(精品)15基本放大电路2 (2)

电子技术基础,主讲：胡智奇,华北电力大学,North China Electric Power University,电子与通信工程学院,电子学教研室,15.4,静态工作点的稳定,为了保证放大电路的稳定工作，必须有合适的、稳定的静态工作点。但是，温度的变化严重影响静态工作点。,对于前面的电路（固定偏置电路）而言，静态工作点由,U,BE,、,和,I,CEO,决定，这三个参数随温度而变化。,T,U,BE,I,CEO,Q,1,、温度对,U,BE,的影响,i,B,u,BE,25C,50C,T,U,BE,I,B,I,C,2,、温度对,值及,I,CEO,的影响,T,、,I,CEO,I,C,i,C,u,CE,Q,Q,总的效果是：,温度上升时，输出特性曲线上移，造成,Q,点上移。,小 结,T,I,C,固定偏置电路的,Q,点是不稳定的。,Q,点,不稳定可能会导致静态工作点靠近饱和区或截止区，从而导致失真。为此，需要改进偏置电路，当温度升高、,I,C,增加时，能够自动减少,I,B,，,从而抑制,Q,点的变化。保持,Q,点基本稳定。,常采用分压式偏置电路来稳定静态工作点。,I,1,I,2,I,B,+,R,B1,+,U,CC,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,+,u,i,-,+,u,o,-,T,+,+,I,C,静态工作点稳定的放大器,R,E,射极直流负反馈电阻,C,E,交流,旁路电容,1.,静态工作点稳定的原理,选,I,2,=（510）,I,B,I,1,I,2,U,BE,=,U,B,-,U,E,=,U,B,-,I,E,R,E,U,B,稳定与,温度,基本无关,T,U,BE,I,C,I,C,I,E,U,E,I,B,由输入特性曲线,本电路稳压的过程实际是由于加了,R,E,形成了,负反馈,过程,从,Q,点,稳定的角度来看似乎,I,2,、,V,B,越大越好。,但,I,2,越大，,R,B1,、,R,B2,必须取得较小，将增加损耗，降低输入电阻。,而,V,B,过高必使,V,E,也增高,在,U,CC,一定时，势必使,U,CE,减小，从而减小放大电路输出电压的动态范围。,在估算时一般选取：,I,2,= (5 10),I,B,，,V,B,= (5 10),U,BE,，,R,B1,、,R,B2,的阻值一般为几十千欧。,参数的选择,+,R,B1,+,U,CC,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,+,u,i,-,+,u,o,-,T,+,+,2.,求静态工作点,电容开路,画出直流通路,I,1,I,2,I,B,R,B1,+,U,CC,R,C,T,R,B2,R,E,直流通路,3.,动态分析,+,u,i,-,+,u,o,-,R,B1,R,C,R,L,R,B2,交流通路,r,be,R,C,R,L,R,B,微变等效电路,+,-,+,-,+,R,B1,+,U,CC,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,+,u,i,-,+,u,o,-,T,+,+,r,be,R,C,R,L,R,B,微变等效电路,+,-,+,-,3.,动态分析,电压放大倍数：,R,L,=,R,C,/,R,L,输入电阻：,输出电阻：,r,i,r,o,思考：,如果去掉,C,E,，,对电压放大倍数、输入电阻和输出电阻有什么影响？,C,E,的作用：交流通路中，,C,E,将,R,E,短路，,R,E,对交流不起作用，放大倍数不受影响。,+,R,B1,+,U,CC,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E,R,L,+,u,i,-,+,u,o,-,T,+,+,无电容,C,E,的微变等效电路,A,u,r,be,R,C,R,L,R,E,+,-,+,-,可见，去掉,C,E,后，放大倍数减小、输出电阻不变，但输入电阻增大了。,问题：,A,u,和,A,us,的关系如何？,定义：,放大电路,R,L,R,S,例,1:,在图示放大电路中，已知,U,CC,=12V,R,C,= 6k,R,E1,= 300,，,R,E2,= 2.7k,，,R,B1,= 60k,，,R,B2,= 20k,R,L,= 6k,，,晶体管,=50,，,U,BE,=0.6V,试求,:,(1),静态工作点,I,B,、,I,C,及,U,CE,；,(2),画出微变等效电路；,(3),输入电阻,r,i,、,r,o,及,A,u,。,R,B1,R,C,C,1,C,2,R,B2,C,E,R,E1,R,L,+,+,+,+,U,CC,+,u,i,-,R,E2,R,s,+,e,s,-,+,u,o,-,解:,(1),由直流通路求静态工作点,。,直流通路,R,B1,R,C,R,B2,R,E1,+,U,CC,R,E2,+,U,CE,I,E,I,B,I,C,V,B,(2),由微变等效电路求,A,u,、,r,i,、,r,o,。,微变等效电路,r,be,R,B,R,C,R,L,E,B,C,+,-,+,-,+,-,R,S,R,E,其中：,称为放大器的幅频响应,称为放大器的相频响应,15.5,放大电路的频率特性,放大电路的电压放大倍数与频率有关,一般情况下，放大电路的输入信号都是非正弦信号，其中包含有许多不同频率的谐波成分。由于放大电路对不同频率的正弦信号放大倍数不同，相位移也不一样，输出信号,u,o,波形将产生失真。这种失真与放大电路的频率特性有关，故称为,频率失真,。,频率特性,幅频特性,相频特性,低频段：,在低频段，三极管的极间电容可视为开路，,耦合电容,C,1,、,C,2,不能忽略。,中频段,:,由于耦合电容和发射极电阻旁路的电容的容,抗值较大,故对中频段信号来讲其容抗很小，,可视作短路，放大倍数与信号频率无关。,高频段：,耦合电容,C,1,、,C,2,可以可视为短路，三极管,的极间电容和线路分布电容不能忽略。,放大电路分低、中、高三个频段研究,共射放大电路的频率特性,f,-180,f,H,f,L,-225,-270,f,f,H,f,L,-135,-90,（,1,）通频带：,（,2,）带宽,-,增益积：,f,bw,A,uo,三极管一旦确定，带宽增益积基本为常数,15.6,射极输出器,放大电路是从发射极输出，在接法上是一个,共集电极电路（,U,CC,对交流信号相当于短路）。,R,S,e,S,+,-,u,i,R,L,+,u,o,-,+U,CC,C,1,C,2,T,R,B,R,E,+,+,+,-,I,E,15.6.1,静态分析,I,B,U,BE,+,-,U,CE,+,-,I,C,R,B,+,U,CC,R,E,T,1.,电压放大倍数,15.6.2,动态分析,+,-,+,-,r,be,R,E,R,L,R,S,E,S,.,(1),所以,但是，输出电流,I,e,增加了。,(2),输入输出同相，输出电压跟随输入电压，故称,电压跟随器,。,结论：,2.,输入电阻,输入电阻高,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。,+,-,+,-,r,be,R,E,R,L,R,S,E,S,.,R,B,r,be,E,B,I,b,.,R,E,R,S,C,b,I,b,.,I,Re,.,+,_,U,T,.,I,T,.,r,o,R,s,b,T,+,I,Re,I,b,I,b,+,I,=,.,.,.,.,T,U,.,b,e,be,be,R,r,r,+,+,+,+,=,T,U,.,R,s,R,s,T,U,.,=,.,T,U,(1+,b,),e,be,R,r,+,+,=,R,s,T,U,.,.,T,U,(1+,b,),e,be,R,r,+,+,R,s,T,U,.,U,T,.,.,I,T,U,T,r,=,o,.,r,R,R,+,+,=,1,be,s,e,r,R,+,+,1,be,s,(,很小,),3,、输出电阻,用加压求流法求输出电阻,r,0,。将,信号源置,0,，求,各支路电流。,一般：,所以：,射极输出器的输出电阻很小，带负载能力强。,所谓,带负载能力强,，是指当负载变化时，放大倍数基本不变。,例：,已知射极输出器的参数如下：,R,B,=570k,，,R,E,=5.6k,，,R,L,=5.6k,，,=100,，,U,CC,=12V,。,求,A,u,、,r,i,和,r,o,。,设：,R,S,=1,k,，,求：,A,us,、,r,i,和,r,o,。,3 .,R,L,=1k,时，,求,A,u,。,R,S,e,S,+,-,u,i,R,L,+,u,o,-,+U,CC,C,1,C,2,T,R,B,R,E,+,+,+,-,R,S,e,S,+,-,u,i,R,L,+,u,o,-,+U,CC,C,1,C,2,T,R,B,R,E,+,+,+,-,参数,R,B,=570k,R,E,=5.6k,R,L,=5.6k,，,=100,，,U,CC,=12V,r,be,R,E,R,L,+,-,+,-,1.,求,A,u,、,r,i,和,r,o,。,r,be,=2.8 k,，,R,S,=0,参数：,R,B,=570k,，,R,E,=5.6k,，,R,L,=5.6k,，,=100,，,U,CC,=12V,2.,设：,R,S,=1,k,，,求：,A,us,、,r,i,和,r,o,r,be,=2.8 k,，,R,S,=,1,k,，,参数：,R,B,=570k,，,R,E,=5.6k,，,R,L,=5.6k,，,=100,，,U,CC,=12V,r,be,R,E,R,L,R,S,U,S,.,+,-,+,-,+,-,R,L,=1k,时,3.,R,L,=1k,和时，,求,A,u,。,比较：,空载时,A,u,=0.995,R,L,=5.6k,时,A,u,=0.990,R,L,=1k,时,A,u,=0.967,R,L,=,时,可见,：,射极输出器,带负载能力强。,射极输出器的使用,1.,将射极输出器放在电路的首级，可以提高输入电阻。,2.,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。,3.,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。,射极输出器的特点：,电压放大倍数,=1,，,输入阻抗高，输出阻抗小。,作业,15.4.2,15.4.3,耦合方式：,直接耦合；阻容耦合；变压器耦合。,15.6.3,多级放大电路及耦合方式,耦合：,即信号的传送。,多级放大电路对耦合电路要求：,1.,静态：保证各级,Q,点的设置,2.,动态,:,传送信号。,第一级,放大电路,输 入,输 出,第二级,放大电路,第,n,级,放大电路, ,第,n-,1,级,放大电路,功放级,要求：,波形不失真，,减少压降损失。,R,B1,R,C1,C,1,C,2,R,B2,C,E1,R,E1,+,+,+,+,+,R,S,+,R,C2,C,3,C,E2,R,E2,R,L,+,+,+,U,CC,+,T,1,T,2,第一级,第二级,负载,信号源,两级之间通过耦合电容,C,2,与下级输入电阻连接,一、阻容耦合,一、阻容耦合,优点：,各级静态工作点互不影响，可以单独调整到,合适位置；且不存在零点漂移问题。,缺点：,不能放大变化缓慢的信号和直流分量变化的,信号；且由于需要大容量的耦合电容，因此,不能在集成电路中采用。,阻容耦合多级放大器的动态分析,前级的输出阻抗是后级的信号源阻抗,后级的输入阻抗是前级的负载,1.,两级之间的相互影响,2.,电压放大倍数（以两级为例）,扩展到,n,级：,3,.,输入电阻就是第一级的输入电阻。,4,.,输出电阻就是最后一级的输出电阻。,+,-,+,-,+,-,+,U,CC,R,S,1M,(+24V),R,1,20k,27k,C,2,C,3,R,3,R,2,R,L,R,E2,82k,43k,10k,8k,10k,C,1,R,C2,T,1,R,E1,C,E,T,2,前级,后级,设:,1,=,2,=50,r,be1,= 2.9k,r,be2,= 1.7 k,例:,关键,:,考虑级间影响。,1.,静态,:,Q,点同单级。,2.,动态性能,:,方法,:,r,i2,=,R,L1,r,i2,性能分析,+,-,+,-,+,-,+,U,CC,R,S,1M,(+24V),R,1,20k,27k,C,2,C,3,R,3,R,2,R,L,R,E2,82k,43k,10k,8k,10k,C,1,R,C2,T,1,R,E1,C,E,T,2,考虑级间影响,2,r,i,r,o,:,概念同单级,1,r,i,r,o,+,-,+,-,+,-,+,U,CC,R,S,1M,(+24V),R,1,20k,27k,C,2,C,3,R,3,R,2,R,L,R,E2,82k,43k,10k,8k,10k,C,1,R,C2,T,1,R,E1,C,E,T,2,+,-,+,-,+,-,R,E1,R,2,R,3,R,C2,R,L,R,S,R,1,微变等效电路,1.,r,i,=,R,1,/, r,be1,+,（,+,1,),R,L1,其中,:,R,L1,= R,E1,/,R,L1,=,R,E1,/,r,i2,= R,E1,/,R,2,/,R,3,/,r,be2,= 27 / 1.7,1.7k,r,i,=1000/(2.9+511.7),82k,2.,r,o,=,R,C2,= 10k,3.,中频电压放大倍数,:,其中：,+,-,+,-,+,-,R,E1,R,2,R,3,R,C2,R,L,R,S,R,1,+,-,+,-,+,-,R,E1,R,2,R,3,R,C2,R,L,R,S,R,1,二、直接耦合,优点,:,可放大缓慢变化的信号或直流信号。,电路中无电容，便于集成化。,+U,CC,R,C2,T,2,+,u,i,-,R,C1,R,B2,T,1,R,B1,R,E2,+,u,o,-,I,E2,解决方法,:,提高后极的,E,极电位,加,R,E2,。,提高了,T,1,的,输出电压,使,T,2,有合适的,Q,点。,问题,1 :,前后级,Q,点相互影响,需设置合适的,Q,点,。,直接耦合电路的问题,+U,CC,R,C2,T,2,+,u,i,-,R,C1,R,B2,T,1,R,B1,R,E2,+,u,o,-,I,E2,问题,2 :,零点漂移,u,o,t,0,有时会将信号淹没,(,输入,u,i,=0,时，输出有缓慢变化的电压产生。,),产生零漂的原因,：,由温度变化引起的。,当温度变化使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时，这种变化量会被后面的电路逐级放大，最终在输出端产生较大的电压漂移。因而零点漂移也叫,温漂,。,假“信号”,+U,CC,R,C2,T,2,+,u,i,-,R,C1,R,B2,T,1,R,B1,R,E2,+,u,o,-,I,E2,小 结,(1),由于电容的隔直作用，各级放大器的静态工作点相互独立，分别估算。,(2),前一级的输出电压是后一级的输入电压。,(3),后一级的输入电阻是前一级的交流负载电阻。,(4),总电压放大倍数,=,各级放大倍数的乘积。,(5),总输入电阻,r,i,即,为第一级的输入电阻,r,i,1,。,(6),总输出电阻即为最后一级的输出电阻。,可知，射极输出器接在多级放大电路的首级可提高输入电阻；接在末级可减小输出电阻；接在中间级可起匹配作用，从而改善放大电路的性能。,作业,15.6.1,15.6.2,