模电课件第三章03

模拟电子技术基础,信息科学与工程学院·基础电子教研室,放大电路的组成原则,当ui=0时，称放大电路处于静态。,ICQ,IBQ,(IBQ,UBEQ) ( ICQ,UCEQ )分别对应于输入输出特性曲线上的一个点称为静态工作点。,iC,uCE,iB,当ui不为零时，称放大电路处于动态。,三极管的微变等效电路,c,b,e,微变等效电路模型仅对变化量而言的； 2. h参数与Q有关。,2.5 晶体管单管放大电路的三种基本接法,2.5.1 基本共射放大电路,1. 直接耦合共射放大电路,2. 阻容耦合共射放大电路,3. 带射极电阻的阻容耦合电路,4. 静态工作点稳定电路,2.5.2 基本共集放大电路,2.5.3 基本共基放大电路,场效应管放大电路的组成原则和三极管放大电路相似，即： 1、场效应管必须工作在恒流区。（电路的静态工作点合适） 2、交流信号能顺畅传输。（交流通路合理）,场效应管同样有三个极；其功能和三极管对应相似；只是三极管用电流控制电流，场效应管用电压控制电流。,场效应管放大电路仅要求了解即可。,第三章 多级放大电路,3.1 多级放大电路的耦合方式 3.2 多级放大电路的动态分析 3.3 直接耦合放大电路,3.1 多级放大电路的耦合方式,常用的耦合方式有四种, 即直接耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。,3.1 多级放大电路的耦合方式,组成多级放大电路的每一个基本放大电路称为一级,级与级之间的连接称为级间耦合。,3.1.1 直接耦合,3.1 多级放大电路的耦合方式,将前一级的输出端直接连接到后一级的输入端。,一、直接耦合放大电路静态工作点的设置,UBEQ2,T1管的静态工作点靠近饱和区 ,一、直接耦合放大电路静态工作点的设置,第二级的电压放大倍数大大下降 ,一、直接耦合放大电路静态工作点的设置,存在电平移动问题 ,一、直接耦合放大电路静态工作点的设置,直接耦合最常用的电路形式：NPN型与PNP型管混合使用,二、直接耦合方式的优缺点,静态工作点相互影响，给电路的分析、设计和调试带来一定的困难； 存在零点漂移现象。,具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号； 易构成集成放大电路； 应用非常广泛。,3.1.2 阻容耦合,将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端，称为阻容耦合方式。,阻容耦合方式的优缺点,低频特性差，不能放大变化缓慢的信号； 不便于集成。,各级的静态工作点相互独立，电路的分析、设计和调试简单易行。 在分立元件电路中得到非常广泛的应用。,3.1.3 变压器耦合,将放大电路的前级输出端通过变压器接到后级输入端或负载电阻上，称为变压器耦合方式。,变压器耦合方式的优缺点,低频特性差，不能放大变化缓慢的信号； 体积大，不便于集成。,各级的静态工作点相互独立，电路的分析、设计和调试简单易行。 可以实现阻抗变换； 在分立元件特大功率电路或高频电路中得到非常广泛的应用。,RL,=阻抗变换,=阻抗变换,3.1.4 光电耦合,光电耦合是以光信号为媒介实现电信号的耦合和传递的，具有电气隔离作用，使电路具有很强的抗干扰能力，适用于信号的隔离和远距离传送。,3.2 多级放大电路的动态分析,3.2 多级放大电路的动态分析,注意： 1. 计算放大倍数，是把后一级输入电阻作为前一级负载的；,当共集放大电路作为输入级（即第一级）时，它的输入电阻 与其负载（即第二级的输入电阻）有关；而当共集放大电路 作为输出级（即最后一级）时，它的输出电阻与其信号源内 阻（即倒数第二级的输出电阻）有关。,例1： 电路如图所示,电路的静态工作点合适，画出交流等效电路，并写出 、Ri和Ro的表达式。,解：1.求解静态工作点,例1： 电路如图所示,电路的静态工作点合适，画出交流等效电路，并写出 、Ri和Ro的表达式。,解: 2.动态分析： 第一级为共射电路,第二级为共集电路,交流等效电路如下:,Ro2,解：,注意：PNP型三极管求解 直流时的电流流向。,例2：求解电路的静态工作点,例3 试估算电路的Q点、Au 、Ri和Ro。,解: (1)求解Q点:由于电路采用阻容耦合方式,所以每一级的Q点都可以按照单管放大电路求解。,第一级为典型的Q点稳定电路，Q点如下：,第二级为共集放大电路,（2）求解 、Ri和Ro。,为了求出第一级的电压放大倍数Au1，首先应求出其负载电阻，即第二级的输入电阻：,（2）求解 、Ri和Ro。,（2）求解 、Ri和Ro。,例4： 电路如图所示,电路的静态工作点合适，画出交流等效电路，并写出 、Ri和Ro的表达式。,3.3 直接耦合放大电路,静态工作点相互影响，给电路的分析、设计和调试带来一定的困难； 存在零点漂移现象。,具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号； 易构成集成放大电路； 应用非常广泛。,输入电压（uI)为零而输出电压（uO)不为零且缓慢变化的现象称为零点漂移现象。,温度的变化，是产生零点漂移的主要原因，因此也称零点漂移为温度漂移，简称温漂。,无论哪种耦合方式，各级都存在温漂，但直接耦合的第一级温漂对电路的影响为最大。,3.3.2 差分放大电路,一、电路的组成,3.3.2 差分放大电路,一、电路的组成,二、长尾式差分放大电路,电路参数理想对称,T1与T2的特性相同,1. 静态分析,2. 对共模信号的抑制作用,大小相等极性相同的输入信号称为共模信号。,温度漂移等效成共模信号。,2. 对共模信号的抑制作用,共模放大倍数:,在电路参数理想对称的情况下，Ac= 0。,3. 对差模信号的放大作用,大小相等极性相反的输入信号称为差模信号。,3. 对差模信号的放大作用,在两个输入端加差模信号，即Ui1=-Ui2 ，这时一管的射极电流增大，另一管的射极电流减小，且增大量和减小量时时相等。因此流过RE的信号电流始终为零，E点电位将保持不变，因此可视为恒压源，在等效电路中Re相当对地交流短路。,在两个输入端加差模信号，即Ui1=-Ui2 ，这时一管的集电极电压增大，另一管的集电极电压减小，且增大量和减小量时时相等。因此RL的中点电位将保持不变，因此可视为恒压源，在等效电路中对地交流短路。,差模放大倍数,差分放大电路的实质 是通过一支管子的放 大倍数来换取低温漂 效果的。,Ac= 0,4. 共模抑制比 KCMR,- 抑制共模信号的能力,三、差分电路的四种接法,双端输入双端输出电路,双端输入单端输出电路 单端输入双端输出电路 单端输入单端输出电路,1. 双端输入单端输出电路,输出回路已不对称，影响电路的静态工作点和动态参数。,1. 双端输入单端输出电路,1. 双端输入单端输出电路,1. 双端输入单端输出电路,如果在两个输入端加上一对大小相等、相位相同的共模信号，即Ui1=Ui2=Uic,由图可知，此时两管的射极将产生相同的变化电流iE，使得流过RE的变化电流为2iE，从而引起两管射极电位有2 RE iE的变化。因此，从电压等效的观点看，相当每管的射极各接有2 RE的电阻。,1. 双端输入单端输出电路,对于单端输出电路的uo与ui关系：,UcQ为电路静态时集电极的电位，Duo为动态输出的变化量。,Duo=Ad Dui,uo=UcQ+ Duo,则有：uo=UcQ+ Duo= UcQ+ Ad Dui,注意: 如果输入差模信号极性不变,而输出信号取自T2管的集电极,则输出与输入同相。,1. 双端输入单端输出电路,静态分析与双入双出电路的情况一样。,2. 单端输入双端输出电路,动态分析,2. 单端输入双端输出电路,2. 单端输入双端输出电路,在差模信号输入的同时，伴随着共模信号输入。,若电路参数理想对称，Ac=0。,单端输入时，若输入信号为uI，其差模输入电压uId =uI；同时，共模输入电压uIc=+uI/2。,不难看出，差动电路相当输入了一对共模信号,和一对差模信号,这时的差模输入电压为,3. 单端输入单端输出电路,四种接法的动态参数特点归纳如下：,输入电阻均为2（Rb+rbe)。 Ad、Ac、RO与输出方式有关，双端输出时，,单端输出时，,3. 双端输入时，如果输入信号为uI1、uI2，则有差模输入电压uId =（uI1 - uI2 ），共模输入电压uIc=（uI1 +uI2 ）/2 。,单端输入时，若输入信号为uI，其差模输入电压uId =uI；同时，共模输入电压uIc=+uI/2。,四种接法的动态参数特点归纳如下表：,0,0,例1 电路如图所示 已知 Rb=1k，Rc=10k， RL=5.1k； VCC=12V； VEE=6V;晶体管的=100，rbe=2k。,解（1）计算Q,（2）计算动态参数,（3）电路单端输出时，直流表测得输出电压uo=3V输入电压uI为多少？设使IEQ=0.5mA,四、改进型差分放大电路,1. 加调零电位器。,为了使差分放大电路的性能更好，对共模信号的抑制能力更强，对差模信号的放大能力更大。,(b)集电极调零,(a)射极调零;,(1) Rw加在发射极,(2) Rw加在集电极c时,用恒流源电路取代Re，构成 恒流源型差分放大电路,Re为无穷大时，Ac为0，KCMR为无穷大。,但是，在同样的静态工作电流下，增大Re 势必是要求更高的VEE。另外Re大，不易集成。 所以我们希望在e的元件具有对直流电阻较小，对交流电阻很大的特点。恒流源具有此功能。,用恒流源电路取代Re，构成 恒流源型差分放大电路,静态分析：,动态分析：,与长尾式差分电路完全相同,例）3-13）电路如图所示，T1T5的电流放大系数分别为15，b-e间动态电阻分别为rbe1rbe5，写出 Au 、Ri和Ro的表达式。,下集预告 第五章 放大电路的频率响应。,小结,基本要求： 1. 掌握四种耦合电路的特点; 2.掌握阻容、直接耦合动态性能指标的计算; 3. 掌握差分电路的工作原理; 4. 掌握四种接法差分电路的静态和动态计算。,作业： P169 习题 3.2 （C） 3-7、3-9题,