前提:三级管工作在放大区。 I1>>Ib时,UBQ=RB2VCC/RB1+RB2
IEQ=(UBQ-UBEQ)/RE
电路参数一定,IC一定,不受RL影响,恒流。放大区时,Ib一定,Ic不变,Δic=0,动态电阻很大 ⑷改进的恒流源电路 ①二极管补偿电路 ②比例型电流源
③多路输出比例电流源 ④镜像电流源 ⑤微电流源
2、具有恒流源的差分放大电路
电流源具有直流电阻小而交流电阻大的特点,因此作为有源负载,用来代替Re,提高差分放大电路的共模抑制比。 3、问题
(1)在差分式放大电路的射极电阻Re上是否要加旁路电容Ce?
答:不能加。因为Re电阻对输入信号的差模分量,其上电流的变化量为0,所以不必加旁路电容Ce。再者Re对输入信号的共模分量,形成较强的负反馈来抑制零漂,所以不能加旁路电容Ce。
(2)在差分放大电路分析中,为什么要考虑信号源内阻Rs?
答:差分式放大电路是直接耦合放大电路,输入端无耦合电容,Rs的不同会影响管子的静态工作点,Rs不同影响也不同。一般经常在信号源和输入管基极间接较大的电阻Rs。
四、功率放大电路
㈠功率放大电路
1.概念:能够向负载提供足够信号功率的放大电路,简称功放。 2.与放大电路的关系
无本质区别,只是功放不是单纯追求高输出电压、电流,而是追求在电源电压确定的情况下,输出尽可能大的功率。 3、分类P90
0
①甲类放大:整个信号周期内,管子导通,导通角360 ,ICQ较大
0
②乙类放大:只有半个信号周期内,管子导通,导通角180 ,ICQ=0
00
③甲乙类放大:大半个信号周期内,管子导通,360>导通角>180 ,ICQ较小
4、特点
①甲类放大:输出波形失真小,管耗大,效率低,用于小功率放大 ②乙类放大:功耗小,效率高,输出波形失真严重。
③甲乙类放大:功耗小,效率高,减小失真,广泛用于功率放大。 ㈡乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) 1、电路的组成和工作原理 P91
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两个参数对称的异型管(一NPN型,一PNP型),都工作在乙类放大状态,一个在输入信号正半周期工作,另一个在负半周期工作,两电路输出加到同一负载上,从而在负载上得到一个稳定完整波形。 2、输出信号UEQ=O,不用电容耦合—OCL电路。
因为是两个射极输出器,所以Uo=Ui,且Ro小,负载能力强,可提供较大输出功率。 3、主要性能指标 1)性能指标的计算
①输出功率和最大不失真输出功率
输出功率:是指输出端变化的电压和电流有效值的乘积,即
2
Po=Vo·Io=(Vom·Iom)/2=(Vom)/(2RL)
其中Vom和Iom分别表示输出电压和输出电流的交流峰值,RL为负载电阻。 最大不失真输出功率:当输入信号达到允许的最大值时,输出功率将达到“最大不失真输出功率”,即
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Pom=(Vcem·Icm)/2=(Vcem)/(2RL) ≈(Vcc)/(2RL) 其中Vcem和Icm为相应量的峰值最大值。
②直流电源供给功率 :是指一个周期内的平均功率。直流电源供给的功率,一部分转换为负载所需的交流功率,还有一部分被功率管消耗。
集电极平均电流Ic1=Ic2=1/2π∫IcmSinwtd(wt)= Icm/π
两个电源提供的总功率PDC= Ic1Vcc+Ic2VEE=2Vcc Icm /π Pom时,PDC= 2Vcc2 /πRL ③转换效率
η=Po/PDC=πVom/(4Vcc)
在理想情况下,当Vom=Vcc时,效率为78.5%。 ④管耗
PT=PT1 +PT2=PDC -Po=2(VCC·Vom/π-Vom·Vom/4)/RL 4、功率管的选择
⑴最大管耗与最大输出功率关系
每一功率管集电极最大允许管耗PCM >0.2 Po(max)。 ⑵管子的V(BR)CEO >2Vcc。
⑶导通的最大电流Iom(max)=Vcc/RL,所以管子的集电极允许电流ICM>Vcc/RL 。
㈢甲乙类互补对称功率放大电路
1、交越失真P94
由于三极管输入特性有门槛电压,在输入信号的一个周期内,互补的两管轮流导通时,基极电流=0的附近区域内出现失真,使输出电压、电流出现同样的失真——“交越失真”。 2、甲乙类双电源互补对称功率放大电路
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电路组成及电路工作原理:给两管的发射结加一个合适的偏压,使它们静态时处于微导通状态,轮流导通,电路工作在甲乙类,减小交越失真。
㈣甲乙类单电源互补对称功放(OTL)
1.电路组成及分析:
它与OCL电路的根本区别在于输出端接有大电容C。就直流而言,只要两管特性相同,K点的电位VK=Vcc/2,而大电容C 被充电到
VC=VK=Vcc/2 。就交流而言,只要时间常数;RLC比输入信号的最大周期大得多,电容上电压可看作固定不变,而C对交流可视为短路。这样,用单电源和C 就可代替OCL电路的双电源。T1管上的电压是Vcc 与VK 之 差,等于Vcc/2 ,而T2 管的电源电压就是0与VK 之差,等于Vcc/2 。OTL电路的工作情况同OCL电路。但在用公式估算性能指标时,要用Vcc/2代替 。
2.选管原则:(同双电源互补对称功放)原公式中Vcc用Vcc/2替代。 ㈤复合管互补对称功放
1、复合管
1)概念:两只或两只以上的三极管按照一定的连接方式组成一只等效的三极管。
2)类型:同第一只三极管。
输出电流、饱和压降:由最后的三极管决定。 2、复合管互补对称放大电路举例(略) ㈥题型
1、失真的判断
2、输出功率和效率的估算 3、复合管的判断
例7设电路如图所示,管子在输入信号vi作用下,在一周期内T1和T2轮流导电约180,电源电压Vcc=20V,负载 RL=8Ω,试计算:
(1)在输入信号Vi=10V(有效值)时,电路的输出功率,管耗,直流电源供给功率和效率。
(2)当输入信号Vi的幅值为Vim=Vcc=20V时,电源的输出功率,管耗,直流电源供给功率和效率。 解:(1) Vi=10V 时 Vim=14V ,Vom=14V
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Po=Vom×Vom/2RL=14/(2×8)=12.25W PT1=(VccVom/π-VomVom/4) /RL =5.02W
η=Po/Pv=12.25/22.29×100%=54.96% (2) Vim=Vcc=20V Vom=20V
Po=20×20/(2×8)=25W PT1=6.85W Pv=31.85W
η=78.5%
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例8.单电源互补对称电路如图所示,设T1,T2的特性完全对称,Vi为正弦波,试回答下列问题: (1)静态时,电容两端电压应是多少?调整哪个电阻能满足这个要求?
(2)动态时,若输出电压出现交越失真,应调哪个电阻?如何调整?
解:(1)Vc2=Vcc/2=6V,调R1或R3可以满足。 (2)交越失真,可以增大R2。
五、多级放大电路
概念:两级或两级以上的基本单元电路连接起来 ㈠多级放大电路的组成和性能指标 1、多级放大电路的组成P98
1)输入级:与信号源相连接的第一级放大电路 2)中间级:输入与输出级之间的放大电路 输入级和中间级构成前置级,进行小信号放大
3)输出级:与负载相相连接的末级放大电路,进行大信号放大 2、级间耦合方式
1)直接耦合:前级输出直接接后级输入
易产生零点漂移:静态工作点发生变化时,产生工作点漂移。前级的漂移被传至后级,并被逐级放大,即使输入信号为零,输出电压也会偏离原来初始值而上下波动--零点漂移。 2)电容耦合:级间通过耦合电容连接 3、性能指标
1)电压放大倍数Au
Au =UO/Ui=Uo1/Ui*Uo2/Uo1*Uo3/Uo2…*Uo/Uon-1 =Au1*Au2*Au3…Aun
即多级放大电路电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。
2)输入电阻Ri:由第一级求得的考虑到后级放大电路影响的输入电阻。
即Ri= Ri1
3)输出电阻Ro:由末级求得的输出电阻。
即Ro = Ron
4、题型
求多级放大电路的参数电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro
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例9.电路如图所示为一两级直接耦合放大电路,已知两三极管的电流放大倍数均为β,输入电阻为rbe,电路参数如图,计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
解:本放大电路为一两级直接耦合放大电路,两级都是共集电极组态。(1)求电压放大倍数 AV=VO/Vi 画出放大电路的小信号等效电路。
AV1=VO1/Vi=(1+β)(Re1//RL1)/[rbe+(1+β)(Re1//RL1)] AV2=VO/VO1=(1+β)(Re2//RL)/[rbe+(1+β)(Re2//RL)] AV=VO/Vi=AV1*AV2
其中:RL1为第一级放大电路的负载电阻,RL1=rbe+(1+β)(Re2//RL) (2)输入电阻Ri
Ri=Vi/Ii=Rb1//[rbe+(1+β)(Re1//RL1) (3)输出电阻Ro
Ro=Re2//[(rbe+Ro1)/(1+β)] 其中:Ro1为第一级放大电路的输出电阻 Ro1=Re1//[(rbe+(Rb1//Rs))/(1+β)]
六、集成电路运算放大器(集成运放)
㈠集成运放
1、概念:是一种高差模放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合多级放大电路,是一种模拟集成电路。
2、组成:通常由输入级、中间级、输出级及偏置电路组成。P101 1)输入级:采用双输入差分放大电路构成,提高共模抑制比KCMR,提高输入电阻。
2)中间级:电压放大级,采用恒流源负载和复合管的差放和共射电路,提高电压增益。
3)输出级:功放级,采用甲乙类互补对称功放,提高带负载能力。
4)偏置电路:给各级提供静态偏置电流,由各种电流源电路组成。 3、分类:分为通用型和专用型两大类 ㈡集成运放的电路符号及理想化条件P102 1、电路符号
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