晶体管放大器的三种基本组态

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,晶体管放大器的三种基本组态,根据输入和输出回路共同端的不同，放大电路有三种基本组态。,共发射极，共集电极，共基极。,共发射极电路,共集电极电路,共基极电路, 15.6,射极输出器,1,R,B,+U,CC,C,1,C,2,R,E,R,L,u,i,u,o,元器件作用：,基极偏置电阻,R,B,发射极电阻,R,E,耦合电容,C,1,、,C,2,射极输出器（共集电极电路）,2,求,Q,点：,15.,.1,静态分析,直流通路,+,U,CC,R,B,R,E,+,U,CE,+,U,BE,I,E,I,B,I,C,R,B,+,U,CC,C,1,C,2,R,E,R,L,u,i,+,u,o,+,+,+,e,s,+,R,S,3,15.,.2,动态分析,1.,电压放大倍数,电压放大倍数,A,u,1,且输入输出同相，输出电压跟随输入电压，,故称电压跟随器。,微变等效电路,r,be,R,B,R,L,E,B,C,+,-,+,-,+,-,R,S,R,E,4,r,be,R,B,R,L,E,B,C,+,-,+,-,+,-,R,S,R,E,2.,输入电阻,射极输出器的,输入电阻高，对前级有利。,r,i,与负载有关,5,3.,输出电阻,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,r,be,R,B,R,L,E,B,C,+,-,+,-,+,-,R,S,R,E,6,共集电极放大电路,(,射极输出器,),的特点：,1.,电压放大倍数小于,1,，约等于,1;,2.,输入电阻高；,3.,输出电阻低；,4.,输出与输入同相。,7,射极输出器的应用,主要利用它具有输入电阻高和输出电阻低的特点。,1.,因输入电阻高，它常被用在多级放大电路的第一级，可以提高输入电阻，,减轻信号源负担,。,2.,因输出电阻低，它常被用在多级放大电路的末级，可以降低输出电阻，,提高带负载能力。,3.,利用,r,i,大、,r,o,小以及,A,u,1,的特点，也可将射极输出器放在放大电路的两级之间，起到阻抗匹配作用，,这一级射极输出器称为缓冲级或中间隔离级。,8,.,在图示放大电路中，已知,U,CC,=12V,R,E,= 2k,R,B,= 200k,，,R,L,= 2k,，晶体管,=60,，,U,BE,=0.6V,信号源内阻,R,S,= 100,，,试求,:,(1),静态工作点,I,B,、,I,E,及,U,CE,；,(2),画出微变等效电路；,(3),A,u,、,r,i,和,r,o,。,R,B,+,U,CC,C,1,C,2,R,E,R,L,u,i,+,u,o,+,+,+,e,s,+,R,S,例,1,9,解,:,(1),由直流通路求静态工作点。,直流通路,+,U,CC,R,B,R,E,+,U,CE,+,U,BE,I,E,I,B,I,C,10,(2),由微变等效电路求,A,u,、,r,i,、,r,o,。,r,be,R,B,R,L,E,B,C,+,-,+,-,+,-,R,S,R,E,微变等效电路,11,+U,CC,R,S,1M,(+24V),R,B1,20,k,U,i,27,k,C,2,C,3,R,B3,R,B2,R,L,R,E2,82,k,43,k,10,k,8,k,U,o,10,k,C,1,T,1,R,E1,C,E,T,2,U,S,前级,后级,已知,:,1,=,2,=50,r,be1,= 2.9k ,r,be2,= 1.7k,求,:(1),微变等,效 电路,;,(2),r,i,、,r,0,（,3,）,A,u,。,返回,例,2,12,解,:,（,1,） 微变等效电路,R,E1,R,B,2,R,B,3,R,C2,R,L,R,S,R,B,1,返回,13,（,2,）,r,i,、,r,0,其中,故,14,返回,（,3,）,A,u,15,多级放大器的组成模式：,许多放大器都是由多级放大电路组成的，各级放大电路对微弱信号进行接续放大，从而获得必要的电压幅度或足够的功率。,多级放大器的组成模式可用下列框图示意：,第一级,第,(n-1),级,第二级,第,n,级,输入,输出,前置级,末前级,末级,(,输出级,),功率放大,电压放大, 15.7,差分放大电路,15.7.1,多级放大电路及其极间耦合,16,一、阻容耦合,1.,隔直作用,:,前后两级的静态工作点互不影响；,2.,容抗很小,:,交流信号可顺利通过电容耦合到下一级；,3.,低频特性差,:,低频时容抗较大，交流信号损失较大；,4.,难于集成,:,集成电路无法制造大容量的耦合电容,。,+U,CC,R,S,1M,(+24V),R,B1,20,k,U,i,27,k,C,2,C,3,R,B3,R,B2,R,L,R,E2,82,k,43,k,10,k,8,k,U,o,10,k,C,1,T,1,R,E1,C,E,T,2,U,S,前级,后级,17,为了能对缓慢变化的信号或直流信号进行放大，不能采用阻容耦合而只能采用直接耦合,将前级的输出信号直接接到后级的输入端：,二、直接耦合,直接耦合的结构虽然简单，但存在着严重问题，一是前后级静态工作点的相互影响；二是所谓的,零点漂移,。,18,直接耦合,R,2,、,R,E2,:,为设置合适的,Q,点,而增加,1.,前级与后级静态工作点的,相互影响,+,U,CC,u,0,R,C2,T,2,u,i,R,C1,R,1,T,1,R,2,R,E2,返回,19,2,.,零点漂移,u,o,t,0,当,u,i,= 0,时：,u,i,R,C1,R,1,T,1,R,2,+,U,CC,u,o,R,C2,T,2,R,E2,假“信号”,返回,20,15.7.2,差分放大电路的工作原理,电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相等。,差分放大电路,是抑制零点漂移最有效的电路结构。,差分放大原理电路,+,U,CC,u,o,u,i1,R,C,R,B2,T,1,R,B1,R,C,u,i2,R,B2,R,B1,+,+,+,T,2,两个输入、两个输出,两管,静态工作点相同,21,1.,无输入信号时零点漂移的抑制,u,o,=,V,C1,V,C2,= 0,u,o,= (,V,C1,+,V,C1,),(,V,C2,+,V,C2,) = 0,静态时，,u,i1,=,u,i2,= 0,当温度升高时,I,C,V,C,（两管变化量相等）,对称差动放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制作用。,+,U,CC,u,o,u,i1,R,C,R,B2,T,1,R,B1,R,C,u,i2,R,B2,R,B1,+,+,+,T,2,22,2.,有信号输入时的工作情况,两管集电极电位呈等量同向变化，所以输出电压为零，即,对共模信号没有放大能力,。,(1),共模输入信号,u,i1,=,u,i2,大小相等、极性相同,差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它对零点漂移的抑制水平。,+,U,CC,u,o,R,C,R,B2,T,1,R,B1,R,C,R,B2,R,B1,+,u,i1,u,i2,+,+,T,2,+,+,+,+,+,+,共模信号,需要抑制,23,+,U,CC,u,o,u,i1,R,C,R,B2,T,1,R,B1,R,C,u,i2,R,B2,R,B1,+,+,+,T,2,两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，,(2),差模输入信号,u,i1,= ,u,i2,大小相等、极性相反,u,o,= (,V,C1,V,C1,),(,V,C2,+,V,C2,) =,2,V,C1,即,对差模信号有放大能力,。,+,+,+,+,+,+,差模信号,是有用信号,24,(3),比较输入,u,i1,、,u,i2,大小和极性是任意的。,例,1,:,u,i1,= 10 mV,u,i2,= 6 mV,u,i2,= 8 mV,2 mV,例,2,:,u,i1,=20 mV,u,i2,= 16 mV,可分解成,:,u,i1,= 18 mV + 2 mV,u,i2,= 18 mV,2 mV,可分解成,:,u,i1,= 8 mV + 2 mV,共模信号,差模信号,放大器只,放大两个,输入信号,的差值信,号,差分,放大电路。,这种输入常作为,比较放大,来应用，在自动控制系统中是常见的。,25,（,Common Mode Rejection Ratio),全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。,差模放大倍数,共模放大倍数,K,CMR,越大，说明差放分辨,差模信号的能力越强，而抑制,共模信号的能力越强。,3.,共模抑制比,共模抑制比,26,若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数,A,c,= 0,输出电压,u,o,=,A,d,（,u,i1,u,i2,）,=,A,d,u,id,若电路不完全对称，则,A,c,0,，,实际输出电压,u,o,=,A,c,u,ic,+,A,d,u,id,即共模信号对输出有影响 。,27,15. 7. 3,典型差分放大电路,+,U,CC,u,o,u,i,1,R,C,R,P,T,1,R,B,R,C,u,i2,R,E,R,B,+,+,+,T,2,U,EE,+,R,E,的作用：,稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。,U,EE,：用于补偿,R,E,上的压降，以获得合适的工作点。,R,P,:,调零电位器。,28,零点漂移的抑制,u,i1,=,u,i2,= 0,R,E :,对,共模信号有很,强负反馈作用,抑制温度漂移。 对,差模信号,基本上不影响放大效果。,温度,I,C1,I,C2,I,E,U,RE,U,BE1,U,BE2,I,B2,I,B1,I,C1,I,C2,返回,29,1.,双端输入,-,双端输出,差模信号,u,i1,u,o,+U,CC,R,C,T,1,R,B,R,C,T,2,R,B,u,i2,-,U,EE,R,E,+,_,-,-,+,+,u,i,返回,30,I,E,I,C,I,B,-,+,U,BE,T,1,R,B,R,E,R,C,U,EE,+U,CC,U,CE,+,-,（,1,）静态分析,I,B1,=,I,B2,=,I,B,I,C1,=,I,C2,=,I,C,U,E1,=,U,E2,=,I,B,R,B,U,BE,U,C1,=,U,C2,=,U,CC,I,C,R,C,31,（,2,）动态分析,R,E,对差模信号不起作用，其单管差模电压放大倍数为：,i,B,i,C,u,01,u,i1,R,C,T,1,R,B,+,+,-,-,双端输出电压,返回,32,差模电压放大倍数,式中,差模输入电阻为,差模输出电阻为,返回,33,如果从,T1,集电极或,T2,集电极单端输出，则电压放大倍数分别为：,同相输出,反相输出,34,作业,P89 15.7.3,35,