第11章--基本放大电路课件

第第1111章章 基本放大电路基本放大电路 2.放大电路种类：放大电路种类：引言：引言：a.电压放大器：放大器：输入信号很小，要求入信号很小，要求获得不得不失真的失真的较大的大的输出出压，也称小信号，也称小信号放放大器。大器。b.功率放大器：功率放大器：输入信号入信号较大，要求放大器大，要求放大器输出足出足够的功率，也称大信号放大器。的功率，也称大信号放大器。放大电路是电子技术中广泛使用的放大电路是电子技术中广泛使用的电路之一，其作用是将微弱的电路之一，其作用是将微弱的 输入输入信号（电压、电流、功率）不失真地信号（电压、电流、功率）不失真地放大到负载所需要的数值。放大到负载所需要的数值。1.作用：作用：11.1 基本基本放大放大电路主路主要性能及分析方法要性能及分析方法 一一、放大、放大电路的主要性能指路的主要性能指标：放大电路+-usRs+-uoRL+-uiRiRoiiious：信号源（正弦波）放大电路+-usRs+-uoRL+-uiRiRoiiioRs：信号源内阻放大电路+-usRs+-RL+-RiRouiuoiiioui、ii ：放大器的放大器的输入入电压、电流流uo、io ：放大器的放大器的输出出电压、电流流放大电路+-usRs+-uoRL+-uiRiRoiiio1.放大倍数：放大倍数：电压放大倍数电压放大倍数 Au =或或 Au=放大电路+-usRs+-uoRL+-uiRiRoiiio2.输入入电阻阻Ri定定义：Ri=是是从放大器从放大器输入端看入端看进去的等效去的等效电阻。电阻。放大电路+-usRs+-uoRL+-uiRiRoiiio 对RL而言，放大器提供而言，放大器提供uo、io，可等效，可等效为一个信号源，其内阻即一个信号源，其内阻即为RO，RO越小，越小，uo越接近越接近uo（开路（开路电压）即）即uo受受RL影响小，影响小，这是我是我们所希望的。所希望的。Ro的的意意义：放大电路+-usRs+-uoRL+-uiRiRoiiiouo=uo RL/（RL+RO）RO=（uo/uo）1 RL 4.通频带通频带放大器的放大器的频率特性率特性为：Au（j.f）=Au(f)(f)其中其中Au(f)为幅幅频特性；特性；(f)为相相频特性特性幅幅频特性：特性：BW0.7=fH fL 称称为通通频带Au(f)AumAum/2BW0.7f/Hz0fLfH低频段中频段高频段5.电压传输特性及非特性及非线性失真性失真uo=f（ui）ui较小小时 uo与与ui成成线性关系性关系ui较大大时 晶体管晶体管进入非入非线性区域性区域线性关系，造成的失真性关系，造成的失真为非非线性失真。性失真。uo与与ui不再是不再是uouom0uimui（一）放大电路的组成（一）放大电路的组成交流交流电压放大器放大器1.ui：微弱的交流：微弱的交流输入信号入信号 uo：放大后的交流：放大后的交流输出信号出信号+VCC+ui+C1RBRCRL+C2V+uo二、放大电路的分析方法二、放大电路的分析方法+-ui+C1RBRCRL+C2V+-uo+VCC2.CC（几伏几十伏）：恒（几伏几十伏）：恒压源。源。是是电路的能源；保路的能源；保证集电结集电结反偏。反偏。+-ui+C1RBRCRL+C2V+-uo+VCC3.V：电路中的放大元件，是整个路中的放大元件，是整个电路路的核心。的核心。4.实质上是一个上是一个电流控制元件。流控制元件。4.RC（几千几十千欧姆）：（几千几十千欧姆）：+-ui+C1RBRCRL+C2V+-uo+VCC将将以以实现电压放大。放大。5.R：负载。+-ui+C1RBRCRL+C2V+-uo+VCC6.R（几十千几百千欧姆）：（几十千几百千欧姆）：+-ui+C1RBRCRL+C2V+-uo+VCC基极偏置基极偏置电阻。阻。CC经 提供提供发射射结正偏。正偏。+-ui+C1RBRCRL+C2V+-uo+VCC7.CC（几十微法）：（几十微法）：耦合耦合电容。容。XC=1/2fc：对直流，直流，f=0 XC 对交流，交流，f XC，要求，要求XC小，故小，故C较大，通常用电解电容。大，通常用电解电容。通交流，隔直流。通交流，隔直流。PNP管如何构成管如何构成简单的共的共发射极放大射极放大电路？路？问题：+-ui+C1RBRCRL+C2VVCC（二）几个基本概念（二）几个基本概念 1.放大放大电路的两种工作状路的两种工作状态(1)静静态：ui=0（没有（没有输入交流信号入交流信号电压）。在直在直特性曲特性曲线上确定一个点上确定一个点Q，称，称为静静态工工uCEiC(mA)QICQUCEQ流流电源源VCC作用下，有作用下，有UBE、IB，UCE、IC均均为直流，它直流，它们分分别可以在可以在输入、入、输出出作点。作点。QiBuBEIBUBEQ 输入交流信号入交流信号ui，放大器，放大器处于放大工作于放大工作 状状态，电路中的路中的u、i都将都将发生生变化。化。即交、直流并存。即交、直流并存。放大电路中有两个电源放大电路中有两个电源VCC和和ui同时出现，同时出现，所以对放大器进行分析时，要分两种情况：所以对放大器进行分析时，要分两种情况：静：静：Q（直）（直）用直流通路用直流通路动：动：Au、Ri、Ro（交）（交）用交流通路用交流通路显然显然:（2）动态：2.直流通路和交流通路直流通路和交流通路 XL=2fL=0 电感短路感短路XC=1/2fC 电容开路容开路UBEQ、IBQ、ICQ、UCEQ均均为直流直流直流：直流：f=0-+ui+C1RBRCRL+C2+VCC+-uoRBRCVCC+-UBEQIBQICQUCEQ(1)直流通路直流通路（2）交流通路）交流通路 交流通路：原交流通路：原则上当交上当交变电流通流通过某些某些电路元件基路元件基 本上不本上不产生生电压降降时，则可以看作可以看作短短路。路。例例：C1、C2、VCC。RBRCuo+ui-+-+-uiRBRCRL+-uo例例1：画出下列放大：画出下列放大电路的直流通路和交流通路。路的直流通路和交流通路。+VCC+-ui+RB1RB2RCRE+-uo+vRCRB+-ui+-uov+VCC 三极管三极管V是非是非线性元件性元件 放大放大电路路为非非线性性。出出发点：将非点：将非线性元件三极管性元件三极管线性化。性化。前提条件：前提条件：输入信号入信号ui很小。很小。当当ui很小很小时，三极管的，三极管的动态范范围很小，曲很小，曲线则看成看成直直线，故可用，故可用线性性电路的路的方法分析非方法分析非线性的放大器性的放大器。+-ui+-uo+VCCRBRCC1C2（三）（三）放大电路的微变等效电路分析法放大电路的微变等效电路分析法 uBEuCEiCiBCEBiCuCE线性iBuBErbeuBEiB(mA)QuBE(V)iB1.三极管的微三极管的微变等效等效电路路(1)输入回路的等效电路输入回路的等效电路iB=f（uBE）uCE=常数常数 输入伏安特性曲入伏安特性曲线 输入回路可等效入回路可等效为一个一个线性性电阻阻rbe rbe是是动态电阻，而阻，而IE为静静态电流，即流，即rbe与与Q有关有关 rbe=rbb+（1+）=300+（1+）(2)输出回路的等效电路输出回路的等效电路i c=f（uCE）iB=常数常数 输出特性曲出特性曲线 输出回路可以等效出回路可以等效为一个一个电流源流源 i c=iB 的的线性等效性等效电路。路。输入、入、输出在出在E连在一起，此在一起，此电路就是一个三极管路就是一个三极管uBEuCEiCiBCEBiCuCE线性iBuBErbeiBuCEQiCiC(mA)uBEiB(mA)QuBE(V)iB b)受控受控电流源的大小、方向均由控制量流源的大小、方向均由控制量ib表示表示；d)此此电路是路是简化的等效化的等效电路路。的，所以只能分析的，所以只能分析动态不能分析静不能分析静态；c)此等效此等效电路是在微小的路是在微小的变化量的前提下得出化量的前提下得出a)u、i由交流信号由交流信号ui引起，故可用引起，故可用ib、uce等等或或 、表示表示；说明：明：2.放大放大电路的微路的微变等效等效电路分析法路分析法+VCC+-ui+-uoRLRBRC+uSRS(1)画出放大器的微画出放大器的微变等效等效电路路由交流通路由交流通路:RBRC+-uoRL+-uiuSRSRBrbeIbRCRLRSuSIbIc(2)动态性能指标分析动态性能指标分析1)电压放大倍数放大倍数RBrbeIbRCRLRSuSIbIc（RL=RCRL；）rbe=300+（1+）Au=2)输入入电阻阻Ri及及输出出电阻阻RoRi 应尽可能大一些（减小尽可能大一些（减小对信号源的信号源的负担）。担）。Ro=Uo/Io Ui=0；RL=；R c Ro应尽可能小一些（尽可能小一些（带负载能力能力强强）。）。RBrbeIbRCRLRSuSIbIcRi=Ri=Ui/（Ui/RB+Ui/rbe）=RBrbe【例】【例】简单放大电路如下图所示，CC=12V,晶体管为硅管，其=70,rbb=300，已知电阻RS=500,R=270k，RC=3k，R=3k。试求：放大电路的静态工作点；放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。RS+-uS+-ui+RBRC+VCC+-uoRL+C1C2CBE【例】【例】简单放大电路如下图所示，晶体管为硅管，试求：放大电路的静态工作点；放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。RS+-uS+-ui+RBRC+VCC+-uoRL+C1C2CBE3k270k3k50012V(=70 ,rbb=300)(1)静态工作点的估算。因为晶体管为硅管，取IBQ=（VCC-UBEQ）/RB=（12-7）V/270103=42AICQ=IBQ UCEQ=VCC ICQRC=12V-2.9mA3k=3.3V=7042A 2.9mA解解：RS+-uS+-ui+RBRC+VCC+-uoRL+C1C2CBE3k270k3k50012V(UBEQ=0.7V,=70rbb=300)解解：(2)求电压放大倍数、输入电阻和输出电阻=300+7126mV/2.9mA 0.94 krbe=rbb+（1+）（26mV/IEQmA）Au=-RL/rbe=-(RCRL)/rbe =-70(33)k/0.94 k-112Ri =RBrbeRo=RC=3 k=270 k0.94 k 0.94 kRS+-uS+-ui+RBRC+VCC+-uoRL+C1C2CBE3k270k3k50012V(UBEQ=0.7V,=70rbb=300)(四）放大四）放大电路的工作原理路的工作原理 1.静态工作情况（Q）ui=0时：IBQ VCC/RBICQ IBQUCEQ=VCC ICQRC均为恒定直流+VCC+-ui+-uo+RBRCC1C2 2 .动态工作情况（在静态的基础上）令 ui=Uimsimt（v）iB=IBQ+i b（Ibm simt）uBE=UBEQ+ui=UBEQ+UimsimtiC=ICQ+i c（Icmsimt）uCE=VCC icRC=（VCC-ICQRC）-icRC即：uce=-icRC与 ic相位相反 uo=uce=-icRC=Uomsim（t-180）=VCC-（ICQ+ic）RC迭加于BE间=UCEQ+uce 0tuiUom0tuouCEQ0tuCEuCEiCICQ0tiCIBQ0tiBiBuBEQ0tuBEuBE3.小小结：（2）三极管各电压、电流都包含交、直流uBE=UBEQ+uiiB=IBQ+ib iC=ICQ+ic uCE=UCEQ+uce（1）ui、uo为交流，uoui交流电压放大，且uo与 ui相位相反。脉动直流4.Q与波形失真的关系(1)不设置Q行不行 放大器必须设置Q 严重失真静态：ui=0，UBEQ=0 IBQ=0 动态：ui0,UBE=ui正半周V正偏负半周V反偏uBEtiBtuo+-ui+-RC+VCC(2)Q不合适 非线性失真 Q过高（IBQ、ICQ过大）出现uo=uce底部失真饱和失真 Q过低（IBQ、ICQ过小）出现uo=uce顶部失真截止失真 要使放大器正常工作，有较好的性能指标，应将Q设置在合适的位置。（UCEQ 1/2 VCC）此时UBEQUim；UCEQUcem例：例：判断下列电路能否放大交流信号电压？a）-UCC+UCC+b）+UCC+c）+UCC+d）11.2 三种基本三种基本组态放大放大 电路性能分析路性能分析 一、一、共共发射极放大射极放大电路路（一）电路的组成和静态工作点 T ICBOUBEQ 其中：硅的ICBO很小可忽略，主要考虑和UBEQ；锗的UBEQ很小可忽略，主要考虑和ICBO；我们知道要使放大器正常工作就必须设置合适的Q，而即使是这样，由于外界条件变化时都可能使Q发生变化,其中以T的影响最为严重:大电路 中的Q的变化。ICQ=IBQ+ICEO从而导致放 例例：T=25时 =50 ICBQ0 IBQ=40A ICQ=2mA UCEQ=12-23 Q是合适的。T=75时 =70 ICBQ=12A IBQ=40A ICQ=IBQ+ICEQ=2.8+0.84=3.64mA UCEQ=12-3.6436V1V 饱和=6V=1/2 VCC-VCCRBRCv(300K)(3K)(12V)结论：TICQ（Q）放大器易饱和不能正常工作 ICBQ稳定定Q的思想：的思想：当TICQ时，设法让ICQ与三极管 UBEQ 的参数无关，自然不受T的影响（或适量减小IBQ）。1.电路的路的组成：成：(1)增加下偏置增加下偏置电阻阻RB2 RB1、RB2分分压确定确定VB 在在B点：点：I1=I2+IB 当当电路路满足足I2IB ，则 I1=I2 基本与三极管的参数无关基本与三极管的参数无关。RCRB1+VCC+-ui+-uoC2RB2RECEB+vC1I2I1IBVB=VCC(2)增加增加RE电阻阻稳定定IC 当当电路路满足足VBUBE时 基本与三极管的参数无关，与基本与三极管的参数无关，与T无关无关 分分压式偏置式偏置电路路 RCRB1+VCC+-ui+-uoC2RB2RECEB+vC1I2I1IBIC IE=说明：明：I2 =（510）IB VB=（510）UBE a.从稳定从稳定Q考虑，考虑，I2、VB越大越好，但会影越大越好，但会影响其它性能指标，所以既要使响其它性能指标，所以既要使Q稳定同时稳定同时兼顾其它指标，一般选兼顾其它指标，一般选取：取：b.为减少上减少上RE交流信号交流信号损失，加旁路失，加旁路电容容CE。2.静静态工作点工作点(1)静静态工作点工作点Q的估算的估算 UCE=VCC ICRC IERE RCRB1+VCC+-ui+-uoC2RB2RECEB+vC1VB=VCCIC IE=IB=(2)稳定工作点的物理定工作点的物理过程程 T ICBO UBE从而使从而使IC趋于于稳定。定。ICUEUBE=UB UE IC IB RCRB1+VCC+-ui+-uoC2RB2RECEB+vC1(二二)动态动态性能指性能指标分析分析 1.画微画微变等效等效电路路 2.Au；Ri；RoI bI cuSRS+-uiRB1RB2rbeIbRC+-uoRLRiROAu=Ri=RB1RB2rbe Ro RC I bI c+-uiRB1RB2rbeIbRC+-uoRLRiRO【例】在【例】在上面上面所示所示电路中，已知晶体管路中，已知晶体管=80，UBE=0.7 V，R1=47 k，RB2=20 k,RC=3 k,足足够大。大。试求：求：1.静态工作点；静态工作点；2.Au、R i、Ro；3.如果如果发射极旁射极旁边电容容CE开路，画开路，画出此时放大电路出此时放大电路的交流通路和微变等效电路，并求此时放大电路的的交流通路和微变等效电路，并求此时放大电路的RE=1.5 k,R=6 k,CC=12V,各各电容的容量容的容量Au、Ri、Ro。解解：24A=3.3V 1.93 mA 3.6V1.静态工作点的计算。静态工作点的计算。47 k3 k20 k1.5 kRCRL+VCC+-ui+-uoC2RB2RECEC1+v+RB16 k12VVB=VCCIC IE=UCE=VCC ICRC IERE VCC IC（RC Rl）IB=2.Au、Ri、Ro的的计算算先求晶体管的先求晶体管的输入入电阻，即电阻，即rbe=r bb+（1+）（）（26mV/IEmA）=200+81(26mV/1.93mA)1.3 kAu =-(R CRL)/rbe 114Ri=RB1RB2 rbeRo=RC=3 k 1.3 k3.断开断开CE后求后求Au、Ri、Ro。CE开路后，晶体管开路后，晶体管发射极发射极E将通过将通过RE接地，因此，可得放大电路的接地，因此，可得放大电路的交流通路和微变等效电路如下图所示。交流通路和微变等效电路如下图所示。(a)+-uiRB1RB2REvRCRL+-uouo(b)+-uiRB1RB2rbeRERCRL+-ibRiRiiiibicioie由此可得电压放大倍数由此可得电压放大倍数:Au=1.3由图由图(b)可得可得:=rbe+RE=rbe+(1+)RE=-（RCRL）显然，去掉显然，去掉CE后后A u下降很多，这是由于下降很多，这是由于RE对交流信对交流信号产生了很强的负反馈所致。号产生了很强的负反馈所致。由图（由图（b）可得）可得Ri=ui/ib=ib rbe+(1+)RE/ib=rbe+(1+)REuo(b)+-uiRB1RB2rbeRERCRL+-ibRiRiiiibicioie因此，放大电路的输入电阻为因此，放大电路的输入电阻为Ri=RB1RB2 Ri=RB1RB2rbe+(1+)RE=47 k20 k（1.4+81 1.5）12.6 k由图（b）可见，令ui=0时，ib=0，则ib=0而开路，则放大电路的输出电阻为RO=RC=3 kuo(b)+-uiRB1RB2rbeRERCRL+-ibRiRiiiibicioie+VCCRBRE+C1C2RL+-uo+-uiuSRS+-vCBE二、共集二、共集电极放大极放大电路（射极路（射极输出器）出器）（一）电路的组成和静态工作点由直流通路：VCC=IBQ RB+UBEQ+IEQ RE=IBQ RB+UBEQ+（1+）IBQ RE IBQ=（VCC-UBEQ）/（RB+（1+）RE）ICQ=IBQIEQ UCEQ=VCC-IEQ RE RBREIBQv+VCCIEQ+UCEQ-（二）动态性能指标分析此电路从交流通道看ui、uo共用C极，故称共画微变等效电路：集电极又称射极输出器 ui=ib rbe+ib(1+)RLuo=ie RL RBRLRErbeibRSuS+-+-ui+-uoRiRi iiibicieRBRLRErbeibRSuS+-+-ui+-uoRiRi iiibicie1.电压放大倍数 Au=Uo/Ui Au=Uo/Ui=（1+）RL/（rbe+（1+）RL）rbe（1+）RL Au1；Uo Ui 且同相。RBRLRErbeibRSuS+-+-ui+-uoRiRi iiibicie2.输入电阻 Ri=Ui/IiRi=Ui/Ib=rbe+（1+）RLRi =RBRi=RBrbe+（1+）RL较共发射极电路的 Ri（RBrbe）大。RBRLRErbeibRSuS+-+-ui+-uoRiRi iiibicie3.输出电阻 Ro用戴维南定理：Ro=Uo/IoUS=0；RL=Io=IRE+Ib+Ib=Uo/RE+Uo/（RS+rbe）/1+）Uo/（RSRB）+rbe）=Uo/RE+Uo/（RSRB）+rbe）+RBRLRErbeibRSuS+-+-ui+-uoRiRi iiibicie较共发射极电路的 Ro（RC）小。Ro=Uo/Io=RE（RS+rbe）/1+）（RS=RS RB）RBRLRErbeibRSuS+-+-ui+-uoRiRi iiibicie（三）射极输出器的特点：Au1；Ri大；Ro小（四）用途：1 因为Ri大，所以可用做多级放大器的输入级；2 因为Ro小，所以可用做多级放大器的输出级；3 因为可实现阻抗变换，所以还可用做多级放大器的中间级；4 构成直接耦合功率放大器；三、共基极放大三、共基极放大电路路（一）电路的组成和静态工作点 RSuS+-RB1RB2RL+RCvRE+-uo+VCC+-uiC1CBC2画交流通路：画直流通路:入、出共基极与分压式偏置电路相同+VCCRB1RB2RCREvi ii oRCRLrbevi bi ei c+-ui+-uoRSuS+-（二）性能指标分析 画微变等效电路：（1）电压放大倍数 Au=Uo/Ui Au=Uo/Ui=-Ib/-Ib rbe=RL/rbe （同相）RSuS+-rbeRLRERC+-uo+-uii bi bi ii ei ci oRiRiRo画微变等效电路：（2）输入电阻Ri I b=-U i/rbe；Ri=U i/-Ie=rbe/（1+）Ri=RE（rbe/1+）I e=（1+）I b=-（1+）U i/rbeRSuS+-rbeRLRERC+-uo+-uii bi bi ii ei ci oRiRiRo画微变等效电路：（3）输出电阻Ro Ro RC 此电路一般用于高频电子电路中。RSuS+-rbeRLRERC+-uo+-uii bi bi ii ei ci oRiRiRo Au Uo与Ui 的关系放大性能 Ri Ro共射 极-(RL/rbe)相反电压及电流放大RB1RB2rbe RC共集电(1+)RL/rbe+(1+)RL 相同 仅放大电流RB1 rbe+(1+)RLRE(rbe+RSRB)/(1+)共基极(RL/rbe)相同仅放大电压RE rbe/(1+)RC三种电路比较（动态）11.3 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈11.3.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 简言之：出简言之：出 入入 凡是通过一定的方式把放大电路输出回凡是通过一定的方式把放大电路输出回路中的某个电量（电压或电流）的一部分或路中的某个电量（电压或电流）的一部分或全部送回到输入回路中（作用于输入回路中）全部送回到输入回路中（作用于输入回路中），这种反送过程就叫反馈。，这种反送过程就叫反馈。一、定义一、定义 二、二、组成框成框图（闭环系统）（闭环系统）Xi、Xid、X f、Xo分别表示输入信号、净输入分别表示输入信号、净输入信号、反馈信号和输出信号；信号、反馈信号和输出信号；表示比较环节。表示比较环节。净输入信号输入信号基本放大电路反馈网络输出信号xixidAFxoxf三、基本三、基本关系式反馈系数：反馈系数：F=（Xf=F Xo）oXfX开环放大倍数：开环放大倍数：A=（Xo=A Xid）idoXX 由由方框图方框图.ppt：Xid=Xi Xf 净输入信号：净输入信号：若（若（1+AF）1,A f A 负反馈负反馈;（1+AF）称）称为反反馈深度；深度；A 称称为开开环放大倍数。放大倍数。Af=AF1A+=fidXXoX+idididAFXXAX+闭环放大倍数：放大倍数：Af =iXoX 若（若（1+AF）A 正反馈。正反馈。由由方框图方框图.ppt：四、反馈的极性（正反馈与负反馈）四、反馈的极性（正反馈与负反馈）此时说明反馈后使得此时说明反馈后使得Xid 。负反馈：负反馈：Af A，此时说明反馈后使净输入信号此时说明反馈后使净输入信号Xid；正反馈：正反馈：（）Af A,oidXXoiXX五、交流反馈与直流反馈五、交流反馈与直流反馈直流反馈：只对直流分量存在反馈作用，直流反馈：只对直流分量存在反馈作用，仅存在于直流通路中。仅存在于直流通路中。交流反馈：只对交流分量存在反馈作用，交流反馈：只对交流分量存在反馈作用，仅存在于交仅存在于交 流通路中。流通路中。11.3.2 负反馈放大电路的基本类型负反馈放大电路的基本类型 根据根据F与与A在在输入端的比较方式输入端的比较方式 输出端的连接方式输出端的连接方式的不同，负反馈放大器有以下几种类型：的不同，负反馈放大器有以下几种类型：(a)电压串联反馈+-+-u uf f基基本本放放大大电电路路反反馈馈网网络络+-R Rs su us s+-u ui i+-u uo oR RL Lu ui id di i+-u uo oR RL Lo oi io o+-R Rs su us s+-u ui i+-+-u uf fu ui id d基基 本本 放放 大大 电电 路路反反 馈馈 网网 络络(b)电流串联反馈(c)电压并联反馈电压并联反馈i ii ii is si ii id df f基基 本本 放放 大大 电电 路路反反 馈馈 网网 络络R Rs s+-u uo oR RL Li(d)电流并联反馈电流并联反馈+-u uo oR RL Li io oi io oi is si ii ii ii id di if f基基本本放放大大电电路路反反馈馈网网络络R Rs s(a)电压串联负反馈电压串联负反馈(b)电流串流串联负反反馈(c)电压并联负反馈电压并联负反馈(d)电流并联负反馈电流并联负反馈 根据根据F与与A在输入端的比较方式、输出端在输入端的比较方式、输出端的连接方式，负反馈放大器有四种类型：的连接方式，负反馈放大器有四种类型：2.从从输出端输出端判断电压反馈或电流反馈判断电压反馈或电流反馈11.3.3 反馈类型的判别反馈类型的判别1.找出反馈元件（或反馈电路）找出反馈元件（或反馈电路）反馈元件是在放大电路输出和输入回路反馈元件是在放大电路输出和输入回路间起联系作用的元件。间起联系作用的元件。若若 Xf Io 电流反馈电流反馈(b).ppt若若 Xf uo 电压反馈电压反馈(a).ppt(c).ppt(d).ppt3.从从输入端输入端判断是串联反馈还是并联反馈判断是串联反馈还是并联反馈若入端若入端 Xi Xid Xf全为电流，存在全为电流，存在 iid=ii if 并联反馈并联反馈(c).ppt若入端若入端 Xi Xid Xf全为电压全为电压,存在存在 uid=ui uf 串联反馈串联反馈(a).ppt (b).ppt(d).ppt4.判断反馈的极性判断反馈的极性:瞬时极性法瞬时极性法X id的的变化，化，减小为负反馈，增加为正反馈。减小为负反馈，增加为正反馈。先假设输入信号先假设输入信号Xi在某一瞬时的极性为正用在某一瞬时的极性为正用 表示表示（对地），然后顺着信号的（对地），然后顺着信号的传递方向逐级定出传递方向逐级定出Xo及及 Xf的瞬时极性用的瞬时极性用+或或 表示，最后判断净输入信号表示，最后判断净输入信号与与 B B相相 位位 相相 反反与与 B B相相 位位 相相 同同 -C CE EB B净输入信号净输入信号Xd:ube,ib例：分析下图电路中的反馈 反馈元件 解：1找出反馈元件：RE（交；直）2判断反馈类型：从输出端：uf=uo 电压反馈 从输入端：有三个电压 uid=ui uf 串联反馈3判断反馈极性：由瞬时极性法：净输入ube=ui uf ui 负反馈 射极输出器RsusuiC1RB+VCC+-uidufREC2uoRL-例：分析下列电路中的反馈；解：解：1 反馈元件：反馈元件：图中为图中为RE（交；直）（交；直）反馈元件2 判断反馈类型：（1）从输出端电压、电流反馈的判）从输出端电压、电流反馈的判 断：输出为断：输出为C，而，而RE在在E，与输，与输 出非同一电极即非直接连输出。出非同一电极即非直接连输出。间接为电流反馈。（2）从输入端串、并联反馈的判断；）从输入端串、并联反馈的判断；RE连在连在E极，与极，与ui输入的输入的B极不极不 在同一输入端在同一输入端。异端为串联反馈。ui+-R2(a)RB1BC1+VCCC2RLRERc+3 判断反馈极性 若将ube看作净输入，且由瞬时极性法：为电流串联负反馈 a .UE Ube负反馈 b.UB Ube负反馈与B相位相反与B相位相同BCE例题1.ppt 2输出为输出为C，而，而RB连在连在C即即3 直接连输出端。直接连输出端。直接为电压反馈。直接为电压反馈。（交、直）（交、直）1.图中反馈元件为图中反馈元件为RB 同端为并联反馈。同端为并联反馈。3.RB连在连在B极与极与ui输入的输入的B极极 在同一输入端。在同一输入端。反馈元件ui+-+uo-+V+VccRC(b)RB+11.3.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响一、一、降低放大倍数降低放大倍数RCRB1+VCC+-ui+-uoC2RB2+vC1 A f=AF1A+Au=I bI c+-uiRB1RB2rbeIbRC+-uoRLRCRB1+VCC+-ui+-uoC2RB2+vC1REuo+-uiRB1RB2rbeRERCRL+-ibibicieAu=YX.ppt 二、提高放大倍数的稳定性二、提高放大倍数的稳定性 由于外界条件的变化（由于外界条件的变化（T，Vcc，器件老化等），放，器件老化等），放 则稳定性越高。则稳定性越高。大倍数会变化，其相对变化量越小，大倍数会变化，其相对变化量越小，闭环：Af（外界条件（外界条件变化）化）dAf（相相对变化量）化量）开开环：A（外界条件（外界条件变化）化）dA（相（相对变化量）化量）dAAdAfAf 为了从数量上分析负反馈对放大倍数稳定性的贡为了从数量上分析负反馈对放大倍数稳定性的贡献，献，我们将我们将 式对式对A求导求导,有有即引入负反馈后，放大倍数的相对变化量减小了，即引入负反馈后，放大倍数的相对变化量减小了，稳定性提高了。稳定性提高了。当（当（1+AF）1时（深负反馈），时（深负反馈），Af F1由负反馈的定义：（由负反馈的定义：（1+AF）1，则，则 dAfAfdAA即放大倍数基本上由即放大倍数基本上由F决定，而决定，而F是由性能较好是由性能较好的线性元件组成，故放大倍数较稳定。的线性元件组成，故放大倍数较稳定。三、减小非线性失真和噪声三、减小非线性失真和噪声FuiAuo引入电压串联负反馈引入电压串联负反馈uoui=ui-ufuf正比于正比于输出出uo rifriiidiu串联：串联：ri=rif=iiiuifidiuu+1 对输入入电阻阻ri的影响的影响AFuidAri+-uiii+-uidF+-+-ufirf四、改变了放大器的输入电阻四、改变了放大器的输入电阻Ri和输出电阻和输出电阻Ro rifri 并并联：r i=idiiu rif=iiiufidiiiu+-iiiifAFiidrifF+iuidRiA a.引入负反馈后，引入负反馈后，ri的改变的改变 只与输入端的连接方式有关只与输入端的连接方式有关:b.串联负反馈使输入电阻增加，串联负反馈使输入电阻增加，并联负反馈使输入电阻减小。并联负反馈使输入电阻减小。结论结论：2 对输出电阻ro的影响电压负反馈：rof ro AFrorof电流负反馈：rof ro AFrorof a 引入负反馈后，引入负反馈后，ro的改变的改变 只取决于输出端的连接方式。只取决于输出端的连接方式。b 电压负反馈使输出电阻减小，电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增加。电流负反馈使输出电阻增加。结论：结论：五、放大电路引入负反馈的一般原则：五、放大电路引入负反馈的一般原则：1 要稳定放大电路的某个电量，就采用此量的要稳定放大电路的某个电量，就采用此量的 反馈方式。反馈方式。（例如：要稳定输出电压就引入电压负反馈）（例如：要稳定输出电压就引入电压负反馈）2 根据阻抗的大小选择反馈类型。根据阻抗的大小选择反馈类型。任何一种负反馈都可以改善放大器的性能，任何一种负反馈都可以改善放大器的性能，但但ri、ro的改变与反馈方式有关。的改变与反馈方式有关。3 根据信号源及负载来确定反馈类型根据信号源及负载来确定反馈类型 信号源：恒压源时采用串联负反馈，信号源：恒压源时采用串联负反馈，恒流源时采用并联负反馈。恒流源时采用并联负反馈。负载：负载：要求带负载能力强时用电压负反馈，要求带负载能力强时用电压负反馈，要求恒流输出时采用电流负反馈。要求恒流输出时采用电流负反馈。反馈部分小结反馈部分小结1 反馈的概念2 反馈的类型输入比较方式串联并联输出取样电压反馈电流反馈（以电压形式比较）（以电流形式比较）3 反馈类型的判别4 反馈极性的判别反馈极性的判别瞬时极性法瞬时极性法增加为正反馈增加为正反馈减少为负反馈减少为负反馈净输入信号净输入信号 5 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响（1）降低放大倍数）降低放大倍数（2）提高放大倍数的稳定性）提高放大倍数的稳定性（3）改善非线性失真）改善非线性失真（4）电压负反馈可以稳定输出电压）电压负反馈可以稳定输出电压 电流负反馈可以稳定输出电流电流负反馈可以稳定输出电流（5）输入端的比较方式可以影响）输入端的比较方式可以影响ri串联负反馈串联负反馈ri增大增大并联负反馈并联负反馈ri减小减小（6）输出端的取样方式可以影响）输出端的取样方式可以影响ro电压负反馈电压负反馈电流负反馈电流负反馈ro减小减小ro增大增大作业：作业：11.9 判断电路中的反馈类型判断电路中的反馈类型11.4 多多级放大器放大器 一、多一、多级放大器的放大器的组成和成和级间连接接由一只三极管组成的基本放大电路，Au一般为几十数百倍，在实际工作中，这样的放大倍数往往是不够的，为此常常需要把若干个基本放大电路串联起来，组成多级放大器。（一）多级放大器的组成框图 中间级 Au大；uo大；电压放大器 输出级 Po大；功率放大器 要求：要求：输入级 Ri大；电压放大器多级放大器 信号源输入级中间级输出级负载（二）级间耦合方式 1.阻容耦合方式：级间通过电阻、电容连接。用途：交流电压放大器特点：各级Q独立，互不影响，电路简单。但不能放大变化缓慢的信号（包括直流信号）。+VCCuS+-RS+C1C2C3CE1CE2v1v2RB1RB2RB3RB4RC1RE1RC2RE2+-ui+-uoRL（问题：直放能放大交流信号吗？反之呢？）2.直接耦合：方式：级与级直接连接。用途：直流放大器；集成电路。特点：可以放大直流信号。但Q互相影响，存在零点漂移。3.变压器耦合 方式：级间由变压器连接。特点：与阻容耦合相同，且可以用途：功率放大器。阻抗变换。+-uo1+-ui2二、多二、多级阻容耦合放大器的阻容耦合放大器的电压放大倍数放大倍数Au第一级微变等效电路第二级微变等效电路1.Au的表达式Au=Uo/Ui；Au1=Uo1/Ui；Au2=Uo/Ui2；Au=Au1Au2 Au=Uo/Ui=Uo/Uo1Uo1/Ui=Uo/Ui2Uo1/Ui1（Ui2=Ui1）RB1RB2rbe1ib1RC1+-ui1+-uo1I iI c1I b1RB3RB4rbe2RC2+-ui2ib2RLI c2I b2第一级微变等效电路第二级微变等效电路推广到N级：Au=Au1Au2 Aun 若用分贝表示：G=Gu1+Gu2+Gun 1.Au的表达式RB1RB2rbe1ib1RC1+-ui1+-uo1I iI c1I b1RB3RB4rbe2RC2+-ui2ib2RLI c2I b2第一级微变等效电路第二级微变等效电路2.讨论方法在计算Au1、Au2等单级放大倍数时，要考虑级间影响，习惯处理方法是：将后一级的输入电阻看成前级的负载。Au=Au1Au2 Aun RB1RB2rbe1ib1RC1+-ui1+-uo1I iI c1I b1RB3RB4rbe2RC2+-ui2ib2RLI c2I b2第一级微变等效电路第二级微变等效电路3.计算 Au1=Uo1/Ui=-Ic1RL1/Ib1rbe1=-1RL1/rbe1（RL1=RC1RL1=RC1RB3RB4rbe2）Au2=Uo/Ui2 =-Ic2RL2/Ib2rbe2=-2RL2/rbe2(RL2=RC2RL)Au=Au1Au2=12(RL1/rbe1RL2/rbe2)RB1RB2rbe1ib1RC1+-ui1+-uo1I iI c1I b1RB3RB4rbe2RC2+-ui2ib2RLI c2I b2第一级微变等效电路第二级微变等效电路两极共发射极放大电路Uo与Ui相位相同。若共射+射极输出器：Au=Au11=Au1 说明：明：RB1RB2rbe1ib1RC1+-ui1+-uo1I iI c1I b1RB3RB4rbe2RC2+-ui2ib2RLI c2I b2 多级放大器的计算是在各单级放大器计算的基础上进行的：Au=Au1Au2 Aun 在计算Au1、Au2等时，要将后级的输入电阻看成前级的负载。一般来说，Ri=Ri1；Ro=Rcn；源电压放大倍数Aus=Au/（1+Rs/Ri）【例】【例】两极共发射极阻容偶合放大电路如下图所示，已知晶体管V1的1=60,rbe1=2.8 k,V2的2=120，rbe2=2.6 k,其他参数如图所示，各电容容量足够大。试求放大电路的Au、Ri、Ro+VCCuS+-RS+C1C2C3CE1CE2v1v2RB1RB2RB3RB4RC1RE1RC2RE2+-ui+-uoRL24k5.1k100k15k33k6.8k7.5k5k2k在小信号工作情况下，两极共发射极的微变等效电路如下图(a)、(b)所示，其中图（a）中的负载电阻Ri2即为后级放大电路的输入电阻。即解：解：Ri2=RB3RB4 rbe2 1.8k=336.82.6+VCCuS+-RS+C1C2C3CE1CE2v1v2RB1RB2RB3RB4RC1RE1RC2RE2+-ui+-uoRL24k5.1k100k15k33k6.8k7.5k5k2k因此第一级的总负载为RL1=Rc1Ri21.6 k=151.8解：解：+VCCuS+-RS+C1C2C3CE1CE2v1v2RB1RB2RB3RB4RC1RE1RC2RE2+-ui+-uoRL24k5.1k100k15k33k6.8k7.5k5k2k(a)第一级微变等效电路第一级电压放大倍数为Au1=uo1/ui1=-601.6/2.8=-1RL1/rbe1-34解：解：RB1RB2rbe11i b1RC1Ri2+-ui+-uo1i c1i b1i iuS+-RS(b)第二级微变等效电路同理，第二级电压放大倍数为Au2=uo1/ui2 -138=-2RL/rbe2=-120（7.55）解：解：i c2i b2rbe22i b2RB3RB4RC2RL+-uo+-ui2两极放大电路的总放大倍数为Au=Au1 Au2=（-34）（-138）=4692式中没有负号，说明两极共发射极放大电路的输出电压与输入电压同相。解：解：(a)第一级微变等效电路两极放大电路的输入电阻等于第一的输入电阻，即Ri=Ri1=100242.8 2.4 k=RB1RB2 rbe1解：解：RB1RB2rbe11i b1RC1Ri2+-ui+-uo1i c1i b1i iuS+-RS(b)第二级微变等效电路输入电阻等于第二级的输出电阻，即Ro=RC2=7.5 k解：解：i c2i b2rbe22i b2RB3RB4RC2RL+-uo+-ui2第二章第二章 小小结 一、两个基本一、两个基本问题：Q 保证不失真 （直流）Au 反映电路的放大能力 （交流）二、两种等效电路：二、两种等效电路：直流通路；三、两种分析方法：三、两种分析方法：图解法 静态确定Q 动态求Au；分析失真；交流通路；微变等效电路分析法 计算Au；Ri；Ro（匹配近似法求Q）四、两个典型四、两个典型电路：路：分压式偏置电路；五、基本要求：五、基本要求：（1）掌握各种电路Q的计算。（2）掌握各种电路画微变等效电路。射极输出器；（3）掌握各种电路计算Au；Ri；Ro；分析失真；（4）掌握各电路的特点。用？如无电压放大作用请指出错误并改正。例例1：试说明下图所示电路对交流电压信号有无放大作a）RBRC+VCC+-uo+-uib）6VRC+VCCc）+VCCRC+-ui+-uod）+VCCRB+-ui+-uoe）RCVBD-VCCf）+VCC+-ui+-uo例例2：放大电路如图2（a），三极管的输出特性曲线如（1）试画出直流负载线，确定Q，并估算Q。图2（b）（2）当ui逐渐增大时，首先会出现什么失真,如何改善失真？uCE(V)2 4 6 8 10 1212345i C(mA)i B=20A40A80A60Ai B=0RC4KRB600K+-ui+-uo+VCC12V例例3：在下图放大电路中，已知=50；UBEQ=0.6v；（UBQ=5.58 v；ICQ=IEQ=3.32mAIBQ=66A；rbb=300。UCEQ=8.1v；）（1）估算Q（IBQ；ICQ；UCEQ）。+-ui+-uo+VCCRLRB1RB2RCRERSuS+-10k1.5k33k3.3k5.1k（2）写出Q的稳定过程。（3）画微变等效电路，求rbe。（699）（4）分别计算RS=0和RS=600时的电压放大倍数Au及Aus。（-143；-77）（5）已知US=15mV，分别计算RS=0和RS=600时的输出电压Uo及Uo。（-1.155V；-2.145V）（6）计算 Ri 及 Ro （0.64K；3.3 K；）（7）（8）将RE改为（1+0.5）K，再计算Au；Ri；Ro 是什么失真？如何改善失真？(a)电压串联反馈+-+-u uf f基基本本放放大大电电路路反反馈馈网网络络+-R Rs su us s+-u ui i+-u uo oR RL Lu ui id di i+-u uo oR RL Lo oi io o+-R Rs su us s+-u ui i+-+-u uf fu ui id d基基本本放放大大电电路路反反馈馈网网络络(b)电流串联反馈(c)电压并联反馈电压并联反馈i ii ii is si ii id df f基基本本放放大大电电路路反反馈馈网网络络R Rs s+-u uo oR RL Li(d)电流并联反馈电流并联反馈+-u uo oR RL Li io oi io oi is si ii ii ii id di if f基基本本放放大大电电路路反反馈馈网网络络R Rs sAu=Auf=降低放大倍数降低放大倍数净输入信号输入信号基本放大电路反馈网络输出信号xixidAFxoxf