成多路即可构成多路电流源。电流源。一个基准电流一个基准电流IREF可获得多个恒定电流可获得多个恒定电流IC2、IC312三、各种基本组态放大电路的分析与比较（一）共基组态基本放大电路（二）共集组态基本放大电路（三）场效应管放大电路（四）共源组态基本放大电路（五）共漏组态基本放大电路（六）各种组态放大电路的比较14各种各种基本组态放大电路的分析与比较基本组态放大电路的分析与比较 前面重点讨论了用三极管构成的共发前面重点讨论了用三极管构成的共发射极放大电路，用三极管还可以构成共射极放大电路，用三极管还可以构成共基极、共集电极组态放大电路，用场效基极、共集电极组态放大电路，用场效应管可以构成共源极、共漏极和共栅极应管可以构成共源极、共漏极和共栅极组态放大电路。组态放大电路。15（一）（一）共基极放大电路共基极放大电路共基放大电路共基放大电路直流通路直流通路16RiRo17 共基极放大电路的交流通路共基极放大电路的交流通路18 共基极放大电路的微变等效电路共基极放大电路的微变等效电路19beLCiourRRuuA)/(bebiriu)/(LCboRRiu和共发射电路相和共发射电路相同，但符号相反同，但符号相反201/beEiEirRRRR求输入电阻求输入电阻R Ri i的电路如图所示的电路如图所示输出电阻输出电阻R RO O：CoRR 21 共基极放大电路共基极放大电路共基放大电路共基放大电路直流通路直流通路22特点：特点：共基电路输入电阻较小共基电路输入电阻较小;输出电阻与共输出电阻与共射电路相等射电路相等;电流增益近似等于电流增益近似等于1;1;电压增电压增益与共射电路绝对值相等，方向相反。益与共射电路绝对值相等，方向相反。直流工作点的温度稳定性好。直流工作点的温度稳定性好。共基电路可工作在较高的频率。共基电路可工作在较高的频率。23例例 在图示电路中，三极管在图示电路中，三极管=99=99，V VCCCC=12V=12V，r rs s=500=500，R RB1B1=47K=47K，R RB2B2=10K=10K，R RC C=3K=3K，R RE E=1K=1K，R RL L=3K=3K，C C1 1、C C2 2、C C3 3可视为交流短路。求可视为交流短路。求A Au u、A Ausus、R Ri i和和R Ro o24VVRRRUCCBBBB1.2212解解 (1)(1)静态分析：静态分析：mARUUIEBEQBEQ4.1mAIIEQCQ4.1VIRIRVUEQECQCCCCEQ4.625Krbe06.24.126)1(200(2)(2)动态分析：动态分析：6.2099106.2/11/beEirRR2685.2siiusiiosousrRRAuuuuuuAKRRCo3(2)(2)动态分析：动态分析：1.72)/(beLCurRRA27射极输出器射极输出器（二）（二）共集电极放大电路共集电极放大电路281 1、静态分析、静态分析IBIEEBEBECRUUII)1/(EBIIEECCCERIVURB1+VCCRE直流通道直流通道RB2CCBBBBVRRRU212UB292 2、动态分析、动态分析交流通道交流通道微变等效电路微变等效电路30LeoRIULELRRR/LbRI）（1LebebiRIrIULbbebRIrI)1(LbbebLbuRIrIRIA)1()1(LbeLRrR)1(1）（1)1)电压放大倍数电压放大倍数rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI311.,)1(LbeRr所以所以1uA2.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。结论：结论：LbeLuR)(rRA11）（322)2)输入电阻输入电阻RBbiIII输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级输入电阻较大，作为前一级的负载，对前一级的放大倍数影响较小且取得的信号大。的放大倍数影响较小且取得的信号大。R)1(r/RIURLbeBiiirbeiUbIRERLRBoUcIbIiIRBIBiRBRUILbeibR)(rUI1333)3)输出电阻输出电阻用加压求流法求输出电阻。用加压求流法求输出电阻。robIiIrbeRERBcIbISURSrbeRERBRSbIcIbIiIeIUIebbIIIIEsbesbeRURrURrUBssR/RR:设电源置电源置0IURo)11/(1EsbeRRr1/sbeERrR34一般：一般：1sbeERrR所以：所以：1RrRsbeo射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。IURo)11/(1EsbeRRr1/sbeERrR 所谓所谓带负载能力强带负载能力强，是指当负载变化时，放，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。大倍数基本不变。35例例:已知射极输出器的参数如下：已知射极输出器的参数如下：=99=99，V VCCCC=12V=12V 、r rS S=500=500 、R RB1B1=47k=47k，R RB2B2=10k=10k，R RE E=1k=1k，R RL L=3k=3k，C C1 1、C C2 2可可视为交流短路视为交流短路1.1.求求A Au u、A Aus us、R Ri i和和R Ro o 。2.2.R RL L=1k=1k 和和时时，求求A Au u。36VVRRRUCCBBBB1.2212mARUUIEBEQBEQ4.1R RB1B1=47k=47k，R RB2B2=10k=10k，R RE E=1k=1k，R RL L=3k=3k，=99=99，V VCCCC=12V=12Vk06.2(mA)26(mV)(1)(200EQbeIrVIRVUmAIIEQECCCEQEQCQ6.104.1解解:(1):(1)静态分析静态分析37R RB1B1=47k=47k，R RB2B2=10k=10k，R RE E=1k=1k，R RL L=3k=3k，=99=99，V VCCCC=12V=12V，r rbebe=2.06 k=2.06 k,r rS S=500=500 (2)(2)动态分析动态分析rbeiUbIRERLRBoUcIbIiI微变等效电路微变等效电路)/)(1()/(1LEbeLEuRRrRRA）（7.4K)R/R()1(r/R/RRLEbe2B1Bi93.05.04.74.7973.0rRRAAsiiuus973.0)3/1(10006.2)3/1(10038R RB1B1=47k=47k，R RB2B2=10k=10k，R RE E=1k=1k，R RL L=3k=3k，=99=99，V VCCCC=12V=12V，r rbebe=2.06 k=2.06 k ,r rS S=500=500 241R/R/rr/RR2B1BsbeEorbeRERBrSbIcIbIiIeIUI39 R RL L=1k=1k 时时(3)(3)R RL L=1k=1k 和和 时，时，求求A Au u。比较：比较：空载时空载时,A Au u=0.980=0.980R RL L=3k=3k 时时,A Au u=0.973=0.973R RL L=1k=1k 时时,A Au u=0.960=0.960 R RL L=时时LbeLuRrRA)1(1）（960.0)1/1(10006.2)1/1(100uA980.0110006.21100uA可见：可见：射极输出器射极输出器带负载能力强。带负载能力强。40射极输出器的使用射极输出器的使用1.1.将射极输出器放在电路的首级，可以将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。提高输入电阻。2.2.将射极输出器放在电路的末级，可以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。降低输出电阻，提高带负载能力。3.3.将射极输出器放在电路的两级之间，将射极输出器放在电路的两级之间，可以起到电路的匹配作用。可以起到电路的匹配作用。41P162-163P162-163：1 1、题题5.6(5.6(RcRc接接VTVT的的c c)2 2、题题5.75.7（=100=100）3 3、题题5.95.9习题习题42第十五讲 结束模拟电子电路模拟电子电路基础基础叶桦叶桦四牌楼校区：自动化学院四牌楼校区：自动化学院 中心楼中心楼208室室Email:13601588921