第8章基本放大电路
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第8章 功率放大电路
7 功率放大电路
7.1 概述 ＊7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时，又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级，主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 （OTL--无输出变压器电路） 当在电路中采用单电源供电 时，可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中，功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称， E点电位为 1 VCC ，负载中没有电流。
2
① vi正半周，T1导通，T2截止，io=iC1，负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点：
（1）大信号工作状态
为输出足够大的功率，功放管的动态工作范围很大，功放管中的电 压、电流信号都是大信号，一般以不超过功放管的极限参数为限度。
（2）非线性失真问题
输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越 严重，如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路（OCL电路） （4）管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式（7-3-7）得，T1、T2消耗功率的极限值为：
7.1 概述 ＊7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时，又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级，主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 （OTL--无输出变压器电路） 当在电路中采用单电源供电 时，可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中，功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称， E点电位为 1 VCC ，负载中没有电流。
2
① vi正半周，T1导通，T2截止，io=iC1，负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点：
（1）大信号工作状态
为输出足够大的功率，功放管的动态工作范围很大，功放管中的电 压、电流信号都是大信号，一般以不超过功放管的极限参数为限度。
（2）非线性失真问题
输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越 严重，如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路（OCL电路） （4）管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式（7-3-7）得，T1、T2消耗功率的极限值为：
第电工电子技术(第二版)八章
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8. 2 放大电路中的负反馈
出现又在交流通路中出现，则是既有直流反馈又有交流反馈。 3.反馈电路的类型 根据反馈信号在输出端的取样和在输入端的连接方式，放大电路可 以组成四种不同类型的负反馈:电压串联负反馈、电压并联负反馈、 电流串联负反馈和电流并联负反馈。判断方法如下: (1)电压反馈和电流反馈 判断是电压反馈还是电流反馈是按照反馈信号在放大器输出端的取 样方式来分类的。若反馈信号取自输出电压，即反馈信号与输出电压 成比例，称为电压反馈;若反馈信号取自输出电流，即反馈信号与输 出电流成比例，称为电流反馈。常采用负载电阻 短路法进行判断，
第8章 集成运算放大器及其应用
本章知识点 先导案例 8. 1 集成运算放大器简介 8. 2 放大电路中的负反馈 8. 3 集成运算放大器的应用 8. 4 用集成运放构成振荡电路 8. 5 使用运算放大器应注意的几个问题
本章知识点
[1]了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 [2]理解运算放大器的电压传输特性，掌握其基本分析方法。 [3]掌握用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作 原 理。 [4]理解电压比较器的工作原理和应用。 [5]能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、正反馈和负反馈以及 负 反馈的四种类型。 [6]理解负反馈对放大电路工作性能的影响。 [7]掌握正弦波振荡电路自激振荡的条件。 [8]了解RC振荡电路的工作原理。
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8. 2 放大电路中的负反馈
图8-9 (b):假定输入信号对地瞬时极性为
，则各点电压变化过程为 净输入量增强，则该电路
第八章：集成运放放大电路
u i1 － + +VCC Rc Rb T1 u ic
+
+ uo uo1 IR e
-
Rc
+ RL u -o2 T2 Rb E
u ic
uo= 0 (理想化)。
_V
Re
+ ui2 －
EE
共模电压放大倍数
Auc 0
8.2.3 具有恒流源的差分放大电路
根据共模抑制比公式： Re K CMR Rb rbe 加大Re，可以提高共模抑 制比。为此可用恒流源T3来 + 代替Re 。 u
8.2 差分放大电路
差分放大电路（Differential Amplifier） 又称差动放大电路，简称差放，是构成 多级直接耦合放大电路的基本单元电路。 它具有温漂小、便于集成等特点，常用 作集成运算放大器的输入级。
8.2.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象 1. 零点漂移现象及其产生的原因 直接耦合放大电路在输入信号为零时， 会出现输出端的直流电位缓慢变化的现 象，称为零点漂移，简称零漂。
uo2 T2 Rb -
Au d
u i1 RL － ( Rc // )
u id
2
Rb rbe
2
+ ui2 －
+
ib
+
ic rbe β ib RL uo1
2
差模输入电阻:
+
Rid 2Rb rbe
输出电阻:
ui1 +
Rb
+
RC
-+
Ro 2Rc
(2)加入共模信号
ui1=ui2 =uic， uid=0。 设ui1 ，ui2 uo1 ， uo2 。 因ui1 = ui2， uo1 = uo2
+
+ uo uo1 IR e
-
Rc
+ RL u -o2 T2 Rb E
u ic
uo= 0 (理想化)。
_V
Re
+ ui2 －
EE
共模电压放大倍数
Auc 0
8.2.3 具有恒流源的差分放大电路
根据共模抑制比公式： Re K CMR Rb rbe 加大Re，可以提高共模抑 制比。为此可用恒流源T3来 + 代替Re 。 u
8.2 差分放大电路
差分放大电路（Differential Amplifier） 又称差动放大电路，简称差放，是构成 多级直接耦合放大电路的基本单元电路。 它具有温漂小、便于集成等特点，常用 作集成运算放大器的输入级。
8.2.1 直接耦合放大电路的零点漂移现象 1. 零点漂移现象及其产生的原因 直接耦合放大电路在输入信号为零时， 会出现输出端的直流电位缓慢变化的现 象，称为零点漂移，简称零漂。
uo2 T2 Rb -
Au d
u i1 RL － ( Rc // )
u id
2
Rb rbe
2
+ ui2 －
+
ib
+
ic rbe β ib RL uo1
2
差模输入电阻:
+
Rid 2Rb rbe
输出电阻:
ui1 +
Rb
+
RC
-+
Ro 2Rc
(2)加入共模信号
ui1=ui2 =uic， uid=0。 设ui1 ，ui2 uo1 ， uo2 。 因ui1 = ui2， uo1 = uo2
第8章 集成运算放大器
8.1 集成运算放大器
在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器件 制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为 集成电路（英文简称IC）。集成电路的体积很小，但性 能却很好。自1959年世界上第一块集成电路问世至今， 只不过才经历了五十来年时间，但它已深入到工农业、 日常生活及科技领域的相当多产品中。例如在导弹、卫 星、战车、舰船、飞机等军事装备中；在数控机床、仪 器仪表等工业设备中；在通信技术和计算机中；在音响、 电视、录象、洗衣机、电冰箱、空调等家用电器中都采 用了集成电路。
③非线性应用下的运放虽然同相输入端和反相输入端信号电压 不等，但由于其输入电阻很大，所以输入端的信号电流仍可视 为零值。因此，非线性应用下的运放仍然具有“虚断”的特点。
④非线性区的运放，输出电阻仍可以认为是零值。此时运放的 输出量与输入量之间为非线性关系，输出端信号电压或为正饱 和值，或为负饱和值。
ui1 R1
，i2
ui2 R2
i3
ui3 R3
，i f
uo RF
因为 i1 i2 i3 i f
将各电流代入 ui1 ui2 ui3 u0
R1 R2 R3
RF
如果
R1 R2 R3
整理上式可得
uo
RF R1
(ui1
ui2
ui3)
若再有 R1 RF 则uo (ui1 ui2 ui3)实现了反相求和运算。
0
u0
t 微分电路可用 于波形变换，
将矩形波变换
u－= u+= “地”
可知
i1
C1
duC dt
C1
dui dt
因为 i1 i f
C1
du i dt
u0 RF
电子技术电路(模拟部分)康华光版课件 第八章
PV = P E 1 + P E 2 = 2V CC PVM
2 2V CC = πR L
V OM 2V CC V OM = πR L πRL
3.管耗 T 管耗P 管耗 一个管子的管耗： 一个管子的管耗： v 1 π PT1 = (VCC v o ) o d( ω t ) 2 π ∫0 RL
18
§8.3乙类双电源互补对称功率放大电路 乙类双电源互补对称功率放大电路
2.提高效率的途径 .
电源提供的功率: 电源提供的功率
1 PV = 2π
∫
2π
0
1 VCC iC d (ωt ) = 2π
∫
2π
0
VCC ( I CQ + I Cm sin ωt )dωt = VCC I CQ
Pom 1 Vom I om 此电路的最高效率: 此电路的最高效率 η = = ≈ 0.25 PV 2 VCC I CQ
8.3.2 分析计算
Vom sin ω t 1 π = ∫0 (VCC Vom sinωt ) RL d( ω t ) 2π
2
1 VCCVom Vom ( ) = RL 4 π
2 VCCVom Vom ( ) 两管管耗： 两管管耗： PT = 2 PT1 = RL π 4
2
4.效率η (efficiency) 效率 最高效率ηmax：
8.3.2 分析计算
1. 输出功率 o 输出功率P
+VCC
2
Vom Vom Vom Po = Vo I o = = 2 2 RL 2 R L
假设 vi 为正弦波且幅度足 够大， 够大，T1、T2导通时均能饱 此时输出达到最大值。 和，此时输出达到最大值。 最大不失真输出功率P 最大不失真输出功率 omax
2 2V CC = πR L
V OM 2V CC V OM = πR L πRL
3.管耗 T 管耗P 管耗 一个管子的管耗： 一个管子的管耗： v 1 π PT1 = (VCC v o ) o d( ω t ) 2 π ∫0 RL
18
§8.3乙类双电源互补对称功率放大电路 乙类双电源互补对称功率放大电路
2.提高效率的途径 .
电源提供的功率: 电源提供的功率
1 PV = 2π
∫
2π
0
1 VCC iC d (ωt ) = 2π
∫
2π
0
VCC ( I CQ + I Cm sin ωt )dωt = VCC I CQ
Pom 1 Vom I om 此电路的最高效率: 此电路的最高效率 η = = ≈ 0.25 PV 2 VCC I CQ
8.3.2 分析计算
Vom sin ω t 1 π = ∫0 (VCC Vom sinωt ) RL d( ω t ) 2π
2
1 VCCVom Vom ( ) = RL 4 π
2 VCCVom Vom ( ) 两管管耗： 两管管耗： PT = 2 PT1 = RL π 4
2
4.效率η (efficiency) 效率 最高效率ηmax：
8.3.2 分析计算
1. 输出功率 o 输出功率P
+VCC
2
Vom Vom Vom Po = Vo I o = = 2 2 RL 2 R L
假设 vi 为正弦波且幅度足 够大， 够大，T1、T2导通时均能饱 此时输出达到最大值。 和，此时输出达到最大值。 最大不失真输出功率P 最大不失真输出功率 omax
电工电子技术第八章集成运算放大电路
8.1 集成运算放大器的简单介绍
• 运算放大器开环放大倍数大，并且具有深 度反馈，是一种高级的直接耦合放大电路。 它通常是作为独立单元存在电路中的。最 初是应用在模拟电子计算机上，可以独立 地完成加减、积分和微分等数学运算。早 期的运算放大器由电子管组成，自从20世 纪60年代初第一个集成运算放大器问世以 来，运算放大器才应用在模拟计算机的范 畴外，如在偏导运算、信号处理、信号测 量及波形产生等方面都获得了广泛的应用。
• 4．在集成电路中，比较合适的电阻阻值范 围大约为100 ~300 Ω。制作高阻值的电阻 成本高、占用面积大并且阻值偏差也较大 （10~20%）。因此，在集成运算放大器中 往往用晶体管恒流源代替高电阻，必须用 直流高阻值时，也常采用外接的方式。
8.1.2 集成运算放大器的简单说明
• 集成运算放大器的的电路常可分为输入级、 中间级、输出级和偏置电路四个基本组成 部分，如图8-1所示。
• 2．信号的输入 • 当有信号输入时，差动放大电路（见图8-5）的工作情况可以分为以下几种情
况。
• （1）共模输入。 • 若两管的基极加上一对大小相等、极性相同的共模信号（即vi1 = vi2），这种
输入方式称为共模输入。这将引起两管的基极电流沿着相同的方向发生变化， 集电极电流也沿相同方向变化，所以集电极电压变化的方向与大小也相同， 因此，输出电压vo = ΔvC1-ΔvC2 = 0，可见差动放大电路能够抑制共模信号。 而上述差动放大电路抑制零点漂移则是该电路抑制共模信号的一个特例。因 为输出的零点漂移电压折合到输入端，就相当于一对共模信号。
u
u
u0 Au 0
0
u+≈u-
（8-2）
• 当反向输入端有信号，而同向端接地时，u+=0，由上式 可见，u-≈u+=0。此时反向输入端的电位近似等于地电位， 因此，它是一个不接地的“地”电位端，通常称为虚地端。
电工电子技术_基本放大电路
8.1
7
共发射极放大电路
图8.3
放大电路动态工作电流、电压的变化情况
8.2
8
共发射极放大电路的静态分析
直流通路及静态工作点
8.2.1
放大电路不加输入信号(ui=0)时的 状态称为静态。静态时放大电路中只有 直流电源作用，由此产生的所有电流、 电压都为直流量，所以静态又称为直流 状态。静态时三极管各极电流和极间电 压分别用IB、UBE、IC、UCE表示。这些量 在三极管的输入、输出特性曲线上各确 定了一点，该点称为静态工作点，简称 Q点。 静态时直流电流通过的路径称为直 流通路。由于C1、C2的隔直流作用，放 大电路的直流通路如图8.4所示。
这里直流分量是正常放大的基础，交流分量是放大的对象，交流量搭 载在直流上进行传输和放大。如果三极管工作总是处于放大状态，它们的 变化规律是一样的。放大电路的动态分析关注的就是交流信号的传输和放 大情况，动态分析的电路指标主要包括电压放大倍数、输入电阻、输出电 阻等。
8.3
12
共发射极放大电路的动态分析
图8.1
共发射极放大电路
8.1
5
共发射极放大电路
2.各元器件的作用 （1）晶体管VT （2）集电极电源EC （3）集电极电阻RC （4）基极电源EB和基极偏置电阻RB （5）电容C1和C2 由于该电路使用两组电源，很不经 济。若只使用电源EC，将RB连到EC上， 只要适当调整RB阻值，保证发射结正偏 ，产生合适的基极偏流IB，就可省掉电 源EB。另外，为了使作图简洁，常不画 出电源回路，只标出EC正极对地的电位 值UCC和极性（“+”或“-”），如图8.2 所示。
图8.8
共发射极放大电路的微变等效电路
8.3
电工学第八章 基本放大电路
RL RC//RL
返回
(3)电压放大倍数的计算
•
•
Ui I b rbe
•
•
•
UoIcRL IbRL
式中 RL RC//RL 则放大电路的电压放大倍数
•
Au
U0
•
Ui
R' L rbe
输出端开路时(未接RL)
Au
RC rbe
结 论
❖ Au与β、rbe和并联电阻 有关；
❖负载电阻RL越小，放大倍数越小； ❖ 输入电压与输出电压相位相反。
返回
放大电路可分为静态和动态两种情况来分析。
动态：输入端加上输入信号时，放大电路的工作状态。
❖ 此时，电路中电流和电压值是直流和交流分量叠加。 ❖ iB、iC、iE、uBE和uCE，称为动态值（直流分量和交流 分量的叠加） ❖ 对放大电路的动态分析就是采用放大电路的交流通道， 确定电压放大倍数Au，输入电阻ri，输出电阻ro等。 ❖ 动态分析方法：微变等效电路法和图解法 直流通道——只考虑直流信号的分电路。 交流通道——只考虑交流信号的分电路。
步骤： ❖ 用估算法确定IB； ❖ 由输出特性曲线确定IC和UCE。
由 U CE U CC ICR C 得
IC=0时， UCEUCC
UCE=0时，I C
U CC RC
返回
(1)输入输出特性曲线
如下图所示，(IBQ,UBEQ) 和( 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
0.0m 4 A40A
IC IB
3.750.04
1.5mA
U CE U CC ICR C
1 2 1.5 1 0 34 130
6V
返回
第8章 交流放大电路
返回
8.2 基本交流电压放大电路分析
分析放大电路可分为静态分析和动态分析。 静态：放大电路无交流信号输入。 静态分析：确定放大电路的静态值。 静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ 。 动态：放大电路有交流信号输入。 动态分析: 分析放大电路的放大作用。 电压放大倍数Au、输入输出电阻。
8.2.1共射极基本放大电路的静态分析
当RB rbe时
输出电阻
ro=RC
ri rbe
已知UCC=12V，RB=300kΩ，RC=3kΩ，RL=3kΩ，
RS=3kΩ，β=50
（1）RL接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数。 求： （2）输入电阻Ri和输出电阻Ro。 （3）输出端开路时的源电压放大倍数。
解 （1）R 接入时的电压放大倍数 L
+ ui － RB
VT RC
+
uo
－
1.图解法 根据静态分析方法，求出静态工作点Q 在输入特性上求uBE和iB 作交流负载线 输入端加入中频电压 得到晶体管各极相关电压与电流的波形
iＣ iB Q' IBQ O O Q Q '' uBE t iB
直流负载线
iＣ Q' Q Q ''
UBEQ
uBE
O
O O uCE
第8章 交流放大电路
8.1 8.2 基本交流电压放大电路 基本交流电压放大电路分析
8.3
8.4
分压式偏置放大电路
多级放大电路
8.5
8.6
放大电路中的负反馈
互补对称功率放大电路
主页面
！
重点：
放大电路组成、工作原理及分析 射极输出器、分压式偏置电路工作原理及分析 多级放大电路分析
8.2 基本交流电压放大电路分析
分析放大电路可分为静态分析和动态分析。 静态：放大电路无交流信号输入。 静态分析：确定放大电路的静态值。 静态工作点IBQ、ICQ、UCEQ 。 动态：放大电路有交流信号输入。 动态分析: 分析放大电路的放大作用。 电压放大倍数Au、输入输出电阻。
8.2.1共射极基本放大电路的静态分析
当RB rbe时
输出电阻
ro=RC
ri rbe
已知UCC=12V，RB=300kΩ，RC=3kΩ，RL=3kΩ，
RS=3kΩ，β=50
（1）RL接入和断开两种情况下电路的电压放大倍数。 求： （2）输入电阻Ri和输出电阻Ro。 （3）输出端开路时的源电压放大倍数。
解 （1）R 接入时的电压放大倍数 L
+ ui － RB
VT RC
+
uo
－
1.图解法 根据静态分析方法，求出静态工作点Q 在输入特性上求uBE和iB 作交流负载线 输入端加入中频电压 得到晶体管各极相关电压与电流的波形
iＣ iB Q' IBQ O O Q Q '' uBE t iB
直流负载线
iＣ Q' Q Q ''
UBEQ
uBE
O
O O uCE
第8章 交流放大电路
8.1 8.2 基本交流电压放大电路 基本交流电压放大电路分析
8.3
8.4
分压式偏置放大电路
多级放大电路
8.5
8.6
放大电路中的负反馈
互补对称功率放大电路
主页面
！
重点：
放大电路组成、工作原理及分析 射极输出器、分压式偏置电路工作原理及分析 多级放大电路分析
高二物理竞赛课件基本放大电路
IB的相反变化自动抑制IC的变化。
RB
调节原理
ICQ↑
IEQ↑
UEQ(=IEQRE)↑
RC
UCC RE
ICQ↓
IBQ ↓
UBEQ(= UBQ -UEQ)↓
工作点的计算：
I BQ
UCC U BE(on)
RB (1 )RE
ICQ I BQ
RE越大，调节作用越强，Q点 越稳定 。RE过大时， 因UCEQ 过小会使Q点靠近饱和区。
2、输入信号必须加在b－e回路：uBE对iC灵敏控制作用， 只有将信号加在发射结，才能得到有效放大。
3、合理通畅的直流和交流信号通路：一是保证稳定Q点， 二是尽可能减少信号损耗。
二、直流偏置电路 作用：在信号的变化范围内，晶体管处于正常放大状态。 偏置电路提供一个适合的静态工作点Q。 对偏置电路的要求是：
基本放大电路
基本放大电路
主要介绍以下内容：
放大器的组成原理和直流偏置电路 放大器图解分析方法 放大器的交流等效电路分析方法 共集电极放大器和共基极放大器 场效应管放大器 放大器的级联
组成原理和直流偏置电路
晶体管的一个基本应用就是构成放大器。所谓放大， 是在保持信号不失真的前提下，使其由小变大、由弱 变强。其实质是放大器件的控制作用，是一种小变化 控制大变化 。 基本放大器是指由一个晶体管构成的单级放大电路。
根据输入、输出回路公共端所接的电极不同，分为共射 极、共集电极和共基极放大电路。
一、基本放大器的组成原理
电容：隔直流通交流，使放
C1 +
+
C2
+
RC
+
大器的直流偏置与信号源和 负载相互隔离。
Rs
第八章 功率放大电路
Vi
+Vcc
T1
iL RL T2
uo
t
vo t 失真
-Vcc
输入信号 vi在过零前后，输出 信号出现的失真。
8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类双电源互补对称功率放大电路存在的问题
vi很小时,在正、负半周交替过 零处会出现非线性失真，这 个失真称为交越失真。
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
2
P o Vo I
Vom (VCC VCES ) 2 最大不失真功率为： Pomax 2R L 2R L 2 理想最大输出功率为： oM VCC (Vom VCC 略VCES ) P 2R L
2．三极管的管耗PT
1 π PT1 = 0 vCE iCd( t ) 2π
+Vcc T1
偏置电压/V 0.60
为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。
谐波失真度
THD /% 1.22 0.244
ICQ/mA
0.048 0.33
+
Vi -
RL
+ vo -
0.65
0.70
0.75
2.20
13.3
0.0068
0.0028
T2
-Vcc
VCE4=VBE4(R1+R2)/R2
当Vom = VCC 时，η
max=π
2
/4 =78.5％。
8.3.3 功率BJT的选择
1．最大管耗和最大输出功率的关系
1 VCCVom Vom PT 1 ( ) RL 4
2
问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？
用PT1对Vom求导得出： PT1max发生在Vom=2VCC/=0. 64VCC处 将Vom=0.64VCC代入PT1表达式得:
+Vcc
T1
iL RL T2
uo
t
vo t 失真
-Vcc
输入信号 vi在过零前后，输出 信号出现的失真。
8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类双电源互补对称功率放大电路存在的问题
vi很小时,在正、负半周交替过 零处会出现非线性失真，这 个失真称为交越失真。
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
2
P o Vo I
Vom (VCC VCES ) 2 最大不失真功率为： Pomax 2R L 2R L 2 理想最大输出功率为： oM VCC (Vom VCC 略VCES ) P 2R L
2．三极管的管耗PT
1 π PT1 = 0 vCE iCd( t ) 2π
+Vcc T1
偏置电压/V 0.60
为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。
谐波失真度
THD /% 1.22 0.244
ICQ/mA
0.048 0.33
+
Vi -
RL
+ vo -
0.65
0.70
0.75
2.20
13.3
0.0068
0.0028
T2
-Vcc
VCE4=VBE4(R1+R2)/R2
当Vom = VCC 时，η
max=π
2
/4 =78.5％。
8.3.3 功率BJT的选择
1．最大管耗和最大输出功率的关系
1 VCCVom Vom PT 1 ( ) RL 4
2
问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？
用PT1对Vom求导得出： PT1max发生在Vom=2VCC/=0. 64VCC处 将Vom=0.64VCC代入PT1表达式得:
基本放大电路
第二章 基本放大电路2.1 放大的概念和放大电路的主要性能指标 2.1.1 放大的概念以扩音机为例说明一下问题： 如图2.1.1所示：一、 放大电路放大的本质是能量的控制和转换。
二、 电子电路放大的基本特征是功率放大。
三、 放大电路组成的必要条件是存在能够控制能量的元件，即有源元件。
四、 放大的前提是不失真，即只有在不失真的情况下放大才有意义。
五、 放大电路的测试信号为正弦波，因为任何稳态信号都可以分解为若干频率正弦信号的叠加。
2.1.2 放大电路的性能指标一、 放大电路示意图：（图2.1.2）任何一个放大电路都可以看成一个两端口网络，解释放大电路作为负载相当于一个电阻，作为前级相当于电源。
二、 放大倍数i u uu U U A A 0== i i ii I I A A 0== i ui I U A 0= iiu U I A 0= 注： （1）在实测时，只有在不失真的情况下才有意义。
（2）当输入信号为缓慢变化量或直流变化量时，输入、输出量都用△表示，如：I u ∆、I i ∆。
三、 输入电阻 iii I U R =四、 输出电阻 （图2.1.3） L R U U R ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=10'00，0U 与0U '分别代表空载和带负载时的输出电压的有效值。
解释输入、输出电阻在多级放大电路中的作用。
五、 通频带（图2.1.4）1． 通频带产生原因：放大电路中存在电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件。
2． 通频带的定义：L H bw f f f -= 上限截止频率、下限截止频率。
3． 通频带的意义：用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。
4． 通频带的宽窄根据实际情况而定。
六、 非线性失真系数1． 产生原因：放大器件具有非线性特性，线性放大范围有一定的限度，当输入信号幅度超过一定值后，输出电压将会产生非线性失真。
2． 定义：输出波形中的谐波成分总量与基波成分之比，+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=213212A A A A D七、 最大不失真输出电压1． 定义：当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。
功率放大电路
51- 11
第8章 功率放大电路 8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路 8.3.2 分析计算
ic的变化范围：±Icm ，vCE的变化范围： ± (VCC-VCES)
若忽略管子的饱和压降VCES，则Vcem=IcmRL≈VCC
51- 12
第8章 功率放大电路
8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路
例.如图，已知VCC=12V，RL=16Ω，vi为正弦波，(1) 在BJT的饱和
压降可以忽略不计的情况下，负载上可能得到的最大输出功率Pom，
(2)每只管子允许的管耗PCM至少应为多少？(3)每个管子的耐压应
为多大？
解.(1) 因. Vom =. VCC
+VCC
T1
Po
1 Vo2m 2 RL
51- 19
第8章 功率放大电路
8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路
8.3.2 分析计算
例.如图，设BJT的β＝100，VBE=0.7V，VCES=0.5V，ICEO=0，电容 C对交流视为短路。输入信号vi为正弦波。(1) 计算电路可能达到 的最大不失真输出功率Pom；(2)此时Rb应调节到什么数值？(3)此 时电路的效率η＝？试与工作在乙类的互补对称电路比较。
(3) 甲乙类： 输入正弦iC信号在一个周期内功放管导通半i个b 多
周期，静态工作点设置在放大区但靠近截止区，导
通角为π～２ π 。效率高，可以消除交越失真。
动画
51- 6
第8章 功率放大电路 8.2 射极输出器—甲类功率放大电路实例
射极输出器 的特点： 1.电压放大倍数接近1但永远小于1; 2.输入电阻高，适合做多级放大电路的输入级; 3.输出电阻低，带负载能力强，
基本放大电路的工作原理
基本放大电路的工作原理
基本放大电路的工作原理是通过放大器将输入信号的幅值增加，从而产生一个更大幅值的输出信号。
放大电路通常由一个输入端、一个输出端和一个能够增加输入信号幅值的放大器组成。
在基本放大电路中，输入信号通过输入端进入放大器。
放大器中的电子器件（如晶体管）会根据输入信号的特性（如幅值、频率等）对电流或电压进行调节。
通过放大器的放大作用，输入信号的幅值会被放大，生成一个更大幅值的输出信号。
输出信号以与输入信号相同的形式通过输出端输出。
放大器的工作原理主要基于电子器件的非线性特性和反馈机制。
非线性特性可以导致输入信号的幅值在放大器中发生非线性变化，使输出信号的幅值增大。
反馈机制可以通过将部分输出信号反馈到输入端，对输入信号进行调节和修正，进一步增强放大效果。
总之，基本放大电路通过放大器使输入信号的幅值增加，并生成一个更大幅值的输出信号。
这个过程基于电子器件的非线性特性和反馈机制。
模拟电子技术基础课件第8章集成运算放大电路的线性应用
16
3.差动输入特点
利用“虚短”、“虚断 ”和叠加原理，并利用静 态 平 衡 条 件 （ R1=R2 ， R3=RF ），可以求出Uo 与 Ui2和Ui1的差成比例。
输出电压Uo只与输入的差模部分有关，输入的共 模电压和运放偏置电流引起的误差被消除 。
17
电路静态平衡条件
由于集成运放输入级一般 采用差动电路，要求输入电 路两半的参数对称。 Rn=Rp Rn ：运放反相端到地之间 向外看的等效电阻； Rp：运放同相端到地之间 向外看的等效电阻。
Ri 100k
可以看出，该电路的比例系数为-50,输入电 阻得到了提高而反馈电阻不必很大。
30
8.2.3 加减运算电路
1. 加法运算电路 （1）反相端输入
U U 0
1) 节点电流法求解：
I f I i1 I i 2 I i 3 U i1 U i 2 U i 3 R1 R2 R3
2
本章的重点和难点
重点: 掌握基本运算电路（比例、加减、积分、 微分、对数、指数、乘法、除法）运算电路的 工作原理和运算关系，利用“虚短”和“虚断 ”的概念分析这些运算电路输出电压和输入电 压的运算关系。 理解模拟乘法器在运算电路中的应用。
3
本章的重点和难点
难点： 运算电路运算关系的分析和识别；对数、指 数运算电路和有源滤波电路的分析计算。
RF 整理得： O U i U R
输入电阻： Ri R
输出电阻：Ro 0
电压并联负反馈
R R // R f
'
20
2．同相比例运算电路
U U Ui
I I 0
U 0 Uo U R RF
整理得：
3.差动输入特点
利用“虚短”、“虚断 ”和叠加原理，并利用静 态 平 衡 条 件 （ R1=R2 ， R3=RF ），可以求出Uo 与 Ui2和Ui1的差成比例。
输出电压Uo只与输入的差模部分有关，输入的共 模电压和运放偏置电流引起的误差被消除 。
17
电路静态平衡条件
由于集成运放输入级一般 采用差动电路，要求输入电 路两半的参数对称。 Rn=Rp Rn ：运放反相端到地之间 向外看的等效电阻； Rp：运放同相端到地之间 向外看的等效电阻。
Ri 100k
可以看出，该电路的比例系数为-50,输入电 阻得到了提高而反馈电阻不必很大。
30
8.2.3 加减运算电路
1. 加法运算电路 （1）反相端输入
U U 0
1) 节点电流法求解：
I f I i1 I i 2 I i 3 U i1 U i 2 U i 3 R1 R2 R3
2
本章的重点和难点
重点: 掌握基本运算电路（比例、加减、积分、 微分、对数、指数、乘法、除法）运算电路的 工作原理和运算关系，利用“虚短”和“虚断 ”的概念分析这些运算电路输出电压和输入电 压的运算关系。 理解模拟乘法器在运算电路中的应用。
3
本章的重点和难点
难点： 运算电路运算关系的分析和识别；对数、指 数运算电路和有源滤波电路的分析计算。
RF 整理得： O U i U R
输入电阻： Ri R
输出电阻：Ro 0
电压并联负反馈
R R // R f
'
20
2．同相比例运算电路
U U Ui
I I 0
U 0 Uo U R RF
整理得：
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2. 动态分析
RB
1
R
C
C1 ＋ ＋ ui － RB2
C ＋ 2
RB
3
+ UCC C ＋ 3
RE1
＋ CE 阻容耦合
RE2
＋ uO －
Ii RS + US_ ＋ Ui R B1 RB2 －
Ib
Ic
Io RC
Ii RB
Ib
Io
rbe
β Ib
rbe
β Ib
RE2
＋ UO － RL
微变等效电路
Ii RS + US_ ＋ Ui R B1 RB2 －
8.1.3
放大电路的组成和工作原理
一、单管共射放大电路的组成
B RB UBB C E UCC R RC RB B E
C C
UC
C
两个电源的放大电路
一个电源的放大电路 + UCC ＋ ＋ ui －
R
C
RB C1 ＋ ＋ ui －
R
C
+ UCC C ＋ 2 ＋ uo － ＋ ui －
RB C1 ＋
R
C
- UCC C ＋ 2 ＋ uo －
NPN 管放大电路
PNP 管放大电路
输入耦合电容C 保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。 输入耦合电容 1保证信号加到发射结，不影响发射结偏置。 输出耦合电容C 保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。 输出耦合电容 2保证信号输送到负载，不影响集电结偏置。
二、信号的放大过程
RB C1 ＋ ui
O
R
C
+ UCC C ＋ 2 ＋ uO uo o －
ui O uBE
UBE
ωt ωt ωt ωt ωt ωt
信号的放大过程
＋ ui －
ωt
ωt
O iB
IB
O iC
IC
1. 静态时 ui = 0，直流电源单独作用。 ，直流电源单独作用。 2. 动态时 输入信号 ui， 输出信号 uo= uce =－ RC ic －
us = 0
ib RS RB b
rbe
e
β ib i
+
i = iR E + ib + βib
+
RE e Ro
u -
u i RE = RE u ib = ′ Rs + rbe
Rs′ = RS // RB
u Ro = = i
Rs′ + rbe = Re ∥ u ＋ βu + u 1+ β Rs′ + rbe Rs′ + rbe RE u
静态和动态的概念 静态和动态的概念
RB C1 ＋ ＋ ui － R
C
+ UCC C ＋ 2 ＋ uo －
静态: ui = 0 时, 放大电路的工作状态，也称直流工作状态 放大电路的工作状态，也称直流工作状态 静态: 动态: 放大电路的工作状态，也称交流工作状态 动态: ui ≠ 0 时, 放大电路的工作状态，也称交流工作状态 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。 放大电路建立正确的静态，是保证动态工作的前提。 分析放大电路必须要正确地区分静态和动态， 分析放大电路必须要正确地区分静态和动态，正确地区 分直流通道和交流通道。 分直流通道和交流通道
iC C iB ＋ uBE － B E uCE O － 电路图 输入特性 ＋ IB iB Q ∆ IB ∆UBE uBE
∆UBE 为一个常数。 rbe = 为一个常数。 ∆IB —— 称为晶体管的输入电阻。 称为晶体管的输入电阻。
晶体管从输入端看， 晶体管从输入端看，可以用一个等效的动态电 阻 rbe代替。 代替。
rbe
E
β Ib
微变等效电路
′ Uo －Ic (RC ∥ RL) βRL =－ Au = = rbe Ui Ib rbe
其中： 其中：R′L= RC∥RL
I (R ∥r ) ri = Ui = i B be = R ∥ r ≈ r B be be Ii Ii UOC －Ic RC ro = = = RC ISC － Ic
8.1.2 放大电路的主要性能指标
1. 电压放大倍数 Au 定义： 当输入信号为正弦交流信号时, 定义： 当输入信号为正弦交流信号时 Uo Au = Ui Uom Uo 绝对值: 绝对值 | Au | = = Uim Ui
2. 输入电阻 ri
放大电路对信号源（或前级放大电路）来说， 放大电路对信号源（或前级放大电路）来说，是一 个负载，可用一个等效电阻代替。 个负载，可用一个等效电阻代替。 定义： 定义： 当输入信号为正弦交流信号时
C
+ UCC
在如图所示的固定偏置放大电路中， 例1 在如图所示的固定偏置放大电路中，已知 UCC = 6 V, RB = 180 kΩ， RC = 2 kΩ, β = 50，晶体管为硅管。试求 ， ，晶体管为硅管。 放大电路的静态工作点。 放大电路的静态工作点。 [解] UCC－UBE IB = RB 6－0.7 － = mA 180 = 0.029 4 mA
iC C iB ＋ uBE － B E uCE － 电路图 ＋ ＋ Ib rbe E 输入端口等效电路 B
Ｕbe
－
26 rbe 可以估算：rbe = 200 + β 可以估算： Ω IC
(2) 输出端电压和电流的关系 输出端电压和电流的关系 在放大区: 在放大区 IC=βIB 从输出端看， 从输出端看，可以用一个 受控电流源代替。 受控电流源代替。
第 8 章 基本放大电路
8.1
8.1.1 放大的概念
概
述
基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件 基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件 一个三极管 组成的三种基本组态放大电路。 组成的三种基本组态放大电路。 三种基本组态放大电路
共发射极、共集电极、 共发射极、共集电极、共基极 1.放大电路主要用于放大微弱信号， 1.放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流 放大电路主要用于放大微弱信号 在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。 在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。
求例1放大电路的空载电压放大倍数 放大电路的空载电压放大倍数、 例2 求例 放大电路的空载电压放大倍数、输入电阻 和输出电阻 。 [解] (1) 空载电压放大倍数 解 R RB C 26 rbe = 200 + β C1 IC ＋ ＋ 26 = (200 + 50× ) Ω = 1 084 Ω ui × 1.47 － βRC =－ 50×2 =－92.25 － × － Ao =－ r － 1.084 be (2) 输入电阻 × Ω ri = RB // rbe = 180×1.084 kΩ = 1.078 kΩ Ω 180＋1.084 ＋ (3) 输出电阻 Ω ro = RC = 2 kΩ
rbe
β Ib
C
RE Uo －
RL
共集放大电路的微变等效电路
Ii RS + US_ ＋ Ui －
B Ib
E
Io ＋
rbe
RB
β Ib
C
RE Uo －
RL
共集放大电路的微变等效电路
(1＋β ) RL ′ ＋ Uo Au = = ′ ≈1 rbe+( 1＋β ) RL 1＋ Ui
其中：R′L= RE∥RL 其中：
RB C1 ＋ ＋ ui － R
C
+ UCC C ＋ 2 ＋ uo －
IC = βIB = 50×0.029 4 mA = 1.47 mA × UCE = UCC－RC IC = (6－2×1.47 ) V － × =3.06 V
静态工作点的影响: 静态工作点的影响:
1. 当 IB 太小，Q 点很低，引起后半周截止失真。 太小， 点很低，引起后半周截止失真。 2. 当 IB 太大，Q 点很高，引起前半周饱和失真。 太大， 点很高，引起前半周饱和失真。
UOC ro = ISC
带负载能力强；反之带负载能力差。 若 ro 小，带负载能力强；反之带负载能力差。 注意：电压放大倍数、输入电阻、 注意：电压放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正 弦信号下的交流参数， 弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输 出不失真的条件下才有意义 才有意义。 出不失真的条件下才有意义。
8.4 多级放大电路
级间耦合方式 级间耦合方式 阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。 阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。
一、阻容耦合 阻容耦合
1. 静态分析
RB
1
R
C
C1 ＋ ＋ ui － RB2
C2 ＋
RB
3
+ UCC C ＋ 3
RE1
＋ CE
RE2
＋ uO －
阻容耦合
后两级静态工作点彼此独立，互不影响。 前、后两级静态工作点彼此独立，互不影响。
Ii
Ui ri = Ii
RS
＋ Ui － 放 大 ri 电 路
+ Us _
ri 大 → Ui 大 → Uo 大； 信号源 ri 大 → Ii 小 → 可减轻信号源的负担； 可减轻信号源的负担； ri 越大越好， ri >> RS 。 越大越好，
放大电路 输入电阻
3. 输出电阻 ro
任何放大电路的输出， 任何放大电路的输出，都可以等效成一个有内组的电压 源，从放大电路输出端看进去的等效内阻称为放大电路的 输出电阻。 输出电阻。 定义： 当输入信号为正弦交流信号时： 定义： 当输入信号为正弦交流信号时：
－
＋ uO －
共集放大电路 RB + UCC
RE 共集放大电路的直流通路
3. 动态分析
B ＋ Ui － RB E C ＋ ＋ RE Uo ui C1 ＋