第十五章 射极输出器

ri = 1000K//(2.9+51×1.7)K 82K
Ib1
Ib2 2 ro = RC2= 10K
RS •
•
Ui
Us
ri
rbe1
R1
RE
1
Ib1
rbe 2
R2 R3
ri 2
百度文库
Ib2
•
Uo
RC2 RL
ro
返回
3 电压放大倍数:
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•
Au1
(1 1)RL1

511.7
出有影响， 。
返回
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15、8 互补对称功率放大电路
一、功率放大电路的概念
1、功率放大器的作用 做放大电路的输出级，以驱动 执行机构。如使
扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。
例：扩音系统（无功放）
信
电
号
压
提
放
取
大
返回
2、对功率放大电路的基本要求
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1）在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。
•
•
Ib rbe (1 ) Ib RL
（1 ）RL rbe (1 )RL
返回
2. 输入电阻
Ii
Ib
Ui RB
rbe
RE
Ic β Ib
RL UO
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ri RB //{rbe (1 )RL }
输入电阻高， 对前级有利。
返回
讨论
+VCC
RB2
RB
+
1
ui1
－
RC VT1
uo
RC RB2
RB1
VT2
+
ui2
－
共模信号： ui1 = ui2 大小相等、极性相同 两管集电极电位呈等量同向变化，
uo= (VC1 － VC1 ) － (VC2 － VC２ ) ０
返回
4）共模抑制比
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（Common - Mode Rejection Ratio)
危害：
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直接影响对输入信号测量的准确程度和
分辨能力。
严重时，可能淹没有效信号电压，无法分
辨是有效信号电压还是漂移电压。
返回
二、基本差分放大电路
1、电路结构
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+VCC
RB2 RB
1
ui1
RC VT1
uo
RC RB2
RB1 VT2
ui2
电路结构对称，两个输入、两个输出
返回
2、基本差分放大电路的工作特点
射极输出器的输出电阻很小， 带负载能力强。
返回
3. 输出电阻
Ii
Ib
Es RB
置0
Rs
rbe
RE
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Ic
β Ib
I
RL ro UO
断开负载电阻，用加压求流法求 输出电阻。
返回
ro

U I
1
1β 1

RE
//
rbe Rs
1β
rbe Rs RE
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ri 2
Ib2
•
Uo
RC2 RL
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后一页
ro
返回
2）求输入电阻ri 及输出电阻r0
1 ri = R1 //[ rbe1 +（ +1)RL1 ]
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其中: RL1= RE1// ri2 = RE1//R2 // R3 // rbe2
=RE1//RL1= 27 // 1.7 1.7K
则有：UCE = 1 / 2 VCC，IC =VCC / 2RE。
PE = VCC
IC
=
V2 CC
/
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1）能抑制输出端的零点漂移
+VCC
RB2 RB
1
ui1
RC VT1
uo
VT2
RC RB2 RB1
ui2
当ui1 = ui2 = 0 时： uo= VC1 － VC2 = 0 当温度升高时ICVC uo= (VC1 － VC1 ) － (VC2－ VC2 ) = 0
返回
2）能放大差模信号 (differential mode) 前一页 后一页
Uo
•

U
•
o1

•
Aus1
•
Au2
U s Ui2 U s
2 ri 、ro : 概念同单级
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考虑级间影响
+VCC
R1 1M
R2 C2 82K
RC2 10K (+24V)
C1 T1
RS 20K
RE
Ui 217K
US
ri
Ui2 Uo1
ri2
C3 T2 10K
RE2 R3 8K 43K
RL Uo CE
返回
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共集放大电路（射极输出器）的特点：
Au

β
(1 rbe
β )RL (1 β )RL
ro

rbe Rs
1β
ri RB // rbe (1 β )R'L
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
返回
讨论
0.968
rbe1 (1 1)RL1 2.9 511.7
Ib1
Ib 2
RS •
•
Ui
Us
ri
rbe1
R1
RE
1
Ib1
rbe 2
R2 R3
ri 2
Ib2
•
Uo
RC2 RL
ro
返回
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•
Au2
2 RL2
50 (10//10)
147
共模信号:
ui1 = uc +
uc
ud
ui
/2
1
2
ui
2
ui2 = uc－ ud / 2
例1: ui1 = 20 mV, ui2 = 10 mV ui1 = 15 mV + 5 m
则：ud = 10mV , uc = 15mV ui2= 15 mV － 5 mV
例2: ui1 = 6 mV, ui2 = －4 mV 两例中ud相同，
12 4.6 IB2 IRC1 IC1 3 2.32 0.147mA
返回
+12
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R
1
R
C1
RR
C2
V 已知：UZ=4V， UBE=0.6V，
R
2
ui
VT
VT
1
2
uZ
RC1=3k， RC2=500 ，
uo 1= 2=50。
温度升高前， IC1=2.3mA，
返回
二、动态分析： 1、电压放大倍数
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Ii
Ib
Ui RB
rbe
RE
Ic β Ib
RL UO
•
Au •
(1 ) Ib RL
•
Ib rbe (1 ) Ib RL
RL RE // RL
•
•
Uo Ie RL •
（1 ）Ib RL
•
•
•
Ui Ib rbe Ie RL
r返o回
解: 1）微变等效电路: R1 1M C2
R2
+VCC RC2 10K (+24V)
C1
82K
C3
20K RS
VT
1
RE1
Ui2
VT2 10K
R3 RE2
RL Uo
US
Ui 27K
Uo1
CE 43K 8K
Ib1
Ib2 ri2
RS •
•
Ui
Us
ri
rbe1
R1
RE
1
Ib1
rbe 2
R2 R3
Ic
/ VCC RE
ib
VCC
Q
RB
ui
RE
uo
Vcc uce uce
uo
t
返回
射极输出器效率低的原因 前一页 后一页
一般射随器静态工作点Q设置较
高，信号波形正负半周均不失真*。
电路中存在的静态电流IC，在晶体 管和射极电阻中造成较大静态损耗，致使效率降低。
设Q点正好在负载线中点，若忽略晶体管的饱和压降，
+12V
R
1
R
C1
RR
C2
R
2
VT1
VT2
uo
ui
uZ
返回
一、直接耦合放大电路的零点漂移
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零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电
u
压发生缓慢变化的现象。
o
t 0
产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。
返回
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R
1
R
C1
R
2
RR
C2
VT
VT
ui
1
Rs Rs//RB
Rs
RB
rbe
Ib
β Ib
I
RE Ie U
I
Ib β
Ib
Ie
U rbe Rs
β
U rbe Rs

U RE
返回
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一般 （1 β ）RE rbe Rs
所以
ro

rbe Rs
1β
射极输出器的输出电阻很小，带负载 能力强。
15、6 射极输出器
+VCC
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RB
RC
C1
C2
ui
RE
RL uo
返回
一、静态分析： +VCC
RB RC
RB
C1
C2
ui
RE
RL uo
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+VCC RC
RE
求Q点：
IB

VCC U BE
RB (1 )RE
直流通路
IE (1 )IB UCE VCC IE RE
+VCC
RB2
+
RB
1
ui1
－
RC VT1
uo
RC RB2
VT2
RB1 －
ui2
+
差模信号： ui1 =－ui2 大小相等、极性相反 两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，
uo= (VC1 － VC1 ) － (VC2 ＋ VC１ ) =－2 VC1
返回
3）能抑制共模信号 (common mode) 前一页 后一页
R
1
R
C1
R
2
RR
C2
VT
VT
ui
1
2
uZ
IC1= 2.3 1.01 = 2.323 mA
+12
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V 已知：UZ=4V，
UBE=0.6V，
RC1=3k，
uo
RC2=500 ， 1= 2=50。
温度升高前，
IC1=2.3mA， Uo=7.75V。
VC1= UZ + UBE = 4 + 0.6 = 4.6V
2. 动态性能: 关键: 考虑级间影响
ri2 = RL1
•
•
Uo1 Ui2
R1 1M
R2 C2 82K
C1 T1
+VCC RC2 10K (+24V)
C3 T2 10K
RS 20K
RE
Ui 217K
US
Ui2 U01
RE2 R3 8K 43K
RL Uo CE
ri2
返回
•
•
•
1
•
Aus

Uo
•

2
uZ
+12 V
已知：UZ=4V， UBE=0.6V，
RC1=3k，
RC2=500 ，
uo 1= 2=50。
温度升高前，
IC1=2.3mA， Uo=7.75V。
若由于温度的升高 IC1增加 1%，试计算输出电 压Uo变化了多少？
IC1 = 2.31.01 = 2.323 mA
UC1= UZ + UBE2 = 4 + 0.6 = 4.6 V 返回
rbe1
1.7
•
•
•
Au Au1 Au2 147 0.968 142.3
Ib1
Ib 2
RS •
•
Ui
Us
ri
rbe1
R1
RE
1
Ib1
rbe 2
R2 R3
ri 2
Ib2
•
Uo
RC2 RL
ro
返回
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15、7 差分放大电路
直接耦合放大电路：放大变化缓慢的信号。
功放电路中电流、电压要求都比较大，必
须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:
ICM 、UBR（CEO） 、 PCM 。 2）由于功率较大，要求提高效率。
负载得到的交流信号功 率 η 电源供给的直流功率
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问题讨论
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射极输出器输出电阻低，带负载 能力强，可以用做功率放大器吗
答：不合适，因为效率太低 。
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1. 将射极输出器放在放大电路的第一级， 可以提高输入电阻，减小信号源负担。
2. 将射极输出器放在放大电路的末级，可 以降低输出电阻，提高带负载能力。
3. 将射极输出器放在放大电路的两级之 间，可以起到阻抗匹配作用。
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例：两级阻容耦合放大电路如图。已知1=2=50,
则：ud = 10mV , uc = 1 mV
uc不相同返回
输出电压 uo = Ac uc + Ad ud
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若电路完全对称，理想情况下Ac = 0
输出电压 uo = Ad ud = Ad （ui1 － ui2 ）
放大器只放大两个输入信号的差值信号 —— 差动放大电路。
若电路不完全对称，则Ac 0，共模信号对输
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1. rbe (1 β )RL , 所以 Au 1，
但是，输出电流 Ie 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。
返回
3. 输出电阻
Ii
Ib
Es RB
置0
Rs
rbe
RE
Ic β Ib
RL UroO
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ro

rbe Rs 1
衡量差放放大差模信号和抑制共模信号的能力。
差模放大倍数
KCMRR
Ad Ac
共模放大倍数
KCMRR (dB)

20lg
Ad Ac
(分贝）
KCMRR越大，说明差
模放大倍数越大，抑制
共模信号的能力越强。
返回
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5）任意输入 ui1 、ui2 大小和极性是任意的。
定义
差模信号: ud ui1 ui2
`rbe1 = 2.9K , rbe2 = 1.7K，其它参数如图所示。
+VCC
•
R1 1M
R2 C2 82K
RC2 10K (+24V) 求：A、ri、ro 。
C1 T1
RS 20K
RE
Ui 217K
US
C3 T2 10K
RE2 R3 8K 43K
RL Uo CE
前级
后级
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分析：1. 静态: Q点同单级
Uo=7.75V。
12 4.6
IB2 IRC1 IC1 3 2.32 0.147mA
IC2= 2• IC2 = 50 0.147 = 7.35mA
Uo= VC2 = VCC － IC2 RC2 =12－7.35 0.5 = 8.325V
Uo= 8.325－7.75 = 0.575V 提高了7.42% 返回