《交流放大电路》PPT课件.ppt

第二章交流放大电路 2 1基本放大电路的组成 2 4工作点稳定的放大电路 2 5阻容耦合多级放大电路及其频率特性 2 6射极输出器 2 7功率放大电路 2 8场效应管放大电路 第2章目录 2 2放大电路的静态分析 2 3放大电路的动态分析 C E B EB UCC 省去一个直流电源 2 1基本放大电路的组成 共发射极接法放大电路 第2章2 1 RC RB T VCC RB RC C1 C2 T 耦合电容 基本交流放大电路的组成 第2章2 1 C1 T 信号源 负载 C1用来隔断放大电路与信号源之间的直流通路 C2用来隔断放大电路与负载之间的直流通路 同时又起到耦合交流的作用 其电容值应足够大 以保证在一定的频率范围内 耦合电容上的交流压降小到可以忽略不计 即对交流信号可视为短路 耦合电容的作用 第2章2 1 RC RB VCC C2 2 2放大电路的静态分析 静态分析的任务是根据电路参数和三极管的特性确定静态值 直流值 UBE IB IC和UCE 可用放大电路的直流通路来分析 放大电路没有输入信号时的工作状态称为静态 ui 0 第2章2 2 C1 T RC RB VCC C2 2 2 1估算法 画出直流通路 UCE VCC ICRC 硅管的UBE约为0 6V 锗管的UBE约为0 2V 第2章2 2 ui 0 C1 T RC RB VCC C2 2 2 2图解法 例 在基本交流放大电路中 已知VCC 12V RC 4k RB 280k 三极管的特性曲线如图所示 试求静态值 解 先估算IB 将方程UCE VCC ICRC所表示的直线画在三极管输出特性曲线的坐标平面上 直线上的两点 N点 IC VCC RC 3mA UCE 0 M点 IC 0 UCE VCC 12V 第2章2 2 0 IB 0 A 20 A 40 A 60 A 80 A 1 2 3 1 5 2 4 6 8 10 12 求得静态值为 IC 1 5mA UCE 6V IB 40 A 图解过程 第2章2 2 IC mA UCE V 0 IB 40 A 60 80 1 2 3 Q 2 4 6 8 10 12 0 M 2 2 3 静态工作点与电路参数的关系 第2章2 2 IC mA UCE V VCC 0 IB 40 A 20 60 80 1 2 3 1 5 2 4 6 8 10 12 0 M Q Q 第2章2 2 IC mA UCE V VCC 0 20 60 80 1 2 3 VCC 2 4 6 8 10 12 0 M Q 3 Rc和RB不变 Vcc减小为Vcc 时 M IB 40 A 第2章2 2 IC mA UCE V 2 3放大电路的动态分析 放大电路有输入信号时的工作状态称为动态 动态分析是在静态值确定后 分析信号的传输情况 加入输入信号后 三极管的各个电压和电流都含有直流分量和交流分量 1 输出端开路 例 已知VCC 12V RC 4k RB 280k C1 C2 50 F 三极管的特性曲线如图所示 输入信号ui Uimsin t 0 02sin t v 2 3 1图解法 第2章2 3 VCC RB RC C1 C2 T uBE uCE iB iC ui UC1 UC2 uo uBE的波形 注意各种符号的不同含义 直流分量 交流分量 交直流总量 根据输入回路的KVL方程 第2章2 3 0 uBE V Q1 Q Q2 60 40 20 0 0 60 40 20 IB 0 58 0 6 0 62 UBE t t 在输入特性上作图 ube uBE V 第2章2 3 0 IB 40 A 20 60 80 3 Q 1 5 6 12 N 0 M t 0 0 2 25 0 75 2 25 1 5 0 75 IC UCE 3 9 uCE V uCE V t 3 6 9 在输出特性上作图 输出端开路时交 直流负载线重合 第2章2 3 iC mA iC mA T VCC对交流可视为短路 2 输出端接负载 画出交流通路 第2章2 3 C1 RC RB VCC C2 us uo RS RL 由基本放大电路的交流通路可以得出 iC与uCE仍为直线关系 且该直线通过静态工作点 将其称为交流负载线 因为RL RL 所以交流负载线变陡 第2章2 3 T ui uo RC RB ii ib ic uce ube RL RS us 0 IB 40 A 20 60 80 3 Q 1 5 6 12 N 0 M t 0 0 Q2 2 25 0 75 2 25 1 5 0 75 IC UCE 3 9 3 6 9 uce uo 接负载后 Uom减小 Au下降 uCE V uCE V t Q1 作交流负载线 空载输出电压 第2章2 3 iC mA iC mA 0 20 A 40 A 80 A 1 2 3 IB 0 Q t 0 0 uce uo 1 静态工作点偏高引起饱和失真 Q2 Q1 uCE V IB 60 A 3 用图解法分析非线性失真 t 饱和失真 uCE V 第2章2 3 iC mA iC mA uBE V 0 Q 5 ib ube 0 t t 0 iB A a 工作点偏低引起ib失真 iB A uBE V 2 工作点偏低引起截止失真 t1 t2 在ube负半周t1 t2时间内 uBE小于死区电压 iB 0 设静态值IB 5 A 第2章2 3 0 IB 5 A 20 60 80 3 1 5 6 12 t 0 0 Q 2 25 0 75 2 25 1 5 0 75 ic uce uo 3 9 40 0 b 工作点偏低引起ic uce uo 失真 0 25 0 25 uCE V uCE V t 截止失真 第2章2 3 iC mA iC mA 视频 视频2 4 放大电路的组成原则 1 为了不失真的放大交变电压信号 必须给放大电路设置合适的静态工作点 2 在输入回路加入ui应能引起uBE的变化 从而引起iB和ic的变化 3 输出回路的接法应当使ic尽可能多地流到负载RL中去 或者说应将集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端 课堂讨论题 下面各电路能否放大交流电压信号 第2章2 3 图 a 中 没有设置静态偏置 不能放大 图 b 中 有静态偏置 但ui被EB短路 不能引起iB的变化 所以不能放大 第2章2 3 图 c 中 有静态偏置 有变化的iB和ic 但因没有RC 不能把集电极电流的变化转化为电压的变化送到输出端 所以不能放大交流电压信号 第2章2 3 2 3 2微变等效电路法 三极管在小信号 微变量 情况下工作时 可以在静态工作点附近的小范围内用直线段近似地代替三极管的特性曲线 三极管就可以用线性双口网络来等效代替 1 三极管的微变等效电路 rbe称为三极管的输入电阻 可用下式来估算 第2章2 3 iC uCE uCE iC IB1 IB2 0 Q1 Q2 iC iC iC 此时因uCE减小 iC 为负值 rce称为三极管的输出电阻 可由输出特性得到 第2章2 3 当工作点由Q1变化到时Q2时 由 iB所引起的iC的变量为 iC 由uCE变化所引起的iC的变化量为 iC 则 iC uCE uCE iC 在输出特性上求rce 0 由于三极管的输出特性比较平直 rce阻值很大 约为几十千欧 第2章2 3 ic uce ube ib ib C B E 根据 可画出三极管的微变等效电路 第2章2 3 由于rce阻值比输出端的负载大很多 通常可视为开路 从而得到简化的微变等效电路 E B C 三极管简化的微变等效电路 三极管的微变等效电路只能用来分析放大电路变化量之间的关系 第2章2 3 ic uce ube rbe ib 先画出放大电路的交流通路 2 放大电路的微变等效电路 将交流通路中的三极管用其微变等效电路来代替 第2章2 3 3 电压放大倍数 1 电压放大倍数 第2章2 3 4 放大电路的输入电阻 放大电路的输入电阻定义为 对基本放大电放大电路 第2章2 3 rbe E B C ro RS 放大电路 5 放大电路的输出电阻 对负载而言 放大电路相当于一个具有內阻的信号源 这个信号源的內阻就是放大电路的输出电阻 ro 可用外加电压法求ro 第2章2 3 RC RB RS rbe 例 已知UCC 6V RC 2k RB 180k 50 硅晶体管 试求放大电路的静态工作点及电压放大倍数 UCC RB RC C1 C2 T uBE uCE iB iC ui uo 解 UCE UCC ICRC 6 2 103 1 47 10 3 3 06V IC IB 50 0 00294 1 47mA 200 50 26 1 47 1 1k 第9章9 3 例 已知UCC 6V RC 2k RB 180k 50 硅晶体管 试求放大电路的静态工作点及电压放大倍数 UCC RB RC C1 C2 T uBE uCE iB iC ui uo 解 第9章9 3 例2 1 如图共射极放大电路T是NPN硅管 Uces 0 Rb 560k Rc RL 6k Vcc 12V RS 1 4 C1 C2对交流可视为短路 输出特性如图所示 求 作直流负载线 求工作点 IBQ ICQ UCEQ 求 画交流通道和等效电路 改变参数RB RC RS RLVCC直流负载线 工作点如何变化 计算 计算输入电阻Ri及输出电阻Ro 计算 1 静态 VCC 列输出回路令方程 画直流负载线 UCE VCC ICRc令 UCE 0 IC VCC Rc 4mA IC 0 UCE VCC 12V UCEQ 6V ICQ 2mA 画交流通道和等效电路 计算 R L Rc RL 计算输入电阻Ri及输出电阻Ro 输入电阻Ri 输出电阻RO 求 小结1 静态计算2 利用计算法进行放大电路的动态计算时 主要应掌握画放大电路的微变等效电路的方法 3 晶体管微变等效电路是小信号输入条件下的等效电路 4 放大器的输入电阻用来衡量放大器对信号源电压 电流 衰减的程度 放大器的输出电阻用来衡量放大器带负载的能力 5 计算法的主要优点是简便敏捷 只要知道放大电路参数就可进行计算 得出各种放大性能与参数间的关系 特别是频率特性必须利用等效电路法 不能用于分析波形是计算法的不足之处 总之图解法和计算法各有优点和局限性 常常混合使用 UCE V UCE V ICEO 40 A Q Q IB 0 20 60 80 1 2 3 3 2 1 温度对三极管输出特性的影响 2 4工作点稳定的放大电路 2 4 1温度对静态工作点的影响 温度升高引起ICEO和 增加 固定不变 在基本交流放大电路中 工作点上移 靠近饱和区 IC mA IC mA 第2章2 4 视频 温度对Q点的影响及解决办法 固定偏置Q点不稳定的原因 当温度升高时 增大 ICEO增大 UBE将减小 当T 时 ICQ IBQ ICEO VCC UBEQ Rb ICEO 即T ICQ Q不稳定 解决办法 补偿法稳定静态工作点 VCC RC C1 C2 T RL RE 2 4 2分压式偏置电路 1 稳定静态工作点的原理 对于设计好的电路均能满足I1 IB I2 IB 可以 认为I1 I2 则 电路组成 第2章2 4 RB1 uo RS us IB 温度升高 IC IE VE UBE IC 2 静态分析和动态分析 要求 1 计算静态值IB IC和UCE C1 C2 20 F 三极管的 50 RB2 10K RC 4K RE 2 2K RL 4K CE 100 F 例 在分压式偏置电路中 已知 VCC 12V RB1 30K 第2章2 4 UCE 解 1 可用估算法求静态值 IC IE UCE VCC ICRC ICRE 12 1 09 4 2 2 5 24V 直流通路 2 动态分析 画出微变等效电路 第2章2 4 分压式偏置电路的微变等效电路 第2章2 4 RC RL RB2 RB1 rbe T 第2章2 4 uo RC RS us C1 C2 RL RB2 RB1 RE1 RE2 VCC rbe 画出微变等效电路 RE1使Au减小 ri增加 Ib 第2章2 4 RC RL RB2 RB1 RE1 例2 2 图示电路 已知 50 UBE 0 7V 求 Q点 Ri Ro Au 若电容Ce开路 Au 若 100 Au 图2 47 解 计算静态工作点 UCEQ VCC ICQ Rc Re 12 1 62 4 5 5 V 画出放大电路的微变等效电路 当不接Ce时 若换一个 100的晶体管 则 UCEQ VCC ICQ Rc Re 12 1 62 4 5 5 V 可见更换不同 的晶体管 几乎不影响电路的静态工作点电流IEQ ICQ和集 射极电压UCEQ 电压放大倍数几乎不变 T 2 5射极输出器 从发射极和地之间取输出电压 2 5 1静态分析 UCE VCC IERE IE 1 IB 第2章2 6 ui uo RS C1 RB C2 RE RL VCC 射极输出器的交流通路 由交流通路可以看出 对交流信号而言 集电极C接地 集电极是输入 输出电路的公共端 所以射极输出器是共集电极放大电路 2 5 2动态分析 第2章2 6 T us uo RC RB RL RS B E C 射极输出器的微变等效电路 rbe E B C RE RL RB RS ri 1 电压放大倍数 2 输入电阻 ri RB rbe 1 RE RL 第2章2 6 3 输出电阻 第2章2 6 射极输出器的特点 1 电压放大倍数小于1 但近似等于1 2 输出电压与输入电压同相 具有跟随作用 3 输入电阻高 4 输出电阻低 2 5 3射极输出器的应用 可以用射极输出器作多级放大电路的输入级 输出级或中间级 用射极输出器作输入级时 因其输入电阻高 可以减小放大电路对信号源的影响 作输出级时 利用它输出电阻低的特点 可以稳定输出电压 提高带负载能力 将射极输出器接在两级共发射级放大电路之间 可以起阻抗变换作用 改善整个放大电路的性能 第2章2 6 共基极电路 2 6阻容耦合多级放大电路及其频率特性一 多级放大电路的组成如图是多级放大电路的组成框图 它通常包括输入级 中间级 推动级和输出级几个部分 二 多级放大 电路的耦合方式最常用的耦合方式有三种 阻容耦合 直接耦合 和 变压器耦合 1 阻容耦合放大器中各级间 放大器与信号源 放大器与负载采用电阻和电容的连接来传送信号 这种方式称为阻容耦合方式 Uo 阻容耦合方式的优点 由于电容具有隔直作用 因此各级电路的直流通路互不相通 即每一级的静态工作点彼此独立 阻容耦合方式的缺点 不能放大直流或缓慢变化的信号 2 变压器耦合在一般低频放大器中己经很少使用 这里不作介绍 3 直接耦合放大器各级之间 放大器与信号源或负载直接连接起来 或者经电阻等能通过直流的元件连接起来 称为直接耦合方式 直接耦合方式的优点 不但能放大交流信号 而且能够放大变化极其缓慢的超低频信号以及直流信号 现代集成放大器的内部电路都是采用直接耦合方式 这种耦合方式得到越来越广泛的应用 直接耦合方式的特殊问题 各级静态工作点相互影响及解决办法 零点漂移问题a 零点漂移现象 在直接耦合放大电路中 当输入信号为零时 输出电压会随时间改变出现忽大忽小不规则的变化 这种输入电压为零 输出电压偏离静态值的变化称为零点漂移 b 零点漂移的危害 零点漂移现象严重时 就能淹没真正的输出信号 所以零点漂移的大小是衡量直接耦合放大器性能的一个重要指标 c 产生零点漂移的原因 放大器产生零点漂移的原因主要的是温度对晶体管参数的影响所造成的静态工作点波动 被后面逐级放大输出 因而 整个放大电路的零漂指标主要由第一级电路的零漂决定 d 减小零点漂移的主要措施 采用温度补偿电路 采用差动式放大电路来进行温度补偿 这是一种十分有效的方法 将在后面进行讨论 2 6 1阻容耦合多级放大电路 以两级阻容耦合放大电路为例 第2章2 5 两级阻容耦合放大电路的微变等效电路 1 电压放大倍数 rbe1 RC1 RL RB1 RS RB3 rbe2 RB2 RC2 ri2 2 输入电阻 ri ri1 RB1 RB2 rbe1 3 输出电阻 ro ro2 RC2 第2章2 5 例 已知 RB1 RB3 10K RB2 33K RE1 RE21 5K RC 2K 1 2 60 rbe1 rbe2 0 6K 求总的电压放大倍数 第9章9 9 第9章9 9 RL1 ri2 RB3 rbe2 1 2 RE2 9 02K 解 第一级为共射放大电路 RL1 RC RL1 1 64K 第二级为共集放大电路 可取Au2 1 因此Au Au1Au2 164 第9章9 9 二 多级放大电路的分析计算 电压放大倍数在多级放大电路中 前一级的输出信号就是后一级的输入信号 如图2 57所示 因此多级放大电路的电压放大倍数Au等于各级电路的电压放大倍数的乘积 即 输入电阻和输出电阻多级放大器的输入电阻就是第一级放大电路 输入级 的输入电阻 在有些电路中 后级放大电路的输入电阻会影响到前级的放大电路的输入电阻 例如第一级是射极输出器 多级放大器的输出电阻就是最后一级 输出级 放大电路的输出电阻 在有些电路中 前级放大电路的输出电阻会影响到后级的放大电路的输出电阻 例如最后一级是射极输出器 例 图为一阻容耦合两级放大电路 晶体管T1和T2的 50 UBE 0 6V 各电容的容量足够大 求 计算各级的静态工作点 计算 a 放大电路 解 分别画出各级的直流通路 根据直流通路计算静态工作点 第一级 IC1Q IB1Q 1 mA UCE1Q VCC IE1QRe1 12 1 3 8 V IC2Q 0 02 mA UCE2Q VCC IC2Q Rc2 Re2 12 1 2 3 3 6 7 V 画出放大电路的微变等效电路 2 6 2阻容耦合放大电路的频率特性 T 1 单级放大电路的频率特性 放大电路放大倍数的幅值随频率变化的关系称为幅频特性 输出信号与输入信号的相位差 随频率变化的关系称为相频特性 第2章2 5 C1 RC RB VCC C2 uo RL ui E 所以C1 C2可视为短路 CO可视为开路 1 中频段 在中频段这段频率范围内 满足 XC1 RL 电压放大倍数的幅值与相位均与不随频率变化 中频段的微变等效电路 第2章2 5 C1 C2 RB RC RL rbe C1 C2可视为短路 CO的分流作用不可忽视 同时 随频率升高而下降 引起电压放大倍数的幅值下降 由 180 向 270 变化 3 高频段 电压放大倍数的幅值下降 由 180 向 90 变化 C1 C2不可视为短路 CO可视为开路 2 低频段 低频段的微变等效电路 第2章2 5 E RB RC rbe fL fL fH fH f f Au Auo 0 707Auo 0 90 180 270 单级放大电路的频率特性 0 高频段 低频段 第2章2 5 Au1 Auo1 0 707Auo1 0 fL1 fH1 Auo2 0 707Auo2 0 fL2 fH2 Au2 Au 0 707Auo 0 5Auo Auo 0 fL1 fL fH1 fH 中频段两级阻容耦合放大电路总电压放大倍数 在下限频率fL1 fL2处 总电压放大倍数下降为 故通频带变窄了 2 多级放大电路的频率特性 f f f 第2章2 5 例 在图 a 所示电路中 已知 1 50 rbe1 0 96k 1 当负载RL变化50 即由3k 变为1 5k 时 试计算电压放大倍数的相对变化量 2 如果在这个放大电路和负载之间加一级射极输出器作输出级 如图 b 所示 并已知 三极管T2的 2 50 rbe2 1k 再计算RL变化50 时 总电压放大倍数的相对变化量 第2章2 6 VCC RB1 RC C1 C2 T1 RL uo RB2 RE1 CE RB3 RE2 C3 T2 27k 12k 3k 2k 300k 3k ui 15V b 解 当RL 3k 时 当RL 1 5k 时 1 只有第一级 第2章2 6 2 画出两级放大电路的微变等效电路 电压放大倍数的相对变化量 当RL 3k 时 ri2 RB3 rbe2 1 2 RE2 RL 300 1 1 50 3 3 61 6k 第2章2 6 149 0 987 147 当RL 1 5k 时 ri2 300 1 1 50 3 1 5 44 3k 第2章2 6 电压放大倍数的相对变化量 可见在负载变化相同的情况下 接入射极输出器作输出级后 电压放大倍数的稳定性明显提高了 尽管射极输出器本身的电压放大倍数近似等于1 但由于它的输入电阻高 提高了第一级的电压放大倍数 因而总电压放大倍数比单独用第一级时也提高了很多 射极输出器是一个深度电压串联负反馈放大电路 见3 5节 第2章2 6 集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合多级放大器 直接耦合方式的放大电路存在着温漂问题 在多级放大器中 第一级的温漂影响尤其严重 因此必须采取措施有效地抑制温漂 为此集成运算放大器的输入级大多数采用能有效地抑制温漂的差动式放大电路一 基本差动放大电路由两个相同的共射单管放大电路组成 输出从两个管子的集电极之间取出 UO UC1 UC2 称为双端输出方式 两边电路是完全对称的 9 10差分放大电路 静态时 UI1 UI2 0 两管集电极静态UC1 UC2 输出电压 UO 0 当温度变化时 两管的集电极电位同时发生漂移 例如温度升高时 UC1和UC2同时下降了 UC1 UC2 由于电路两边完全对称 必有 UO UC1 UC1 UC2 UC2 0 即输出电压没有温漂 显然基本差放电路是利用对称性的电路结构来消除温漂的 那么实际电路的对称程度将直接影响输出端温漂的大小 共模信号和共模电压放大倍数由于电路结构对称 当两边输入大小相等 极性相同的信号 即 UI1 UI2时 两输出端的电位UC1和UC2的变化也是大小相等 极性相同的 因此输出电压 UO仍为零 我们把大小相等 极性相同的 UI1和 UI2称为共模输入信号 Common modeSignal 记为 UIC 显然 UIC UI1 UI2 当输入共模信号时 定义共模输出电压 UOC与输入电压 UIC之比为共模电压放大倍数 Common modeGain 用AUC表示 可见电路在理想对称情况下 双端输出时 差动式放大电路的AUC 0 差动放大电路对温漂的抑制作用正是它抑制共模信号的结果 例如温度升高时 两管的集电极电流都要增大 这就如同在两个输入端加相同的正极性电压信号 这就是说 产生温漂的因素可以等效为输入端的共模输入信号 差动电路的AUC越小 抑制温漂作用就越好 动态情况 信号通道 UI UI1 UI2 UI1 UI 2 UI2 UI 2 T1和T2得到的信号电压大小相等 极性相反 称为差模信号 Difference modeSignal UId UId UI1 UI2 UI为正时 UI1 0 UC10时 UO0 差动放大电路对共模信号无放大作用 只对差模信号才起放大作用 故称为差动放大电路 Difference modeGain 差模放大倍数输入差模信号时 差模输出电压 UOd与输入之比称为差模电压放大倍数 用AUd来表示 式中AU1 AU2分别为T1和T2半边电路的电压放大倍数 因为电路对称AU1 AU2 所以总的输出电压 差模放大倍数为 差动放大电路对差模信号的电压放大倍数等于组成该差动电路的半边电路的放大倍数 2 存在问题 不易实现电路的完全对称 单端输出温漂没有被抑制 无论单端还是双端输出 严重的温漂会使本级静态工作点进入饱和或截止区 使放大电路不能正常工作 二 具有射极公共电阻的差放电路 两管的发射极下接公共电阻Re 并增加负电源VEE 利用VEE提供IE1和IE2在Re上产生电压降 使电路在静态时 两个输入端电位为零 晶体管的偏流可由VEE提供 VEE正端 Rs 发射结 Re VEE负端此时 不接Rb1 Rb2电路也能工作 1 Re的作用 对共模信号有反馈 抑制 作用 对差模信号无反馈 Re如同短路 不影响差模放大倍数 一 工作原理 1 静态分析 UCC T1 T2 ui1 ui2 RC1 RC2 uO1 uO2 uO RP RE UEE UBE 2REIE UEE IC IB UCE UCC UEE RCIC 2REIE 第9章9 10 IE IE UCC T1 T2 ui1 ui2 RC1 RC2 uC1 uC2 uO RP RE EE 2 动态分析 1 共模输入信号 大小相等 相位相同 ui1 ui2 则uC1 uC2 uO uC1 uC2 0 共模电压放大倍数 AC 0 第9章9 10 2 动态分析 2 差模输入信号 大小相等 相位相反 ui1 ui2 则uC1 uC2 uO uC1 uC2 2uC1 iRE iE1 iE2 0 iE1 iE2 uRE 0 Au1 Au2 RL 1 2RL 第9章9 10 差模电压放大倍数 差模输入电阻 ri 2rbe 差模输出电阻 ro 2RC 第9章9 10 R C R C R R R B B P uo UCC 1 双端输入双端输出方式 T1 R E EE U ui1 ui2 二 输入输出方式 R R T2 第9章9 10 R C R C R R R B B P uo2 CC U R E EE T1 T2 2 单端输入单端输出方式 第9章9 10 UCC T1 T2 ui2 1 2ui ui RC RC uO RP RE UEE 3 反相输入 ui1 1 2ui 输入输出电压的相位相反 ui1 0 uBE1 0 iC1 0 uO 0 第9章9 10 UCC T1 T2 ui2 1 2ui ui RC RC uO RP RE UEE 4 同相输入 ui1 1 2ui ui 0 uBE1 0 ic1 0 uO 0 输入输出电压的相位相同 第9章9 10 双端输出差模电压放大倍数 差模电压放大倍数 单端输出差模电压放大倍数 RL 1 2RL RL RL 二 输入输出方式 第9章9 10 2 7功率放大电路 在多级放大电路的末级或末前级是功率放大级 对功率放大电路的基本要求是 1 输出功率尽可能大 2 效率要高 3 非线性失真要小 通常采用互补对称式功率放大电路 分为无输出电容和有输出电容两种方式 效率定义为 第2章2 7 2 7 1功率放大电路的三种工作状态 1 甲类工作状态 第2章2 7 整个周期有集电极电流流过 因而静态管耗较大 效率较低 2 甲乙类工作状态 半个周期以上有ic 3 乙类工作状态 半个周期有ic 静态功耗小 效率高 波形失真严重 通常采用乙类互补对称放大电路 t t ui iL 0 0 2 7 2互补对称功率放大电路 1 无输出电容的互补对称功率放大电路 OCL电路 OutputCapacitorLess 1 原理电路 在ui正半周 T1导通 T2截止 T1的集电极电流ic1流过负载RL 在ui负半周 T1截止 T2导通 T2的集电极电流ic2流过负载RL 第2章2 7 iB iB1 iB2 uBE2 o t t 交越失真的产生 o o t1 t4 t1 t2 t2 t3 t3 t4 由于三极管T1 T2没有静态偏压 在发射结电压小于死区电压时 产生交越失真 uBE1 第2章2 7 uBE2 uBE1 消除交越失真的办法 是让T1和T2在静态时就微导通 利用两个二极管的正向压降使静态时T1管的基极电位为正 T2管的基极电位为负 两管都有一个不大的静态电流 这样无论信号为正或为负 都至少有一个管子导通 交越失真也就不存在了 uo 消除交越失真的电路 2 设置静态偏置消除交越失真 VCC RB1 RC C C3 T3 RL RB2 RE CE T1 T2 UC iC2 B1 B2 E1 E2 uC3 2 有输出电容的互补对称功率放大电路 1 原理电路 为了保证负载电流正负半周对称 在静态时 必须通过调节T3的静态工作点 使电容C上的电压UC等于VCC 2 iL 第2章2 7 iC1 t iL o t t ui uC3 o o UC3 电路中各点的静态值为 VB1 VB2 VC3 VCC 2 VE1 VE2 UC VCC 2 在ui正半周 交直流总量uC3减小 即uC3 VCC 2 使T1 T2管的基极电位低于发射极 因而T1截止 T2导通 这时输出电容C起直流电源的作用 T2的集电极电流iC2流过负载RL 在ui负半周 T1导通 T2截止 T1的集电极电流iC1流过负载RL 第2章2 7 VCC RB1 C1 RL RB2 RE CE D1 D2 T3 B1 T1 T2 IC3 R1 R2 R3 R4 A B2 2 静态工作点的设置和稳定 第2章2 7 T1 T2 ic1 ie ie2 ic2 ib ib1 ie1 ib2 ic 3 复合管 a ic ic1 ic2 1ib1 2ib2 1ib1 2ie1 1ib1 2 1 1 ib1 1ib1 2ib1 1 2ib1 复合管的等效电流放大系数为 a T1为NPN型小功率管 T2为NPN型大功率管 复合管为NPN型 第2章2 7 T1 T2 ic ie2 ic2 ib ib1 ic1 ib2 ie b ie1 b T1为PNP型小功率管 T2为NPN型大功率管 复合管为PNP型 复合管的等效电流放大系数仍为 第2章2 7 1 2 3 4 5 6 7 8 LM386 2 7 3集成功率放大电路简介 1 LM386的功能说明 增益设定 增益设定 旁路 输出 反相输入 同相输入 地 Vcc 1 电源电压范围为4 12V 2 1和8脚是电压增益设定端 当1 8之间开路时 电压放大倍数最小 为20 即电压增益为26dB 若在1 8之间接一个10 F的电容 电压放大倍数最大 为200 46dB 若将电阻R与10 F的电容串联后接在1 8之间 当改变R值时 可使电压放大倍数在20 200之间改变 3 7脚是旁路端 用于外接纹波旁路电容 以提高纹波抑制能力 第2章2 7 1 2 3 4 5 6 7 8 LM386 RP 10k 输入 C4 10 F C3 Vcc 0 1 F C1 0 05 F R1 10 扬声器 2 LM386的典型应用电路 该电路采用同相输入方式 R 1 2k 电压放大倍数等于50 第2章2 7 2 8场效应管放大电路 2 8 1场效应管共源极放大电路 分压式自偏压共源极放大电路 VDD RD C1 C2 RL RG2 RS CS ui RG1 RG S G D 1 静态分析 UGS VG VS 当VG UGS时 UDS VDD ID RD RS 第2章2 8 2 动态分析 1 场效应管的小信号简化模型 由场效应管的特性曲线可知 当信号幅度较小时 跨导gm可视为常数 因而可用一个线性的电压控制电流源来等效代替场效应管 即是场效应管的小信号简化模型 第2章2 8 画出分压式自偏压共源极放大电路的微变等效电路 RD RL RG1 RG2 G D S RG 2 电压放大倍数 ri RG RG1 RG2 3 输入电阻 4 输出电阻 第2章2 8 2 8 2场效应管源极输出器 VDD C1 RL RG2 RS ui RG1 RG S G D C2 它是一个共漏极放大电路 静态值的估算方法与共源极放大电路相同 动态分析 第2章2 8 源极输出器的微变等效电路 1 电压放大倍数 ri RG RG1 RG2 2 输入电阻 第2章2 8 3 输出电阻 计算输出电阻的电路 第2章2 8