第六章 放大电路分析基础

C2
uo
17
iB
IB
uBE
ib
t
iB = IB + ib
UBE
iC
ube
t
表示直流量
uBE = UBE + ube iC = IC + ic
uCE = UCE + uce
IC
t uCE
ic
uce
t
UCE
表示交流量
均为直流+交流！
18
3. 静态工作点的作用 合适的静 态工作点 可输出 的最大 不失真 信号 iC ib
iB uBE
iC
uCE
uo
均为直流与交流的叠加！
10
1. 静态：当 ui=0时
由于电源 的存在 IB 0 +EC RB C1 IB IC 0
RC
IC C 2
VT
ui=0时
IE=IB+IC
11
IB、UBE， IC、UCE 均为直流信号！
+EC RB C1
RC
Hale Waihona Puke IC C 2VT ( IC,UCE )
3、基本放大器正常工作时，输出电压 与输入电压反相位。
22
6.1.3 基本放大电路的性能指标
1、电压放大倍数Au
电压放大倍数反映了 放大器的放大能力。
Uo Au = Ui
Ui：输入电压。
电压放大倍数与放大 器的结构和器件参数 有关。
一级放大器的电压放 大倍数有限。
23
Uo：输出电压。
采用放大器级连的方法，可取得大电压放 大倍数。
29
6.2 放大器的类型及特点
根据功能分
1.电压放大器

T3管组成前置放大级，T1、 T2组成互补对称电路输出级， K点静态点位VK=VCC/2
信号负半周T1导通，电流流 过 负 载 RL 并 向 C 充 电 ； 信 号 正 半 周 T2 导 通 C 充 当 -VCC 通 过负载放电。若时间常数 RLC足够大，C代替原来的负 电源。
六、OTL功放电路
甲乙类单电源互补对称电路（OTL）
V CC 2 2 RL
实际输出功率Po
Po=VoIoVo2m
Vom Vom 2 2RL 2RL
五、OCL功放电路的分析计算
2、管耗PT 单个管子在半个周期内的管耗
PT1=21 π0π(VCC vo)R vo Ld(t)
2 1 π0 π(V C C V os mitn )V oR s m L itn d(t)
＋
同相
输入端 ＋
－
＋
反相 － 输入端
接法 共射 共集 共基
输入 b b e
＋
输出 c e c
相位 反相 同相 同相
电路可等效为一 个双端输入单端 输出的差分放大 电路。
八、功放电路应用举例
已知： V c2cV 0 ， R L8
Av11,0ui 1V,
求： Po,PT,PE,
解： VO1M 14.14V ,
射极输出形式
最大不失真输出电压最大。 静态工作电流小
双电源供电时Uom的峰 值接近电源电压。
单电源供电Uom的峰值 接近二分之一电源电压。
输入为零时输出为零
二、功率放大电路的一般问题
1. 功率放大电路的主要特点
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放
大电路。因此，要求同时输出较大的电压和电流。管子
甲乙类单电源互补对称电路（OTL）

If
AR
-
+ Uo Rc2
-
Rf BG
例2
4、电流串联负反馈
例1
例2
第三节 反馈放大电路放大倍数的 一般表达式
反馈放大电路的方框图
1. 构成 反馈放大电路
的输入信号
基本放大电路的输入 信号（净输入信号）
输出信号
Xs
变换网络 Xi +
Xid
基本放大
Xo
K
电路 A
–
Xf
信号源
反馈信号
反馈网络 F
第六章 反馈放大电路
• 第一节 四种类型的放大电路 • 第二节 反馈的定义与分类
• 第三节 反馈放大电路放大倍数的一般表达式 • 第四节 负反馈对放大电路性能的影响
本章作业
• 6-7 • 6-6
第一节 四种类型的放大电路
• 电压放大电路（输入和输出均是电压） • 电流放大电路（输入和输出均是电流） • 互阻放大电路（输入是电流、输出是电
• （三）与没有引入反馈时的放大电路相比，判 断有反馈时反馈信号与输入信号相互作用导致 基本放大电路的输入信号时被加强还是被削弱 了。若被加强了，就是正反馈；若被削弱了， 就是负反馈。
注意：
• 在瞬时极性法中标出的是规定的那个瞬 间的电压、电流的真实方向，而不是参 考方向。因为在此只是判断反馈的极性， 不需要进行计算，所以不标电压、电流 的参考方向。如果假设放大电路输入端 的交流输入信号在某一瞬间对地电位的 极性为负也可以，用（-）表示，那么后 续的判断都以此为基础进行，得出的结 论与前面的方法是一样的。
X i
Vi
Ii
Vi
Ii
X f
Vf
If

交流通路
得： vCE = VCEQ+ ICQR L
图解分析 法
2.
通过图解分析，可得如下结论： 动态工作情况分析 1. vi vBE iB iC vCE |-vo| 2. vo与vi相位相反； 输入交流信号时的图解分析 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。
理想二极管
利用估算法求解静态工作点，实质上利用了直流模型。
2. 晶体管的h参数等效模型（交流等效模型）
• 在交流通路中可将晶体管看成 为一个二端口网络，输入回路、 输出回路各为一个端口。
u u BE f (iB， CE ) u iC f (iB， CE )
BJT的小信号建模
建立小信号模型的意义
在小信号情况下，对上两式取全微分得
dvBE diC vBE iB
VCE
diB
vBE vCE
IB
dvCE
i C i B
VCE
diB
i C vCE
IB
dvCE
用小信号交流分量表示 vbe= hieib+ hrevce
ic= hfeib+ hoevce
BJT的小 信号建模
解：（1）
IB VCC VBE 12V 40uA Rb 300k
共射极放大电路
I C I B 80 40uA 3.2mA
VCE VCC Rc I C 12V - 2k 3.2mA 5.6V
静态工作点为Q（40uA，3.2mA，5.6V），BJT工作在放大区。 V 12V I B CC 120uA I C I B 80 120uA 9.6mA （2）当Rb=100k时， Rb 100k

U od = U od 1 U od 2 = A u1 U id A u 2 ( U id ) = 2 A u 1 U id
U od 结论：差模电压放大倍数等于 结论： Ad = = A u1 半电路电压放大倍数。 半电路电压放大倍数。 2 U id
21
§6-3．差分放大电路
（2）共模输入方式
非线性区： 非线性区：
u o只有两种可能 : + U OM或 U OM
7
§6-2．集成运放中的电流源电路
( 一) 电 流 源 概 述
一、电流源电路的特点： 电流源电路的特点：
这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 这是输出电流恒定的电路。它具有很高的输出电阻。 BJT、FET工作在放大状态时 工作在放大状态时， 1、BJT、FET工作在放大状态时，其输出电流都是具有恒流特 性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 性的受控电流源；由它们都可构成电流源电路。 在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 2、在模拟集成电路中，常用的电流源电路有： 镜象电流源、精密电流源、微电流源、 镜象电流源、精密电流源、微电流源、多路电流源等 电流源电路一般都加有电流负反馈。 3、电流源电路一般都加有电流负反馈。 电流源电路一般都利用PN结的温度特性， PN结的温度特性 4、电流源电路一般都利用PN结的温度特性，对电流源电路进 行温度补偿，以减小温度对电流的影响。 行温度补偿，以减小温度对电流的影响。
差模输入信号为Ui1 － Ui2=2 Uid 差模输入信号为U
差模输入方式
定义： 定义：Ad=Uod/2Uid
20
§6-3．差分放大电路
A u1 U od 1 = U i1
U od 2 U i2
A u2 =

+ VC C
将交流电压源短路， Cb 1 将电容开路。
R b1
开 路
Rc
ui -
+
Cb 2 开 T 路
uo RL -
.
+
2. 交流通路——分析动态（计算性能指标Au,Ri,Ro,Uom） 交流通路指的交流信号流经的通路。
交流通路(ui 0)分析动态，只考虑变化的电压和电流。 画交流通路原则： 1. 固定不变的电压源都视为短路； 2. 固定不变的电流源都视为开路； 3. 视电容对交流信号短路
普通高等教育“十三五”规划教材（电工电子课程群改革创新系列）
电路与模拟电子技术基础
第6章 基本放大电路
6.1 放大电路的基本概念及性能指标 6.2双极型晶体三极管放大电路 6.3 场效应管放大电路 6.4差动放大电路 6.5功率放大电路 6.6 多级放大电路
6.1放大电路的基本概念及性能指标
6.1.1 放大电路的作用
效率,P0是输出功率,Pv直流电源供给的功率
Po = Pv
6.2 双极型晶体三极管放大电路
6.2.1 单管放大电路基本结构与工作状态 6.2.点稳定 6.2.4 共集电集放大电路和共基集放大电路
基本放大电路的分类
共射极(CE) BJT放大电路 共基极(CB) 共集电极(CC) 共源极(CS)
+
UO
U i →△UBE →△IB →△IC（b△IB
） →△UCE（-△IC×Rc） →
-
Uo
Uo Ui


直接耦合共射放大电路
电压放大倍数：
Au =

ui
+V CC （+12V） RC Rb VBB

+
电流实际方向如图所示 uO VCC 25
电位高低如图所示
△uI
+ -
iE
VBB
例：测得放大电路中晶体管的直流电位如图所示，画出管子，
并说明它们是硅管还是锗管，是NPN型还是PNP型 12V e 11.3V b c 3.7V b e 12V c
0
3V
解： 先找出基极（基极电位处于中间），再找出収射极 （与基极电位相差0.7V或0.2V）,剩下的即集电极 NPN型管集电极电位最高，基极次乊，収射极最低； PNP型管収射极电位最高，基极次乊，集电极最低。 硅管収射结电压为0.7V；锗管収射结电压为0.2V；
特点：集电结正偏，集电极收集能力弱，集电极漂移电流小，
E
故iC≦βIB。
饱和压降：UCE(sat)≈0.1V
13
特性归纳
输入特性
同二极管的正向特性
UBE IB 输出特性
放大区 截止区 一组曲线（一个IB对应一条曲线）
UBE >0， UCE > UBE 収射结正偏，集电结反偏
I C = IB
34
集电极 电源
RC
C1 T RB EB
C2 EC
为电路提 供能量， 并保证集 电结反偏。
35
变化的电流转变 为变化的电压。
集电极电阻
RC C1 T RB EB
C2 EC
36
耦合电容 通交流，阻直流 。 隔直流，通交流。
RC
T
RB EB
VCC
耦合电容：隔离 输入输出与电路 直流的联系，同 时能使信号顺利 输入输出。
11
iB U =0 0.5V CE ≥1V
二、输出特性曲线

IB =80uA
集电极电流通过集
IB =60uA
电结时所产生的功耗，
IB =40uA
PC= ICUCE < PCM
IB =20uA
IB=0
u
CE
(V)
（3）反向击穿电压
BJT有两个PN结，其反向击穿电压有以下几种：
① U（BR）EBO——集电极开路时，发射极与基极之间允许的最大 反向电压。其值一般1伏以下～几伏。 ② U（BR）CBO——发射极开路时，集电极与基极之间允许的最大 反向电压。其值一般为几十伏～上千伏。
当UB > UE , UB > UC时，晶体管处于饱和区。
当UB UE , UB < UC时，晶体管处于截止区。
C
晶体管
C
T1 T2 T3
T4
N
基极直流电位UB /V 0.7 1 -1 0
B
B
P
发射极直流电位UE /V 0 0.3 -1.7 0
N
集电极直流电位UC /V 5 0.7 0
15
E
工作状态
（2）V1=3V， V2=2.7V， V3=12V。 鍺管，1、2、3依次为B、E、C
符号规定
UA 大写字母、大写下标，表示直流量。 uA 小写字母、大写下标，表示全量。
ua 小写字母、小写下标，表示交流分量。
uA
全量
ua
交流分量
UA直流分量
t
6.3 双极型晶体三极管放大电路
6.3.1 共发射极基本放大电路
能够控制能量的元件
放大的基本要求：不失真——放大的前提
判断电路能否放大的基本出发点
放大电路的主要技术指标 1.放大倍数——表示放大器的放大能力

因为 A=X0/Xdi ; X0 = AXdi Xi
Xdi 基本放大器
XO
A
Xf=BX0=ABXdi
-Xf
Xi = Xdi + Xf
反馈网络
= Xdi+ABXd i
B
=(1+AB) Xdi
所以
Af=Xo/Xi =AXdi / (1 +AB) Xdi =A/(1+AB)=A/F
三 、基本反馈方程式
索引
（四） 与输入连接方式
反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一 个电极，则为并联反馈；
否则，为串联反馈。 例如，对CE组态放大器来说: Rb
RC UCC
•反馈信号Xf和Xi加到同一个电 极（基极），则为并联反馈。
•反馈信号Xf和Xi未加到同一个 电极，则为串联反馈
Xi
并
联
反 馈
Xf Re
串联反馈X0 Xf
Ec.
1. 找反馈网络：
Rf - Rc
If
+
Ui
Uo
存在反向传输渠道(Rf)。 2. 电压与电流反馈：
用前述的方法判断(电压反馈)。
3. 串联与并联反馈：
用前述的方法判断(并联反馈)。
4. 反馈极性：用瞬时极性法判断
电压并联负反馈电路图
Idi(=Ii-If)减小，故为负反馈.
结论：此电路为电压并联负反馈。
•有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AB)倍。
二 负反馈对通频带的影响
•通频带 : f= f H－fL f H •无反馈时，增益为80dB,频带宽度为f (如图)
•加负反馈后,增益降到60dB,频带宽度变为为ff (如图)

电路的对称性越好，抑制零漂的能力越强；
(2)差模输入:大小相等、极性相反的输入信号. 两晶体管电流和集电极电位的变化是相反的。 双端输出时，输出电压的变化量是每个管子集 电极电位变化量的两倍。
三、典型差动放大器工作原理 1.静态分析: 2.动态分析:


差模输入 共模输入 共模抑制比：差模电压放大倍数Ad与共模电压放 大倍数Ac的模值之比。记作KCMRR
适的静态工作点。
反相输入端
运算放大 器的符号
u–
同相输入端
– – + +

+ +
输出端
u+
uo
+15V
LM741运放 外型和管脚
反相输 入端 同相输 入端 8为空脚
7 2
–

+ 6
5
输出端 调零：当 输入信号 为零时， 输出为零。
3 +1 4
10k
-15V
1k
二、主要性能指标
1. 开环差模电压增益 Aud
集成运算放大器：具有很高开环电压放大倍 数的直接耦合放大器。用于模拟运算、信号处理、 测量技术、自动控制等领域。
集成运放电路特点：性能稳定、可靠性高、 寿命长、体积小、重量轻、耗电省。
一、组成
输入端
输入级
中间级 偏置电路
输出级
输出端
输入级： 差动放大器，减少零点漂移、提高输入阻抗。
中间级： 共发射极放大电路，具有电压放大。 输出级： 射极输出器或互补对称功率放大器，提高 带载能力。 偏置电路：恒流源电路构成，为各级提供稳定、合
4）功放管的保护和散热问题
功放管工作在高电压、大电流，所以损 坏的可能性较大 → 放管的集电结上 →